Анализ технологического комплекса флотации как управляемого объекта.

 

Рассмотрим основную флотацию как объект управления (рис. 1.2).

К входным управляющим воздействиям основной флотации относятся:

- q_pi – расходы реагентов во флотомашину, кг/ч;

- q_в – расход воздуха во флотомашину, м³/ч;

- q_п – расход пара во флотомашину, т/ч;

- S_m – положение регулирующего шибера в разгрузочном кармане флотомашины, градусы или мм в зависимости от способа регулирования положением шибера.

К входным возмущающим воздействиям процесса основной флотации относятся:

- массовая доля полезного компонента α_i в исходном питании, %;

- объемный расход пульпы на входе во флотомашину, Q_п, м³/час;

- содержание контрольного класса в питании флотации, α_-0,074, отн. ед.;

- плотность поступающей пульпы, δ_п, т/м³;

- концентрация реагентов, подаваемых в процессе флотации, С_i, %.

К входным воздействиям относят и комплекс помех F(t), представляющий воздействия, влияющие на выходные показатели случайным образом, но

проконтролировать которые, а тем более, оперативно изменить невозможно.

Выходными воздействиями основной флотации считаются:

- массовая доля полезного компонента в концентрате, β_i, %;

- массовая доля полезного компонента в отходах флотации, _I, %;

- извлечение полезного компонента в продукты флотации, ε_i^β, ε_i , %;

- выход продуктов обогащения, γ_β, γ , %;

- остаточная концентрация реагентов в потоке пульпы ∆С_i, %;

- уровень пульпы во флотомашине, h, мм.

 

Рис. 1.2. К описанию процесса основной флотации как управляемого объекта

 

В качестве каналов управления могут быть рассмотрены следующие:

- «расход i-го реагента – массовая доля полезного компонента в концентрате, (q_i - β_i)»;

- «расход i-го реагента – массовая доля полезного компонента в отходах, (q_i - _i)»;

- «положение регулирующего шибера – массовая доля полезного компонента в концентрате или отходах (S - β_i), (S - _i)».

Часто рассматривают и другие каналы управления, использующие в качестве выходного воздействия комплексные, рассчитываемые показатели, например, извлечение ε или выход γ. Таким образом, каналы управления могут быть:

- «расход реагентов – извлечение полезного компонента, (q_pi – ε_i)»;

- «расход i-го реагента – выход продукта, (q_pi - γ)».

Канал управления можно образовать, используя в качестве управляющего воздействия положение регулирующего шибера в разгрузочном кармане флотомашины:

- «положение шибера – массовая доля металла в отходах или в концентрате, (S - _i, S - β_i)»;

- «положение шибера – выход продукта (отходов или концентрата), (S - γ , S - γ_β)» и т.д.

Выбор того или иного канала управления в конкретных условиях определяется видом статической характеристики, динамическими параметрами, удобством практической реализации выбираемого канала управления.

Современные средства автоматического контроля технологических параметров флотации, например, непрерывные анализаторы вещественного состава, позволяют реализовать и сложные многоконтурные системы управления, где кроме основного канала управления, используется корректирующее воздействие по какому-либо из выходных показателей. Например, система управления уровнем пульпы в основной флотации (канал управления: положение регулирующего шибера – уровень пульпы во флотомашине) с коррекцией по содержанию полезного компонента в концентрате (второй контур управления).

Следует заметить, что практически все системы автоматического дозирования реагентов являются комбинированными системами, т.е. использующими принцип управления по возмущению и по отклонению. Например, дозирование j-го реагента осуществляют по количеству твердого продукта в питании флотации (или по количеству чистого металла в питании флотации) – разомкнутый контур управления или контур управления по возмущению. Этим контуром осуществляется как бы дозирование основной доли реагента путем быстрого учета меняющегося возмущения. Эта доза в последующем доводится до номинального значения контуром управления по отклонению, например, контуром, учитывающим содержание полезного компонента в продуктах флотации или контуром, учитывающим величину остаточной концентрации j-го реагента в пульпе.

Рассмотрим контрольную флотацию как объект управления. На контрольную флотацию (рис.1.3) действуют те же возмущающие воздействия, что и на основную флотацию, только вместо концентрации С_i исходных реагентов здесь учитывают остаточную концентрацию реагентов в пульпе.

Рис. 1.3. К описанию процесса контрольной флотации как объекта управления

 

В качестве управляющих воздействий используют:

- положение регулирующего шибера, S, мм;

- расход воздуха в контрольную флотацию, q_В, м³/ч;

- расход теплоносителя (при необходимости).

В качестве выходных показателей рассматриваются:

- уровень пульпы во флотомашине, h, мм;

- массовая доля полезного компонента в отходах и в пенном продукте , %.

Основными каналами управления на контрольной флотации принято считать:

- «положение шибера – уровень пульпы», «S-h»;

- «положение шибера – массовая доля полезного компонента в отходах», «q_в- ».

Перечистная флотация. Количество перечистных операций может быть различно и колеблется от одной до трех. В перечистные операции реагенты, как правило, не подаются и основным управляющим воздействием является положение шибера в разгрузочном кармане перечистной флотомашины.

Здесь основными каналами управления являются:

- «положение шибера – массовая доля полезного компонента в концентрате», «S- »;

- «положение шибера – выход концентрата», «S-γ_β».

Подачу воздуха, как правило, стабилизируют на заданном уровне.

Простейший флотационный комплекс, состоящий из основной, контрольной и одной перечистной флотации (рис. 1.3) как объект управления может быть представлен следующим образом (рис. 1.4). Входные возмущающие воздействия:

- массовая доля полезного компонента в питании комплекса, α_i, %;

Рис. 1.4. К описанию флотационного комплекса как управляемого объекта

 

- объемный расход пульпы в основную операцию, Q_п, м³/ч;

- плотность пульпы в питании флотации, δ_п, т/м³;

- содержание контрольного класса (0.074 мм) в исходном питании, α_-0.074, отн.ед;

- исходная концентрация приготовленных реагентов, С_i, %.

На комплекс флотации также действуют помехи F(t) (износ импеллера, заиливание флотокамер и др.).

Управляющие воздействия флотационного комплекса:

- расход реагентов в операции флотации, q_pi, кг/ч;

- расход воздуха в операции флотации, q_в, м³/ч;

- расход теплоносителя в операции флотации, q_п;

- положение регулирующего шибера во всех операциях флотации, S, мм.

Выходные параметры технологического комплекса флотации:

- выход концентрата γ_в и γ отходов, %;

- содержание полезно компонента в пенном продукте перечистной операции β_iⁿ, %;

- содержание полезного компонента в камерном продукте контрольной флотации _i^k, %;

- уровень пульпы в операциях флотации, h, мм.

К перечисленным выше каналам управления для основного цикла флотации в случае управления комплексом могут быть добавлены еще следующие каналы:

- «положение регулирующего шибера в контрольной флотации – уровень пульпы контрольной флотации», «S_k-h_k»;

- «положение регулирующего шибера в перечистных операциях флотации – уровни пульпы в них», «S-h_п».

Следует отметить, что в перечисленных операциях уровень пульпы является очень «тонким» средством управления качеством и количеством (массовая доля полезного компонента в концентрате и выход концентрата) конечного продукта. Дело в том, что снижая уровень пульпы во флотомашине, тем самым снижают выход концентрата (γ_в), но массовая доля металла в нем при этом растет. Однако, при этом растет и массовая доля металла в «отходах» (промпродуктах, перечистных операциях, которые возвращаются в «голову» предшествующих операций перечисток и в «голову» основной флотации). Накопленные таким образом несфлотированные частицы полезного компонента, покрытые окисленной пленкой реагентов, в последующем уходят в отходы, резко увеличиваются потери металла в отходах флотационного комплекса. Поэтому при ручном управлении флотатор очень осторожно изменяет положение регулирующего шибера, устанавливая «оптимальный» уровень, т.е. приемлемый выход продукта и плановое содержание металла в нем.