Способ управления процессом флотации Советский патент 1983 года по МПК B03D1/00 

Изобретение относится к управлению процессом флотации и может быть использовано при разработке и внедрении автоматизированных систем флотационными технологическими процессами на обогатительных фабрА1ках цвет ной и черной металлургии, промышленности строительных материалов, химической промышленности, промышленности производства минеральных удобрений, Известен способ управления процес сом флотации, включающий изменение степени аэрации пульпы в контрольной и перечистной операциях по разности циркулирующих потоков в схеме с одной перечистной и одной контрольной операциями 1. При управлении согласно этому спо собу сравнивают измеренные значения циркулирующих потоков твердого в схе ме и при превышении перечистного цир кулирующего потока над контрольным циркулирующим потоком уменьшают степень аэрации в контрольной флотации и увеличивают ее в перечистной до те пор,пока не наступит равенство цирку лирующих потоков, а в случае превыше ния контрольного циркулирующего потока над перечистным осуществляют обратные управляющие воздействия. При этом повышается точность сепарации частиц минерального сырья различ ной флотируемости и, следовательно, повышаются технико-экономические показатели работы схемы. Однако этот способ может быть использован только в схеме с одной перечистной и одной контрольной операциями, что существенно сужает границы его применения. Известен также способ управления процессом флотации, включающий изменение степени и времени флотации по качественно-количественным параметра исходной пульпы 2. Недостаток известного способа заключается в отсутствии учета изменения вещественного состава минерально го сырья, поступающего для обогащения. Поэтому при изменении веществен ного состава сырья изменяются его фл тационные свойства, т.е. изменяется значение флотируемости разделения, при котором достигаются наилучшие технологические показатели, но пода ча воздуха во флотомашины, а следевательно значения произведений степеней аэрации на время флотации в .отдельных операциях останутся неизменными и равными менсду собой. В результате, получаемая при рег лировании согласно известному спосо бу флотируемосгь разделения не обес печивает получение; наилучших технол гических показателей при резко изме няющихся свойствах сырья. Целью изобретения является повышение точности управления. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления про-, цессом флотации, включающему изменение степени аэрации и времени флотации по качественно-количественным параметрам исходной пульпы, определяют распределение частиц и цельного компонента по флотируемости, и степень аэрации и время флотации корректируют по отдельным операциям процесса пропорционально найденным величинам. Сущность способа заключается в следующем. В самом широком смысле термин флотируемость, как известно, определяет способность минеральных частиц прилипать к пузырьку, т.е. закрепляться на его поверхности. При этом чем с большей силой частица прилипает к пузырьку, тем больше величина флотируемости частицы и наоборот. За меру флотируемости частиц следует взять коэффициент скорости кинетики флотации К (м/с), определяемый из уравнения кинетики Белоглазова для K const Екона)-ье-- - , и) . где - извлечение в пенный продукт, весовая доля; S - свободная поверхность пузырьков в единице объема пульпы, (мера степени аэрации); t - продолжительность флотации,с. Флотируемость К численно равна средней скорости прибытия с закреплением минеральных частиц на границу раздела газ - жидкость при единичной концентрации их в пульпе при . В объеме флотомашины величина флотируемости минеральных частиц принимает непрерывный ряд значений от до . Всю принимаемую обычно за единицу массу частиц можно разделить на весовые доли, при этом каждая весовая доля будет иметь свой диапазон флотируемости. Определение этих долей производится флотометрическим анализом, который должен включать в себя эксперимент по кинетике флотации с последующим определением двух функций: распределения минеральных частиц по флотируемости f (К) и функции р (К) , определяшей распределение ценного компонента в зависимости от флотируемости частиц. Функция 7 (К) определяется из кривой кинетики флотации, описываемой уравнением д., (Л) где (t) - зависимость извлечения всего твердого от време ни . Вторая функция р) (К) есть осредненная зависимость содержания ценного компонента в минеральных частицах от их флотируемости. Она определяется из кривой кинетики извлечения цен ного компонента Ip (t) . j тпт 1,, ),, (j) где (b - среднее содерхсание ценного компонента в исходном питании. Расчет обеих функций производится методом регуляризации. Для проведения флотометрического анализа исходного питания флотации необходимо отобрать пробы исходного питания, провес ти эксперимент по кинетике флотации с этими пробами и рассчитать функции Тис-и. ( (К) , используя соотношение (2) и (3). Расчет производится на ЦВМ. Теперь перейдем к количественной характеристике операций флотации. Одна операция флотации, рассматриваемая как сепаратор частиц различной флотируемости, оценивается сепарационной характеристикой € ком зависимостью отношения масс узких флотофракций в концентрате и в исходном питании от флотируемости этих фракций. Для одной флотомашины с постоянным (t const) временем флотации получается, что . (4) Е.он(к)Н-е Схема флотации с несколькими операциями оценивается результирующей сепарационнрй характеристикой Ерез(К) Результирующая характеристика выражается через частные характеристики с помощью балансных соотношений, т.е (t,Ei...t) Л5) С увеличением числа перечистных и контрольных операций результирующа сепарационная характеристика стремит ся к ступенчатому виду при К Кр Ер(К) fO при К Кр, (6) где Кр - флотируемость разделения. Половина частиц, обладающих флотируемостью разделения, попадают в хвосты, половина - в концентрат. Для всех схем величина Кр является корнем уравнения Е (Кр)0,5 . (7) Так как результирующая сепарацион ная характеристика зависит от сепара ционных характеристик отдельных операций, а ге, в свою очередь, от врем ни флотации и степени аэрации, то становится ясным, что флотируемость разделения зависит о-т времени флотации и степен-и аэрации пульпы в каждой отдельной операции, Флотируемость разделения является наиболее важнь;э«1, элементом сепарации, управление которым непосредственно влияет на окончательные технологические показатели процесса в соответствии со следующими формулами(выход концентрата, % ) Ткси-noo J Тису(к)Рег Wa,-1oo,rT,,(K)aK. (8) Содержание полезного компонента в концентрате, % 100 кон .,к ..wa,. (9) В свою очередь, выход концентрата и содержание полезного компонента в нем жестко связан-ы с любым существеным критерием оптимальности для проесса флотации Cf ко«,Ь,сои), (о) Таким Образом, выбранный критерий количественно связывается с возмущаюими Факторами,, (к) и f) (к) и с правляющим фактором Кр. Задача оптиального управления принимает вид ЗСТи с X СК), Р. , Д K),Kp(s,S2..-Sy, ;-ti ,г.-.-Ьи)- Сущность способа заключается в следующем. Проводят флотометрический анализ минерального сырья, определяют функции Зисч и Ьцс. (К рассчитывают оптимальную флотируемость разделения из соотношений типа (11) , затем выбирают соответствующие флотируемости разделения степень аэрации и время флотации в операциях, после чего вы-бранные значения времени флотации и степени аэрации устанавливаются в каждой операции. На степень аэрации можно воздействовать путем регулирования расхода воздуха, подаваемого в камеры флотомашины. На время флотации можно воздействовать, учитывая, что , где V,- - объем флотомашины, - производительность, изменяя расход пульпы через Фпотома- . шину. Выбор того или иного способа зависит от того, какой из вариантов Оказывается наиболее простым для данных конкретный условий.

Из приведенных материалов видно, что в отличие от известного, предлагаемый способ управления может применяться не только для схемы с одной перечистной и одной контрольной операциями, но и для любой другой сколь угодно разветвленной схемы. Кроме того, предлагаемый способ управления дает возможность получить заданные технико-экономические показатели при изменении вещественного состава сырья за счет управления флотируемости разделения схемы, В отличие от известного способа, значения произведений степени аэрации на время флотации в операциях не поддерживаются равными между собой, а определяется оптимальной величиной флотируемости разделения.

Выбор оптимальной величины флотируемости разделения оказывает определяющее влияние на показатели работы флотационной схемы.

Пример. На обогатительную фабрику поступило минеральное сырье, которое затем было обработано реагентами.

Результаты флотометрического анализа сырья представлены в таблице (диапазон () - (-vO) соответствует нефлотируемой части минерального сырья).

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФЛОТАЦИИ, включающий изменение степени аэрации и времени флотации по качественно-количественным парамет|рам исходной пульпы, о т л и ч а гоод и и с я тем, что, с целью повышения точности управления, определяют распределение частиц и ценного компонента по флотируемоети, и степень аэрации и время флотиции корректирутот по отдельным операциям процесса пропорционально найденным величинам. Флота i t/offM2ff cxerra СП со оо

Содержание КС, в минеральном сырье 25%. Необходимо получить максимальный выход концентрата, при содержании КСt в нем не менее 95%, т.е .(1) При управлении по известному способу флотируемость разделения не зависит от изменения вещественного сос тава минерального сырья, поэтому может принимать люЬые значения от 4. 10 до 2 . Допустим значение флотируемости разделения при известном способе управления равно . 10 м/ Тогда технологические показатели будут иметь следующие значения. Выход концентрата Itmox. 3 i oH0° JTMci; 3K-100.(a0894+0,f.,f33h33% Кр Содержание КС С в концентрате too о -fQfj },тоТInn PKoH-- -JT,cK()iij(Kl)dK- (0,0894-0,,2-0,971t 0,1Ъг.о,.986 -72%, .т«е. в этом случае качество концентрата ниже необходимого и уравнение не отвечает заданному критерию (12) При Кр 810 качество концентрата также будет неудовлетворительным. При управлении по предлагаемому способу флотируемость разделения определяется, исходя из необходимости соответствия заданному критерию. При этом методе управления 12-1(Г Выход концентрата составит Кшах fj tj --100 JTytcx (К)ак-100(,1ЪЗ)2.4,6 V. КС Е. в концентрате Содержание Ркон СОЛ(2-0,973-ю,(M.0,986)-97,57o Управление удовлетворяет заданному критерию, так как при . технологические показатели будут следующими .%oH-n /c,Te.T,OH(t;.. Up42--(o-5)v,f Up-ia--fo5)- T QX-t p-CKp -io- jr 911,5%-95%. На чертеже представлена блок- схема устройства автоматического управления для реализации способа. Устройство содержит пробоотборн; к 1 обработанного реагентами минерального сырья флотации, блок 2 флотометрического и химического анализа минерального сырья, регулятор 3, исполнительные механизмы 4 подачи воздуха в камеры флотомашин, регулирования уровня пульпы и пены, измерители 5 степени аэрации пульпы и времени фл тации, пробоотборники 6 и 7 выходны продуктов - концентрата и хвостов флотационной схемы, блок 8 химического анализа выходных продуктов фло тационной схемы. Устройство работает следующим образом. Пробоотборник 1 периодически отби рает пробы исходного питания, которые затем поступают для химического и флотометрического анализа в блок Результаты анализа поступают в расчетное устройство-регулятор 3, в котором рассчитывается необходимое для результатов данного флотометрического анализа значение флотируемости разделения. Затем выбирается время флотации и степень аэрации пульпы в отдельных операциях, соответствующие этому значению флотируемости разделе ния по (11) . В соответствии с выбранной степенью аэрации и временем флотации в каяодой отдельной операции вырабатываются управляющие воздействия: подача воздуха в камеры флотомашины, регулирование уровня пульпы и пены .во флотомашине, разложение пульпы. Эти воздействия 6суи1ествлян)тся исполнительными механизмами 4. Степень аэрации и время флотации в операции измеряются измерителем 5, сигнал с которого поступает на регулятор 3, который контролирует достижение выбранных значений степени аэрации и времени флотации в каждой отдельной операции. В случае если выбранные значения не достигнуты, регуляторвоздействует на исполнительные механизмы..4 . Когда выбранные значения равны измеренным, воздействия на исполнительный механизм прекращаются. Выходные продукты отбираются пробоотборниками 6 и 7. Химический анализ выходных продуктов - хвостов и концентрата - производится в блоке 8, сигнал с которого поступает на регулятор 3, который контролирует получение рассчитанных технологических показателей. В случае если рассчитанные технологические показатели не достигнуты, флотометрический анализ повторяется и система вырабатьшает новые управляющие воздействия. Таким образом, предлагаемый способ управления флотационными схемами позволяет получить при заданном качестве готового продукта повышение извлечения не менее, чем на 1,5%,