авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Автоматизированная система управления процессом флотации медно-никелевых руд на основе оптимизации параметров ионного состава и пенообразования

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи




Курчуков андрей михайлович





Автоматизированная система управления процессом флотации медно-никелевых руд НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ параметров ионного состава и пенообразования





Специальность 25.00.13
Обогащение полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук








САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

Работа выполнена в Федеральном бюджетном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Кордаков Валерий Николаевич


Официальные оппоненты:

доктор технических наук, с.н.с.

Шклярский Ярослав Элиевич

кандидат технических наук,

Назаров Юрий Павлович


Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Защита диссертации состоится 2 ноября 2011 г., в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 в Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 3316.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.



Автореферат разослан 30 сентября 2011 года.




УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н. В.Н. БРИЧКИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Флотационное обогащение руд в значительной мере определяет количественные и качественные показатели конечного продукта горно-обогатительного производства.

Функции существующих АСУ ТП процессом флотации заключаются в стабилизации параметров первичных технологических контуров, таких как уровень пульпы во флотомашине, расход флотационного воздуха и реагентов. Основные функции управления выполняет оператор-технолог, роль которого заключается в осуществлении воздействий непосредственно на технологические контура, изменяя задания расхода воздуха и реагентов, уровни пульпы во флотомашинах. Несвоевременные и неадекватные воздействия оператора носят дополнительный возмущающий характер и не позволяют оптимизировать процесс флотации.

В процессе флотации сырье отличается по вещественному составу, параметрам пенообразования, колебаниям остаточной концентрации реагентов в пульпе. Наряду с нестабильным минеральным составом, различным физико-механическим свойствам и обогатимости, причинами снижения извлечения ценных компонентов и качества товарных концентратов является отсутствие систем оптимизации параметров ионного состава и пенообразования процесса флотации.

В настоящее время разработаны технические средства, фиксирующие изменения физических параметров пульпы, существуют способы контроля параметров ионного состава пульпы. Однако отсутствуют технические предложения по их комплексному учету в автоматизированных системах управления процессом флотации. Это определяет актуальность диссертационной работы.

В научных работах ведущих ученых д.т.н. проф. Тихонова О.Н., д.т.н. Арсентьева В.А., д.т.н. Машевского Г.Н., д.т.н. проф. Белоглазова И.Н., д.т.н. проф. Авдохина В.М., и др., представлены теоретические основы, методы и средства обогащения полезных ископаемых. В работах к.т.н. Кокорина А.М., доц. Андреева Е.Е и др. представлены научно обоснованные технические предложения по реализации принципов управления отдельными стадиями процесса флотационного обогащения руд.

Традиционные системы управления флотацией медно-никелевых руд не учитывают ряд важных особенностей процесса, таких как изменение технологического типа перерабатываемого сырья, необходимость оптимизации параметров ионного состава и пенообразования, поддержание заданной кинетики операции. В большинстве случаев эти факторы не получают должной оценки, поэтому система управления нуждается в дальнейшем развитии.

Цель работы. Разработка технологических решений и создание функциональной схемы автоматизированной системы управления процессом флотации, позволяющих повысить эффективность флотационного обогащения медно-никелевых руд.

Идея работы. Комплексный учет в алгоритме управления автоматизированной системы параметров ионного состава, пенообразования, взаимосвязей физико-химических параметров флотационной пульпы при изменяющемся вещественном составе перерабатываемых медно-никелевых руд.

Основные задачи исследований:

  • Аналитический обзор существующих систем и методов управления флотацией, аппаратных средств. Обоснование цели и задач исследований.
  • Установление зависимостей между параметрами процесса флотации и управления; разработка математической модели автоматизированной системы управления.
  • Разработка алгоритмов управления реагентным режимом на основе контроля параметров ионного состава.
  • Создание автоматической системы распознавания технологического типа перерабатываемого флотационного сырья.
  • Разработка функциональной схемы и алгоритма автоматизированной системы управления процессом флотации при переработке медно-никелевых руд. Экспериментальные исследования, полупромышленные испытания автоматизированной системы управления процессом флотации.

Методика исследований. Общая методология работы предусматривает сочетание теоретических и экспериментальных исследований, которые базируются на использовании теории управления, математическом аппарате и на статистическом анализе результатов эксперимента. В работе использованы следующие методы: математической статистики и математического моделирования; экспериментальные исследования технологических операций; методы химического анализа свойств и составов жидких и твердых технологических продуктов.

Научная новизна:

1. Формализованы закономерности между параметрами пенообразования (аэрационная способность пульпы, интенсивность пеносъема) и технологическими параметрами процесса (расход воздуха и аэрофлота, плотность пульпы, величина тока импеллера флотомашины) для медно-никелевой флотации.

2. Разработана математическая модель управления технологическими показателями и параметрами пенообразования процесса флотации, учитывающая установленные зависимости между физико-химическими параметрами процесса и параметрами управления.

3. Получены физико-химические модели процесса флотации сульфидных медно-никелевых руд, включающие в качестве параметра электродный потенциал анионов диметилдитиокарбамата натрия.

4. Определены параметры, составляющие основу информационной базы для создания интерактивной системы технологической типизации перерабатываемого флотационного медно-никелевого сырья.

5. Обоснован способ построения автоматизированной системы управления процессом флотации, основанный на комплексном контроле параметров пенообразования (интенсивности пеносъема) и ионного состава флотационной пульпы (окислительно-восстановительный потенциал Eh пульпы, остаточная концентрация анионов диметилдитиокарбамата натрия (ДМДК) и pH пульпы) и управлении на основе математической модели.

Практическая значимость работы.

  • Разработана функциональная схема автоматизированной системы управления процессом флотации медно-никелевых руд, обеспечивающая повышение качества готового концентрата.
  • Методика расчета параметров системы управления процессом флотации медно-никелевых руд.
  • Предложен алгоритм управления, основанный на учете параметров ионного состава, пенообразования и функционирования разработанной математической модели.
  • Методика создания системы технологической типизации перерабатываемых медно-никелевых руд Талнахского месторождения.

Положения, выносимые на защиту:

1. С целью снижения расхода реагентов в процессе флотации медно-никелевых руд управление подачей диметилдитиокарбамата натрия (ДМДК) следует осуществлять по результатам определения остаточной концентрации его анионов во флотационной пульпе путём измерения величин потенциалов ионоселективного электрода, чувствительного к изменению концентрации диметилдитиокарбамата.

2. Функциональная схема автоматизированной системы управления процессом флотации медно-никелевых руд, основанная на контроле параметров ионного состава и пенообразования, оперативного учета результатов статистико-технологических моделей и ее реализация позволяет повысить содержание никеля в одноименном концентрате на 0,5-1,5%.

Обоснованность и достоверность научных положений, рекомендаций базируется на использовании основных положений теории автоматического управления, обогащения полезных ископаемых, аппарата математической статистики и обеспечивается значительным объемом экспериментального материала, сходимостью результатов математического и имитационного моделирования с результатами экспериментальных исследований на промышленном объекте (расхождение полученных результатов с теоретическими не превышает 5%).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных научно-практических конференциях: научно-практической конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2008, 2009г.г.); международной конференции «New developments in Geoscience, Geoengineering, Metallurgy and Mining Economics» (Германия, г. Фрайберг, 2009 г.); 7-ой Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Красноярск, СФУ, 2009 г.); научных семинарах кафедры АТПП СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова 2007-2010 г.г.; на научно-технических советах по работе аспирантов СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова 2007-2010 г.г.

Личный вклад автора состоит в обосновании направлений решения поставленных задач, сбора статистического материала для дальнейшего исследования, проведении комплекса лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний, формировании алгоритмов управления автоматизированной системы управления процессом флотации, анализе и обобщении результатов исследований.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах, в том числе три – в журналах, входящих в список ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим объемом 160 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 133 источников, включает 49 рисунков, 15 таблиц и приложения на 3 страницах.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Кордакову В.Н., кандидату технических наук, зав. лаборатории ООО «ТВЭЛЛ» Кокорину А.М., зам. ген. директора ООО «ТВЭЛЛ» Смирнову А.О. за помощь и поддержку на различных этапах написания диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, представлена общая характеристика результатов работы.

В первой главе диссертации изложено современное состояние вопроса автоматизации процессов флотационного обогащения руд. Представлен обзор существующих методов управления и анализ опыта создания и эксплуатации автоматизированных систем управления технологическим процессом флотации. На основе выполненного анализа были сформулированы цель и задачи исследования. Для разработки автоматизированной системы управления был выбран комбинированный подход к созданию, учитывающий установление новых закономерностей между физико-химическими параметрами флотационной пульпы, контроль ионного состава пульпы и параметров пенообразования.

Вторая глава содержит математическое описание процесса флотации. Установлены зависимости между параметрами процесса флотации медно-никелевых руд и управления; разработана математическая модель автоматизированной системы управления, учитывающая особенности параметров пенообразования, предложен способ построения системы управления, учитывающий особенности технологических параметров процесса флотации.

В третьей главе проведен анализ влияния реагентного режима на показатели флотации. Получены физико-химические модели процесса флотации сульфидных медно-никелевых руд. Предложен способ контроля остаточной концентрации анионов диметилдитиокарбамата на основе диметилдитиокарбамат-селективного электрода с твердокристаллической мембраной и разработанной для промышленных условий системы автоматической промывки измерительного электрода. Экспериментально подтверждены уровни оптимальной остаточной концентрации ДМДК в пульпе с теоретическими исследованиями.

В четвертой главе разработана структура автоматической системы распознавания технологического типа перерабатываемого медно-никелевого сырья, предложена информационная база для типизации сырья на основе комплексного учета физико-химических параметров, параметров пенообразования и результатов экспресс-анализа.

В пятой главе приведена функциональная схема, способ построения и алгоритм оптимального управления автоматизированной системы процессом флотации при переработке медно-никелевых руд. Проведены результаты внедрения предложенной автоматизированной системы управления процессом флотации.

Заключение содержит основные выводы и рекомендации по результатам диссертационной работы.



ПЕРВОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

С целью снижения расхода реагентов в процессе флотации медно-никелевых руд управление подачей диметилдитиокарбамата натрия (ДМДК) следует осуществлять по результатам определения остаточной концентрации его анионов во флотационной пульпе путём измерения величин потенциалов ионоселективного электрода, чувствительного к изменению концентрации диметилдитиокарбамата.

При управлении реагентным режимом флотации медно-никелевых руд предлагается учитывать остаточную концентрацию ионов диметилдитиокарбамата натрия в пульпе. Расход реагента ДМДК в процесс и остаточная концентрация его ионов в пульпе являются важными физико-химическими параметрами для флотации сульфидных медно-никелевых руд. Этот реагент реализует сразу несколько функций. Он выступает в роли модификатора поверхности пентландита, и регулятора среды, нейтрализуя гидроксокомплексы никеля и железа. Последние обуславливают снижение качества никелевого концентрата и извлечения в него никеля. Анализ механизма поглощения ДМДК флотационной пульпой, представленного на рис. 1 в координатах Eh – pH, показывает наличие двух резко отличающихся участков.

 Механизм поглощения ДМДК пульпой в координатах Eh-pH Вертикальный участок I (рис.-0

Рис.1. Механизм поглощения ДМДК пульпой в координатах Eh-pH

Вертикальный участок I (рис. 1) связан с механизмом селективного действия ДМДК в жидкой фазе пульпы, заключающимся в реакции восстановления диксантогенида в ксантогенат и взаимодействия ДМДК с неокисленной поверхностью пирротина. Установлено восстанавливающее действие диметилдитиокарбамата натрия по отношению к бутиловому диксантогениду в соответствии с механизмом

(BtX)2 + 2DMDK- = 2BtХ- + T2, (1)

где (BtX)2 – дибутилдиксантогенид, DMDK- -анион диметилдитиокарбамата, BtХ- -анион бутилксантогената, T2 - тетраметилтиурамдисульфид.

Пологий участок II (рис. 1) определяется образованием на поверхности пирротина гидроокиси железа. Участие анионов ДМДК в реакциях комплексообразования с гидроксокомплексными соединениями железа было экспериментально обнаружено при исследовании фильтратов флотационной пульпы методом потенциометрического титрования

. (2)

Образование гидроксокомплексных соединений напрямую зависит от типа перерабатываемой руды, поэтому этот процесс чрезвычайно нестабильный. Для устранения образования гидроокиси железа на поверхности пирротина необходимо обеспечить подачу ДМДК в количестве, обеспечивающем полноту протекания механизма (4) селективного действия ДМДК в жидкой фазе. Оптимальность подачи ДМДК предлагается определять параметром

, (3)


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.