Введение к работе
Актуальность работы. Применяемые в настоящее время технологии обогащения руд цветных металлов требуют значительного совершенствования, что обусловлено снижающимся содержанием ценных компонентов и усложнением минералогического состава. Повышение эффективности обогащения минерального сырья, снижение материальных затрат на переработку, повышение экологической безопасности горно-обогатительного производства требуют разработки и применения научно обоснованных методов автоматического контроля и регулирования технологического процесса.
Особенно актуальна данная задача для медно-молибденовой подотрасли цветной металлургии, характеризующейся наиболее низкими содержаниями ценных компонентов в рудах, значительными колебаниями их физико-химических свойств и обогатимости.
Эффективным направлением решения проблемы повышения эффективности обогатительного производства с использованием адаптивных систем автоматического регулирования, в т.ч. экспертных и оптимизационных, являются разработка и использование физико-химических моделей основных процессов обогащения. Использование многоуровневой модели позволяет решить задачи оптимизации используемых и разработки новых методов управления процессами флотации, выбора управляющих алгоритмов и определения оптимальных условий их применения. Использование многоуровневой модели процесса флотации позволяет решить задачи выбора методов и средств контроля параметров технологического процесса. Важным условием оптимизации процесса флотационного обогащения является разработка научно обоснованных критериев эффективности, базирующихся на экономических принципах и использующих знания закономерностей процесса флотации.
Методологической основой решения задачи разработки многоуровневой модели процесса флотации медно-молибденовых руд являются результаты фундаментальных исследований флотационных систем с позиции физико-химии воздействия компонентов ионного состава пульпы на поверхностные свойства минералов, значительный вклад в развитие которых внесли ученые России: И.Н.Плаксин, С.И.Митрофанов, Ю.И.Еропкин, И.А.Каковский, О.С. Богданов, В.А. Чантурия, А.А. Абрамов, СБ. Леонов, В.А. Конев, Н.И. Елисеев, В.А. Бочаров, Л.А. Глазунов, Г.Н. Машевский, В.М. Ардохин н.ШШ№~Г~Г.
БИБЛИЄТЕКА
ад »g«ffii
Цель работы - установление закономерностей и разработка многоуровневой динамической модели флотации медно-молибденовых руд для использования в адаптивной автоматизированной системе управления, обеспечивающей повышение извлечения ценных компонентов и качества концентратов, сокращение расхода реагентов.
Идея работы заключается в использовании разработанной параметрически взаимосвязанной динамической многоуровневой модели флотационного процесса для адаптивного управления обогащением медно-молибденовых руд
Методы исследований. В работе использованы лабораторные, полупромышленные и промышленные методы исследования процесса флотации с контролем химического, минерального, фракционного и фазового состава руды, концентратов и промпродуктов; ионно-молекулярного состава жидкой фазы пульпы; уровней, расходов и степени аэрации пульпы. Использованы математические методы моделирования, методы статистического и регрессионного анализа, методы теории оценок точности и надежности измерений. Использованы методы системного анализа, методы экспертных оценок и теории оптимизации.
Научная новизна. Установлены новые количественные закономерности, определяющие взаимосвязанное изменение физико-химических параметров флотационной системы в условиях колебаний состава и свойств руды, свойств и расходов реагентов, параметров режима работы обогатительного оборудования.
Впервые разработана динамическая многоуровневая модель процесса коллективной медно-молибденовой флотации, в которой управляющими воздействиями являются схема и продолжительность процесса флотации, расход, плотность и уровень пульпы, расход воздуха и флотационных реагентов; учитываются возмущающие параметры - содержания металлов, технологические свойства руды, активность флотационных реагентов; адаптивно настраиваемыми параметрами являются флотируемость фракций минералов и ионно-молекулярный состав пульпы. Использование модели как средства адаптации в системе управления процессом обогащения позволяет повысить эффективность процесса, оптимизировать его технико-экономические параметры - извлечение ценных компонентов, качество концентратов.
Разработан новый метод типизации руд и производственной ситуации по значениям контролируемых параметров процесса
обогащения, предполагающий использование многоуровневой модели флотации в динамическом режиме для генерации базы данных с целью идентификации свойств перерабатываемой руды.
Разработан новый метод выбора схем, алгоритмов и средств измерений в системе адаптивного управления, предполагающий критериальную оценку эффективности технологического процесса в динамическом режиме, задаваемом многоуровневой моделью флотации. Практическая значимость. С использованием многоуровневой модели процесса флотации определены оптимальные значения щелочности пульпы, концентраций флотационных реагентов, параметров работы обогатительного оборудования для различных типов медно-молибденовых руд, используемые в качестве функций - задатчиков в системах адаптивного управления.
Разработана структура систем автоматизированного управления процессом флотационного обогащения медно-молибденовых руд переменного состава, использующих модельно-ориентированный адаптивный алгоритм управления реагентным режимом коллективной флотации на основе непрерывного контроля состава твердой и жидкой фаз флотационной пульпы.
Реализация работы. Разработанные технологические режимы и автоматизированные системы адаптивного управления процессом коллективной медно-молибденовой флотации прошли опытно-промышленную проверку и реализованы при реконструкции АСУТП обогатительной фабрики СП "Эрдэнэт", где обеспечили повышение извлечения ценных компонентов, качества концентратов, сокращение расходов реагентов. Экономический эффект от внедрения результатов работы, приходящийся на долю автора, составил 418,6 тыс. долларов США.
Основные положения, вынесенные на защиту:
1. Закономерности флотации медно-молибденовых руд в
многопараметрической системе взаимовлияющих факторов,
характеризующих свойства исходного сырья, ионно-молекулярного состава пульпы и технологического режима процесса обогащения.
2. Структура и организация многоуровневой динамической модели
флотации медно-молибденовых руд, которая функционально связала
параметры флотационного процесса, переменный состав и физико-
химические свойства руды, параметры расхода и качества реагентов, а
также параметры технологического оборудования.
3. Методы типизации руды и оценки производственной ситуации при
адаптивном управлении, основанные на использовании многоуровневой модели флотации и обеспечивающие повышение эффективности процесса обогащения
4. Методы критериальной оценки эффективности и выбора
алгоритмов адаптивного управления и средств контроля, использующие
многоуровневую модель процесса флотации и обеспечивающие
повышение эффективности процесса обогащения.
5. Схемы систем и блок-схемы алгоритмов адаптивного управления
реагентным режимом процесса коллективной медно-молибденовой
флотации.
Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались и обсуждались на 12 научных конференциях и форумах, в т.ч.: региональных семинарах по управлению производственными процессами с использованием физических методов контроля (Сидней, 2000г., Ханой, 2001г.); международных научно-производственных конференциях СП "Эрдэнэт", Эрдэнэт 1998 г., Эрдэнэт, 2001 г.; Научных семинарах в рамках "Недели горняка", МГТУ, Москва, 2002-2003 гг.; конгрессе обогатителей стран СНГ, МИСиС, Москва, 2003 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 28 печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения и выводов, списка литературы из 218 наименований и содержит 265 страниц машинописного текста, 45 рисунков, 39 таблиц.
