УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФЛОТАЦИИ И ФЛОТОКЛАССИФИКАЦИИ
DEVICE FOR REGULATING FLOTATION AND FLOTATION CLASSIFICATION PROCESS

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к системам автоматизированного регулирования процессов пенной флотации и флотоклассификации.
Известно устройство для телеметрического анализа качества и уровня пены во флотомашине, которое включает установленные над зеркалом пульпы во флотомашине осветительное приспособление и видеокамеру [1]. Данное устройство позволяет контролировать цвет и структуру пены, используя эти параметры для регулирования расходов реагентов и воздуха. Однако качество регулирования снижается вследствие того, что контролируемый участок отражает лишь ограниченное число параметров потока пены (цвет, структуру) и фиксирует состояние статичных, существенно измененных слоев пены.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования процесса флотации, которое включает установленные над пенным порогом флотомашины осветительное приспособление, видеокамеру и лазерный датчик уровня пены и контроллер [2]. Данное устройство позволяет измерять параметры пены, включая ее уровень. Однако в зоне измерений не происходит обновления поверхности пены, вследствие чего цветовые характеристики пены в недостаточной степени соответствуют минеральному составу твердой фазы пенного продукта. Кроме того, применяемый датчик уровня пены не обеспечивает необходимой точности измерения выхода пенного продукта.
Техническим результатом, на которое направлено данное изобретение, является повышение точности контроля качества пены и расширение функциональных возможностей – измерения выхода пенного продукта и массовой доли минералов в продуктах обогащения что, обеспечивает снижение потерь ценных компонентов в процессе обогащения.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения параметров пенного продукта во флотомашине, включающее установленные над пенным порогом флотомашины осветительное приспособление, видеокамеру и лазерный датчик уровня пены, контроллер, оснащено формирователем потока, выполненным в виде наклоненного в направлении разгрузки пены лотка с плоским дном и суживающимся сечением, установленного за пенным порогом по направлению разгрузки пены, причем видеоанализатор и лазерный датчик уровня пены установлены под прямым углом к дну наклонного лотка.
Кроме того, технический результат достигается за счет того, что устройство для измерения параметров пенного продукта в процессе флотации оснащено шаблоном цвета пенного продукта с одним или несколькими цветовыми элементами, соответствующими по цветовым характеристикам пенному продукту при отличающейся массовой доле ценного компонента, и приспособлением для очистки шаблона цвета пены оросительного типа.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для регулирования процесса флотации.
Устройство включает установленные над пенным порогом 1 флотомашины 2 осветительное приспособление 3, видеокамеру 4, лазерный датчик уровня пены 5. За пенным порогом 1 установлен формирователь потока 6, выполненный в виде наклоненного в направлении разгрузки пены лотка с плоским дном 7 и суживающимся сечением. Видеокамера 4 и лазерный датчик уровня пены 5 установлены под прямым углом к дну 7 формирователя потока 6. Осветительное приспособление 3 и видеокамера 4 установлены с возможностью освещения и фиксации изображений потока пены 8 на дне 7 формирователя потока 6. Устройство оснащено шаблоном 9 цвета пенного продукта с одним или несколькими цветовыми элементами 10, 11, соответствующими по цветовым характеристикам пенному продукту при отличающейся массовой доле ценного компонента. Шаблон 9 может быть размещен на элементах конструкции формирователя потока пены 6 (на фиг.) или отдельно, на специальной констукции (на чертеже не показано).
Осветительное приспособление 3 и видеокамера 4 установлены с возможностью одновременного освещения и фиксации изображений потока пены 8 на дне 7 формирователя потока 6 и шаблона 9 цвета пенного продукта. Над шаблоном 9 установлено приспособление для очистки 12 струйного типа, выполненное, например, в виде брызгала. Под формирователем потока 6 размещен пенный желоб 13. Осветительное приспособление 3, видеоанализатор 4, лазерный датчик уровня пены 5 и приспособление для очистки 12 связаны с контроллером 14, обеспечивающим требуемый алгоритм работы устройства и обработку результатов измерений.
Устройство работает следующим образом.
При работе флотомашины 1 через порог 2 разгружается пенный продукт, образующий в формирователе 6 поток 8, который разгружается в пенный желоб 12. Видеокамера 4 фиксирует изображения потока пены 8, освещенного приспособлением 3. Одновременно видеокамера 5 одновременно фиксирует изображения шаблона 9 цвета пенного продукта. Лазерный датчик уровня пены 5 измеряет уровень потока пены 8 в формирователе потока 6. При необходимости производится очистка шаблона 9 при помощи приспособления для очистки 12.
В процессе обработки входного сигнала информация о цвете пены преобразуется в информацию о содержании ценного компонента. Одновременно обрабатываются и используются видеосигналы от шаблона цвета пены 9. В процессе расчета концентрации ценного компонента по отклонению полученных результатов измерений цветовых характеристик шаблона 7 от фактических спектральных характеристик цветовых элементов 10, 11 производится корректировка, компенсирующая изменение оптических характеристик используемой видеосистемы и светосилы осветительного приспособления.
Задачей регулирования является поддержание заданного выхода и качества пенного продукта. Входной сигнал системы регулирования формируется видеокамерой 4. Для получения качественного изображения служит осветительное приспособление 3, обеспечивающее подсветку потока пены в формирователе 8. Входной сигнал системы регулирования содержит информацию об уровне пены и ее цвете. После обработки входного сигнала информация о цвете пены преобразуется в информацию о качестве пены - данные о содержании ценного компонента. Одновременно задачей регулирования является поддержание выхода пенного продукта в заданном интервале.
В качестве функции задатчика в алгоритм системы управления вводится информация об интервале необходимых содержаний ценного компонента. При выходе за пределы интервала необходимых содержаний ценного компонента система автоматического регулирования отрабатывает возникшее отклонение путем изменения уровня разгрузки пены во флотомашине. При чрезмерно малом содержании ценного компонента выход пены должен быть уменьшен, что обеспечивается понижением уровня пульпы и пены. При чрезмерно большом содержании ценного компонента выход пены должен быть увеличен, что обеспечивается увеличением уровня пульпы и пены. При достижении выходом пенного продукта предельных значений (10-25%) дальнейшего изменения уровня пульпы и пены не производится.
Оснащение устройства формирователем потока, выполненным в виде наклоненного в направлении разгрузки пены лотка с плоским дном и суживающимся сечением, установленного за пенным порогом по направлению разгрузки пены, позволяет сформировать перемешанный пенный поток, в котором представлены пузырьки из средней части пены. При этом в анализируемом слое существенно снижается массовая доля шламистых частиц, негативно влияющих на результаты визиометрического анализа. Установка видеокамеры и лазерного датчика уровня пены под прямым углом к дну наклонного лотка улучшает резкость изображения и точность измерения высоты потока пены. Наиболее целесообразно разместить лазерный датчик уровня пены у нижнего конца формирователя потока, где вследствие уменьшения сечения формируется наибольшая высота потока пены.
Оснащение устройства шаблоном цвета пенного продукта с одним или несколькими цветовыми элементами, соответствующими по цветовым характеристикам пенному продукту при отличающейся массовой доле ценного компонента позволяет с максимальной точностью корректировать результаты визиометрического анализа с применением несложного математического аппарата. Оснащение устройства приспособлением для очистки шаблона цвета пены оросительного типа позволило увеличить интервал безремонтного автоматического регулирования с 36 до 95 суток непрерывной работы. Подача воды предотвращает закрепление пены на рабочей поверхности шаблона.
Пример осуществления способа.
В флотоклассификаторе подвергали обогащению измельченную железную руду, содержащую 29,5% железа, представленного магнетитом, гематитом и гетитом. В процессе обогащения получали песковый продукт с содержанием железа 30-34%, направляемый на операцию измельчения, слив с содержанием 34-37%, направляемый на магнитное обогащение и пенный продукт с содержанием железа 6-7%, отправляемый в отвальные хвосты. В отсутствие системы автоматического регулирования выход пенного продукта варьировался в широком интервале (от 5 до 25%). При этом имело место резкое изменение массовой доли железа в пенном продукте и, как следствие, его повышенные потери (табл. 1).
Таблица 1.
Показатели точности анализа массовой доли железа в пенном продукте при использовании заявленного устройства.
Режим управления процессом флотоклассификации
Параметры измерения массовой доли железа
Среднее содержание, %
Дисперсия, %
Коэффициент вариации, %
1. Без применения средств анализа качества и уровня пенного продукта
9,5
1,22
12,9
2. С применением средств визуального анализа качества и уровня пенного продукта
7,4
0,71
9,5
С применением средств визуального анализа качества и уровня пенного продукта в объеме изобретения
6,2
0,48
7,7
Оснащение устройства шаблоном цвета пены, выполненным с одним или несколькими цветовыми элементами, соответствующими по цветовым характеристикам цветам пены при отличающейся массовой доле ценного компонента, позволило достичь поставленной цели - повысить точность анализа массовой доли железа и снизить погрешность измерений на 7% (табл. 1).
Повышение точности измерений высоты потока пены и содержания железа в пенном продукте по его цвету позволило стабилизировать выход пенного продукта и массовую долю железа и достичь задачи сброса отвальных хвостов с выходом на уровне 17% от исходного питания с регламентированными потерями железа (менее 7%). Следствием повышения точности анализа достигнуто повышение качества продуктов, поступающих на дальнейшее обогащение и сокращение потерь ценного компонента – железа в операции флотоклассификации и при обогащении в целом на 0,9-1% (табл. 2).
Таблица 2.
Показатели процесса флотоклассификации железной руды при использовании заявленного устройства.
Режим управления процессом флотоклассификации
Содержание железа в продуктах флотоклассификации, %
Потери железа в пенном продукте, %
Суммарные потери железа при обогащении, %
Пески
Слив
Пенный продукт
1. Без применения средств анализа качества и уровня пенного продукта
30,5
34,1
9,5
3,8
10,3
2. С применением средств визуального анализа качества и уровня пенного продукта
30,6
34,7
7,4
3,4
9,8
С применением средств визуального анализа качества и уровня пенного продукта в объеме изобретения
31,0
35,0
6,2
2,5
8,8
Источники информации
1. Mikael Forss, Alain Broussaud, Thierry Monredon, Гребенешников А.Л., Кокорин А.М., Лучков Н.В., Смирнов А.О. Новое поколение флотационного оборудования компании Metso Minerals – основа эффективных решений // Горная промышленность, - №6, 2005. - С. 42-46.
2. Трушин А.А., Седов А.В., Любиченко А.А., Никандров И.С. Системы автоматического регулирования процесса флотации производства ЗАО «НПО «РИВС» // Горный журнал, 2010. – С. 69-74.