СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЛОТНОСТЬЮ ПЕСКОВ РАЗГРУЗКИ ДЕШЛАМАТОРА
METHOD OF CONTROL OVER DENSITY OF DESLIMER DISCHARGE SANDS

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки автоматизированных систем управления технологическими процессами обогащения рудных полезных ископаемых. В частности, изобретение может быть использовано для автоматизации гравитационного гидравлического обогащения в аппаратах седиментационого типа, например дешламаторов, применяемых для отделения рудной и нерудной составляющих, имеющих различную плотность.
Изобретение может быть использовано для создания автоматических систем управления, которые обеспечивают контроль плотности песков разгрузки дешламаторов и управление этой плотностью в процессе разгрузки. Изобретение может применяться для регулирования оптимальной плотности песков, в которых соотношение жидкой и твердой фаз определяет эффективность последующих технологических циклов обогащения, например, на магнитных сепараторах.
Особенно эффективно использование способа при динамическом изменении физико-механических свойств обогащаемого сырья, в частности, если по техническим причинам было нарушено усреднение руды поступающей обогащение, что сказывается на необходимой плотности песков дешламации, являющихся сырьем для получения железорудного концентрата.
Известен способ регулирования разгрузки пульповых продуктов (песков) с дешламаторов или сгустителей путем изменения проходного сечения разгрузочного патрубка исходя из плотности разгружаемых песков. Выбор корректирующих воздействий определялся из соображений максимально быстрого реагирования системы на параметры сырья, на характеристики процесса формирования песков, их плотности и, соответственно, кондиции полученного сгущенного продукта, который поступает на магнитную сепарацию или другой технологический процесс, который предусматривает обогащение сырья, полученного при гидравлическом гравитационном обогащении.
Горно-обогатительные предприятия обеспечивают переработку железорудного сырья с колебаниями в довольно широком диапазоне качественных показателей и физико-механических свойств. Одним из критериев корректирующих воздействий системы предлагается использовать содержание магнитного железа в сливе дешламатора [Кучер В.Г. Обзорная информация. Сер. Автоматизация металлургического производства: Автоматизация фильтровальных отделений железорудных обогатительных фабрик, М., 1991, вып.1, стр.9-11].
Недостатком известного способа является то, что плотность песков определяется по показателю, который является нестабильным параметром. На величину этого параметра влияет множество технологических факторов, определяющих величину магнитного железа в сливе при постоянной плотности песков. К этим факторам относятся: степень измельчения рудной массы, раскрытие рудных зерен, объем подачи исходного питания, скорость восходящего потока, конструктивные особенности дешламатора-сгустителя.
Эти факторы, с учетом физико-механических свойств обогащаемого сырья приводят к неточности определения фактической плотности песков дешламации со значительным запаздыванием корректирующих воздействий, что снижает качественные показатели обогащения при последующих циклах обогатительного процесса.
Известен способ управления работой сгустителя, основанный на изменении проходного сечения разгрузочного патрубка с использованием в качестве корректирующего импульса скорости осаждения твердых частиц [Шпилевой Л.В. и др. Способ управления работой сгустителя. Авт. свид. СССР, №571284, Бюл. изобр., 1977, №33].
Недостатком известного способа является то, что сложно фиксировать осаждение частиц твердой фазы при поступлении пульпы в дешламатор. Как правило, приборы, которые учитывают особенности осаждения частиц, определяют их или по косвенным показателям или выборочно в узком сегменте дешламатора с фиксацией определенной глубины.
Кроме того, скорость осаждения частиц не дает полной и достоверной информации, по которой можно определить плотность сформированных песков исходя из того, что плотность песков зависит от параметров формированного слоя, объема подачи исходного питания, физико-механических свойств твердой фазы пульпы в дешламаторе. Особым фактором, влияющим на процесс осаждения частиц, является исходное питание с точки зрения формирования восходящих потоков, которые в сочетании с гидравлической крупностью частиц определяют конечную скорость осаждения. Эта взаимосвязь зависит от многих гидродинамических и конструктивных факторов, которые могут сказаться на точности факта измерения скорости осаждения частиц, а также на точности пересчета этой скорости при определении величины плотности песков дешламации.
На конечные результаты определения плотности песков дешламации по скорости падения частиц отрицательно влияет множество факторов, учесть которые необходимо для обеспечения получения максимально достоверного результата. Кроме этого, необходимо сложное аппаратное обеспечение, которое требует высокопрофессионального обслуживания и ремонта. Все это отрицательно сказывается на технико-экономических показателях обогатительного процесса.
Наиболее близким по технической сущности и результату является способ управления плотностью песков разгрузки дешламатора, который включает косвенное определение плотности песков разгрузки в виде сигнала приемного устройства, преобразование сигнала приемного устройства в значение величины плотности песков разгрузки, сравнение полученной величины с задачей и подачу в систему управления сигнала о величине разности между фактической величиной плотности песков и эталонной, передача системой управления управляющего сигнала на исполнительный механизм затвора разгрузочного узла дешламатора [Полищук А.П. и др. Способ автоматического регулирования разгрузки магнетита из дешламатора. Авт. свид. СССР, №810271, Бюл. изобр., 1981, №9].
Недостатком известного способа является то, что измерение плотности песков осуществляется экспериментально. Это обеспечивает высокую точность получения результата. Вместе с тем, получение результата экспериментально приводит к потерям значительного количества времени. Это приводит к запаздыванию реагирования системы при изменении режимов дешламации или параметров сырья. Известный способ относится к системам с низкой точностью регулирования и значительным запаздыванием, которые отрицательно сказываются на качественных и технико-экономических показателях процесса обогащения. Реализация способа возможна при переработке значительных объемов железорудного сырья, когда это сырье имеет стабильные качественные характеристики и гранулометрический состав. Практически это сложно обеспечить, особенно в условиях реального динамического изменения параметров и свойств обогащаемого сырья. Таким образом, использование способа без автоматизации процесса корректирования стабилизированного значения плотности малоэффективно.
Задачей изобретения является усовершенствование способа управления плотностью песков разгрузки дешламатора за счет подачи входного сигнала на датчик, который воспринимает нагрузку от сгущенного продукта и вышерасположенных слоев пульпы. Сигнал давления оперативно превращается в сигнал, который отвечает фактической плотности сгущенного продукта - песков разгрузки дешламатора. Регулирование необходимой плотности песков осуществляется путем сравнения фактической плотности с заданной. При разности плотности, за счет сигнала системы управления исполнительным механизмом происходит изменение проходного сечения выпускного патрубка в большую или меньшую сторону. Корректирование происходит оперативно в режиме реального времени и выдерживается в оптимальном режиме на протяжении всего технологического процесса.
Технический результат от использования способа обеспечивает высокую стабильность качества сгущенных песков дешламации. При изменении параметров и свойств исходного сырья плотность песков остается постоянной, что позволяет получить стабильное качество сырья на следующие технологические циклы обогащения. Применение способа позволяет получить высокие технико-экономические показатели обогащения как железорудного сырья, так и обогащаемого сырья цветных металлов при использовании гравитационного гидравлического обогащения.
Способ может быть использован без изменения конструкции дешламаторов, а его реализация не нарушает нормальное функционирование цепи аппаратов обогатительной фабрики.
Поставленная задача решается за счет того, что способ управления плотностью песков разгрузки дешламатора включает косвенное определение плотности песков разгрузки в виде сигнала приемного устройства, преобразование сигнала приемного устройства в значение величины плотности песков разгрузки, сравнение полученной величины с заданной и подачу на систему управления сигнала о величине разности между фактической величиной плотности песков и эталонной, передачу системой управления управляющего сигнала на исполнительный механизм затвора разгрузочного узла дешламатора.
В соответствии с изобретением, приемное устройство выполняют в виде датчика давления и размещают его в нижней части дешламатора в узле разгрузки песков, воздействуют сгущенными песками дешламатора на датчик и формируют сигнал пропорциональный величине давления сгущенного продукта на датчик, при этом величину давления определяют по формуле
0
P=R×G×H,
0
3
где R - плотность среды над датчиком в дешламаторе, кг/м;
2
G - 9,8 м/с;
Н - высота от верхнего перелива дешламатора до точки размещения датчика, м;
после чего полученное значение величины давления превращают в величину плотности песков разгрузки, выполняя калибрование по данным лабораторных анализов плотности при разных режимах работы дешламатора, и сравнивают фактическую величину плотности песков разгрузки с эталонной, в соответствии с параметрами обогащаемой рудной массы. Установленную разность заданной и фактической величины плотности песков разгрузки превращают в управляющий сигнал, который передают в систему управления, посредством которой воздействуют на исполнительный механизм затвора разгрузочного узла, который имеет датчики положения затвора. С помощью указанных датчиков формируют информационный сигнал, пропорциональный перемещению исполнительного механизма органа затвора и, соответственно, изменению диаметра проходного сечения патрубка разгрузочного узла. Информационный сигнал передают в систему управления и корректируют положение исполнительного механизма органа затвора разгрузочного узла с учетом значения разности фактической и эталонной плотности песков разгрузки дешламатора.
Способ реализуется следующим образом.
Дешламация представляет собой самостоятельный процесс гидравлического гравитационного деления компонентов рудной пульпы, которая поступает, например, после обработки в классификаторы или гидроциклоны. Разделение твердой фазы пульпы происходит под действием сил гравитации по признаку массы. Сгущенный продукт, полученный в результате гравитационного обогащения, поступает на магнитную сепарацию или другой технологический цикл. Независимо от стадии дешламации в общем обогатительном процессе сгущенный продукт должен иметь стабильную характеристику, так как это сказывается на эффективности работы перерабатывающего оборудования.
Монтаж приемного устройства осуществляют не перерывая технологического процесса. В качестве приемного устройства используют датчик давления, который реагирует на нагрузку двухфазной среды. Датчик размещают, не перерывая технологического процесса, в нижней части дешламатора в узле разгрузки песков. Исследования показали, что оптимальным в размещении датчика является его ориентирование вверх под углом 15-20° к горизонтальной плоскости.
Исследованиями установлено, что такое расположение датчика позволяет получить объективную информацию о фактическом давлении вышерасположенных слоев в чане дешламатора сгущенного продукта и жидкой пульпы.
При уменьшении угла расположения датчика увеличивается риск засорения патрубка, что приводит к возможным погрешностям в оценке фактического давления, а при увеличении угла  уменьшается давление сгущенного продукта на чувствительный элемент устройства, и нужно дополнительное аппаратное обеспечение для получения необходимой информации.
В качестве информационного датчика используют датчик давления, который может превратить сигнал давления на чувствительный элемент в унифицированный аналоговый сигнал, величина которого составляет 4,0-20,0 мА.
В чане дешламатора находится сгущенный продукт и пульпа сменной плотности. Этими продуктами воздействуют на датчик и формируют сигнал, пропорциональный величине давления сгущенного продукта, который определяют по формуле:
0
P=R×G×H,
0
3
где R - плотность среды над датчиком в дешламаторе, кг/м;
2
G - 9,8 м/с;
H - высота от верхнего перелива дешламатора до точки установки датчика, м.
После определения величины фактического давления полученное значение превращают в величину плотности песков разгрузки.
Дешламаторы в зависимости от конструктивных особенностей имеют разные геометрические параметры, а сырье может существенным образом отличаться по своим физико-механическим свойствам. Поэтому фактическую величину плотности песков в каждом конкретном случае обогатительного производства калибруют (эталонируют) с учетом сигнала давления на датчик.
Для того чтобы взаимосвязь величины давления на датчик и плотности песков обеспечивала необходимую достоверность полученных результатов, калибрование датчика осуществляют при разных режимах дешламации с максимальным количеством вариантов использования сырья, которое имеет разные физико-механические свойства.
Эталонные значения плотности песков дешламатора и фактического давления на датчик загружают в базу данных и сохраняют в сервере.
В процессе цикла гравитационного обогащения в дешламаторе получают фактическую величину давления на датчик и, соответственно, фактическую величину плотности песков в донной части дешламатора. Величину фактической плотности песков сравнивают с заданной (эталонной) величиной плотности относительно конкретного этапа дешламации в общем обогатительном цикле.
Установленную разность заданной и фактической величины плотности песков разгрузки превращают в управляющий сигнал. Этот сигнал обеспечивает корректирование скорости разгрузки песков и, соответственно, необходимую плотность песков разгрузки дешламатора.
Управляющий сигнал передают в систему управления. Система управления передает пропорциональный электрический сигнал на привод механизма затвора разгрузочного узла дешламатора.
Если фактическая плотность песков меньше заданной, то исполнительный механизм уменьшает проходное сечение патрубка. В результате этого происходит сгущение песков.
Если фактическая плотность песков больше заданной, то исполнительный механизм пропорционально увеличивает проходное сечение разгрузочного патрубка. В результате этого происходит разрежение песков до необходимой величины.
На исполнительном механизме устанавливают датчики положения регулировочного органа затвора. В зависимости от фактического положения органов исполнительного механизма датчики формируют информационный сигнал, пропорциональный перемещению регулировочного органа затвора.
Положение исполнительного механизма говорит о фактическом проходном сечении разгрузочного патрубка и, соответственно, о текущей плотности сгущенных песков разгрузки дешламатора.
Воздействие системы управления на исполнительные механизмы прекращается в том случае, когда текущая плотность песков разгрузки будет соответствовать заданной плотности песков с учетом физико-механических свойств обогащаемой руды.
Постоянное корректирование положения исполнительных механизмов происходит по счет постоянной обратной связи с системой управления, куда передают информационный сигнал. Благодаря информационному сигналу фиксируется положение регулировочного органа затвора разгрузочного узла с учетом значения разности фактической и заданной плотности песков разгрузки дешламатора.
Выполненные исследования и проведенные опытно-промышленные испытания на горно-обогатительного комбинатах Криворожского железорудного бассейна показали, что способ управления плотностью песков разгрузки дешламатора обеспечивает высокую эффективность в общем обогатительном цикле. Способ позволяет обеспечить точное и оперативное изменение плотности сгущенного продукта с учетом стадии обогащения руды и ее физико-механических свойств.
Реализация способа не связана со значительными капитальными вложениями и практически не сказывается на увеличении себестоимости товарного продукта - железорудного концентрата.
При использовании способа обеспечивается точное соответствие массовой или объемной доли жидкой и твердой фаз в сгущенном продукте, что повышает эффективность магнитной сепарации за счет стабильности протекания обогатительного процесса.
Способ имеет высокую универсальность и может быть успешно применен при гидравлическом гравитационном обогащении руд черных и цветных металлов и других минеральных полезных ископаемых.