Способ типизации рудного сырья при подготовке к обогащению

(51) 02 19/00 (2006.01) 07 5/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ продуктов обогащения и снижения энергетических расходов и реактивов обогащения, а также расширение функциональных возможностей реализации способа типизации руд различного состава и полной автоматизации промышленных линий производства концентратов. Способ базируется на опережающем непрерывном комплексном контроле минералогического и вещественного состава исходных руд и логически обоснованной временной длительности типизации поступающего по ленте рудного сырья. Сочетание видео - имидж - анализа, базы данных для эталонных типов руд, заданных экспертами и оцифрованных данных прямого контроля передвижным рентгено - флуоресцентным прибором и последовательности операции по производству концентратов, а также учет реального времени общего переходного процесса при сравнительной оценке контролируемых параметров обеспечивают выполнение отмеченной цели и точности типизации с ошибкой, близкой к нулю. Существенно повышается эффективность реализации заявленного способа при использовании интеллектуальной САУ с ассоциативной памятью или идентификатором наблюдателем за изменяющимися ситуациями.(72) Топоров Виктор ИвановичАксельрод Валерий ЮрьевичТопчаев Владимир ПетровичСалихов Зуфар Гарифуллович(56) СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ МАГНЕТИТОВОГО ЖЕЛЕЗА В КОНВЕЙЕРНЫХ ПОТОКАХ КОМПЛЕКСА МЕХАНИЗИРОВАННОЙ МАГНИТНОЙ РУДОРАЗБОРКИ СКРП - КММР.2014.Инновационно-производственное предприятие УралРудоАвтоматика.(54) СПОСОБ ТИПИЗАЦИИ РУДНОГО СЫРЬЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ОБОГАЩЕНИЮ(57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при формировании сортов исходного рудного сырья,поступающего на обогащение. Цель повышение производительности технологической линии обогащения, качества Изобретение относится к горной промышленности, в частности, к области типизации горнорудного сырья на стадиях его измельчения и дробления перед обогащением. В условиях рыночной экономики типизация руд является одним из прогрессивных направлений снижения затрат на производство качественных рудных концентратов. Типизация по сортам представляет собой сложную проблему проведения опережающих анализов глубоких технологических и морфологических анализов исходного рудного сырья, поступающего на обогащение современными автоматическими техническими средствами. Отнесение или подготовка исходного рудного сырья к какому - либо типу или сорту поступающего на обогащение позволяет выбрать рациональный реагентный режим процесса обогащения (флотации и т.д.), обеспечивающего производство рудных концентратов при минимальных материальных и энергетических затратах. Как отмечают ученые - специалисты (академик РАН Чантурия В.А. и профессор Башлыкова Т.В.),достоверность оценки обогатимости руды в значительной степени зависит от полноты изучения ее вещественного состава и точного определения ее технологически значимых параметров. К таким параметрам относятся минеральный и химический состав руды,текстурно-структурные и морфологические характеристики,физикохимические и поверхностные свойства минералов. При этом следует особо отметить, что последние это наиболее динамичные показатели,изменяющиеся в широких пределах качественных показателей руд поступающих на обогащение. Известно также, что достоверная количественная оценка структурно-фазовых характеристик минерального сырья для раннего прогноза по обогатимости может быть сделана только на большом статистическом материале (до сотни,тысячи зерен статистического материала) поступающей руды. Процессы типизации исходного сырья позволяют с опережением провести достоверную информацию о качественных показателях руды и выбрать рациональные режимы обогащения. Большинство технологически значимых параметров определяют при помощи комплексных прямых и косвенных методов аналитической технологической минералогии валовых элементных и химических анализов,оптического и рентгенофазового, микрозондового анализов, а при изучении поверхностных свойств - оптикоспектроскопическими методами. Кроме того, количество операций и объем работ по анализу, а также необходимое опережение результатов анализа могут быть уменьшены за счет типизации руд. Целью предполагаемого изобретения является новый принцип типизации руд при управлении процессами дробления и классификации. Известен способ, аналогичный заявляемому,основанный на последовательной выемке горной массы разнокачественных порций с одноковшовым экскаватором (А.с. СССР 1631175 А 1), МКИ Е 21 С 41/26, Бюлл. изобр. 8 от 28.02.1991). Изобретение осуществляется способом селективной выемки полезных ископаемых,включающим последовательную выемку горной массы с раздельным извлечением разнокачественных порций руды одноковшовым экскаватором и контроль качества горной массы с помощью установленных на ковше экскаватора датчиков, т.е.,по существу, по разнящимся качественным показателям (магнитным показателям и др.) создают типы отгружаемых руд в объемах транспортных средств. Известен также способ селективной выемки рудных полезных ископаемых по А.с. 1133400 А,МПК Е 2/ С 41/00, опубликованный 07.01.1985. На основе этого изобретения также можно производить типизацию добываемой руды. Этот способ включает последовательную порционную выемку горной массы с раздельным извлечением разнокачественных порций одноковшовым экскаватором путем внедрения его ковша в забой и последующий контроль за качеством горной массы,с помощью установленных на ковше датчиков проводят опережающее опробование качества горной массы каждой порции черпания перед ковшом экскаватора, затем проводят корректировку положения указанного ковша, при этом контроль за качеством горной массы в процессе внедрения ковша, ведут непрерывно, а в процессе извлечения горной массы проводят повторную корректировку ковша экскаватора в зоне выемки ГМ. Общим недостатком для всех известных аналогов заявляемого технического решения являются- количество параметров контроля ограничено числом установленных датчиков, т.е. показатели качества руды ограничены, это может привести к не выполнению задач типизации, т.е. невозможности удовлетворения оптимизации процесса подготовки и обогащения добываемого сырья по многокритериальным функциям- многократное усреднение контролируемых параметров в процессах загрузки добываемого сырья в транспортные средства и при разгрузке и формировании штабеля в усреднительном складе, а также при проведении других операций по подготовке сырья к обогащению. - приводят к росту ошибки контролируемых параметров при оценке сортности или типа руды указанные недостатки обуславливают сложность проверки вычислительных процессов и средств компьютерной автоматики (блоков памяти,управления и т.д.), что снижает эффективность использования типизации подготовленного к обогащению рудного сырья- с помощью приведенных аналогов практически затруднена типизация руды при поступлении е из различных месторождений и поставщиков, а также появляются проблемы по обеспечению достоверности качественных показателей исходных руд к обогащению. Известна также система оперативного контроля магнетитового железа в конвейерных потоках комплекса механизированной рудоразборки типа СКРП-КММР(разработка ООО УралРудоАвтоматика, описание приведено на сайте этого предприятия ). Это техническое решение принято за прототип. Способ типизации руд, реализованный в система СКРП предназначен для оперативного контроля массовой доли магнетитового железа, а также (при наличии устойчивой корреляционной связи между содержанием магнетитового железа и общего железа) массовой доли железа в дробленой руде на конвейерах комплекса для производства механизированной магнитной рудоразборки. Недостатки этого способа- трудность реализации принципов типизации любого рудного сырья, поступающего из разных месторождений на обогащение- этот способ не может формировать с опережением типизацию руд, поступающих на обогащение, т.е. не позволяет эффективно решать оптимизационную задачу по нескольким критериям. Этот недостаток особенно усугубляется при производстве рудных концентратов из рудного сырья, поступающих из разных месторождений и поставщиков. Однако, особо следует отметить перспективность использования отдельных ее элементов для создания систем типизации рудного сырья и мониторинга качественного и количественного состава руд по магнитным их свойствам. В предлагаемом техническом решении(заявляемом изобретении) решается задача типизации любых видов рудного сырья,поступивших на обогатительный передел из любого источника, и устраняет все недостатки приведенных аналогов. Сущность заявленного технического решения в качестве изобретения состоит в непрерывном комплексном контроле минералогического и вещественного состава исходного рудного сырья для опережающей подготовки с типизацией его к обогащению. Способ отличается тем, что учитывает предполагаемое количество сортов сырья,поступающих на обогащение. Такое количество легко определяют путем изучения паспортов рудного сырья, поступившего до начала процесса обогащения. Последовательно проводят оцифровку сигналов комплексного контроля минералогического и вещественного состава исходной руды для обогащения. Проводят индивидуальную оцифровку каждого типа рудного сырья, а также параметров, характеризующих конкретные виды сырья (их количественные значения берут из паспортов и журналов опробования различных режимов подготовки(дроблении, измельчении, изображения и т.д.), берут средние, минимальные и максимальные значения параметров для каждого типа сырья из источников информации об опробовании процессов подготовки сырья и его обогащения. Всю перечисленную оперативную информацию вводят в электронно цифровой блок памяти компьютера и одновременно всю априорную информацию в удобном для оператора-технолога виде на информационное табло. Затем текущие автоматически оцифрованные результаты мониторинга параметров поступающего на обогащение рудного сырья подают в базу памяти данных и последовательно проводят сравнение их со своими прототипами до максимального приближения к априорным данным одного из заданных цифровых форм типа руды. Выявленные отклонения параметров от заданных производят корректировку режимов работы дробилок и/или мельниц до допустимого минимума разницы между информационными и заранее заданными сигналами в базе данных. После этого на монитор оператора подают всю информацию о готовности к флотации конкретного типа руды. При изменении качественных показателей исходного рудного сырья, с превышением максимальных значений заданных параметров, оператор-технолог или система автоматически реализует описанный способ и тем самым определяет и относит измененный состав рудного сырья к другому типу поступающего сырья. Для достоверности контроля параметров, периодически производят контроль качественных показателей исходного сырья и готовой продукции с использованием передвижного или стационарного рентгеноспектрального прибора(Патент на изобретение РФ 2373527 от 23.04.2008,МПК 01 27001). Промышленная реализация объекта изобретения(способа) осуществляется на современных элементах вычислительной или компьютерной техники, предназначенной для работы в известных условиях горно - добывающей и перерабатывающей отрасли. Эти условия и средства широко известны(типовые) и поэтому здесь не приводится описание их конструктивного выполнения. Предлагаемый способ реализуется после формирования папки договоров поставщиками или рудниками/шахтами, включающих паспорта на поставку всевозможных видов сырья, - руды. По этим паспортам будут ориентировочно известны минералогический и вещественный состав поставляемой каждым Поставщиком руды. Известны также составы руды, поступающей из собственных рудников обогатительной фабрики. По всей этой информации производят кластеризацию возможных типов руды,поступающей на обогащение. Каждому типу в кластере придают определенное цифровое обозначение, например, 1 му типу руды - 0001, 2-ому - 0002 и т.д. Данные по перерабатываемым рудопотокам вводят в качестве априорной информации в блок памяти компьютера,в базу данных эталоны перерабатываемых типов руд. В вышеупомянутую базу данных вносят также в соответствии с типом руды в кластере, выбранные ранее базовые метрические параметры минеральных частиц руды для каждого типа руды, а именно, их площади частиц(кв. мм,) длину Н (мкм), ширину(мкм), периметр Р(мкм). Все в цифровом виде, т.к. цифровые сигналы более помехоустойчивы. Специалистам известно, что в настоящее время имеются научно-обоснованные (работы академика РАН - Чантурия В.А., проф. Башлыковой Т.В. и др.) принципы типизации перерабатываемых руд по численным значениям перечисленных параметров в совокупности с остальными значениями переменных(названы далее),позволяющие определить тип руды,поступающей на обогатительную фабрику. Для сокращения времени типизации поступающей на обогащение руды с использованием компьютерной техники или других средств, вычисляют средние ,минимальные и максимальныезначения метрических параметров и тоже вводят в базу данных после их оцифровки. Одновременно задают и вводят также крупность зерен измельчения частиц каждого типа руды, предварительно занесенного в блок памяти(базу данных). Затем морфологические оцифрованные параметры зерен и частиц руды (сырья) удлиненность / и фактор формы 4/2 одновременно распознают известными средствами,как например, их распознают известными средствами машинного глаза. Затем по полученной (любым способом) гистограмме распределения зерен минерала с использованием вычислительного устройства вычисляют текущие значенияи С. Определяют крупность зерен измельченных до крупности, при которой начинается раскрытие минералов при измельчении каждого типа руды. При таком достижении крупности для конкретного типа перерабатываемой руды все текущие значения характеризующих е (ранее перечисленных) параметров, в вычислительном устройстве сравниваются с априорно заданными кластеризованными их аналогами в блоке памяти. Сравнение ведут до тех пор пока текущие значения измеренных (текущих) информационных сигналов не достигнут максимального или минимального значения, т.е. параметры транспортируемой и измеряемой руды не войдут в зону априорно заданных значений одного из типов руды в кластере блока памяти. При этом, если текущие значения сравниваемых параметров (сигналов) поступающего потока руды достигают средних эталонных значений априорно заданных, то на монитор оператора-обогащения поступает сигнал о поступлении на обогащение соответствующего типа руды. Если текущие параметры не устанавливаются на уровне средних значений какого-либо типа руды в базе данных, то состав потока такой руды корректируется рудой (рудами) из бункеров корректировки состава руды. Если корректировкой не удатся войти в зону минимальных и максимальных значений заранее выбранных параметров или выбранного кластера, то подается сигнал обогатителям об изменении типа поступающей на обогащение руды. По - существу, промышленная реализация предлагаемого способа типизации сопровождается одновременной идентификацией параметров 4 характеризующих поступающую руду с базовыми параметрами - оцифрованными сигналами в базе данных. Время или частота проведения идентификации устанавливается с учетом суммарного значения транспортного запаздывания подачи руды на обогащение, времени определения типа руды и инерционности процесса флотации, что практически сводит к минимуму время работы обогатительных агрегатов в условиях неопределнности типа обогащаемой руды, что,безусловно, позволяет заранее выбрать оптимальные составы реагентов и режимов обогащения из условия обеспечения максимального извлечения целевых компонентов поступающей руды и максимальной производительности обогатительного процесса для каждого типа рудного сырья. Для любого инженера очевидно из приведенного описания, что, предлагаемый способ типизации достаточно просто реализуется в предлагаемой последовательности выполнения операций по опережающей типизации исходного для обогащения рудного сырья и позволяет выбрать и/или изменить режимы работы агрегатов обогатительной фабрики,обеспечивающих за короткое время переход на обогащение различных типов руды без значительных отклонений от рациональных режимов выполнения заданных критериев качества готовой продукции Концентрата. Безусловно,типизация руд с опережением, величина которого определена с учетом общего времени запаздывания и длительности переходных процессов по линии подготовки и флотации,минимизирует длительность работы технологической линии с существенными отклонениями,обеспечивает повышение производительности технологической линии, сокращают потери ценных компонентов и реагентов, а также снижает энергозатраты и обеспечивает реализацию как локальных систем процессов измельчения, (структура логической схемы АСУ на базе нечетких интеллектуальных алгоритмов для процессов измельчения - доклад на Международной научно-практической конференции 2007 г. - Старый Оскол - авторы Салихов З.Г., Топоров В.И., Улитенко К.Я.,Кимяев И.Т.), так и корпоративной АСУТП всей обогатительной фабрики. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ типизации рудного сырья при подготовке к обогащению,включающий непрерывный или периодический ввод поступающей информации о комплексных значениях параметров контролируемого минералогического и вещественного состава поступающей руды для обогащения,отличающийся тем, что указанную информацию последовательно вводят в блок памяти и по составу указанной информации формируют предполагаемое количество типов руд, выделяют базовые метрические параметры минеральных частиц сырья,а именно задают их площади(кв.мм.), длину Н совокупность принимают в качестве базовых соответствующих базовым типам средние (ср., Нср.,ср., .), минимальные (, , , ) и максимальные (, , , ) значения,вычисляют морфологические параметры объектов(зерен, частиц и др.) - удлиненность / и фактор формы 4/2 оценивают по гистограмме распределения зерен минерала, и по их текущей величине сигнала Н определяют гранулометрический состав зерен, принимают максимальную длину минерала за крупность измельчения руды, при которой начинается физическое раскрытие целевого минерала, затем сравнивают текущие значения информационных сигналов перечисленных параметров в оцифрованной форме изображений поступающей руды на ленте в видимой части спектра с результатами видео имидж - анализа, формируемого современными видео и программно-техническими средствами, затем корректируют измеренные значения указанных параметров путем изменения режимов работы дробилок до максимального приближения дробленных материалов к базовым параметрам одного из наиболее идентичного типа руды в блоке памяти данных или знаний. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что идентификацию параметров поступающей руды с базовыми параметрами производят с опережением начала процесса флотации за время не более суммарного значения запаздывания между определением типа исходной руды и началом выбора режима ее флотации плюс времени переходного процесса флотации или оценки качества полученного концентрата. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что контроль качества или состава исходного сырья для обогащения,результатов обогащения и определенный тип руды периодически проверяют рентгено флуоресцентным передвижным прибором.