Введение к работе
Актуальность темы исследования. Увеличение зольности добы-
^'^ЇАвмс го угля» ухудшение обогатимости минерального сырья» повыше
жвртаций I
ние выхода мелких классов» требования рынка к качеству и ассортименту угольных продуктов обусловливают применение обогащения полезных ископаемых. Современные углеобогатительные фабрики представляют сложные» многокомпонентные» комплексные предприятия» функции которых все Золее усложняются из-за роста обіемов производства» ухудшения горно-геологических условий» дальнейшего развития темники» повышения требовании к максимальному использованию недр и охране окружающей среди. Объемы обогащаемых руд и углей настолько велики» что д же небольшое улучше ие технологических показателей приводит к существенному экономическому аффек- ,. Например» если повысить на 1'/, выпуск товарного продукта только на углеобогатительных предприятиях Кузбасса» то это позволит дополнително получить в год около 400000 т. концентрата.
Изучение многофакторности технологических процессов обогащения не эффективно боа использования математического моделирования» которое ра сравнению с физическим моделированием вносит гибкость» достоверность и быстроту. Прогноз» оптимизация и управление технологическими процессами переработки ископаемых за— трудняется из-за их сложности» многооперационности и недостаточной информатированности.
В зтой связи задача математического моделирования и оптимизации технологии переработки полезных ископаемых является актуальной и имеет большое народно-хозяйственное значение.
Работа выполнялась в рамках Программы АН СССР по фундаментальным проблемам геологических и горных наук! 6.2.2.4. "Комплексное использование региональных и глобальных геологических процессов и создание научных основ разработки месторождений
полезных ископаемых" и Программы СО АН СССР 12.9.1.2.3. "Разработка месторождении и обогащение полееных ископаемых".
Целью работы является повышение точности прогноза гравитационных процессов переработки угля на основе разработанной новой математической модели технологии углеобогащения.
Основная идея работы заключается в использовании взаимосвязи критериев оптимальности технологических процессов обогащения с характеристиками качества исходного сырья для управления материальным балансом углепрадуктов.
Задачи исследования!
развить математические методы дифференцированного прогноза фракционного состава и обогатимости угляг основанні на аналитических закономерностях распределения фракций» по результатам акспросс-аналис-. пластовых проб?'
разработать математическое описание модели влияния основных техногенных факторові дробления» грохочения» классификации и истирания угля на изменение гра уломатрического и фракционного состава ши^ты»
идентифицировать параметры моделирующих алгоритмов и разработать программные комплексы технологических процессов углеобогащения для их исследования и оптимизации в конкретных условиях*
обосновать критерии оптимальности и методы многовариантной оптимизации технологии углеобогащения в зависимости от назначения и требуемого качества углеп~одуктов.
Методы исследования8
методы планирования эксперимента и факторного анализа для исследования характеристик обогатимости угля и его фракционного состава?
иетоды Тромпа-Терра» Бокса-Уилсона для оценки аффектив-
насти разделения в гравитационных аппаратах и поиска оптимальной области проведения эксперимента!
методи системного анализа г математического программирования? численного интегрирования и векторная оптимизация для обоснования структури и идентификации параметров математических моделей технологическим процессов углеобогащения?
методи модульного программирования» язнки и средства программирования для разработки и реализации программних документов на ПЭВМ.
Научные положения» выносимые на защиту»
дифференцированный прогноз с^гатимости угля оск^ван на анализе его фракционного состава по результатам экспресс-контроля» обес. .'чивающего наименьшую погрешность!
основними техногенними ^акторами воздействия подготовительных процессов углеобогащения на свойства шихти являются дробление» грохочение» истирание и классификация угля» который вызывают изменения технологических параметров обогащения и качества получаемых цглопродукто»I
структура моделипцощего алгоритма и программного комплекса технологических процессов углеобогащения включают математическую модель формирования качественного состава шихты по балансным уравнениям с использованием исходным данных угольных пластов» хранимых в библиотеке ПЭВМ» И модаль управления оптимапьним выходом углепродуктові концентрата» промежуточного продукта» отходов и шламов на основе вороятност"ого распределения фракции шихти в продукты углеобогащения?
критерии оптимальности процесса углеобогащения обеспечивают выбор стратегии механической и физико-химической переработки угля с учетом ого качества и технологической схемы обогащения с помощью разработанных моделирующих алгоритмов и программных
4 комплексові
- математический алгоритм и программный комплекс технологи-
vческих процессов обеспечивают оптимальный прогноз качественно-
количественных показателей углеобогащения аа, счет управления
плотностями разделения в заданном диапазона.
Обоснованность и достоверность нацчник положении и выводов подтверждаются!
математической обработкой статистической информации по ситовы! и фракционным составам J 86 угольных пластов 26 и <т Куа-нецкого бассейна!
представительность») фактографического'материала качественного состава шихты и технологический схем по 12 обогатительным фабрикам Кузбасса для обобщения.закономерностей процессов углеобогащения и их эффективных диапазонов применения!
использованием при создании: математической модели обогащения аак-ічомернастай дробления и истирания угля в процесса его транспортировка.эффективности процессов разделения* что обоспот-чиаает качественное; совпадение модели и обюкта исследования!
положительными результатами апробации метода оптимизации технологии переработки-угля и расчета добычи по пластам на ЦОФ Березовскаяі Кузбасская» Сибирь» обогатительной установко ш. По-лысаевскаи» на шахтах Березовская» Бирвлинская» Буювская» Первомайская. Северная» разрезах Краснабродский и им. Se-летия Октября.
Научная новизна работы состоит!
- в разработке метода дифференцированного прогноза обогати-
мости угля с учетом установленных диапазонов плотностей тяжелых
жидкостей» обеспечивающих наименьшую погрешнпеть оценки акспери-
менталь nix данных экспресс-анализа плаатрвык проб!
, - в разработка математических моделей влияния основных техногенных факторов на качество фихты при дроблении» грохочении»
истирании и классификации угля в различный схемах цепи аппаратов!
в установлении качественно-количественных параметров идентификации моделирующий алгоритмов и вероятностного распределения фракции по углепродуктам для обеспечения адекватности математической модели технологическому'процессу углеобогащения?
в обосновании критериев оптимальности и реализации программного комплекса для многовариантной оптимизации текнологичес кик процессов углеобогащения с учетом требований потребителя к углепродуктам.
Личини вклад автора состоит!
- в формулировке постановки цели и задач исследования .про
цессе технологии перерабатки полезных ископаемых методами мате
матического моделирования! ,
--в разработке и обосновании математических моделей гравитационного и флотационного процессов переработки углей?
в разработке комплеї- а программ для моделирования качественной характеристики шихты?
в разработке математической модели прогнозирования максимального выхода суммарного концентрата требуемой зольности?
а разработке алгоритмов» методов и программного обеспечения оптимизации технологии переработки угля в зависимости от критерия оптимальности!
в установлении технологических режимов об ащения углей» обеспечивающих, получение максимальной прибыли от реализации концентрата.
Практическая ценность работы заключается в том» что ее результаты поэволяюта
повысить точность прогнозироваї гя результатов обогащения как планируемого» так и не планируемого к переработке угля?
моделировать шихту необходимого качеств* ня тин
с использованием ситового и фракционного состава угольных пластов* хранящихся в библиотеке ПЭВМ?
оперативна изменять технологи» обогащения при колебаниях качества поступающего сырья;
в зависимости от требовании потребителя планировать качественно-количественные показатели обогащенных углопродуктов.
Реализация работы. Разработанный в диссертации метод оптимизации технологии обогащения использован при разработке систо-мы автоматизированного планирования работы по добыче и обогащению угля ПО "Карагандауголь" и ИГД АН Казахстана}
внедрен'
на ш. Полысаевская ПО "Ленинскуголь" для расчо- г нагрузки на участки. Ожидаемый годовой экономический Эффект 3419 тыс.руб.
- на иОФ "кузбасская" для определения оптимальных плотнос
тей разделения в тяжелых средах и отсадка. Ожидаемый годовой
экономический эффект 2117 тыс. руб.
Апробация работы. Основные результатні работы докладывались нг, зональной конференции "Активные методы обучения на базе ПЭВМ" (г. Красноярск 1990 г.)г на конференций "Эколого-акононические проблемы разработки угольных месторождений Кузбасса" (г. Кемерово 1991 г.)г на научном семинаре кафедры обогащения полезных ископаемых Кузбасского политехнического института <г. Кемерово 1У92 г.).
Обтем работы. Диссертация состоит из введения* 4 глав» заключения» списка использованной литпатуры иа 119 наименований» 4 приложений. Она содержит 166 страниц машинописного текста» 42 аблицы и 12 рисунков.