Файл: Автоматизация обогатительных фабрик..pdf

АВТОМАТИЗАЦИЯ

ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ

ФАБРИК

МОСКВА ■«НЕДРА» •1974

УДК 622.7—52 : 681.3

t

\> 'MO r.4j •.к

j' ЧИТА.ЛЫ*ЛГО ЗА ПА j

iii d e?

Автоматизация обогатительных фабрик. M., «Недра», 1974. 280 с. Авт.: Г. A. Xag, В. П. Нас­ тупит, Л. В. Сорокер, Д. А. Скрипчак.

В книге изложены основные методы и средства автоматического контроля и регулирования процессов обогащения руд цветных и редких

тационных обогатительных фабриках. Рассмотре­ ны экспериментально-статистические методы исследования технологических процессов и со­ ставления математических моделей объектов управления. Большое внимание уделено воз­ можности применения самонастраивающихся систем, позволяющих вести технологический процесс в оптимальных условиях.

Книга предназначена для инженерно-техниче­ ских работников обогатительных фабрик и науч­ ных работников, а также может быть полезна студентам, специализирующимся в области авто­ матизации процессов обогащения.

Табл. 37, ил. 157, список лит. — 149 назв.

Введение

Технология обогащения руд на современных обогатительных фабри­ ках достигла высокой степени развития. Достаточно указать, что на отдельных фабриках («Пенд Орлей» в США, «Эль-Пози» в Мексике и др.) извлечение металлов достигает 99% [1]. На обогатительных фабриках с высокоразвитой и рациональной технологической схемой производства дальнейшее скачкообразное повышение технологиче­ ских показателей невозможно. Для этих фабрик характерно повыше­ ние извлечения на доли процента, которое достигают главным обра*- зом строгим соблюдением заданного режима процесса или адаптив­ ной оптимизацией, повышением эффективности использования1меха­ низмов и машин и их безаварийной работой.

Повышение производительности труда в значительной 'степени связано с внедрением электронных вычислительных машин, средств

иметодов технической кибернетики [2]Л

Внастоящее время в технической кибернетике намечаются два направления, решающие одну общую задачу — создание автомати­ зированного управления «сверху» и «снизу». Автоматизация «сверху» предусмативает разработку и внедрение автоматизированных систем управления отраслями, производственными объединениями, пред­ приятиями и отдельными участками (АСУП). Автоматизация «снизу» предполагает разработку средств и систем автоматического конт­ роля и регулирования производственных процессов, создание авто­ матизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и их внедрение на предприятиях.

Эти две системы управления отличаются друг от друга тем, что на входе и выходе АСУП во всех случаях находится человек. В АСУТП человек (оператор) лишь периодически включается в контур упра­ вления для коррекции управляющих воздействий.

Трудность разработки и внедрения АСУТП по сравнению с вне­ дрением АСУП заключается в необходимости проведения сложных длительных исследований для математического описания объекта и разработки формализованных критериев качества работы систем.

Однако внедрение на предприятиях только АСУП без АСУТП может оказаться недостаточно эффективным, так как в данном случае нижнее звено управления технологическим процессом и аппаратами будет предоставлено человеку, который по своей природе и функциям не всегда может выполнить с необходимой точностью требуемые операции для соблюдения оптимального режима технологического

3

процесса. Для получения наибольшего эффекта необходимо разви­ тие обоих направлений.

Особенностью обогатительных фабрик является то, что их техно­ логические схемы определяются минеральным составом полезных ископаемых и не могут быть унифицированы и стандартизированы. Поэтому и принципиальные схемы АСУТП для каждой фабрики ин­ дивидуальны. Для каждой фабрики требуются специфичная разра­ ботка и внедрение АСУТП, осуществляемые проектными, исследова­ тельскими организациями и инженерно-техническим персоналом фабрик.

В начальной стадии развития автоматизации регулирование тех­ нологических параметров производилось по схеме автономного регулирования, главным образом, по принципу стабилизации. На флотационных фабриках автономно регулировали величину pH пульпы, ее плотность и дозировку реагентов. Однако практика по­ казала, что такая система регулирования не позволяет оптимизи­ ровать технологический процесс, поскольку основные факторы, влияющие на него, имеют сложную взаимосвязь. Автономное регу­ лирование отдельных параметров без учета их взаимодействия в отдельных случаях может вызвать даже ухудшение технологиче­ ского процесса.

В связи с этим возникает необходимость математического описа­ ния процесса для составления алгоритма управления и разработки системы оптимального управления. Имеются два основных метода получения математической модели процесса: аналитический и экспе­ риментально-статистический.

Аналитически описать сложные процессы часто не представляется возможным по следующим причинам.

Во-первых, неизвестны физико-химические законы, описывающие происходящие явления, например, влияние плотности пульпы на флотацию или расхода ксантогената на селекцию сульфидных мине­ ралов (характер этих зависимостей устанавливают экспериментом, а результаты чаще всего представляют в виде кривых).

Во-вторых, в реальном производственном процессе возникают значительные помехи и шумы, которые вносят существенные ошибки в получаемые экспериментальные данные.

Однако следует подчеркнуть прогрессивность развития этого метода. Он при несложном процессе позволяет построить доста­ точно обоснованную оптимальную систему . автоматизированного управления технологическим процессом флотации, обеспечивающую высокую экономическую эффективность.

Широко используется также статистический метод получения математической модели, включающий регрессионный анализ резуль­ татов исследования промышленного процесса и планирование экспериментов. На существующей стадии развития физико-химии флотационного процесса статистический метод позволяет построить рациональную систему автоматизированного управления этим про­ цессом.

А‘

1. Регулирование процесса дробления руды

Краткая характеристика параметров процесса дробления. С техно­ логической точки зрения процесс дробления сводится к механиче­ скому сокращению размеров кусков руды до заданной величины.

Анализ схем дробления, принятых на обогатительных фабриках, показывает, что в большинстве случаев дробление осуществляется в три этапа: крупное, среднее и мелкое. Крупное дробление иногда производится непосредственно на руднике.

Дробилки крупного и среднего дробления работают, как правило,

измельчения могут работать как в открытом, так и в замкнутом цикле с грохотами (с возвратом отсева в дробилку).

Входными параметрами при дроблении являются средняя круп­ ность материала, его твердость (прочность), ширина разгрузочной щели дробилки, ее производительность.

Основными показателями процесса принято считать крупность дробленого продукта, производительность по дробленому продукту, расход энергии на дробление.

Режимным параметром, характеризующим ход процесса, принят уровень руды в приемном устройстве дробилки, который зависит от крупности руды и ее расхода и, таким образом, является обоб­ щенной характеристикой качества и количества материала, посту­ пающего в дробилку. С уровнем руды, в свою очередь, связан расход энергии на дробление и производительность по дробленой руде. При понижении уровня (от оптимального) дробилка работает с не­ догрузкой, удельный расход энергии повышается. При повышении уровня возникает опасность перегрузки дробилки рудой. Расход энергии на дробление зависит от расхода руды и ее крупности, а следовательно, и от уровня руды в приемном устройстве. В рабочем диапазоне изменения расхода и гранулометрического состава руды эта зависимость близка к линейной.

Из входных параметров в настоящее время поддается управлению только расход руды, для чего используют регулируемые рудные питатели. Поэтому данный параметр применяют в схемах автомати­ ческого регулирования дробления в качестве основного, управля­ ющего фактора. Для повышения эффективности операций измель­

6

чения и флотации целесообразно производить сглаживание возмуща­ ющих воздействий. Сглаживание достигается с помощью бункеров и складов руды.

Могут быть использованы две основные схемы загрузки бунке­ ров, обеспечивающие значительное сглаживание характеристик руды: прерывисто-челночная и выборочная. При прерывисто-челночной загрузке поток руды переключают поочередно с одного участка бун­ кера на другой по мере их заполнения рудой до определенного уровня. Заполнение бункера рудой происходит слоями. Вследствие верти­ кального перемещения материала по бункеру улучшается усредне­ ние руды.

При выборочной загрузке поток руды направляют в заданную оператором точку бункера, т. е. загрузку руды производят по опреде­ ленной программе. Такую схему целесообразнее применять в слу­ чаях, когда смешивание отдельных сортов руд, поступающих в бун­ кер, нежелательно.

Применение указанных схем загрузки способствует усреднению характеристик руды. Необходимо также отметить, что при загрузке бункера трудно избежать изменения гранулометрического состава руды в разных его точках вследствие сегрегации.

При построении схем регулирования крупного и среднего дро­ бления в качестве основного показателя процесса принята произво­ дительность по дробленому продукту.

Для мелкого дробления большее значение имеет крупность дробле­ ного продукта, поскольку она определяет эффективность измельчения.

Как уже было отмечено выше, основным управляющим парамет­ ром при регулировании процесса дробления является расход руды в дробилку. В связи с этим рассмотрим характеристики устройств, регулирующих количество руды, подаваемой в дробилку.

Регулируемые рудные питатели. Регулирующими органами, изме­ няющими поток руды в дробильных и измельчительных цехах обо­ гатительных фабрик, являются регулируемые рудные питатели. Они используются как разгрузочные устройства бункеров или скла­ дов руды и одновременно являются затворами, препятствующими произвольному высыпанию руды из емкости.

Применяемые на обогатительных фабриках рудные питатели можно разделить на три основные группы:

с тяговым органом (пластинчатые, ленточные, цепные);

сколебательным движением рабочего органа (маятниковые, лотковые, вибрационные);

свращательным движением рабочего органа (тарельчатые, винто­ вые, барабанные.)

П л а с т и н ч а т ы е п и т а т е л и подразделяются на пи­ татели тяжелого и легкого типа. Последние могут быть стационар­ ными и передвижными.

Питатели тяжелого типа применяются для подачи руды круп­ ностью до 1200 мм, а питатели легкого типа — для подачи руды крупностью до 400 мм.

7-

равно D

Принимая во внимание, что куски руды, имеющие размер меньше ширины d разгрузочной щели дробилки, практически не участвуют в дроблении, можно определить минимальные и максимальные зна­ чения пауз.

Так, для щековой дробилки размером 900 X 1200 м, работающей с пластинчатым питателем тяжелого типа, D = 650 мм, d = 150 мм

иv = 0,05 м/с.

Тогда

,0,25

-a . min — 0 05 = =5 с.

8