Управление процессами рудоподготовки и обогащения. Задачи автоматизации

При определении эффективных способов управления процес­сами рудоподготовки и обогащения необходимо их исследование как объекта управления. Универсальным инструментом для ре­шения этой задачи является математическое моделирование (идентификация) объекта, которое основывается на возможно­сти формализации изучаемого процесса.

Методически возможны следующие приемы составления мо­дели:

аналитические, основанные на глубоком изучении физичес­ких, химических и других свойств объекта;

экспериментальные, в результате которых с известной точ­ностью устанавливается связь между входными и выходными переменными объекта.

Применение первых методов для получения моделей процес­са рудоподготовки и обогащения дали пока ограниченные ре­зультаты, освещающие те или иные частные вопросы.

Вторые методы получили весьма широкое распространение, особенно в последнее десятилетие. При этом в подавляющем большинстве используют хорошо разработанные методы мате­матической статистики. В результате целого ряда исследований получены разнообразные модели основных технологических процессов, связывающие те или иные входные и выходные па­раметры.

При подходе к созданию моделей обозначились два основных пути.

1.Создание моделей, базирующихся на экспериментальных данных и учитывающих только первостепенные факторы, влия­ющие на процесс. Основными методами, используемыми при создании таких моделей, являются либо те же методы матема­тической статистики - регрессионный анализ, эволюционное планирование и др., либо применение различных алгоритмов распознавания ситуаций.

2.Отказ от построения количественной модели собственно технологического процесса и выполнение функций управления либо непосредственно технологическим персоналом, либо специ­ализированной вычислительной машиной, моделирующей пове­дение персонала при управлении процессом.

В зависимости от сложности технологии, производительности, экономичности и т. п. структура управления дробильно-сортировочной и обогатительной фабриками может включать в себя следующие иерархические уровни управления:

управление аппаратами;

управление технологическими процессами (дробление, фло­тация и т.д.);

управление технологическим процессом всей обогатительной фабрики;

управление производством фабрики, включая не только ос­новные технологические процессы рудоподготовки и обогащения, но и вспомогательные погрузочно-разгрузочные, транспортные, водооборотные и другие операции;

управление всей производственно-хозяйственной деятельно­стью фабрики.

Принцип управления по отклонению (принцип обратной связи), применяемые в рудоподготовке и обогащении, заключа­ется в сравнении заданного значения управляемой величины с текущим ее значением. Полученный сигнал рассогласования ис­пользуют для создания управляющего воздействия на объект, при котором это рассогласование независимо от вызвавших его причин не выходит из допустимых пределов. В данном случае отпадает необходимость в точном математическом описании объекта и сводится к минимальному объему информации, необ­ходимой для функционирования системы управления.

Для нижнего уровня (управление аппаратами) основной задачей управления является стабилизация на заданном уровне y_o=const выходной (регулируемой, управляемой, стабилизируе­мой) величины объекта управления y(t) путем изменения вход­ной (регулирующей, управляющей) величины x(t).

При управлении технологическими процессами рудоподготов­ки и обогащения следует учитывать изменение характеристик фракционного состава минерального сырья. Этот состав при ру­доподготовке оценивают функциями двух типов:

-распределение частиц по фракциям;

-содержание ценного (или вредного) компонента в элементарных фракциях, %.

При рудоподготовке (дробление, измельчение, сепарация, обжиг, обработка реагентами и т. д.) характеристики фракцион­ного состава и изменяются. Желательно такое их изменение, при котором диапазон изменения физических свойств частиц увеличивался и ценный концентрат содер­жался в одних фракциях (концентратных) и не содержал­ся в других (хвостовых) . Это дает возможность выделять богатые концентратные фракции в концентрат и бедные хвосто­вые - в хвосты. Для этого требуется, чтобы функция стре­милась к 100% на подобласти концентрата и к нулю на подобласти хвостов . Такая рудоподготовка идеальна.

При дроблении по заданной схеме задачей управления явля­ется обеспечение режимов, максимально приближающих фрак­ционный состав сырья, подаваемого на обогащение, к непосредственному уровню. При этом следует учитывать экономический сдерживающий фактор - затраты на дробление, особенно рас­ходы на электроэнергию.

При управлении технологическими процессами собственно обогащения следует учитывать сепарационную характеристику отдельного аппарата (флотационного, гравитационного и др.) или технологической схемы в целом (содержащей основную, перечистную и контрольную операции). Эта характеристика определяется как отношение масс элементарной фракции в концентрате и исходном питании: где Q_K и Q_исх - полные производительности соответственно по концентрату и исходному питанию.

Управление процессами обогащения должно вестись в комп­лексе с предшествующими ему процессами рудоподготовки и приближать в целом процесс первичной переработки минераль­ного сырья к идеальному. Эффективность целесообразно опреде­лить по экономическому критерию прибыли П:

(10)

где -функция цены 1 т концентрата от содержания ; с - затраты на переработку 1 т сырья, включая горные ра­боты.

Технологической задачей автоматизации процесса рудопод­готовки является обеспечение ее режимов, максимально прибли­жающих фракционный состав сырья к требованиям последую­щего процесса обогащения. При этом приходится учитывать экономический сдерживающий фактор - затраты на рудоподготовку, особенно расходы на электроэнергию при дроблении и измельчении.

Технологической задачей автоматизации процесса обогаще­ния является правильный выбор границы разделения и прибли­жения сепарационной характеристики к идеальной. Здесь эко­номический сдерживающий фактор-это число единиц оборудо­вания на 1 т/ч перерабатываемого сырья.

Одно из важнейших условий, без которого управление про­цессами практически невозможно, - необходимость контроля за ходом процесса, особенно при автоматическом и полуавтома­тическом его регулировании.

Для управления процессами надо знать характеристики ма­териального потока и вспомогательных сред. Существующий традиционный отбор проб и их анализ в лабораториях «мокры­ми» химическими и инструментальными методами имеют низкую точность как при пробоотборе, так и при анализе. При этом непрерывные быстропротекающие процессы требуют также не­прерывных методов анализа. Разрабатываемые в настоящее время методы непрерывного анализа в большинстве основаны на дальнейшем развитии обычных лабораторных методов анализа. В качестве измерительных технических средств используют разнообразные датчики и измерительные приборы, в качестве управляющих - локальные регуляторы, микропроцессоры, централизованные управляющие вычислительные машины УВМ. Типовая измерительная система в общей схеме автоматичес­кого регулирования содержит первичный измерительный преоб­разователь (датчик), вторичный преобразователь, линию пере­дачи сигнала, измерительный прибор со шкалой (первичный по месту измерения, вторичный - в пункте оператора) и, возможно, УВМ с дисплеем.