Введение к работе
Актуальность проблемы.Основным процессом в технологии получения железного концентрата является мокрая магнитная сепарация.Особенностью обогатительного производства в настоящее время является вовлечение все большего количества бедных руд и усложнение минералогического состава смеси руд, поступающих на обогащение.В связи с этим встает еадача более полного извлечения полезного компонента.
Возрастающие требования к эффективности производства при сложном составе обогащаемого продукта приводят к усложнению самого процесса обогащения.Технологическая линия мокрой магнитной сепарации включает комплекс технологических процессов,основные из которых - измельчение, классификация,магнитная сепарация,дешлама-ция,обезвоживание.Результаты, полученные при исследовании процесса мокрого магнитного обогащения, покаеали вовможность разработки способа управления технологической линией , позволяющего регулировать как качество выпускаемого концентрата,так и потери металла с отходами обогащения.
Исследование работы обогатительных аппаратов в составе технологической линии .оценка эффективности отдельных управляющих воздействий непосредственно по результатам промышленных испытаний сопряжены с большими трудностями.Перспективным здесь является разработка имитационных моделей и проведение численных экспериментов на ЭВМ.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом важнейших научно-исследовательских работ вузов, а также хоздоговоров о научно-исследовательских работах между Свердловским горным институтом и Сшдовско-Сарбайским ГПО и Грозненским НПО "Промавтоматика" в 1986-90гг.
Цель работы.Повышение эффективности процесса мокрого магнитного обогащения железных руд посредством автоматического управления комплексом технологических процессов ММО как единым управляемым об-ьектом.
Основные идеи работы.Технологическая линия мокрого магнитного обогащения .включающая комплекс технологических процессов,рассматривается как единый объект управления.Система управления таким комплексом представляется в виде двухуровневой системы с заданной иерархией. Каждый из уровней имеет собственную функцию цели.
Повышение достоверности имитационного моделирования мокрой
магнитной сепарации получено ва счет единого многоуровневого описания взаимосвязанных одновременно происходящих процессов.
Задачи исследования.1.На основе экспериментальных исследований работы магнитных сепараторов и технологической линии в целом получить технологические связи мелщу параметрами режима работы технологической линии и выходными параметрами процесса обогащения. Обосновать выбор режимных параметров,наиболее сильно влияющих на выходные параметры процесса обогащения.Выявить технологические закономерности,характерные для работы стадий магнитной сепарации в составе технологической линии.На основе выявленных закономерностей выбрать управляющие вовдействия для регулирования качества концентрата и потерь магнетитового лелеза с отходами обогащения.
-
Разработать на базе существующих средств контроля технологического процесса математические модели прогнозирования выходных параметров. Исследовать адекватность моделей технологическоыу процессу и возможность использования их в системе управления.-
-
Выбрать структуру системы управления технологической линией как единого комплекса технологических процессов. Разработать алгоритмы управления технологической линией , использование которых обеспечивает расчет управляющих воадействий, реализующих поставленные цели. Разработать программное обеспечение системы управления.
-
Разработать математическую модель процесса мокрого магнитного обогащения на барабанных магнитных сепараторах на основе совокупного описания одновременно протекающих физических процессов. Разработать программное обеспечение модели.
Методы исследований.Анализ работы технологического оборудования и технологической линии в целом проводился с применением методов и критериев математической статистики.При разработке математических моделей прогнозирования выходных параметров использовались методы анализа временных рядов. Для разработки алгоритмов системы управления привлекались методы теории автоматического управления, теории многоуровневых иерархических систем.Теоретические исследования процесса обогащения в магнитных полях выполнены с использованием методов математической физики,магнитостатики,гидродинамики и массопереноса, теоретической механики,математического анализа.
Экспериментальные исследования осуществлены в производственных условиях. Численные эксперименты на имитационных моделях про-
5 водились на ЭВМ ЕС-1061.
Научная новизна. Установлены зависимости выходных параметров процесса обогащения от параметров режима работы технологической линии. Качество концентрата и потери магнетитового железа с отходами обогащения регулируются изменением нагрузки на технологическую линию по промпродукту CMC, изменением расхода дополнительной воды в 1,2 стадиях классификации и в 1,2,4 стадиях магнитной сепарации.
Установлены технологические закономерности работы стадий магнитной сепарации в составе технологической линии, связывающие выходные показатели процесса обогащения с суммарным расходом дополнительной воды в питание этих стадий. На основе полученных закономерностей осуществлено раздельное регулирование качества концентрата и потерь магнетитового железа с отходами обогащения.
Получены дискретно-непрерывные модели прогнозирования массовых долей железа и класса крупности -?4мкм в концентрате и магнетитового железа в отходах обогащения, использующие дискретные временные ряды значений контроля выходных параметров, а также величину непрерывно контролируемой массовой доли твердого в пульпе в сливах гидроциклонов 1,2 стадий классификации и в питании 1,2,4 стадий магнитной сепарации.
Проведена декомпозиция задачи управления технологической линией ММО с выделением в системе управления двух уровней. На верхнем уровне решается задача управления качеством концентрата. На нижнем уровне осуществляется минимизация потерь магнетитового железа с отходами обогащения.
Разработаны алгоритмы системы управления технологической линией с использованием прогноза выходных параметров.Разработан алгоритм решения двухуровневой задачи экстремального управления, предусматривающий корректировку управляющих воздействий верхнего уровня в случае невыполнения допустимых ограничений на прогнозируемую величину потерь при решении задачи нижнего уровня.
Получена двухуровневая математическая модель процесса мокрой магнитной сепарации,описывающая процессы разделения как в локальной зоне,так и в объеме всего обогатительного аппарата.
Практическая ценность .Подученные алгоритмы управления комплексом технологических процессов мокрого магнитного обогащения
позволяют повысить эффективность процесса обогащения.
Алгоритмы,использующие для управления основные параметры режима работы технологической линии, данные дискретного контроля выходных параметров и непрерывного контроля массовой доли твердого в пульпе в различных точках технологической схемы,обладают универсальностью и могут применяться для различных типов технологических схем обогащения.
Метод описания процесса мокрой магнитной сепарации как совокупности одновременно происходящих физико-механических процессов и явлений позволяет повысить точность моделирования.Модульная реализация алгоритма позволяет подключать другие физические процессы, учет которых может повысить адекватность модели.Методика применима для описания с единых позиций процессов обогащения.
Реализация работы.Способ управления качеством концентрата с использованием процедуры прогнозирования выходных параметров внедрен на второй очереди фабрики МЫС ССГПО в 1986г.Экономический эффект еа три месяца опытно-промышленной эксплуатации составил 29,7тыс.руб.
Алгоритмы двухуровневой системы управления технологической линией включены в состав технического проекта АСУ ТП обогащения железной руды фабрики мокрой магнитной сепарации ССГПО на 3 очереди из шести технологических линий. Головной разработчик - ВШШИ "Промавтоматика" Грозненского НПО "Промавтоматика", соисполнитель - Свердловский горный институт. Ожидаемый экономический эффект от внедрения задачи в 1990 г. составил 109,7тыс.руб.
математические модели процесса магнитной сепарации, программы моделирования работы магнитных сепараторов включены в состав учебной САПР открытых разработок рудных месторождений.
Апробация исследований.Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на IX Всесоюзной научно-технической конференции "Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов", Москва,1987г.; на Всесоюзном совещании по повышению качества продукции горнорудных предприятий, г.Губкин, 1987г. -, на Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам комплексного развития горных предприятий,г.Свердловск,1988г.; на Z Всесоюзной научно-технической конференции по микропроцессорным комплексам для управления технологическими процессами,г.Грозный,1989г.;на Всесоюзной конференции по технологии сыпучих материалов, г.Ярославль, 1989г.;на X Международной конференции ICAMC-90, г.Остра-
7 ва,ЧССР,1990г.;на техническом совещании при главном обогатителе ССГПО,г.Рудный,1990г.
Публикации.Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 8 работах.
Структура и объем работы.Работа состоит из введения, четырех глав,заключения,библиографического списка,включающего 97 наименований, и приложения. Содержание работы изложено на 174 страницах, включая 24 таблицы и 15 рисунков.