Файл: Козин В.З. Методы исследований в обогащении учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.06.2024
Просмотров: 138
Скачиваний: 1
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Р С Ф С Р
СВЕРДЛОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. В. В ВАХРУШЕВА
КАФЕДРА «ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ»
КОЗИН В. 3.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБОГАЩЕНИИ
(учебное пособие)
СВЕРДЛОВСК
1S73
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР
Свердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им.В.В.Вахрушева
Кафедра обогащения полезных ископаемых
КОЗИН В.З.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБОГАЩЕНИИ
/учебное пособие/
Свердловск
1973
АННОТАЦИЯ
Настоящее учебное пособие по курсу "Методы иссле дований в обогащении" является общетеоретическим разделом курса . /Теория инженерного эксперимента/ и содержит основные положения, связанные с выбором
методики и плана эксперимента и обработкой его резуль татов. В пособии изложены элементы теории ошибок, стратегии поиска оптимальных условий, рассмотрены адаптационные, эвристические, эволюционные методы получения и использования информации об объекте.
Пособие предназначено для студентов вузов, обуча ющихся по специальности "Обогащение полезных ископа емых' может быть полезно работникам обогатительных фабрик и научно-исследовательских институтов.
I йаучн |
-іая |
В В Е Д Е Н И Е |
|
|
|
Большое количество разнообразного сырья в настоя |
|
||
щее время подвергается обогащению. Это 95% всех до |
|
||
бываемых руд цветных металлов, огромное количество |
|
||
железных руд, калийные соли, фосфориты, угли, разнооб |
|
||
разнейшее нерудное сырье. Без |
обогащения использование |
|
|
большинства богатств земных недр экономически невыгод |
|
||
но, а иногда и просто невозможно. Сотни больших и малых |
|
||
обогатительных фабрик работают на территории нашей стра |
|
||
ны, многочисленные машины перерабатывают исходное |
|
||
сырье, выделяя концентраты. |
|
|
|
Основные усилия технологов на обогатительных фабриках |
|
||
направлены на постоянное повышение извлечения при задан |
|
||
ном качестве концентратов, снижение затрат на обогащение. |
|
||
Эти задачи успешно решаются путем использования новых, |
|
||
более совершенных машин, выбора наилучших схем й режи |
|
||
мов, и на многих фабриках достигнуты исключительно вы |
|
||
сокие показатели. Вовлекаются в процесс переработки и ис |
|
||
пользования в народном Хозяйстве всё более бедные руды. |
|
||
Достаточно, например, сказать, |
что на одном из крупней- |
> |
|
ших в СССР горнообогатительном комбинате содержание ме |
|
||
ди в исходной руде в иные смены составляет 0,28-0,3%, а |
|
||
содержание железа в Качканарских рудах - |
17% и ниже. Из . |
|
|
этих руд получают соответственно медный концентрат с |
|
||
содержанием меди 18% и железный концентрат с содержа |
|
||
нием железа 62-63%. |
|
|
|
Основным путем получения необходимых данных в обога |
|
||
щении явлйется постановка эксперимента, и анализ его |
|
||
результатов. |
|
|
|
Теория большинства процессов позволяет пичг.ъ указать |
|
||
путь, по которому следует и д т и , либо подсказать некото |
|
||
рые общие решения. Как правило, достаточно точной |
|
||
к о л и ч е с т в е н н о й |
о ц е н к и |
двойств |
|
технологического процесса теория обогащения дать ие может.
Действительно, рёзутгьтаты обогащения зависят от Таких исключительно широких понятий, как:
а/ свойства руды, б/ свойства рабочих машин,
в/ режимов обогащения, г / особенностей получения и движения концентратов.
Увязать воедино все; входящие в эти понятия факто ры н теоретически предскааать результаты обогащения практически не удается. С помощью же э к с п е р и -
м ѳ н т а |
удается в конкретных условиях с заданной |
|
точностью |
к о л и ч е с т в е н н о |
оценить эффек |
тивность решения задачи обогащения. |
|
Огромен круг задач, с которыми приходится оталкиваться инженеру, решающему проблемы обогащения полезных ископаемых. Поэтому сама по себе задача обучения полу чению решений в каждой конкретной ситуации является нереальной. Необходимо научиться собирать необходимые для решения задачи известные факты /априорную информа цию/ и овладеть приемами постановки задач и стратегией движения к цели.
В соответствии с книгой С.Й.Митрофанова "Исследова ние полезных ископаемых на обогатимость " /Госгортехнздат, М., 1Ѳ62/ исследования на обогатимость включают В себя:
а/ предварительные исследования; б/ собственно исследования на ойогатимость;
в/ полупромышленные и промышленные испытания. Содержащиеся в этой книге рецепты позволяют более или менее хорошо выделить область экспериментальных исследований к Составить первые рабочие гипотезы. Со держание такой книги и составляет либо саму необходи
мую дня техйопога априорную информацию, либо способы по лучения этой информации. Зш.. '"-юіьнаа часть книги посвящена вопросам п одготовки и выгодно ния конкретных эк спериментальных работ, однако вопросы поиска оптималь-
ных условий освещены недостаточно полно.
Барский Л.А. и Рубинштейн Ю.Б„ рассмотрели многие принципиальные вопросы теории эксперимента в книге "Ки бернетические методы в обогащении полезных ископаемых" /изд."Недра", М .,1970/, которая органически дополняет книгу С.И.Митрофанова и позволяет в известной мере сформулировать общий подход к исследованиям в обогаще нии. Аналогичные вопросы, иллюстрированные многочис ленными числовыми примерами, рассмотрены в книге Л.П.ШупоЕа "Прикладные математические методы в обо гащении полезных ископаемых" /изд,"Недра", 1972/.
Однако, обе эти книги но являются учебниками, вслед ствие чего понимание ряда разделов студентами может быть затруднительным. Кроме того, ряд практически важ ных вопросов и доказательств в этих книгах опущен. К таким относятся, например, методологические концепции эксперимента, стратегия движения к цели, методические вопросы получения и использования дробных реплик и т„п.
Студенты специальности 0204 "Обогащение полезных ископаемых'' к пятому курсу изучили дисциплины хими ческого и геологического циклов, а также почти все спе циальные предметы: дробление и грохочение, гравитацион ные и специальные методы обогащения, флотацию, опробо вание и контроль, обезвоживание и пылеулавливание; и по существу знакомы со специальной техникой выполнения экспериментальных работ, методами подготовки проб к ис следованию и способами анализа вещественного состава продуктов обогащения. Две производственные практики на гравитационных и флотационных обогатительных фабриках позволяют им оценить роль экспериментальных исспе;.. заний в обогащении.
В связи с этим настоящий курс не рассматривает спе цифические вопросы отдельных исследований, и в основа своей нацелен на формирование у студентов правильной стратегии исследований и анализа результатов.
Б
При изложении материала использованы работы /1,2,3,4,3,.../.
Лекционные и практические занятия по курсу "Теория инженерного эксперимента" непосредственно стыкуются с курсом "Исследование обогати мости полезных ископа емых", целью которого является самостоятельное экспе риментальное решение исследовательской задачи с разра боткой плана исследования, выполнением экспериментов,
анализом и интерпретацией результатов. |
|
|
Горный |
инженер - технолог, работая в дальнейшем |
|
на производстве в основных цехах или лабораториях, в |
||
научно-исследовательских учреждениях и т.п,, |
п о с т о |
|
я н н о |
э к с п е р и м е н т и р у е т , |
и мы на |
деемся, что |
настоящий лекционный курс и самостоя |
тельное выполнение исследования в институте сделают его подготовленным к серьезному и творческому решению
возникающих задач.
Автор благодарит В.И.Мелких, И.Г.Тярчевскую, Э.Э,Иванова, Р.Е.Леонова за ценные замечания при подготовке рукописи к изданию.
Р а з д е л 1, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
1.1.Априорная информация
Приступая к эксперименту, исследователь располагает некоторым объемом сведений /информацией/, которые на
зываются |
а п р и о р н ы м и |
/доопытными/. |
К априорным относятся, например, сведения о типе |
||
руды; её |
вещественном составе, |
технических характе-. |
ристиках мацшн и т.п. К априорным сведениям относится
весь предыдущий |
о п ы т |
и |
з н а н и я |
техно |
||
лога, позволяющие д о |
н а ч а л а |
э к |
с п |
е |
||
р и м е н т а |
выбрать подходящие варианты |
его |
осу |
ществления и режимы, близкие к оптимальным. Другими словами, априорная информация позволяет выбрать
э к с п е р и м е н т а л ь н у ю |
о б л а с т ь . |
||
Под |
э к с п е р и м е н т а л ь н о й |
о б л а |
|
с т ь ю |
можно обобщённо понимать все возможные ус |
ловия эксперимента. Выбор этой области позволяет д о э к с п е р и м е н т а только на основе априорной информации отбросить многие способы осуществления про цесса обогащения и тем самым сэкономить время и средства.
Любые предварительные надежные сведения помогают сузить возможную область изменения независимых пе ременных, иначе пришлось бы планировать опыты, исходя из условий физической реализуемости фонтов.
Например, при флотация сульфидных медно-пиритных руд в качестве собирателей, как правило, используют ксантогенаты с расходом от 40 до 120 г/т, всленивателями являются сосновое масло, Т-66, ИМ-68 и т.н. с рас ходом от 10 до 200 г/т, регулятором флотации является щелочь. Схема флотации может быть прямая селективная и коллективно-селективная, и т.п.
Собственно говоря, объем априорной информации и
является решающим для выбора стратегии эксперимен тальных работ. Поясним эту мысль упрощенно следую щим образом.
Если исследователю априорно ничего не известно . /случай практически маловероятный/, то он вынужден ставить широкие исследования, связанные с выбором п р и н ц и п и а л ь н о г о решения задачи, т.е.
такого решения, которое позволяет в принципе получить
положительный результат, Чем выше требования |
к воз |
||
можному |
положительному результату, |
тем большее ко |
|
личество |
р а з н о о б р а з н ы х |
испытаний |
вынуж- • |
ден выполнить исследователь. При этом вероятность то го, что исследователь не пропустит г л о б а л ь н ы й экстремум .зависит от количества испытанных
вариантов. Например, по какой-либо причине исследова тель остановился на гравитационном методе, дающем предельно возможное извлечение 80%, в то время как использование другого,_например флотационного метода позволяет поднять эту цифру до 92%. Сосредоточив свои усилия На исследовании первого способа, исследователь теряет возможность достижения более ■высокого резуль тата. Другими словами, вместо г л о б а л ь н о г о экстремума /самого высокого результата/ будет найден локальный экстремум /самый большой результат в иссле дуемой окрестности - при данном способе обогащения/.
Многочисленные исследования технологов позволяют в настоящее время во многих случаях осуществить выбор окрестности глобального экстремума /например, способа
обогащения/ на основе априорных данных. Т.е. объем апри орной информаціи Исследователя в большинства случаев не равен нулю и иногда может достигать весьма большой величины. Не случайно многие практические решения на производстве, и даже в лабораториях выполняются на
jDCHoee о п ы т |
а |
. д р у г и х |
п р е д п р и я т и й |
и л а б о р а т о р и й . |
|
Если априорная информация велика и есть возмож- ■ ность её обработать, то экспериментальная область мо жет быть выбрана весьма малой. В этом случае ставить опыты нет необходимости. Проблема получения такой информации с цепью сужения априорно выбранной экспери ментальной области, содержащей интересующий нас экс тремум и являющейся достаточно малой, чтобы принять её за решение, является крупной научно-технической за дачей, которая реально может быть поставлена и решена в настоящее время.
Решение этой задачи имело бы большое народохозяй ственное значение, позволив резко сократить срок иссле дований и сэкономить затраты на многочисленные экспе рименты.
Правильная постановка этой проблемы и её решение — дело сегодняшнего дня и ближайшего будущего.
Однако, если для конкретной задачи выбранная. область либо сравнительно велика, и не может удовлетворить за просы практики, либо данные, позволившие сделать выбор, недостаточно надежны, в выбранной области необходимо ставить эксперименты. Заметим сразу, что ненадежность данных или их неправильная интерпретация могут в про цессе эксперимента изменить взгляды экспериментатора на экспериментальную область и заставить принять ре шение об её изменении.
При низком уровне информации целесообразно исполь зование экспериментальных методов, основанных на изу чении рассеяния. При этом планируются резко отличные друг от друга варианты условий процесса, либо ведется поиск с весьма крупным шагом. Требования к точности результата при таких экспериментах I низки.
Чем выше уровень априорной информации и чем выше требования к точности результата, тем всё более тонки ми должны быть экспериментальные работы, поиск более тщательным, а планы со всё большей разрешающей спо собностью.