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 |

Система оптимального управления процессом двухстадийного мокрого измельчения сульфидных медно-никелевых руд

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи


ЛЬВОВ Владислав Валерьевич

СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДВУХСТАДИЙНОГО МОКРОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД



Специальность 25.00.13 - Обогащение полезных ископаемых





А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук






САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Тихонов Олег Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Баранов Виктор Федотович

кандидат технических наук

Скарин Олег Иванович

Ведущая организация ООО «Институт Гипроникель».

Защита состоится 28 июня 2010 г. в 16 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 2203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета)

Автореферат разослан 28 мая 2010 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н. В.Н. Бричкин

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Измельчение минерального сырья различного состава в шаровых барабанных мельницах с перекатываемой средой является одним из ведущих технологических процессов для раскрытия минеральных комплексов и подготовки сырья к обогащению. Вместе с тем, измельчение относиться к наиболее дорогостоящим и трудоёмким операциям в рудоподготовительном переделе. Капитальные затраты и эксплуатационные расходы по этому переделу могут доходить до 70 % от общефабричных. В связи с этим снижение общих расходов на рудоподготовку и в особенности на измельчение является важнейшей задачей в технологии обогащения полезных ископаемых. Основные пути интенсификации процесса измельчения общеизвестны и связаны с повышением производительности, снижением удельных расходов (в особенности электроэнергии), совершенствованием технологических схем и улучшением управления процессами. Особенно сложным является управление и вывод технологической схемы на оптимальный режим работы в пусконаладочный период, характеризующийся нестационарным режимом работы процесса рудоподготовки. Значительный вклад в развитие теории и практики управления процессами рудоподготовки были сделаны в работах Санкт-Петербургского Горного института, института «Механобр» и крупными специалистами в этой области Андреевым С.Е., Андреевым Е.Е., Авдохиным В. М., Биленко Л.Ф., Бондом Ф., Линчем А. Дж., Напиер-Мунном Т. Дж., Перовым В.А., Разумовым К.А., Тихоновым О.Н., Чантурия В.А. и др.

Дальнейшее развитие этих работ связано с комплексным совершенствованием аппаратуры и технологических схем, а также их автоматизированным управлением на базе широкого применения современных прогнозирующих и оптимизирующих компьютерных пакетов. В связи с этим возникает необходимость в разработке систем моделирования и автоматизированного управления процессами рудоподготовки с использованием новых подходов, в том числе экономико-математических методов и компьютерных технологий, которые позволяют существенно уменьшить расходы на проведение научно-исследовательских работ и снизить риски от принятия неоптимальных решений.

Настоящая работа проводилась в рамках хоздоговорной темы «Установить причины снижения технологических показателей работы ОФ-1 и разработать рекомендации по управлению качеством сырья и оптимизации процессов измельчения и флотации», как следствие не возможности вывода производительности первой секции измельчения ОФ-1 «Печенганкель» на проектную мощность 500 т/ч (мельницы МШР 6,5х9,65 объемом 300 м3).

Цель работы. Повышение эффективности работы схемы двухстадиального цикла мокрого замкнутого измельчения при минимизации удельного расхода электроэнергии.

Основные задачи исследования:

  1. Промышленное обследование существующей технологической схемы измельчения на первой секции Ждановской обогатительной фабрики ГМК «Печенганикель» с целью выявления ее «узких» мест.
  2. Выбор оптимального инструмента для проведения компьютерных исследований по моделированию процесса двухстадиаль-ного мокрого измельчения.
  3. Моделирование и оптимизация технологических операций рудоподготовки с целью разработки оптимального аппаратного и технологического обеспечения процесса двухстадиального мокрого измельчения.
  4. Разработка оптимального режима разделения в гидроциклонах с использованием модифицированной сепарационной  характеристики последних.
  5. Разработка и внедрение систем оптимального управления полузамкнутого измельчения на первой секции ОФ-1 ГМК «Печенганикель» с двумя двухпродуктовыми гидроциклонами D = 710мм на первой секции Ждановской обогатительной фабрики ГМК «Печенганикель».

Научная новизна:

  1. Получена модифицированная сепарационная характеристика гидроциклона, позволяющая учитывать влияние вязкости пульпы на показатели разделения.
  2. Выявлена зависимость параметров процесса двухстадиального замкнутого измельчения от скорости подачи руды, позволяющая управлять оптимальным распределением нагрузок между стадиями и пульповым заполнением мельницы 2-ой стадии.
  3. Установлена зависимость эффективности классификации для гидроциклона D = 600 мм фирмы Larox по заданной границе разделения от соотношения диаметров сливной (dп) и песковой (dсл) насадок, которая устанавливает наличие максимума при dп/dсл=0,39.

Основные защищаемые положения:

  1. Настройку режима классификации в гидроциклонах следует осуществлять с учетом корректировки в сторону уменьшения размера граничной крупности по величине фактической вязкости пульпы в питании гидроциклона и оптимизации соотношения диаметров сливного и пескового патрубков с использованием статического симулятора JKSimMet.
  2. С целью вывода мельниц на максимальную производительность при условии снижения удельных энергозатрат целесообразно использовать способы и алгоритмы автоматической стабилизации процесса мокрого двухстадиального замкнутого измельчения, обеспечивающие оптимальные уставки системам стабилизации.

Методика исследования. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследований. Изучение вещественного состава материалов выполнялось с применением физических и физико-химических методов анализа: радиоизотопного, рентгенолюминесцентного, лазерной дифракции, а также методов принятых в практике технологического контроля обогатительных фабрик. Экспериментальные методы использовались для проведения технологических исследований в лабораторном, полупромышленном и промышленном масштабах. При постановке и обработке экспериментальных данных применялись методы математической статистики, а также стандартные и специализированные компьютерные программы. В качестве основного специализированного компьютерного пакета был выбран JKSimMet.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций. Достоверность защищаемых положений и основных выводов обеспечивается значительным объёмом экспериментального материала, адекватностью полученных моделей и хорошей сходимостью результатов параллельных опытов, близостью результатов промышленных экспериментов и данных прогноза компьютерных пакетов, положительным результатом промышленных испытаний на действующих мельницах в условиях обогатительной фабрики по переработке сульфидных медно-никелевых руд.

Практическая значимость работы

  1. Выполнены оценки сепарационных характеристик (кривых эффективности) разделения гидроциклонов,  что позволяет использовать полученные данные при проектировании обогатительных фабрик.
  2. Разработан технологический регламент классификации для 1-ой секции ОФ-1 ГМК «Печенганикель» в связи с последующей заменой запроектированных гидроциклонов D = 600 мм фирмы Larox на отечественные гидроциклоны D = 710 мм.
  3. Разработан алгоритм и система оптимального автоматического управления двухстадиальным циклом мокрого замкнутого измельчения на 1-ой секции ОФ-1 ГМК «Печенганикель».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» Санкт-Петербург, 2000 г.

, 2-ой международной научно-практической конференции «Совершенствование оборудования и технологий для получения дисперсных материалов» Санкт-Петер- бург, 2004 г., 1-ой международной научно-практической конференции «Совершенствование технологий, оборудования, систем автоматизации и компьютерных расчетов для обогатительных и металлургических процессов» Санкт-Петербург, 2005 г., 6 - ой международной научной школе молодых ученых и специалистов, ИПКОН РАН, Москва, 2009 г., 2 -ом международном научно-практическом семинаре памяти Олевского В.А., Ставрополь, 2009 г., научном симпозиуме «Неделя горняка-2010», МГГУ, Москва, 2010 г., Уральской горнопромышленной декаде, УГГУ, Екатеринбург, 2010 г. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе три – в журналах, входящих в список ВАК РФ.

Личный вклад автора состоит в обосновании направлений решения поставленных задач, в организации и проведении всего комплекса промышленных и лабораторных исследований, разработке методик проведения исследований, создании моделей и проведении компьютерных исследований в пакете JKSimMet.

Автор искренне благодарит профессора кафедры ОПИ д.т.н. Тихонова О.Н., доцента кафедры ОПИ к.т.н. Андреева Е.Е. за помощь в анализе  и оценке полученных данных; заведующею исследовательской лаборатории ОФ-1 ГМК «Печенганикель» Зеленскую Л.В. за предоставленные данные промышленных опробований, сотрудников кафедры МЦМ. за помощь в работе над диссертацией.

Структура и объём работы. Диссертационная работа общим объёмом 170 с состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 130 источников, включает 71 рисунок и 29 таблиц.

Во введении проведено обоснование актуальности темы диссертации, сформированы цели, задачи исследований и основные защищаемые научные положения.

Первая глава диссертации посвящена анализу известных в мировой практике прогнозирующих и оптимизирующих компьютерных пакетов, ориентированных на решение задач в области обогащения полезных ископаемых.

Во второй главе обосновывается целесообразность использования в качестве инструмента проведения исследований процесса двухстадиального мокрого измельчения в замкнутом цикле статического симулятора JKSimMet. Изложены методики проведения массбалансирующих, прогнозирующих и исследовательских расчётов на базе пакета JKSimMet. Изложены материалы исследования и получения модифицированной сепарационной характеристики разделения в гидроциклонах.

В третьей главе приведены результаты математического моделирования процесса двухстадиального измельчения на первой секции ОФ-1 ГМК «Печенганикель». Представлены результаты опытнопромышленных исследований разделения пульпы в гидроциклонах первой стадии измельчения. Показано, что за счет оптимизации границы разделения пульпы в гидроциклонах обеспечивается прирост удельной производительности мельницы на 6%, эквивалентных повышению её валовой производительности на 15 т/ч и выход на проектные показатели.

Четвёртая глава посвящена разработке алгоритма и системы оптимального управления циклом двухстадиального мокрого измельчения для ОФ-1 ГМК «Печенганикель». Изложены материалы компьютерного моделирования, позволяющие определить оптимальные уставки системам стабилизации основных параметров цикла измельчения. Представлена функциональная схема автоматизации и оптимальный алгоритм управления процессом двухстадиального измельчения.

В пятой главе приведены результаты работы по модернизации схемы измельчения с введением полузамкнутого цикла на первой стадии и заменой гидроциклонов D = 600 мм фирмы Larox на отечественные гидроциклоны D = 710 мм применительно к первой секции ОФ-1. Представлены материалы по разработке новой схемы и поиску оптимального режима её работы. Приведены результаты внедрения полузамкнутой схемы измельчения в опытно-промышленном масштабе.

Защищаемые научные положения:

1. Настройку режима классификации в гидроциклонах следует осуществлять с учетом корректировки в сторону уменьшения размера граничной крупности по величине фактической вязкости пульпы в питании гидроциклона и оптимизации соотношения диаметров сливного и пескового патрубков с использованием статического симулятора JKSimMet.

Теория и практика измельчения показывает, что ведущую роль в интенсификации этого процесса играет оптимизация технологической карты цикла измельчения включающей определение плотности пульпы, циркулирующей нагрузки, гранхарактеристики продуктов и других показателей, а также оптимизация режима разделения в гидроциклонах.

В качестве основного инструмента проведения исследования процесса гидроклассификации в составе схемы измельчения был выбран статический симулятор JKSimMet. С его помощью исследовалось влияние на показатели разделения в гидроциклонах таких факторов, как диаметр (D), длина цилиндрической части (L), угол конусности (), количество аппаратов в кластере (n), размеры питающего (dвх) и сливного отверстий (dсл), песковой насадки (dп), разгрузочное отношение (dп/dсл). Контроль технологических параметров гидроциклона осуществлялся по объёмной и массовой производительности, плотности питания, давлению на входе в гидроциклон, размеру граничного зерна, вязкости пульпы и другим технологическим показателям.

 редставлены материалы анализа результатов компьютерного-0

На рисунке 1 представлены материалы анализа результатов компьютерного моделирования с использованием статического симулятора JKSimMet.

Это позволило установить возможность вывода эффективности классификации (рисунок 1) на максимум в условиях оптимального соотношения конструктивных параметров гидроциклона. Применительно к гидроциклону D = 600 мм фирмы Larox при питающем отверстии dвх = 170мм, разгрузочное отношение диаметров выходных патрубков составит dп/dсл = 0,39, что приводит к следующим размерам этих насадок dп = 70мм, dсл =180мм при требуемой d50с =170мкм.

Влияния вязкости пульпы на кривую эффективности гидроциклона, в частности на границу разделения d50с, исследовалось в лабораторных условиях с использованием оригинальной установки. С помощью регрессионного анализа экспериментальных данных была получена следующая зависимость (рисунок 2). Обработка получен-

ных результатов показала, что граница разделения d50с пропорциональна приведенной вязкости пульпы в степени 0,35. Это условие было введено в существующее уравнение Плитта для разработки модифицированной модели классификации в гидроциклоне, что позволило установить зависимость границы разделения d50с от технологически значимых факторов:

, где

dвх - диаметр питающего отверстия гидроциклона, м; dсл - диаметр сливной трубы гидроциклона, м; dп - диаметр песковой насадки гидроциклона, м; dц - диаметр циклона в верхней части у входного отверстия, м; Q - объемный расход пульпы в питании, м3/с; h - расстояние между верхом сливного отверстия и верхом песковой насадки, м; тв - плотность твердой фазы, кг/м3; ж - плотность жидкой фазы, кг/м3; - вязкость пульпы, нсм2; К - константа зависящая от конструктивных изменений параметров гидроциклона; Ф - объемный % твердого в воде.

Использование в модифицированной модели значения вязкости по результатам прямого измерения позволяет предсказывать размер граничного зерна d50с при изменении вязкости не связанной с содержанием твёрдого в пульпе. Следовательно, включение вязкозиметра в схему гидроклассификации обеспечивает возможность уточненного прогнозирующего расчёта и корректировки границы разделения d50с используемой в алгоритме автоматизированного управления гидроциклоном.

Таким образом, применение компьютерного моделирования с помощью статического симулятора JKSimMet позволило выявить технологические недостатки используемых гидроциклонов. Это сделало возможным внести изменения в алгоритм их управления и обеспечить повышение качества разделения. В конечном итоге это сделало возможным выдачу рекомендаций по внесению изменений в конструкцию гидроциклона и его управление необходимых для реконструкции действующего производства. Одновременно применение компьютерного пакета значительно сократило затраты и время на выполнение технологических работ по оптимизации режима работы гидроциклонов.

2. С целью вывода мельниц на максимальную производительность при условии снижения удельных энергозатрат целесообразно использовать способы и алгоритмы автоматической стабилизации процесса мокрого  двухстадиального  замкнутого измельчения, обеспечивающие оптимальные уставки системам стабилизации.

Для разработки алгоритма управления качеством готового продукта схемы двухстадиального замкнутого цикла мокрого измельчения (рисунок 3) было проведено математическое моделирование обеих стадий измельчения с помощью компьютерного пакета JKSimMet. На рисунке 4 и 5 представлены экраны моделей первой и второй стадий. Модельные расчеты режимных параметров процесса выполнялись при изменении производительности секции от 350 до 420т/ч с шагом 10 т/ч. Стратегия управления была выбрана

с ориентировкой на стабилизацию плотности слива гидроциклонов в первой стадии и стабилизацию гранулометрического состава (по расчетному классу крупности –0,074 мм) слива гидроциклонов во второй стадии измельчения.

Моделирование проводилось при следующих ограничениях (константах) для первой стадии измельчения:



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.