14 Особенности автоматизации процессов рудного обогащения

Особенности автоматизации подготовительных процессов рудного обогащения. Автоматизация процессов дробления и измельчения. Принципы автоматизации магнитного обогащения руд.

Обогащение руд черных и цветных металлов включает ряд процессов, которые не характерны для обогащения углехимического сырья. Это, прежде всего подготовительные операции (дробление, измельчение, классификация), магнитное разделение, процессы дешламации, гидрометаллургические методы.

Автоматизация рудоподготовки

Рудоподготовка включает процессы дробления, грохочения и измельчение руды.

Дробление. Схемы дробления осуществляют в одну, две или три стадии в зависимости от крупности исходной руды и крупности дробленого продукта. В схемах применяют предварительное или контрольное грохочение, возможны замкнутые циклы в последней стадии; между стадиями дробления располагают бункера, склады, транспортные конвейерные линии.

На рудообогатительных фабриках наибольшее распространение получили щековые и конусные дробилки. Щековые дробилки используются только для крупного дробления, конусные - для крупного, среднего и мелкого дробления.

Автоматический контроль процесса дробления. Технологически целесообразно осуществлять автоматический контроль количества перерабатываемого материала, гранулометрического состава дробленого продукта, уровней материала, наличия в руде посторонних металлических предметов, температуры подшипников и обмоток электродвигателей и системы централизованной смазки.

Количество перерабатываемого материала измеряют конвейерными весами, крупность дробленого продукта можно контролировать различными гранулометрами.

Наличие верхнего уровня руды на различных участках дробилки дает информацию о перегрузке или о забивке нижней разгрузочной щели. Для контроля верхнего уровня используются сигнализаторы наличия руды и гамма-реле, а для токопроводящих руд - электродные уровнемеры.

Контроль нижнего уровня в приемных бункерах необходим не только для получения информации о количестве материала, но и для предохранения питателей от разрушения падающими кусками руды при загрузке бункера (на пластинчатом питателе постоянно должен оставаться небольшой слой материала).

Нижний уровень контролируют преимущественно с помощью гамма-реле.

Датчики-реле нижнего уровня в приемных бункерах применяются также в схемах сигнализации и защиты.

Для автоматического обнаружения посторонних металлических предметов устанавливаются стандартные металлоискатели и металлоуловители.

Контроль температуры узлов трения и обмоток электродвигателей может быть осуществлен с помощью термо- или тензорезисторов, а регистрация - многоточечных автоматических мостов переменного тока со встроенными контактными устройствами,, которые используются в схемах защиты и сигнализации.

Все современное дробильное оборудование оборудовано системами централизованной смазки. Аппаратура для контроля системы смазки, поставляемая, как правило, комплектно с дробилкой, включает приборы для измерения температуры масла, уровня в маслобаке и давления в маслопроводе.

Автоматическое регулирование процесса дробления. Из-за невозможности в современных дробилках оперативно изменять величины разгрузочной щели, автоматического регулирования процесса сводится в основном к стабилизации нагрузки на дробилку.

Автоматическое регулирование производительности дробилки можно производить путем стабилизации количества подаваемой руды, степени загрузки дробилки материалом, тока или мощности, потребляемой электродвигателем дробилки и удельного расхода электроэнергии.

На рис. 14.1 приведено два варианта схем автоматизации конусной дробилки. Технологические схемы вариантов отличаются только наличием операции грохочения (3) в схеме "а".

Первая схема реализует автоматическую стабилизацию нагрузки на дробилку, используя в качестве сигнала отклонения потребляемую двигателем мощность

Система включает первичный преобразователь потребляемой мощности (2-1), типичный набор элементов АСР (вторичный прибор, регулятор с задатчиком и станция управления). В качестве привода пластинчатого питателя принят асинхронный электродвигатель (2-5) с тиристорным управлением, что позволяет плавно изменять производительность питателя.

Основным недостатком данной схемы автоматизации является зависимость потребляемой двигателем мощности от свойств руды

(твердость, крупность, влажность). Поскольку АСР рассчитывается для условия дробления руды со средними механическими свойствами, не исключается возможность переполнения загрузочной части дробилки при поступлении более мягкой или мелкой руды.

Следует обратить внимание, что наличие грохота между объектом регулирования (дробилка) и регулирующим органом (питатель) значительно усложняет работу АСР, так как в объект вводится транспортное запаздывание.

Указанные недостатки отсутствуют в схеме автоматизации, показанной на рис. 14.1, б. В качестве входного сигнала в данной схеме принято отклонение удельного расхода электроэнергии. Сигнал пропорциональный удельному расходу энергии определяется путем деления в блоке (2-3) сигнала от преобразователя мощности (2-1) на сигнал от весоизмерительной системы (2-2). При чрезмерном заполнении дробилки материалом, вследствие, например, снижения его прочности, на регулятор (2-4) поступает информация от датчика уровня (2-5), запрещающая дальнейшее увеличение нагрузку на дробилку.

В обеих схемах автоматизации предусмотрен контроль верхнего и нижнего уровня в бункерах исходного (системы 1).

На практике чаще реализуется принцип стабилизации потока и запаса материала для процессов крупного, среднего и мелкого дробления путем управления поточно-транспортной системой (ПТС) цехов и заполнением дробилок и грохотов рудой. Управление ПТС обеспечивает стабильность потока руды по технологической схеме, включая звенья: бункера, конвейеры, грохоты, дробилки, питатели, перегрузочные узлы.

Для автоматизации заполнения бункеров можно рекомендовать аппаратуру автоматического управления загрузкой бункера, включающую устройство дистанционной передачи информации и аппаратуру автоматизации загрузки бункера, выпускаемую Луганским заводом "Углеприбор". Аппаратура управляет передвижением загрузочного механизма над бункером в автоматическом, дистанционном и местном режимах с помощью логических схем, например, на базе бесконтактных элементов ("Оператор").

В Украине эксплуатируются различные типовые системы дистанционного управления позволяющие осуществлять запуск и остановку любой сложности поточно-транспортные системы.

Измельчение. На рудных обогатительных фабриках применяются барабанные шаровые, стержневые, рудно-галечные мельницы и мельницы самоизмельчения. Для крупного измельчения используются мельницы самоизмельчения и стержневые, работающие обычно в открытом цикле.

Для среднего и тонкого измельчения наибольшее распространение получили шаровые и рудно-галечные мельницы, работающие в замкнутом цикле с классифицирующими устройствами – классификаторами или гидроциклонами.

Автоматический контроль процесса измельчения. Эффективность процесса измельчения зависит от ряда входных технологических факторов, число которых определяется видом технологической схемы. К ним следует отнести: расход руды, поступающей в мельницу, циркулирующая нагрузка (песковая нагрузка классификатора), степень загрузки мельницы, расход воды на мельницу, гранулометрический состав измельчаемого продукта, плотность пульпы на сливах. Основные выходные параметры – гранулометрический состав измельченной руды и производительность процесса.

Контроль таких параметров, как расходы руды, воды и пульпы не вызывает трудностей. Для определения циркулирующей нагрузки наибольшее распространение получили методы, основанные на измерении тока или мощности, потребляемых двигателем привода классификатора, так как потребляемая мощность определяется силами сопротивления движению транспортирующего органа классификатора, которые в свою очередь зависят от песковой нагрузки.

Основной недостаток контроля циркулирующей нагрузки по току или мощности состоит в сильной зависимости от технического состояния трущихся поверхностей силовой передачи и зашламленности постели транспортирующего органа.

Степень загрузки мельницы рудой и циркулирующими песками является одним из основных параметров, определяющих ход процесса измельчения. Для оценки степени загрузки используется метод, основанный на измерении шума мельницы в различных частотных диапазонах.

Гранулометрический состав продуктов измельчения желательно измерять непосредственно автоматическими гранулометрами, установленными на сливе классификатора. Учитывая сложность такого контроля, о крупности измельченного материала косвенно судят по плотности слива классификатора. Плотность может быть проконтролирована с помощью манометрических, весовых или радиоизотопных плотномеров.

Плотность пульпы в разгрузочном продукте мельницы измеряется в основном радиоизотопными плотномерами.

Автоматический контроль за состоянием измельчительного оборудования сводится к измерению температуры подшипников и обмоток электродвигателей и контролю за работой системы смазки.

Автоматизация процесса измельчения. Разработка схем автоматизации процессов измельчения руд должна отвечать требованиям технологии, которые в основном состоят в стабилизации требуемого гранулометрического состава продукта измельчения и обеспечении максимальной производительности процесса.

В связи с отсутствием надежно действующих автоматических гранулометров первое требование реализуется косвенно – путем стабилизации плотности слива классификатора или гидроциклона.

Учитывая, что на действующих фабриках последующее за измельчением оборудование не особенно приспособлено к переменной нагрузке, второе требование заменяется на стабилизацию потока готового продукта.

В задачу автоматического регулирования многостадиального измельчения входит также распределение нагрузки между стадиями.

В задачу автоматического регулирования многостадиального измельчения входит также распределение нагрузки между стадиями.

На рис. 14.2 показан вариант схемы автоматизации, отвечающий поставленным требованиям, которая включает: АСР загрузки мельницы рудой (система 2), плотности пульпы в мельнице (система 3) и гранулометрического состава слива классификатора (система 4).

В АСР загрузки мельницы блок (2-4) служит для суммирования сигналов, пропорциональных расходу руды (датчик 2-1) и циркулирующей нагрузке (датчик 2-3).

С учетом задания (Н) и суммированного сигнала регулирующий блок (2-4) управляет производительностью питателя (2-6), изменяющего нагрузку на мельницу.

Регулирование расхода воды в мельницу осуществляется также с учетом загрузки мельницы рудой, песками и текущим расходом воды (блок 3-2).

Регулирование гранулометрического состава слива классификатора осуществляется путем стабилизации плотности слива с коррекцией по песковой нагрузке (система 4).

На схеме показан и контроль уровня в бункере дробленной руды.

Автоматизация процессов магнитного обогащения

На любой обогатительной фабрике, обогащающей магнетитовые руды, работает большое количество, различным образом включенных магнитных сепараторов, которые с целью упрощения конструкции не имеют никаких регулирующих органов. В связи с этим практически не используют для автоматической регулировки магнитных сепараторов ни частоту вращения барабана, ни напряженность магнитного поля электромагнитных сепараторов.

Известно, что существенным фактором магнитного разделения сильномагнитных руд является плотность питания, однако регулировать ее путем подачи воды в каждый отдельный сепаратор вызывает сложности из-за большого их количества. Данный вопрос можно было бы решить стабилизацией плотности слива предшествующего магнитной сепарации классифицирующего аппарата или подачей дополнительной воды в исходную пульпу. В этом случае одна точка расхода воды может существенно влиять на работу целой группы магнитных сепараторов. Однако, стабилизация плотности слива классифицирующего аппарата приводит к значительным изменениям расхода твердого в сливе, а следовательно, к нестабильному режиму работы магнитных сепараторов. Например, при увеличении крупности и ухудшении измельчаемости исходной руды растет количество песков в классификаторе, уменьшается подача свежей руды в мельницу, следовательно, уменьшается количество пульпы на сливе классификатора, меняется нагрузка на магнитный сепаратор, что приводит к иному перераспределению между качеством и выходом промежуточных продуктов магнитного сепаратора. Еще большее влияние на работу магнитного сепаратора, оказывают колебания содержания магнитного железа в исходной руде.

Трудности, связанные с автоматическим управлением процессом обогащения в развернутых технологических линиях, можно устранить, если определить такие промежуточные регулируемые переменные, которые были бы тесно связаны с конечными показателями процесса обогащения и имели бы довольно небольшие запаздывания относительно регулирующих воздействий. Реализация подобных схем автоматизации связана с использованием вычислительных машин.

При мокром обогащении слабомагнитных руд применяют преимущественно валковые сепараторы с сильным полем и нижней подачей материала. Здесь рационально применять систему стабилизации уровня пульпы в ванне сепаратора, так снижение уровня приводит к уменьшению эффективности разделения и потере производительности сепаратора, а увеличение – к переливу пульпы из ванны.

Контрольные вопросы

1. Раскройте принципы автоматизации подготовительных процессов рудного обогащения.

2. Разработайте схему автоматизации магнитного дешламатора.

3. Разработайте упрощенную схему автоматизации двух-стадиального измельчения.

4. Разработайте схему автоматизации обогащения магнетитов в магнитных сепараторах.

Литература к разделу: [2], [4], [5], [9]