Статические и динамические характеристики технологического комплекса флотации.

Основные свойства процесса флотации, характеризующие его как управляемый объект, - многомерность, большая инерционность, наличие технологических обратных связей и помех, а также сложность физико-механических процессов, происходящих при флотации руд. Поэтому получение статических и динамических характеристик процесса весьма затруднительно.

Статические характеристики процесса флотации получают обычно с применением методов математической статистики.

На рис.1.5 приведены статические характеристики процесса флотации, полученные на Гайской обогатительной фабрике.

Статические характеристики процесса в рабочем диапазоне линейны и описываются уравнением типа

;

и т.д.,

где - экспериментальные коэффициенты.

В широком диапазоне изменения входных параметров эти характеристики нелинейны и имеют экстремумы или зону насыщения и описываются нелинейными уравнениями типа

и т.п.

Наиболее полно статические свойства процесса флотации описывают многомерные уравнения, связывающие выходные параметры процесса с входными, линейные или нелинейные

,

или

.

Коэффициенты этих уравнений переменны, так как статические и

динамические свойства процесса изменяются под воздействием помех (изменение характеристик флотационных машин в межремонтные промежутки времени; сезонные колебания ионного состава и температуры воды; изменение свойств реагентов в зависимости от срока их хранения и т.д), а также вследствие влияния внутренних технологических обратных связей.

Рис. 1.5. Статические характеристики процесса флотации по каналам:

а – «щелочность пульпы в основной медно-пиритной флотации – содержание меди в концентрате»;

б – «плотность питания – извлечение меди в коллективный концентрат».

 

На рис. 1.6 представлены экспериментальные динамические характеристики промышленного процесса флотации.

Флотационная камера (рис. 1.7) представляет гидравлическую емкость, в которую поступает пульпа, разделяющаяся на два потока – концентрат и хвосты. Как гидравлическая емкость флотационная камера характеризуется процессами накопления пульпы (объем пульпы в камере V) и расходом через порог (хвосты). Процессы в камере происходят при интенсивном перемешивании, которое можно считать идеальным.

Из уравнения материального баланса следует

.

Объем пульпы в камере (см. рис.1.6)

V=s(H+h),

где s – площадь флотационной камеры.

Рисунок 1.6. Динамические характеристики процесса флотации:

а – «расход ксантогената – содержание цинка в коллективном концентрате»;

б – «расход известкового молока – щелочность пульпы»

 

 

Расход пульпы с хвостами Q₂ определяется уравнением расхода из емкости с водосливом

,

где m – коэффициент расхода; b – ширина порога.

 

 

 

.…………………....

.…………………...

….…………………

……………………

……………………

Q₃, с₃, φ₃ h

В концентрат

 

Q₂, с₂, φ₂

В хвосты

Н

 

Q₁, с₁, φ₁

Пульпа

Рисунок 1.7. Схема флотокамеры.

 

Эта функция нелинейна, ее можно линеаризовать, разложив в ряд Тейлора в окрестностях точек номинального режима.

При изменении объемного расхода пульпы, поступающей на флотацию, на ΔQ уравнение материального баланса в приращениях запишется следующим образом:

.

Пренебрегая изменением расхода пульпы в концентрат (ΔQ₃=0) при малых изменениях уровня пульпы, можем записать

или

,

где

Тогда передаточная функция по каналу «объемный расход пульпы – уровень пульпы во флотационной машине»

,

где - передаточный коэффициент по этому каналу;

- постоянная времени флотационной камеры.

Поскольку , передаточная функция по каналу «объемный расход пульпы во флотационную камеру – объемный расход пульпы с хвостами» запишется следующим образом:

.

Динамические свойства флотационной камеры по каналу объемного расхода пульпы в нее определяются гидравлическими свойствами флотационной камеры.

Используя уравнения материальных балансов, можно получить передаточные функции флотационной камеры и по всем другим каналам связи.

Установлено, что динамические свойства флотационной камеры по каналу изменения содержания полезного компонента в исходной руде (пульпе) определяются гидравлическими свойствами флотокамеры и кинетикой флотации.