Способ контроля процесса помола в шаровой мельнице
Патент 1671350
Авторы
- АСКАРОВ БАХОДЫРЖАН
- МАХМУДОВ АХМАД
- ПЕШИКОВА ЛИЛИЯ САЙФУЛЛАЕВНА
- ПОЖАРОВ СЕРГЕЙ ЛЕОНИДОВИЧ
- СКРИПНИКОВ ЮРИЙ СЕМЕНОВИЧ
Классы МПК
Способ контроля процесса помола в шаровой мельнице
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к горно-рудной и горно-химической промышленности и предназначено для контроля процесса помола в шаровых мельницах. Цель изобретения - упрощение и ускорение процесса контроля. С помощью датчика шума и подключенного к нему анализатора спектра частот СКЧ-26 записывают частотные спектры акустического сигнала мельницы. Определяют номер центральной гармоники N в каждый момент времени, соответствующий центру тяжести фигуры, образованной огибающей соответствующего спектра в полосе частот от 20 до 1000 Гц и осями координат. Среднюю крупность и дисперсию крупности измельченного материала внутри мельницы в каждый момент времени определяют из соотношений R(T)=A/N<SP POS="POST">2</SP>(T) и σ(T) = B<SP POS="POST">.</SP>N<SP POS="POST">3</SP>(T), где R(T) - средняя крупность помола в момент времени T Σ(T) - дисперсия крупности помола в момент времени T N(T) - номер центральной гармоники в момент времени T T - время помола, А и В - коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья. 1 ил. 8 табл.
СО!ОЗ СОПЕ !Скик
СОffИА!1ИC:TИ ff-СКИХ
РЕСГ!УЕ ПИК
ГОСУДА РСТ Е! Е ННЫ Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГKffT СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
0 4
ibad (.7
„O
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730366/02 (22) 16.08.89 (46) 23.08.91. Бюл. М 31 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии (72) Б.Аскаров, С.Л,Пожаров, А.Махмудов, Л.С.Пешикова и Ю.С.Скрипников (53) 621.926(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
M 580900, кл. В 02 С 25/00, 1976, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПОМОЛА В ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЕ (57) Изобретение относится к горно-рудной и горно-химической промышленности и предназначено для контроля процесса помола в шаровых мельницах. Цель изобретения — упрощение и ускорение процесса контроля. С помощью датчика шума и подключенного к нему анализатора спектра чаИзобретение относится к контролю и управлению производственными процессами на фабриках горно-рудной и горно-химической промышленности, в частности к контролю процесса помола в шаровых мельницах, который относится к подготовительным процессам обогащения руд.
Цель изобретения — упрощение и ускорение процесса контроля.
На чертеже представлены частотные спектры акустических сигналов шаровой мельницы в зависимости от времени помола.
Позициями 1, 2, 3. 4 на чертеже обозначены положения центральной гармоники частотного спектра сигнала.
SU 1671350 А1 стот СКЧ-26 записывают частотные спектры акустического сигнала мельницы. Определяют номер централ,: ой гармоники N в каждый момент врем; «и. соответствующий центру тяжести фигуры, образованной огибающей соответствующе!о спектра в полосе частот от 20 до 1000 Гц и осями координат. Среднюю крупность и дисперсию крупности измельченного материала внутри мельницы в каждый момент времени определяют из соотношений R(t) -- А/N (t) и гт (t) = BN (t), где R(t) —. средняя крупность
3 помола в момент времени t; гт (t) — дисперсия крупности помола в момент времени t;
N(t) номер центральной гармоники в момент времени т; т — время помола, А и В— коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья. 1 ил., 8 табл.
Сущность способа заключается в использовании корреляции между перераспределениемм амплитудно-частотного спектра шума мельницы и гранулометрическим составом измельчаемой руды, которая объясняется тем, что по мере уменьшения крупности измельчаемых частиц руды, их собственные частоты колебаний увеличиваются. Такие источники шума мельницы как барабан и металлические шары за период технологического цикла измельчения существенного изменения не претерпевают и ха рактеризуются квазистационарной частью спектра.
Установлено. что наиболее чувствительной к изменению крупности измельчаемого материала является область спектра от 20
1611350 до 1000 Гц. При этом каждая гармоника спектра в этой полосе частот соответствует определенному классу крупности частиц. А центральная гармоника, соответствующая центру тяжести фигуры, образованной огибающей спектра акустического сигнала в полосе частот от 20 до 1000 Гц и осью координат, соответствует преобладающему классу крупности и характеризует среднюю крупность и дисперсию помола по следующим соотношениям:
R(t) = А/N (t); o(t) = В N (t). (1) где Р(1) — средняя крупность помола в момент времени t;
o (t) — дисперсия крупности помола в момент времени t;
N(1) — номер центральной гармоники е момент времени 1;
t — время помола;
А и  — коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья.
Коэффициенты А и В определяются следующим образом. Ситовым анализом определяют гранулометрический состав исходного сырья и вычисляют его среднюю крупность и дисперсию крупности. В начальный момент работы мельницы регистрируют акустический шумовой сигнал, излучаемый ею. Предлагаемым способом производят анализ частотного спектра акустического сигнала, На основе сопоставления данных ситоеого и спектрального акализое, полученных е начальный момент времени измельчения, определяют коэффициенты пропорциональности А и В.
Для того, чтобы показать независимость этих коэффициентов от других возмущающих фактов, кроме гранулометрического состава исходного сырья, рассматривается кинетика процесса измельчения в шаровой мельнице.
Предполагается, что руда измельчается преимущественно эа счет соударений с мегаллическими шарами. Указанный процесс может описываться следующей системой уравнений;
d N1 — — K21 N1;
d 1
d К2
dt
=- K21 N1 — Кз2 N2, dNa о 1
= К32 N2 где Ni — концентрация I-го класса крупности:
К } — частота конверсии I-го класса крупности в i-й, Kii зависит от количества шаров и гранулометрического coclàâà исходного сырья, флуктуации которого являются основным возмущающим фактором процесса измельчения, При этом условно принимается, что;
I =- 1 — недоиэмельченный класс крупности,!
= 2 — класс крупности оптимального помола, 5 I = 3 — переизмельченный класс крупности.
Если в исходный момент времени (t =
=0)N1= N1, N2=0, N3=0, то М2(1) имеет максимум в момент времени
}< (ки кзи}
10 К21 — Кз2
Таким образом, время измельчения t, при котором образуется максимальное количество класса крупности оптимального помола, зависит от К21 и Кз2. При заданных условиях технологического процесса измельчения руд К21 и Кз2 зависят только от крупности исходного сырья.
Хотя в процессе контроля выбирается только одна частота спектра, она выявляет20 ся в результате анализа всего частотного спектра, излучаемого мельницей шума. Интегральная оценка спектра повышает качество контроля.
Пример, Для измельчения брали
25 шеелитовую руду с гранулометрическим составом, приведенным в табл. 1.
Звукометрический контроль процесса измельчения состоит из двух стадий: калибровки и измерения. Стадия калибровки
30 включает вычисление на основе гранулометрического состава исходного сырья плотности функции распределения по размерам (ФРР) для каждого класса крупности по формуле:
35 m м ХR (2) где m — масса определенного класса крупности;
М вЂ” масса исходного сырья (загрузки
40 мельницы)
Л R = R — R — раз эрос граничных значений данного класса 1;рупности.
Эти данные привепены в табл. 2.
На основе функции ФРР вычисляют
45 среднюю крупность R„и дисперсию крупности о, исходного сырья по формулам: яь 150
R, = f RF(R)dR = ) RF(R)dR = 84,52(мкм);(3) нн 1
50 гас 3 80 (мкм), (4)
12,44 10 где йм и Ra — граничные значения крупности исходного сырья (Вм = 1 мкм, Ra = 150 мкм);
F(R) — плотность функции распределе55 ния по размерам;
FRRaRc — максимальное значение функции
ФРР.
Исходное сырье загружают в лабораторную шаровую мельницу, включают ее и с
16 т 13ГЛ помощью датчика шул1з (микрофона), установленного на расстоянии 0,5 м и подключенного к анализатору спектра частот СК426 в начальный момент времени, производят запись спектра акустическпго сигнала 5 мельницы, этот спектр изображен нз чертеже сплошной линией. Диапазон спектра в полосе частот от 20 до 1000 Гц разбивают нз
М гармоник (поддиапазонов) вдоль оси «астот с шагом А большим разрешающей 10 способности д спектрометра (в нашем эксперименте M = 140 с шагом, рзвныл Л- 7 Гц), и в каждой из них измеряют высоту огибающей спектра Нг,(i = 1: — М). Эти данные представлены в табл. 3. Время измельчения 15 т = О.
Затем определяют номер гармоники N, соответствующей центру тяжести чертежа, образованной огибающей спектра зкустического сигнала и осью координат по форму- 20 ле:
1 (5)
2 1 1 где К вЂ” верхняя граница полосы частот в единицах Л = 7 Гц. В нашем примере К выбрано равным 128, при этол1 значении коэффициенты парной корреляции данньiх ситового анализа и предлагаемог о способа близки к 1, а N, определенно.-.. по (5), равно
52. На чертеже положение центрз тяжести спектра в момент времени 1 — 0 показано цифрой 1.
Коэффициенты пропорциональности А и В определяют по следующим формулам;
А = RcN = 84 52 — 227136,  — ç 80 — -.; =57 10
N 52
Нз этом этап калибровки заканчивается. 40
Стадия измерения вклю«зет запись «эстотного спектра акустического сигнала мельницы в каждый момент времени при помощи дзт«ика шума и подключенного к нему анализатора спектра частот СК4 — 26. 45
Спектры для моментов времени t =- 5 мин и t = 10 мин представлены на чертеже штриховой и штрих-пунктирной линией соответственно, Затем определяют номер центральной гармоники N в каждый момент 50 времени, соответствующий центру тяжести фигуры, образованной огибающей соответствующего спектра в полосе частот от 20 до
1000 Гц и осью координат, для чего диапазон спектра от 20 до 1000 Гц разбивают на 55
140 гармоник (поддиапззонов) и в каждой из них измеряют высоту огибающей спектра.
Эти данные для времени t =- 5, 10 и 15 мин представлены в табл. 4, 5 и 6 соответственно. По формуле (5) находят номер центральной гармоники N. Нз «ергеже покяэзно е положение в моменты времени t 5, 10.
15 мин позициями 2, 3 и 4 соответственIlo. Затем по формулам (1) находят среднюю крупность и дисперсию крупногти из лель«енного материала внутри мельницы в каждый момент времени.
В процесге эксперимента результаты, полученные предлагаемым способом, проверялись ситовым анализов, данные которого приведены в табл. 7.
Данные ситового анализа: масса (г) классов крупности (R — R ) (мкм) и плотность функции распределения по размерзл Г (мм ) для каждого класса крупности.
-1
Конечные результаты способа для различных моментов времени и результаты, полученные путем обработки данных ситового анализа, сведены в табл. 8.
Как видно из табл, 8, коэффициенты парной корреляции для параметров R u гг близки к 1, что говорит о высокой точности способа звукометрического контроля процесса измельчения.
Способ позволяет по сравнению с прототипом упростить и ускорить калибровку и контроль процесса измельчения, а также непрерывно контролировать крупность измельченного материала внутри мельницы и получать продукт с заданной крупностью, что повысит экономическую эффективность применения способа и уменьшит потери ценных продуктов в результате более эффективной работы последующих обогатительных пределов.
Формула изобретения
Способ контроля процесса помола в шаровои мельнице, включающий измерение амплитуд <зстотного спектра акустического сигнала в поддиапазонах частот с последующим определением крупности помола, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью упрощения и ускорения процесса контроля, определяют частоту центральной гармоники (N(t)j спектра в диапазоне частот 20—
1000 Гц из математического выражения
К N
1/2 Н1 -— Н1, 1=1 I — — 1 где i — номер поддиапазона частотного спектра;
К вЂ” верхняя граница поддиапазона частотного спектра;
HI — ал1плитуда огибающей частотного спектра в i-м поддиапазоне;
t — время, а среднюю крупность и дисперсию крупности помола определяют по математическим выражениям й(т) = А/N (т) и o(t) = BN (t), 1671350 где R(t) — средняя крупность помола в момент времени; о (t) — дисперсия крупности помола в момент времени;
А и  — коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья.
Таблица 1 аблица аблица
Примечание. N — номер гармоники; А — амплитуда гармоники.
1
3
5
7
В
11
12
13
14
16
17
18
19
21
22
23
24
26
27
28
29
31
32
33
34
13
13
13
13
13
13
13
16
17
18
44
93
83
66
53
49
127
113
82
63
57
52
47
41
41
53
36
37
38
39
41
42
43
44
46
47
48
49
51
52
53
54
56
57
59
61
62
63
64
66
67
68
69
88
109
106
106
92
92
98
121
77
61
58
58
56
49
43
41
39
51
62
64
56
58
63
71
71
72
73
74
76
77
78
79
81
82
83
84
86
87
88
89
91
92
93
94
96
97
98
99
101
102
103
104
105
63
57
53
47
47
57
48
47
49
47
49
49
49
47
47
43
41
37
32
33
42
43
41
28
97
81
106
107
108
109
111
112
113
114
116
117
118
119
121
122
123
124
126
127
43
38
29
29
29
29
28
28
27
22
22
21
21
1671350
А >>
Таб>Л>>ЦВ5
1 н л к л н л
16
G7
51
46
41
36
29
28
26
26
26
26
24
24
3l зз зг
29
17
1В
18
18
1В
18
I8
18 гз
24
31
33 зо зо
31
8l
72 ьо
Вз
89
77
59
46
Э9
39 эе
47
so о
2
4
6
8
1О
11
12
1З
14
1$
16
I7
1В
19 го
21
22
23 г4
26
27 гв
29 эо
31
32 зэ
34
О
2
4
6
7 н
1О
11
12
13
14
16
11
1В
19
2О
21 гг
23
24
26
27
28
29 зо
31 эг
Зз
34
16
17
18
19
21
2I г1 эз
43
91
92
71
63
48
73
78
71
47
41
64
36 о
56
97
97 зь .31
38
39
41
42
43
44
46
«7
48
49
51
52
53
54
56
57
58
59 ьо
61
62
63
64
66
67 бе
69
36
З7
Зн
39
41
42
43
4«
46
47
«Н .49
51
52
53
54
se
57
58
59
61
62
63
64
66
67 ьв
69
7О
164
166
146
116
1ог
1О1
13
63
57
47
46
43
39
39
39
46
52
58
77 во
72
71
1О
77
71
66
71
66
66
1ог
92
89 еи нэ
87
73
67
46
44
47
42
42
39
37
Э1
39
/б 5
49
6И
69
64
56
63
71
72
7З
7ч
76
77
78
79
8i аг вз
84
86
В1 вв
89
9О
91
92
93
94
96
91
98
99
1ОО
1О1
102
103
1О4
1О5
71
72
73
74
76
77
78
79 во
81
82 еэ
Е4
85 аб
87 вв
89
91
92
93
94
96
97
98
99
1ОИ
1О1
102
1ОЭ
104
105
50 ,, 9
66
69
67
53
5> 1
«В ч> 7
71
47
46 ч7
54
56
56
56
51
48
Э7
34
З1
33 зз
33
32
3«
3S
34
5(>
91
81 ьь ьо
1/б
67
47
42
ы
66
56
47
49
47
43
39
4l
4Е
51
51
47
42
42
«г
42
42
39
37
37
33
106
107
108
1О9
111
112
113
11
1 i 5
116
117
118
119
121
122
123
124
126
127
1ОЬ
107
1ОВ
109
11О
111
112
11З
114
116
117
11В
119
1го
121
1гг
1гз
174
1гб
127
42
36
37
3е
34
3s
34 ээ
32 зо
28
28
29
29
29 гв
1671350
Таблица 6
I" ((N ) А
А П А
N А
Таблица 7
Бремя измельчения, t, мин
1О
Класс крупности К вЂ” R,мкм тп= 123 m= 70 m= 21 m= б
150 — 130
Г = 1,06 F=O,ЗО
F= 6,74
F = 3,67
m = 182 m = 133 m = 103
m = 227
13О-11О
F = 6,73 F = 5,18
F = 9,55
Г = 12,44
m = 12 m = 278 m = 310 m = 284
110-74
F = 8ю10 F = 8 72 Е = 7в93
= 6,46
m = 602
m - =350 m - =423 m = 5?4
74-1
Г = 5 26 1 =- 6 08 Г = 7 26 -F 8 29
О 15
1 16
2 20
Э 25
4 28
5 28
6 28
7 28
8 зо
9 33
1О ЗЗ
11 39
12 76
13 82
14 80
15 67
16 65
17 82
18 97
19 92
20 74
21 59
22 62
23 82
24 78
25 65
26 55
27 46
28
29
З1
32
33
34
36
З7
38
39
41
42
43
44
46
47
48
49
51
5г
53
54
26
23
23
23
23
23
23
27
32
26
25 г5
34 зг
32
37
38
38
38
56
57
58
59 бо
61
62
63
64
65 бб
67
68
69
71
72
7З
74
76
77
78
34
36
36
35 зз
68
53
41
Зб з7
38
36
36
38
48
47
47
81
82
83
84
86
87
88
89
91
92
93
94
96
97
98
99
1ОО
1О1
1ог
1ОЗ
48
48
53
52
48
57
48
44
42
42
46
73
74
67
104 34
105 35
106 33
107 29
108 29
109 26
110 23
111 23
112 ?5
З1
114 32
115 33
116 34
117 35
118 36
119 36
120 37
121 32
122 32
123 3 О
124 26
125 27
126 28
127 36
1871350
Т» б л и ц а 8
Время измельчения t мин 0
Номер центральной гармо— ники, N
55
52
Средняя крупность измельчения по данным ситового анализа (формула 3) К, мкм
/5
Средняя крупность измельчения, полученная предлагаемым способом (ф-л» 1)
R мкм
61
Коэффициент парной корреляции для параметра К
0,999
Дисперсия крупности нзмельчения по данным ситового анализ», ф-ла (), (р мкм
121
105
115
129
Коэффи ци е и т пар ной корреляции для параметра(0,918 (ю !
50 60 70 80 90 1О 110 7Д7 П/ Л/
Составитель А. Абросимов
Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец
Редактор С, Лыжова
Заказ 2786 Тираж 367 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Дисперсия круп постн измельчения, полученн»я предлагаемым способом (формула 1)(>, мкм
1 (о