Керування процесами рудоподготовки й збагачення. Завдання автоматизації.

При визначенні ефективних способів керування процесами рудопідготовки й збагачення необхідне їх дослідження як об'єкта управління. Універсальним інструментом для вирішення цього завдання є математичне моделювання (ідентифікація) об'єкта, яке ґрунтується на можливості формалізації досліджуваного процесу.

Методично можливі наступні прийоми складання моделі:

аналітичні, засновані на глибокому вивченні фізичних, хімічних і інших властивостей об'єкта;

експериментальні, у результаті яких з відомою точністю встановлюється зв'язок між вхідними й вихідними змінними об'єкта.

Застосування перших методів для одержання моделей процесу рудопідготовки й збагачення, що висвітлюють ті або інші частки питання, дали поки обмежені результати.

Другі методи одержали досить широке поширення, особливо в останнє десятиліття. При цьому в переважній більшості використовують добре розроблені методи математичної статистики. У результаті цілого ряду досліджень отримані різноманітні моделі основних технологічних процесів, що зв'язують ті або інші вхідні й вихідні параметри.

При підході до створення моделей визначено два основні шляхи.

1. Створення моделей, що базуються на експериментальних даних і враховують тільки першорядні фактори, які впливають на процес. Основними методами, використовуваними при створенні таких моделей, є або ті ж методи математичної статистики — регресійний аналіз, еволюційне планування й ін., або застосування різних алгоритмів розпізнавання ситуацій.

2. Відмова від побудови кількісної моделі власне технологічного процесу й виконання функцій управління або безпосередньо технологічним персоналом, або спеціалізованою обчислювальною машиною, що моделює поведінку персоналу при керуванні процесом.

Залежно від складності технології, продуктивності, економічності й т.і. структура управління дробарно-сортувальної й збагачувальної фабриками може містити в собі наступні ієрархічні рівні управлінн апаратами;

управління технологічними процесами (дроблення, флотація і т.д.);

управління технологічним процесом усієї збагачувальної фабрики;

управління виробництвом фабрики, включаючи не тільки основні технологічні процеси рудопідготовки й збагачення, але й допоміжні вантажно-розвантажувальні, транспортні, водооборотні й інші операції;

управління всією виробничо-господарською діяльністю фабрики.

Принцип керування по відхиленню (принцип зворотного зв'язку), що застосовувується в рудопідготовці й збагаченні, полягає в порівнянні заданого значення керованої величини з поточним її значенням. Отриманий сигнал неузгодженості використовують для створення керуючого впливу на об'єкт, при якому ця неузгодженість незалежна від причин, що викликали її і не виходить із припустимих меж. У цьому випадку відпадає необхідність у точному математичному описі об'єкта й зводиться до мінімального обсягу інформації, необхідної для функціонування системи керування.

Для нижнього рівня (керування апаратами) основним завданням керування є стабілізація на заданому рівні y₀=const вихідний (регульованої, керованої, стабілізуємої) величини об'єкта керування y(t) шляхом зміни вхідної (регулюючої, управляючої) величини x(t).

При керуванні технологічними процесами рудопідготовки й збагачення слід ураховувати зміну характеристик фракційного складу мінеральної сировини. Цей склад при рудопідготовці оцінюють функціями двох типів:

v(£) -розподіл часток по фракціях;

β(£) -вміст корисного (або шкідливого) компонента в елементарних фракціях,%.

При рудопідготовці (дроблення, подрібнювання, сепарація, випал, обробка реагентами і т.д.) характеристики фракційного складу v(£) і β(£) змінюються. Бажана така їх зміна, при якій діапазон зміни фізичних властивостей часток збільшувався й коштовний концентрат утримувався в одних фракціях (концентратних) і не утримувався в інших (хвостових). Це дає можливість виділяти багаті концентратні фракції в концентрат і бідні хвостові- у хвости. Для цього потрібно, щоб функція прагнула до 100% на підобласті концентрату й до нуля на підобласти хвостів. Така рудопідготовка ідеальна.

При дробленні за заданою схемою завданням управління є забезпечення режимів, що максимально наближають фракційний склад сировини, що подається на збагачення, до безпосереднього рівня. При цьому слід ураховувати економічний стримуючий фактор — витрати на дроблення, особливо витрати на електроенергію.

При управлінні технологічними процесами властиво збагачення слід ураховувати сепараційну характеристику окремого апарата (флотаційного, гравітаційного й ін.) або технологічної схеми в цілому (утримуючої основну, перечистну й контрольну операції). Ця характеристика визначається як відношення мас елементарної фракції в концентраті й вихідному живленні: (£) =Qkγk(£)/[Q_вихγ_вих(£)] де Qк і Qвиx — повні продуктивності відповідно по концентрату й вихідному живленню.

Управління процесами збагачення повинне вестися в комплексі з попередніми йому процесами рудопідготовки й наближати в цілому процес первинної переробки мінеральної сировини до ідеального. Ефективність доцільно визначити за економічним критерієм прибутку П:

1.10)

де - функція ціни 1 т концентрату від вмісту ; с — витрати на переробку 1 т сировини, включаючи гірничі роботи.

Технологічним завданням автоматизації процесу рудопідготовки є забезпечення її режимів, що максимально наближають фракційний склад сировини до вимог наступного процесу збагачення. При цьому доводиться враховувати економічний стримуючий фактор — витрати на рудопідготовку, особливо значні витрати на електроенергію при дробленні й подрібнюванні.

Технологічним завданням автоматизації процесу збагачення є правильний вибір границі поділу й наближення сепараційної характеристики до ідеальної. Тут економічний стримуючий фактор — це число одиниць устаткування на 1 т/год сировини, що переробляється.

Одне з найважливіших умов, без якого управління процесами практично неможливо,- необхідність контролю над ходом процесу, особливо при автоматичному й напівавтоматичному його регулюванні. Для управління процесами треба знати характеристики матеріального потоку й допоміжних середовищ. Існуючий традиційний відбір проб і їх аналіз у лабораторіях «мокрими» хімічними й інструментальними методами мають низьку точність як при пробовідборі, так і при аналізі. При цьому безперервні процеси, що швидко плинуть, вимагають також безперервних методів аналізу. Розроблювальні в цей час методи безперервного аналізу в більшості засновані на подальшому розвитку звичайних лабораторних методів аналізу. У якості вимірювальних технічних засобів використовують різноманітні датчики й вимірювальні прилади, у якості керуючих — локальні регулятори, мікропроцесори, централізовані керуючі обчислювальні машини КОМ.

Типова вимірювальна система в загальній схемі автоматичного регулювання містить первинний вимірювальний перетворювач (датчик), вторинний перетворювач, лінію передачі сигналу, вимірювальний прилад зі шкалою (первинний по місці виміру, вторинний — у пункті оператора) і, ЕОМ з дисплеєм.