Способ автоматического управления процессом обогащения руд

СО)ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111) 4 В 02 С 25/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а АН КазССРарныкбаева о Б СССР 983.(54) СПОСОБ АВТРАВЛЕНИЯ ПРОНИЯ РУД(57) Изобретение ополезных ископаемматическому управщения руд, и може Изобретение относится к обогащ лезных ископаемых, а именно к тическому управлению процессом ния руд, и может найти прим других отраслях промышленности зующих мокрые способы обогащен Цель изобретения - повыш чества управления. Сущность способа заключается щем.Цементирующими минералами во вкрапленных рудах с переменной крупностью являются карбонаты и силикаты. В карбонатные руды входят минералы: кальцит СаСОз и доломит СаМд(СОз)ъ а в силикатные руды входят силикаты: оливин (МдРе)з 504), форстерит Муз 804), серпентин Мдб(ОН) в 5400), тальк МКз(ОН) 2 8400 и др. Процесс обогащения руд основан на разделении полезных ископаемых от пустой породы (карбонатов и силикатов). В мокрых способах обогалях промышленности, использующих мокрые способы обогащения. Цель изобретения повышение качества управления. Для достижения этой цели измеряют соотношения твердого к жидкому и содержание извлекаемого металла в конечном продукте, устанавливают регрессионную зависимость содержания извлекаемого металла в конечном продукте от температуры, времени, соотношения твердого к жидкому, расхода химреагентов с учетом химцко-минералогического состава руды и устанавливают оптимальные значения температуры, времени, соотношения твердого к жидкому и расхода химреагентов путем расчета в соответ 1 вии со знаками коэффициентов регрессии по шаговому движению. 1 ил., табл. 4. щения руд минералы в первую очередь контактируют с водой, поэтомх гидратацця минералов является решающим фактором.В процессе гидратации измельченные частицы минералов связываются с водой. ф 3 Проявление этой связи зависит от энер- Я 1 гии гидратации ионов, входягццх в мине)ад.При правильно установленном технологическом режиме разделения цодз ого кампо-цента от пустой породы умень;дается попадание пустой породы в получдсмый коц.центрат, качество концецтрд гд повышаетя и снижаются потери полезного компонента со шламовым потоком.Чтобы установить влияние всех технологических параметров на оърждцие цзвле-каемого металла в коцечцом продукте, ца качество получаемого когншцтрдта экцерн.ментально перед перерабогк,ц утдцдвлцвается регрессионц я зависим;т, межд о.держанием извлекаемого м,д-д ц , цсч.ном продукте и технологическими параметрами.Регрессия - зависимость среднего значения какой-либо случайной величины от некоторой другой величины или от нескольких величин. Содержание извлекаемого металла в конечном продукте является случайной величиной, так как она в результате опыта принимает числовые значения в зависимости от технологических параметров. Технологические параметры являются независимыми переменными и значения их задаются экспериментатором. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Установление перед переработкой регрессионной зависимости содержания технологических параметров позволяет определить одновременное влияние всех воздействующих факторов на технологический процесс, а также дает возможность варьировать значения технологических параметров. Установленная взаимосвязь между содержанием извлекаемого металла в конечном продукте от технологических параметров позволяет управлять процессом обогащения руд и описывает процесс обогащения в виде линейного регрессионного уравнения с конкретными коэффициентами регрессии, определяющими регулировку технологических параметров.Учет обогатимости руд при установлении регрессионной зависимости содержания извлекаемого металла з конечном продукте от технологических параметров позволяет выявить особенности руд, поступающих в переработку. Кроме того, учет обогатимости руд позволяет улучшать качество управления процессом обогащения руд при переходе на переработку руд из разных рудников или из новых горизонтов с различными генезисами, Определение химико-минералогического состава, поступающего на переработку, при управлении процессом обогагцения руд позволяет сделать заключение о физико-химических свойствах руды, о взаимных сочетаниях минералов и их активности к химическим реагентам, а также их поведении при процессе обогащения, Полученные данные о химическом составе и минералогическом сочетании руд позволяют выбирать соответствующее уравнение регрессии для управления процессом обогащения для поступающей руды. Например, руды, относящиеся к легкообогатимым (карбонатные), процесс обогащения управляется одним уравнением, для силикатных руд, которые являются труднообогатимыми, выбирается для управления другое уравнение, которое описывает процесс. Определение оптимальных значений температуры, времени соотношения твердого к жидкому путем вычисления в соответствии со знаком коэффициентов регрессии по шаговому движению позволяет установить необходимые значения вьпненазванных технологических параметров,Оптимальное значение температуры позволяет повышать содержание извлекаемого металла в конечном продукте путем создания повышенной частоты колебания ионов в кристаллических решетках минералов и увеличением их амплитуды колебания, Отклонения от установленного оптимального значения температуры приводят к нарушению технологического режима.Оптимальное значение времени при обогагцении руд позволяет минералам полную гидратацию, взаимодействие с химреагентами, Несоблюдение установленного оптимального времени для обогащения руд приводит к потере полезных компонентов из-за недостаточной смачиваемости и неполного взаимодействия с химреагентами.Оптимальное значение соотношения твердого к жидкому (Т;Ж) или расхода воды в классификаторе устанавливается с учетом крупности измельчения минеральных частиц и их смачиваемости. Поэтому оптимальное значение соотношения твердого к жидкому (Т:Ж) позволяет достичь полного погружения и смачивания всей поверхности измельченных минеральных частиц, Наблюдение оптимального значения соотношения твердого к жидкому приведет либо к неопределенным перерасходам химреагентов, либо из-за недостаточной смоченности минеральных частиц к неполному разделению пустой породы от полезного компонента,Вид используемого химреагента для процесса обогащения учитывает текстурноструктурные особенности и химико-минералогический состав обогащаемой руды. Поэтому оптимальное значение расхода химреагентов позволяет достичь полного разделения полезного компонента от пустой породы, повышается качество получаемого концентрата. Несоблюдение оптимального значения химреагента также приводит к большим потерям полезного компонента.Определение оптимальных значений технологических параметров путем вычисления в соответствии со знаками коэффициентов регрессии по шаговому движению позволяет варьировать все значения технологических параметров в оптимальной области в случае недостижения качества концентрата, требуемого уровнем ГОСТа.Корректировка заданных значений технологических параметров с вычисленными их оптимальными значениями позволяет доводить значения технологических параметров до оптимального уровня. При этом сравниваются вычисленные оптимальные значения технологических параметров с имеющимися в данное время их значениями. Сравнение полученного конечного продукта с допускаемым уровнем по ГОСТУ позволяет выпускать качественный концентрат, не допускает браков по примесям.. При достижении необходимого уровня содержания полезных компонентов, допускае 1479099мого уровнем ГОСТа, конечный п роду к выгружается из чана-реактора. Если конечный продукт не достигает допускаемого уровня ГОСТа, то корректировка технологических параметров проводится со следующим шагом и продолжается технологический цикл.На чертеже изображена схема системы, иллюстрирующая способ управления процессом обогащения руд.Система включает конвейер 1 для подачи руды, чан-реактор 2, датчик 3 химико- минералогического состава руды; вычислительный блок 4, датчики 5 - 9 регулируемых параметров (сульфата аммония; серной кислоты; температуры, времени, соотношения твердого к жидкому), исполнительные механизмы 10 - 13, регуляторы 15 - 19 технологических параметров (сульфата аммония, серной кислоты, температур, времени, соотношения твердого к жидкому), рентгеновский анализатор 20 для определения содержания конечного продукта, исполнительный механизм 21 для разгрузки конечного продукта, датчик 22 проверки конечного продукта на соответствие ГОСТУ.Способ осуществляется следующим образом.Причиной потери окиси хрома и низкого качества получаемого концентрата в процессе обогащения хромовых руд является установление технологического режима без учета обогатимости руд.Хромовые руды относятся к вкрапленным рудам, которые состоят из зерен хромита и пустой породы. Пустая порода содержит около 70 О 4 силикатов, которые представлены оливином (МрРе)810, форстеритом Мр, 3101, серпентином Мд,(ОН)а ЯцО, а также включает в себя карбонаты в виде доломита СаМд (СОз) и кальцита СаСО. Прожилки вмещающих минералов с основным минералом - хромшпинелидом дают очень тонкие сростки до 0,0074 мм. Поэтому в процессе обогащения руда должна быть измельчена до тонких классов - 0,01+0,0074 мм. Тонкие классы, включающие хромитовые зерна, плохо поддаются гравитационному обогащению и переходят в шламовый продукт. При этом шламовый продукт содержит 30 - 34 О" окиси хрома. Кроме того, обогащаемая руда может быть некондиционной по химическому составу с содержанием окиси хрома 37 - 99%, крупностью +0,1 - 0,5 мм и очень бедные хромовые руды с содержанием окиси хрома 9 - 12 О, крупностью +0,1 - 0,5 мм. По техническим требованиям хромовые концентраты, поставляемые огнеупорной и ферросплавной промышленности, должны содержать окиси хрома и кремния 48 - 50 О и 7 - 8% соответственно. Эти данные закладываются в память вычислительного блока 4.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При химическом способе обогащения хромитовая руда подвергается химической обработке растворами серной кислоты и слоями аммония, Гидрохимическая обработка проводится при изменении температуры от 60 до 90 С при этом происходит разрушение вмещающей породы и получается концентрат, обогащенный окисью хрома. На содержание окиси хрома в получаемом концентрате (обозначим его У) основными влияющими факторами являются следующие технологические параметры: расход сульфата аммония в г/л - Х 1; расход серной кислоты в г/л - Х, время, ч - Х, температура, С - Х 4, соотношение твердого к жидкому (Т:Ж) - Х.Чтобы выявить воздействие этих технологических параметров на содержание окиси хрома в получаемом концентрате, устанавливаем регрессионную зависимость содержания окиси хрома в получаемом концентрате от расхода сульфата аммония, серной кислоты, температуры, времени, соотношения твердого к жидкому (Т:Ж) для трех видов сырья; для шламов гравитационного обогащения, для некондиционных хромовых руд и для бедных хромовых руд. Они отличаются между собой по химико-минералогическому составу, по текстурно-структурным особенностям и по содержанию полезного компонента (окиси хрома),Шламы гравитационного обогагценпя относятся к труднообогатительньм рудам, а также в их состав входят хрупкие минералы пустой породы: серпентин и форстерит, которые при дополнительном измельчении образуют вторичные шламы. Разде. ление вторичных шламов от хромитовых зерен очень трудно.Бедные хромовые руды относятся и среднеобогатимым рудам, Вмеп 1 югцим минералом здесь является олпе, .т 1 рый прн взаимодействии с химреагентами освобождает ионы магния и железа. Освобожденные от ионов магния и железа тетраэдры силикатов в виде аморфного кремнезема хорошо отделяются от .го,;,ивых зереНекондиционные хромовыс; уды относятся к легкообогатнмым ру-".кк из-з высокого содержания окш,. х, ,й,Ь,г, включак)т меньше пустой 1",1 ч х; бе - ные руды. Кроме того, в; . н н х со став карбонатные минерльмсют энер. гию кристаллических репкг;к .1 ньшс,чем у силикгтов, поэтому они бь; гро разрушк 1 тся и хорошо отделяются от зерен хромитов.Для установления ре рсссионной зависимости между содержанием окиси хрома в получаемом концентрате1) н технологическими параметрами Х Х, Х.;, Хь Х-, использован пятифакторный ортогональный план эксперимента и е, .:. обня реплик из осьми опыов 1 ц ,и 3) методике планирования эк псрнмент.10 15 План и результаты эксперимента для получения регрессионной зависимости содержания окиси хрома в конечном продукте от технологических параметров (труднообогатимые хромовые руды) представлены в табл. 1.План и результаты эксперимента лолучения регрессионной зависимости содержания окиси хрома в конечном продукте от технологических параметров (среднеобогатимые руды) приведены в табл. 2. План и результаты эксперимента для получения регрессионной зависимости содержания окиси хрома в конечном продукте от технологических параметров (легкообогатимые руды) представлены в табл. 3,Уравнение регрессии для труднообогатимых руд:У=32,64 - 0,46 Х + 0,51 Х+ 1,20 Хз++0,80 Х 4+ 1,20 Хд. (1)Уравнение регрессии для среднеобогатимых руд:+0,50 Х 4 - 0,61 Х 5. (2)Уравнение регрессии для легкообогатимых руд;Уз=54,48+0,44 Х 1+0,20 Х+1,50 Хз -- 0,093 Х 4 - 0,044 Хь(3)Уравнения регрессии (1 - 3) получены путем обработки экспериментальных данных методом регрессионного анализа с применением пакета научных подпрограмм института математики АН БССР (ПНМ - БИМ),Знаки коэффициентов регрессии показывают направление технологического параметра по градиенту. Например, коэффициент регрессии параметра Х для труднообогатимых руд имеет знак минус (1), поэтому его натуральное значение убывает, коэффициент регрессии для легкообогатимых руд параметров Х 1 имеет знак плюс (3), поэтому его натуральное значение возрастает.Установленные регрессионные зависимости для хромовых руд разной обогатимости в виде уравнений регрессии (1 - 3) закладываются в память вычислительного блока 4. После закладывания в блок 4 уравнений регрессии для руд с разной обогати мостью приступаем к переработке руды.По конвейеру 1 идет исходная руда, датчик 3 дает информацию в вычислительный блок 4 о химико-минералогическом составе руды, В зависимости от химико-минералогического состава руды в вычислительном блоке идет выбор соответствующего уравнения для перерабатываемой руды.Предположим, поступает сигнал, что на переработку идет труднообогатимая руда, Из памяти вычислительного блока 4 дос- . тается уравнение (1) и вычисляются оптимальные значения технологических пара 20 25 30 35 40 45 50 55 метров по шаговому движению. Шаг определяется следующим образом: количественные значения интервала варьирования технологических параметров, приведенные в табл. 2, 3, 4, умножаются на коэффициенты регрессии соответствующих технологических параметров:1=а.ХКгде - длина шага;а, - коэффициент регрессии;1 - интервал варьирования опыта.Например, шаг первого технологического параметра Х 1 для труднообогатимой хромовой руды вычисляется следующим образом: интервал варьирования Х=25 г/л,коэффициент регрессии а- 0,46, длина шага 1=25 Х (0,46) = - 11,40 г/л. Следовательно, оптимальное значение параметра Х следует уменьшить по сравнению с основным уровнем на 11,40 г/л, основной уровень Х,=50 г/л (50 г/л - 11,40 г/л Э 38,60 г/л).Вычисленные значения параметров приведены в табл. 4,Приведенные в табл. 4 данные показывают, что в зависимости от обогати- мости руд значения параметров отличаются. Например, для обогащения среднеобогатимой руды расходуется больше серной кислоты (245 г/л), чем на остальные руды, так как она содержит большое количество пустой породы, в том числе оливина, на разрушение которого идет серная кислота.После вычисления оптимальных значений технологических параметров проводится их корректировка. Датчики регулируемых параметров подают сигнал в вычислительный блок 4 о заданном их значении в чане- реакторе. В вычислительном блоке 4 заданное значение технологических параметров сравнивается с их оптимальными значениями, которые были вычислены по уравнению регрессии. Разница между ними передается на исполнительные механизмы. Исполнительные механизмы по величине соответствующих сигналов приводят в действие регуляторы технологических параметров. Например, после переработки труднообогатимой руды в чан-реактор 2 поступает легкообогатимая руда. В чане-реакторе для труднообогатимой руды заданная температура 78 С по данным сигналов датчика 7, а для легкообогатимой руды нужна температура 70 С, поэтому чан-реактор охлаждается до 70 С регулятором 17.Корректировка параметра Х - расхода серной кислоты проводится таким образом. В чане-реакторе 2 остаточная кислотность 20 г/л по сигналу датчика 6, а для поступающей руды по данным вычислительного блока 4 нужна кислотность 104 г/л, следовательно, нужно увеличить кислотность на 84 г/л, поэтому исполнительный меха1479099 10 10 15 20 25 Таблица 1 Опыт Технологические параметры Содержание окиси хрома в концентрате, (У ), 7 Х г/л Х, г/л Х, ч Х 4, С Х 44,88 50,83 49,32 50,65 49,13 54,07 46,25 1:3 1:3 1:3 1:5 1:5 1:5 1:5 1:3 60 80 80 60 60 80 80 80 25 75 25 75 75 75 25 75 75125757512575125125 Основной 50 уровень техноло - гических 100 70 параметровИнтервал 25варьиро- вания 25 10 опыта низм 11 приводит в действие регулятор 18,добавляется серная кислота. После окончания процесса обогащения полученный концентрат анализируется рентгеновским анализатором 20 на содержание полезных компонентов. Если содержание полезных компонентов удовлетворяет требованиям ГОСТа (например, хромитовый концентрат должен содержать не ниже 48 О окиси хрома и не выше 8 О окиси кремния), то исполнительным механизмом 21 концентрат выгружается из чана-реактора 2. Если по одному из компонентов полученный концентрат не соответствует требованиям ГОСТа, то датчики 22 подают сигнал о несоответствии полученного продукта ГОСТУ. В этом случае вычислительным блоком 4 производится вычисление значений технологических параметров со следующим шагом, который уменьшается или возрастает в два раза в соответствии с коэффициентом регрессии, С новыми значениями шага производится следующая корректировка технологических параметров, как описано выше. Способ позволит управлять всеми технологическими параметрами, влияющими на процесс обогащения, благодаря чему сохраняется целостность управления процессом,повысит качество получаемого концентрата и снизит потери со шламовым продуктом. Формула изобретенияСпособ автоматического управления процессом обогащения руд, включающий изменение соотношения твердого к жидкому в зависимости от измеряемого содержания извлекаемого металла в конечном продукте, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления, измеряют химико- минералогический состав руды, расходы хим реагентов и время при обогащении, определяют оптимальные значения температуры, времени при обогащении, соотношения твердого к жидкому и расходов химреагентов в зависимости от измеренных параметров на основе регрессионной зависимости содержания извлекаемого металла в конечном продукте от измеряемых параметров при первом шаге регрессии, сравнивают измеряемое содержание извлекаемого металла в конечном продукте с заданным значением и в случае их расхождения определяют новые оптимальные значения температуры, времени при обогащении, соотношения твердого к жидкому и расходов химреагентов со следующим шагом регрессии до достижения измеряемого содержания извлекаемого металла в конечном продукте заданного значения.1479099 12 Таблица 2 Содержание окиси хроТехнологические параметры Опыт Х г/л Х г/л Х ч Х С у Э ма в концентратах,(У), % уровеньтехнологическихпараметров Интервал 10 25 варьирования опыта Таблица 3 Технологические параметры Содержание окиси хрома в концентрате (У), % Опыт Х г/л Х, г/л ХС Х Х, ч 60 1:5 80 1:3 60 1:3 80 1:3 60 1:3 60 1:5 80 1:5 80 13 70 14 100 10 25 Интервалварьированияопыта 1 2 3 4 5 б 7 8 Основной Основной уровеньтехнологическихпараметров 25 25 75 25 75 25 75 75 50 25 25 75 25 75 75 2575 12575125757512575125100 12575125757512575125 4 2 2 4 2 2 4 60 60 60 80 60 80 80 80 70 1:5 1:3 1:3 1:3 1:5 1:5 1:5 1:3 1:4 34,40 15,68 17,28 20, 00 22,40 37,92 19,10 22,72 58,85 52, 21 58,68 58,16 55,20 58,20 58,68 57,461479099 14 13 Таблица 4 Обогатимость руд Технологические параметрыХ, г/л Х, г/л Хз, ч Х, С Х, -Составитель В. Алекиерон Редактор М. Андрушенко Текред И. Верес Корректор 3.,онналона Заказ 2468/5 Тираж 544 1 одиисное ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при 1 К 11 Т СССР 13035, Москва, Ж - 35. Рашслая наб д. 4,5 Производственно-издательский комбинат Патснть г. Ужгород. ул. Гагарина, 101