Способ управления процессом флотации Советский патент 1991 года по МПК B03B13/00 

Изобретение относится к способам оперативного управления многостадийным процессами флотации и может быть использовано при разработке и внедрении автоматизированных систем управления технологическими процессами на обогатительных фабриках.

Цель изобретения -повышение точности управления.

На чертеже показана технологическая схема процесса флотации медно-обогати- тельной фабрики с рециклами

Сущность изобретения заключается в том, что при реализации способа технологическую схему процесса разбивают на i контуров так, чтобы каждый контур имел не более двух выходных продуктов, измеряют содержание cc,ftn 0, полезных компонентов в питании, готовом концентрате и хвостах каждого контура, расходы твердо- го Xtfi Xbn Xe; в питании, готовом концентрате и хвостах каждого контура, вычисляют целевую функцию по формуле

О

VI

со ел

с/отв РП

пп

D Xoi -Ј ,

j -- i i i - 1

2«

I 1

К

|де#отв - содержание полезного компонента в отвальных хвостах, и определяют управляющие воздействия, обеспечивающие экстремум целевой функции

Способ управления процессом флотации осуществляется с помощью следующего алгоритма.

На основе информации о содержании полезного металла в указанных точках составим систему материально-балансовых уравнений. Уравнение для i-ro контура имеет вид

,

+ У.

/Jn-- V

Јu,

Содержание полезного металла в готовом концентрате имеет вид

- Соте

У

Легко можно найти, что извлечение полезного металла в готовом концентрате определяется следующим образом:

F JAv} 6r.

2 , k

(2)

Изобретение относится к оперативному управлению многостадийными процессами флотации и может быть использовано при разработке и внедрении автоматизированных систем управления технологическими процессами на обогатительных фабриках. Цель изобретения - повышение точности управления. Технологическую схему процесса разбивают на I контуров таким образом, чтобы каждый контур имел не более двух выходных продуктов. Измеряют содержания α_I, β_N, Θ_I полезных компонентов в питании, готовом концентрате и хвостах каждого контура, расходы твердого γ @ _I

γ @ _N

γ @ _I в питании, готовом концентрате и хвостах каждого контура. Затем вычисляют целевую функцию по формуле θ_отв = β_N - [(β_N ΣLΑ_I - ΣΑ_Iγ @ _I): (Σγ @ _I - γ @ _N)], где θ_отв - содержание полезного компонента в отвальных хвостах. После этого определяют управляющие воздействия, обеспечивающие экстремум целевой функции. 1 ил., 2 табл.

где «| , , в - содержание полезного металла в питании, концентрате и хвостах;

Уо/, ) р; Ув. масса твердого, соответственно в питании, концентрате и хвостах;

К - число источников поступления сырья.

Структурная схема процесса флотации построена так, чтобы каждый контур имел более двух выходных продуктов. Тогда решив систему материально-балансовых уравнений, получим выражения, опреде ляющие долю расхода твердого

в; в;(1 «2 п., ) ««) .#... ,.0i.fc. .«,).

Уе, Уе,(а «2 , . «п . ж,.} ov- Ус/л)/./% /3n.01.fc 0п).

где i 1,2.. ,п.

Если и УЈП принять за содержание полезного металла в готовом продукте и за его выход, то система уравнений определяется из общего материального баланса по структурной схеме

2«л,/ пУрг+а.уво,А

5 ч Урп+и

Из этой системы аегко определяется содержание полезного металла в отвальных хвостах.

- k

- - - -

X «. } Ч, k

II

n Vn

X ft,

V

I C

При постоянных значениях fin . (% , y.t; из формулы (2) следует, что максимум извлечения соответствует максимуму выхода готового продукта, а из формулы (1) - минимум содержания полезного металла в отвальных хвостах соответствует максимуму выхода готового продукта и извлечения.

Система управления процессом флотации имеет двухуровневый характер.

На верхнем уровне на основании информации о поступающем для переработки сырье и принятом критерии решается задача межконтурной оптимизации в пространстве параметров, характеризующих внутренние потоки, связывающие контуры управления Управляющие параметры каждого из контуров остаются неизменными. Межконтурной оптимизацией находятся такие значения выходных параметров каждого контура, при которых выбранная функция цели для всей схемы достигнет своего экстремума.

Например

45$0тв min, ,

50

с учетом ограничений на хвосты снизу

$ f, (, . yva, ув(д , ур,), и 1,2... п

На этом уровне определяются оптимальные связи между контурами и оптимальные величины выходных переменных каждого из них, обеспечивающие получение экстремума выбранной целевой функции управления для всей схемы. На нижнем уровне определяются оптимальные режимы Функционирования контуров управления

для найденных при решении межконтурной оптимизации параметров потоков На осно ве выбранного критерия и математических моделей отдельных контуров решается задача контурной оптимизации В качестве критерия служит минимум стоимости управления, п

У Ck Uik mm

k 1

при условии

ft -ft, (хц , Uik , flr) - 0.

. xi,x,,j . U, . .

где ft1 заданное значение содержания ценного компонента в концентрате на выходе контуров управления, определенное в результате решения задачи межконтурной оптимизации;

х, и - векторы входных возмущающих и управляющих воздействий;

в- вектор выходов в хвосты

/(х,и,#) - значение выходного парс/ ет ра, определенное на основе математической модели;

С - стоимость к-го управляющего пара метра;

I - номер контура,

K,j,l - номера управляющих входных параметров и хвостов.

Таким образом, расход управляющих параметров должен осуществляться не только по расходу сырья, но и с учетом физико-химических свойств поступающего для переработки сырья.

Пример. Для решения задачи межконтурной оптимизации процесса флотации был выбран следующий критерий оптимальности:

(«-#о) Xf0fe-/ l)(g-fl) +

xl /fe-/ i +

+ (№-/fr)Cfe-/fe)Cft-/2Q(-/fe) (fk-fc)fa-fc)()

+ (№-/MCfr-/fe)(g-/fe)j. Ofo-/fc)() Jj

При этом для удобства под /( с нечетными индексами подразумеваются соответствующие в.

Поставленная цель - уменьшить содержание меди в отвальных хвостах до минимума при заданном значении 20

В качестве целевом функции раггмдт ривалась квадратическая разность

Оо

0:

зад

- mm

0

5

0

5

0

где 0 065

Программная реализация процедур межконтурной оптимизации позволила определить значения параметров приведенных в табл 1

Математические модели для отдельных контуров процесса флотации имеют вид

Д 76,781 + 0,0057q Na2S-0 0399 qksr -0,1863qtao-37.1979« 0,8053 рН-0 0076 Q 212,4656 Пл -44,0540 Пл 199862/ i- -00100V, 0,5876 + 0 3066qNa2S- -0,561qkst-27,8452 /Ji + 3,0077Пл -1 3284 + 8 4164 .1863pH - -0.0382 qNa2S qkst +5 5642 qk,.

,0831qk ;t+0,4483qT 80+ +57,5891/ з + 4,2084/ -11,9817 Пл + 455816 Пл fk -03798 pH -00168 qkst qr 80- -3,4223дТ8оДг

79,0877f0.1018qksi-1,3535qTBO- -2,2275 -3,8305/%+3,5253/ -1.1070 Пл/%1 +775182 ,5296рН +03371 qT80/ 4

48 5965+0,0032 qCaO -0,0562 fa - -0,1662 /% - 1,9177/5o -26,7642 Пл +0,1272 pH

где QI - расход i-го реагента. Пл - плотность пульпы,

pH - щелочность пульпы

V - объемный расход Q - производительность При решении задачи контурной оптимизации на основе математических моделей отдельных контуров получены следующие значения управляющих параметров (табл.2), обеспечивающие выполнение условий, вытекающих из решения межконтурной оптимизации

Согласно данному способу в точках 112 для отбора проб установлены датчики для химического (или рентгеноспектраль- ного)анализа. Отобранная проба периодически по трубопроводам доставляется в

рентгеноспектральную лабораторию для анализа Информация о содержании полезного металла поступает на вход ЦВМ для расчета материально-балансовых уравнений и принятия оптимальных управленческих решений ЦВМ в свою очередь, соединена с пультами управления. находящегося в корпусе флотационного цеха, где находится оператор-технолог и наблюдает за ходом процесса Согласно

технологической схеме в точках а б в. г д подаются реагенты различного вида. Для каждого вида реагента проведен отдельный трубопровод. В точках подачи реагентов установлены датчики для регулировки их расхода в автоматическом режиме. Датчики соединены с ЦВМ и дисп/теем, находящимся в пункте управления у оператора-технолога. Вся информация о значени- ях входных и выходных параметров процесса поступает в память ЦВМ, обрабатывается и на ее основе строится модель процесса по заложенному алгоритму, а также рассчитываются оптимальные технологические режимы и режимы расхода реагентов. На каждом такте управления результаты машинных расчетов выдаются на экран дисплея оператору-технологу Анализируя технологические ситуации с учетом плановых заданий, оператор-технолог принимает окончательное решение, обеспечивающее эффективное функционирование процесса флотации, стабилизирует расходы воздуха воды, пульпы, реагентов и уровня пульпы.

Для оценки эффективности полученных результатов проведен сравнительный анализ. С этой целью собраны статистические характеристики текущих управляющих воздействий в условиях нормально функционирующего обьекта и сравнивались с расчетами. Анализ показал, что суммарные расходы ча управляющие параметры уменьшились на 2 238 руб на 1 тыс.т руды по сравнению с текущими

затратами. Кроме того, извлечение полезного металла в готовом концентрате увеличилось на 1,1% для заданного содержания полезного металла в исходном питании за счет уменьшения потерь полезного металла с хвостами.

Формула изобретения Способ управления процессом флотации, включающий разбиение технологической схемы на i контуров управления, измерение в каждом контуре содержаний о, ,/Зп , $ полезных компонентов в питании, готовом концентрате и хвостах расходов твердого % ; yPn; Ys B питании, готовом концентрате и хвостах вычисление целевой функции и определение значений управляющих воздействий, обеспечивающих экстремум целевой функции, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности управления, разбивают технологическую схему на контуры так. чтобы каждый контур имел не более двух выходных продуктов, а целевую функцию определяют по формуле

#отв РР i , Уо/i

I 1

,5,

где $отв - содержание полезного металла в отвальных хвостах

Таблица 1

Таблица 2