Содержание к диссертации
Введение 5
і. Современные представления о моделировании флотационного
процесса 10
Классификация моделей флотации 10
Методы аналитического описания схем 20
Статистический анализ описания флотационных
схем 29
Оптимизация технологических потоков и фронта флотации 32
Задача оптимизации технологических потоков и распределения фронта флотации 35
2. Промышленные исследования и построение статистических
моделей схем свинцовой флотации Алмнлыкской и Кента-
уской обогатительных фабрик 38
Основные параметры моделей, их промышленное опробование и статистическая обработка 38
Определение корреляционных и регрессионных характеристик работы схемы свинцовой флотации Кентаус-кой фабрики 42
Построение моделей операций по данным исследования процесса свинцовой селекции Алмалыкской фабрики . 53
Анализ изменения внходных показателей при стабилизации параметров процесса 65
Выводы 72
3. Разработка методик расчета оптимальных технологических
потоков и оптимального фронта флотации 73
Постановка вопроса 73
Моделирование схем флотации с использованием коэффициентов передач 81
Оптимизация технологических параметров методом последовательного симплексного планирования . . 96
Расчет оптимального фронта флотации с учетом средней скорости флотации 102
3.5. Оптимальное управление технологическими потоками 105
Выводы 108
4. Расчет оптимальных технологических показателей и необ
ходимого фронта флотации свинцовой селекции Алмалыкской
обогатительной фабрики III
Определение коэффициентов передач схемы свинцовой селекции Алмалыкской СОФ III
Оптимальное распределение металла по операциям свинцовой селекции Алмалыкской СОФ 120
Оптимизация выходов продуктов свинцовой селекции в соответствии с оптимальным распределением
металла 127
4.4. Расчет технологических потоков, соответствующих
оптимальному перераспределению твердого по опера
циям 141
4.5. Расчет оптимального фронта флотации свинцовой
селекции Алмалыкской СОФ 148
4.6. Реализация поискового алгоритма расчета опти
мальных технологических параметров свинцовой
селекции А СОФ 154
Выводы 156
5. Определение оптимальных технологических потоков на
Кентауской обогатительной фабрике 157
Расчет коэффициентов передач по операциям свинцовой флотации КОФ 157
Оптимальное перераспределение металла и выходов по операциям флотации КОФ 167
Расчет оптимальной скорости концентрации металла и соответствующих потоков пульпы для реализации заданных показателей обогащения КОФ 177
Выводы 188
Заключение 189
Литература . 191
Приложения 206
Введение к работе
Актуальность работы. Важнейшей задачей народного хозяйства, определенной решением партии и правительства, является максимальное извлечение ценных компонентов при переработке минерального сырья, повышение производительности обогатительных фабрик, внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом. При флотационном обогащении, являющемся основным технологическим процессом переработки руд цветных металлов, еще существуют потери металлов, связанные с неоптимальной компоновкой технологических схем, недостаточно эффективным использованием флотационных машин и отсутствием АСУ ТП на обогатительных фабриках.
В процессе длительной эксплуатации многочисленных флотационных фабрик, теоретических исследованиях флотационных процессов, в работах по математическому моделированию и автоматизации флотационных установок за последнее время очень мало внимания уделялось вопросу расчета оптимальных флотационных схем. Работами К.А.Разу-мова, С.И.Митрофанова, В.А.Глембоцкого, О.С.Богданова даны методы компоновки флотационных схем в соответствии с временем флотации в отдельных операциях. Значительные исследования проведены К.Ф.Бе-логлазовым, А.Д.Погорелым, И.И.Максимовым, Ю.Б.Рубинштейном в области кинетики флотации. Важный вклад в разработку методов расчета оптимальных флотационных схем внесен В.З.Козиным, Л.А.Барским, О.Н.Тихоновым, Л.В.Сорокером.
Тем не менее, в практике проектирования флотационных фабрик и при разработке АСУ ТП флотационным процессом не нашли примене-
ния достаточно простые и надежные методы оптимизационного расчета флотационных схем, в частности оптимального распределения фронта флотации и технологических потоков. Результаты работы флотационной фабрики в значительной степени зависят не только от рудоподготовки, реагентного режима, состояния оборудования, но и от схемы флотации, соотношения фронта флотации в отдельных операциях, направления и величины циркулирующих продуктов.
Целью работы является разработка методов оптимизации фронта флотации и технпло-пттчяских потоков для использования в системах оперативного управления качеством готового концентрата, что позволит повысить конечные показатели обогащения.
Учитывая накопленный опыт и результаты опубликованных исследований для достижения указанной цели необходимо пенить следующие задачи :
построить модели отдельных операций и определить их взаимосвязи в структуре схемы на основе использования передаточных коэффициентов концентрации металла;
проанализировать структуру схемы флотации для оценки возможности использования метода передаточных коэффициентов при оптимизации технологических потоков и фронта флотации;
построить топологические модели схемы флотации и прооптими-зировать технологические показатели топологических моделей с учетом задания конечных показателей обогащения;
разработать методики расчета оптимальных технологических потоков и необходимого фронта флотации с использованием оптимальных технологических показателей и эмпирической скорости концентрации металла;
- разработать алгоритмы и программы для использования в систе
мах оперативного управления качеством готового концентрата и
проведения расчетов фронта флотации и оптимальных технологических потоков на УВМ-М-6000.
,Основная идея работы состоит в математическом моделировании взаимосвязей параметров операций во флотационных схемах с циркуляцией и разработке принципа оптимизации таких схем, заключающегося во взаимосвязанном управлении параметрами отдельных операций для достижения оптимальности всей схемы по заданному критерию.
Научные положения, разработанные лично соискателем и новизна»
Разработан метод моделирования технологических потоков во флотационных схемах на основе расчета передаточных коэффициентов концентрации и скорости концентрации металла, позволяющий рассчитать параметры управления при возмущающих воздействиях на входе флотационного процесса^ определить соответствующую компоновку технологических схем.
Показано, что функциональная зависимость выходного показателя от входного и соответствующих коэффициентов передач, реализуется с помощью сигнальных графов, путем представления исследуемой схемы флотации в топологическом виде.
Разработан метод оптимизации технологических потоков в операциях флотационной схемы, позволяющий при изменении качества и количества исходной руды достигать заданных технологических показателей за счет перераспределения потоков,их объемных характеристик, фронта флотации или выходов пенных продуктов по операциям флотационной ахемы.
На основе дисперсионного анализа разработан метод "квазистабилизации", позволяющий разделить параметры процесса флотации по отношению к дисперсии выходного показателя на две группы, требующие стабилизации параметра на определенном уровне и регулирования переменной по соответствующей закономерности.
Практические результаты и новизна. Существующие подходы к
расчету флотационных схем как правило учитывают большое количество параметров и нелинейность взаимосвязей. При этом многие параметры, такие как флотируемость, обогатимость классов различной крупности, распределение сростков и другие практически трудно измерить в особенности при оперативном управлении.
Для использования моделей в практических расчетах было предложено максимальное упрощение, использование простых соотношений, линейных зависимостей, апроксимирующих сложные функциональные связи параметров в узких диапазонах их измерений. Так,например, для представления закономерностей кинетики флотации было использовано понятие средней скорости накопления металла по весу в концентрате и хвостах операций, зависимости содержания металла в продуктах флотационного обогащения от режимных параметров процесса - коэффициентами передач по металлу и т. д.
Как показали результаты машинных экспериментов и промышленных испытаний такие упрощения вполне оправданы и позволили разработать алгоритмы оптимизационных расчетов технологических потоков во флотационных схемах, такие, что их можно выполнять на УВМ М-6000. Учитывая, что подобные машины интенсивно внедряются для расчетов на многих ГОКах, предложенный нами упрощенный подход имеет практический смысл.
Методической основой работы является разработка феноменологических моделей флотационного процесса, включающих физические соотношения характеристик пульпы, распределения металла, выходов твердой и жидкой фазы, с дополнительным введением стохастических коэффициентов и регрессионных зависимостей, учитывающих вероятностные характеристики флотационного процесса, применение статистических методов для обработки данных промышленных исследований, а так же выполнение расчетов на вычислительном комплексе М-6000.
Выполнены оптимизационные расчеты параметров флотационных
схем для Алмалыкской и Кентауской обогатительных фабрик, показывающие возможность повышения извлечения в одноименные концентраты на 1.5 - 2.0 %.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработаны и приняты в государственный отраслевой фонд алгоритмов и программ следующие программные модули:
"Расчет оптимального фронта флотации руд цветных металлов";
"Расчет оптимальных технологических потоков пульп";
"Определение взаимовлияния параметров процесса методом
квазистабилизации".
Проведены промышленные испытания с целью повышения извлечения свинца на Кентауской обогатительной фабрике за счет оптимизации технологических потоков, показавшие возможность применения данного алгоритма в системе оперативного управления. Годовой экономический эффект от внедрения системы составит 36.0 тыс. рублей.
Автор выражает глубокую благодарность коллективу лаб, №235 -"Автоматизированные системы управления обогатительными фабриками" СКФ ВНИКИ ЦМА, лаборатории АСУ флотацией комбината "Ачполиметалл", зав,1 лаб. №235, соруководителю диссертационной работы, к.т.н. Сорокеру Л.В.
