СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ФЛОТАЦИИ
METHOD OF CONTROLLING FLOTATION PROCESS

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для управления технологическим процессом флотации для повышения его эффективности.
Известен способ управления процессом флотации [1], при котором измеряют содержание твердого в пульпе. Определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе. Изменяют степень аэрации и время флотации пропорционально найденным величинам распределения частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности.
Недостатком данного способа управления является то, что не учитывается влияние на процесс флотации расхода собирателя, пенообразователя, депрессора, уровней пульпы во флотомашине.
Известен способ автоматического управления процессом обогащения пенной флотации [2], при котором измеряется расход твердого в исходном питании, поступающем в процесс кондиционирования, измеряется плотность аэрированной пульпы в камере флотомашины, изменяется расход собирателя в процесс кондиционирования прямо пропорционально измеренному расходу твердого в исходном питании, изменяется расход пенообразователя в оборотную воду, задается плотность аэрированной оборотной воды с пенообразователем, измеряется плотность аэрированной оборотной воды с пенообразователем и изменяется расход пенообразователя в оборотную воду прямо пропорционально отклонению измеренной плотности от заданной, определяется изменение плотности аэрированной пульпы в камере флотомашины от расхода твердого в исходном питании, поступающем в камеру флотомашины из процесса кондиционирования, определяется разность между измеренной плотностью аэрированной пульпы в камере флотомашины и суммой величины измеренной плотности аэрированной оборотной воды с пенообразователем и величины измерения плотности аэрированной пульпы в камере флотомашины от расхода твердого в исходном питании, корректируется расход собирателя в процесс кондиционирования обратно пропорционально найденной разности.
Недостатком данного способа автоматического управления является то, что не учитывается влияние уровня пульпы во флотационной машине и депрессора (например, жидкого стекла) на процесс обогащения пенной флотации.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) принят способ управления процессом флотации [3], при котором регулируются плотность исходного питания, расход воздуха в камеры и уровень пульпы во флотационной машине, в каждой камере стабилизируют объемную плотность твердой фазы кипящего слоя в зависимости от крупности флотируемого материала изменением площади сечения щели циркуляционного желоба. Дополнительно регулируют высоту кипящего слоя изменением уровня расположения и высоты разгрузочного отверстия камерного продукта в зависимости от объемной плотности твердой фазы в камере.
Недостатком данного способа управления процессом флотации является то, что не учитывается влияние расхода реагентов, депрессоров, а также не дан метод расчета высоты установки разгрузочного отверстия.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества управления процессом обогащения пенной флотации путем учета всех влияющих контролируемых параметров технологического процесса и управление качеством выходного продукта таким образом, чтобы отклонение от заданного значения качества было минимальным.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа управления технологическим процессом флотации, который, как и прототип, включает регулирование плотности исходного питания, расхода воздуха в камеры флотационной машины.
0
1
1
2
2
n
n
0
1
2
n
1
2
n
В отличие от прототипа в предлагаемом способе дополнительно замеряют расход руды, интенсивность шума и активную мощность двигателя мельницы, расход и плотность пульпы, расход воздуха на аэрацию в флотомашине, расход воды в желоба флотомашины, расход реагентов, уровни промпродукта в камерах флотомашины и технологических зумпфах, степень открытия технологических клапанов, объем промпродуктов перечисток, pH и температуру пульпы, обрабатывают полученные данные и выявляют степень влияния каждого параметра, таких как расход руды, интенсивность шума и активная мощность двигателя мельницы, расход и плотность пульпы, расход воздуха на аэрацию во флотомашине, расход воды в желоба флотомашины, расход реагентов, уровни промпродукта в камерах флотомашины и технологических зумпфах, степень открытия технологических клапанов, объем промпродуктов перечисток, pH и температура пульпы, на технологический процесс во флотационной машине, затем из всех полученных параметров, влияющих на технологический процесс, отбирают параметры с коэффициентом линейной парной корреляции более 0,18 и определяют методом регрессионного анализа взаимосвязь между влияющими параметрами и технологическим процессом флотации, а величину содержания полезного компонента в продукте флотации рассчитывают по математической зависимости: Y=A+AX+AX+…AX, где A - свободный член; A, A…A - коэффициенты уравнения; X, X…X - влияющие технологические параметры, анализируют полученную величину и, в случае несоответствия заданным технологическим параметрам, корректируют величину управляющих воздействий на управляющие технологические параметры таким образом, чтобы отклонения между заданной и фактической величиной содержания полезного компонента было не более 0,2% относительных.
0
1
1
2
2
n
n
0
1
2
n
1
2
n
Сущность предлагаемого способа управления технологическим процессом флотации заключается в том, что, благодаря дополнительному замеру расхода реагентов, расхода воды в мельницу, измельчающую руду, и потребляемой мельницей мощности, интенсивности шума мельницы, температуры и pH пульпы и обработки полученных данных, по которым выявляют степень влияния каждого параметра; таких как расход руды, интенсивность шума и активная мощность двигателя мельницы, расход и плотность пульпы, расход воздуха на аэрацию в флотомашине, расход воды в желоба флотомашины, расход реагентов, уровни промпродукта в камерах флотомашины и технологических зумпфах, степень открытия технологических клапанов, объем промпродуктов перечисток, pH и температура пульпы, на технологический процесс флотации, появилась возможность из всех полученных параметров, влияющих на технологический процесс, отбирать параметры с коэффициентом линейной парной корреляции более 0,18 и определять взаимосвязь между влияющими параметрами и качеством технологического процесса флотации, а также определять величину содержания полезного компонента в продукте флотации, которую рассчитывают по математической зависимости: Y=A+AX+AX+…AX, где A - свободный член; A, A…A - коэффициенты уравнения; X, X…X - влияющие технологические параметры.
Анализ полученной величины позволяет, в случае несоответствия заданным технологическим параметрам, корректировать величину управляющих воздействий на управляющие технологические параметры таким образом, чтобы отклонения между заданной и фактической величиной содержания полезного компонента были не более 0,2% относительных.
Управляющими параметрами являются расход воздуха на аэрацию, расход воды в желоба флотомашины, расход реагентов и расход депрессоров.
Перечисленные новые существенные признаки изобретения в совокупности с известными позволяют получить технический результат, заключающийся в более точном управлении качеством производимого концентрата, экономии расходов реагентов, воды и сжатого воздуха за счет учета всех влияющих, контролируемых параметров и расчета величин управляющих параметров для получения требуемого качества концентрата при флотационном способе обогащения руд.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема системы для осуществления предлагаемого способа управления технологическим процессом флотации; на фиг. 2 - график сходимости модели; на фиг. 3 -график регулировочной характеристики для расхода воздуха на аэрацию; на фиг. 4 -  регулировочной характеристики для расхода собирательной смеси; на фиг. 5 - график регулировочной характеристики для расхода воды во флотомашину; на фиг. 6 - график регулировочной характеристики для расхода жидкого стекла в мельницу.
Система для осуществления предлагаемого способа управления технологическим процессом флотации включает объект управления 1, состоящий из флотационных машин основной, контрольной флотации и перечисток, при этом выходы объекта управления 1 соединены с входом блока ввода и верификации технологической информации 2.
Система также содержит блок адаптации и обработки технологической информации 3, блок математического моделирования 4, блок анализа и выработки управляющих воздействий 5, блок нормативно-справочной информации 6, блок плановых заданий 7, блок автоматизированного управления объектом 8 и блок монитора советчика оператора 9.
Блок ввода и верификации технологической информации 2 соединен с входом блока адаптации и обработки технологической информации 3 и с выходом блока нормативно-справочной информации 6, выход блока ввода и верификации технологической информации 2 соединен с блоком математического моделирования 4, выход блока математического моделирования 4 соединен с входом блока анализа и выработки управляющих воздействий 5.
К блоку анализа и выработки управляющих воздействий 5 подключены блок нормативно-справочной информации 6, блок плановых заданий 7, блок монитора советчика оператора 9, выход блока анализа и выработки управляющих воздействий 5 подключен к блоку автоматизированного управления объектом 8.
Предлагаемый способ управления технологическим процессом флотации осуществляется следующим образом.
Способ управления технологическим процессом флотации включает регулирование плотности исходного питания подачей воды в желоба, расхода воздуха в камеры и уровня пульпы во флотационной машине, затем дополнительно замеряют расход руды, интенсивность шума и активную мощность двигателя мельницы, расход и плотность пульпы, расход воздуха на аэрацию в флотомашине, расход воды в желоба флотомашины, расход реагентов, уровни промпродукта в камерах флотомашины и технологических зумпфах, степень открытия технологических клапанов, объем промпродуктов перечисток, pH и температуру пульпы, обрабатывают полученные данные и выявляют степень влияния каждого параметра, таких как расход руды, интенсивность шума и активной мощности двигателей мельниц, расход и плотность пульпы, расход воздуха на аэрацию в флотомашине, расход воды в желоба флотомашины, расход реагентов, уровни промпродукта в камерах флотомашины и технологических зумпфах, степень открытия технологических клапанов, объем промпродуктов перечисток, pH и температура пульпы, на технологический процесс флотации.
0
1
1
2
2
n
n
0
1
2
n
1
2
n
Из всех полученных параметров, влияющих на технологический процесс, отбирают параметры с коэффициентом линейной парной корреляции более 0,18 и определяют взаимосвязь между влияющими параметрами и технологическим процессом флотации, а величину содержания полезного компонента в продукте флотации рассчитывают по математической зависимости: Y=A+AX+AX+…AX, где A - свободный член; A, A…A - коэффициенты уравнения; X, X…X - влияющие технологические параметры, затем анализируют полученную величину и, в случае несоответствия содержания полезного компонента заданному значению, корректируют величину управляющих воздействий на управляющие технологические параметры таким образом, чтобы отклонение между заданной и фактической величиной содержания полезного компонента было не более 0,2% относительных.
Пример осуществления предлагаемого способа управления технологическим процессом флотации
От объекта управления 1 поступает информация в реальном времени о фактических значениях: расхода руды, интенсивности шума и активной мощности двигателя мельницы, расходов и плотностей пульпы, расходов воздуха на аэрацию в флотомашины, расходов воды в желоба флотомашин, расходов реагентов, уровней промпродукта в камерах флотомашин и технологических зумпфах, степеней открытия технологических клапанов, объемах промпродуктов перечисток, pH и температура пульпы.
Далее происходят предварительная обработка и верификация информации в блоке 2. Верификация информации блока 2 выполняется путем анализа с данными нормативно-справочной информации блока 6. Проверенная и обработанная информация формируется в виде таблицы, состоящей из строк и столбцов. Строки формируются с периодичностью (час) поступления информации. Столбцы представлены соответствующими значениями функции (качество концентрата) и аргументов (расход руды, интенсивность шума и активная мощность двигателей мельниц, расходы и плотности пульпы, расходы воздуха на аэрацию в флотомашины, расходы воды в желоба флотомашин, расходы реагентов, уровни промпродукта в камерах флотомашин и технологических зумпфах, степени открытия технологических клапанов, объемы промпродуктов перечисток, pH и температура пульпы). Количество строк таблицы должно не менее трех раз быть большим числа наименований аргументов [4]. Количество столбцов таблицы 1 определяется величиной коэффициента линейной парной корреляции между качеством концентрата (функция) и соответствующим контролируемым параметром, аргументом (расход руды, интенсивность шума и активной мощности двигателей мельниц, расход и плотность пульпы, расход воздуха на аэрацию в флотомашины, расход воды в желоба флотомашин, расход реагентов, уровни промпродукта в камерах флотомашин и технологических зумпфах, степень открытия технологических клапанов, объем промпродуктов перечисток, pH и температура пульпы) процесса флотации. Экспериментально установленная величина коэффициента линейной парной корреляции - не менее 0,18 (по абсолютной величине). Методом регрессионного анализа рассчитывается уравнение связи (математическая модель) качества концентрата. Полученная величина качества концентрата анализируется, сравнивается с требуемым значением и в случае отклонения принимается решение об изменении величины управляющего параметра. При флотационном методе обогащения управление качеством концентрата осуществляется изменением следующих управляющих параметров: расход воздуха на аэрацию, расход воды в желоба флотомашин, расход реагентов, расход депрессоров. Если качество концентрата ниже требуемого, то выполняется расчет по математической зависимости следующим способом: выбирается управляющий параметр, имеющий наименьшее относительное значение, и его величина устанавливается до 75% своего максимального значения, если качество концентрата при этом не достигло требуемого значения. Эта операция повторяется со всеми управляющими параметрами до тех пор, пока расчетное качество концентрата не достигнет требуемого значения. Если расчетное качество концентрата остается ниже требуемого значения, то расчеты продолжаются при максимальных значениях управляющих параметров для получения требуемого качества. При невозможности получения требуемого качества концентрата величины управляющих параметров устанавливаются максимальными. Рассчитанные по модели величины управляющих параметров поступают в блок автоматизированного управления объектом 8 и воздействуют на объект управления 1. Если качество концентрата выше требуемого, то расчеты выполняются на понижение уставок, соответственно.
Пример. Технологическая информация производства апатитового концентрата представлена в приложении, таблица 1.
Результаты корреляционного анализа представлены в приложении, таблица 2.
Результаты регрессионного анализа представлены в приложении, таблица 3.
2
5
На основании выполненных вычислений, математическая зависимость качества апатитового концентрата (содержание PO) имеет вид:
Математическая зависимость адекватна и имеет высокую сходимость, коэффициент множественной корреляции R=0,88, среднее квадратическое отклонение (ошибка модели) равна 0,085% абсолютных или 0,2% относительных. График сходимости модели приведен на фиг. 2.
Математическая модель (1) имеет следующие управляющие параметры:
- X10 - расход воздуха на аэрацию;
- X12 - расход собирательной смеси;
- X13 - расход воды во флотомашины;
- X14 - расход жидкого стекла.
Для каждого управляющего параметра построена регулировочная характеристика следующим методом. В математической зависимости (1) все влияющие параметры фиксируются на средних значениях величин, а величина управляющего параметра принимает соответствующие значения от минимального до максимального своего значения.
График регулировочной характеристики для расхода воздуха на аэрацию представлен на фиг. 3.
График регулировочной характеристики для расхода собирательной смеси представлен на фиг. 4.
График регулировочной характеристики для расхода воды во флотомашины представлен на фиг. 5.
График регулировочной характеристики для расхода жидкого стекла представлен на фиг. 6.
2
5
2
5
Управление качеством концентрата осуществляется следующим образом: по найденной математической зависимости (1) рассчитывается прогнозное значение содержания PO в концентрате, если оно меньше требуемого, то последовательным перебором, изменяя величины управляющих параметров, в соответствие с регулировочными характеристиками (фиг. 2-5) достигают наименьшего отклонения рассчитанного значения содержания PO от требуемого значения.
Таким образом, использование предлагаемого способа управления технологическим процессом флотации позволяет проводить точное управление качеством производимого концентрата, экономить расходы реагентов, воды и сжатого воздуха за счет учета всех влияющих, контролируемых параметров и расчета величин управляющих параметров для получения требуемого качества концентрата при флотационном способе обогащения руд.
Источники информации
1. SU, патент №1395372, МПК: B03D 1/00, опубл. 15.05.1988 г.
2. RU, патент №2011421, МПК: B03D 1/00, опубл. 30.04.1994 г.
3. RU, патент №2190479, МПК: B03D 13/00, B03D 1/00, опубл. 10.10.2002 г. - прототип.
4. Мхитарян B.C., Трошин Л.И., Адамова Е.В., Шевченко, Бамбаева Н.Я. Теория вероятностей и математическая статистика. М., 2001 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Технологические параметры производства апатитового концентрата
2
5
где Y - РO в концентрате;
X1 - расход воды в мельницу;
X2 - расход пульпы на грохота;
Х3 - температура пульпы;
X4 - pH пульпы;
Х5 - степень открытия клапанов ДАРТ 1 основной флотации;
Х6 - степень открытия клапанов ДАРТ контрольной флотации;
Х7 - степень открытия клапанов ДАРТ первой перечистки;
Х8 - интенсивность шума мельницы;
Х9 - активная мощность двигателя мельницы;
X10 - расход воздуха на аэрацию;
X11 - уровень во флотомашине;
X12 - расход собирательной смеси;
X13 - расход воды во флотомашины;
X14 - расход жидкого стекла.
Корреляционный анализ технологических параметров производства апатитового концентрата
Регрессионный анализ технологических параметров производства апатитового концентрата