книги из ГПНТБ / Автоматизация обогатительных фабрик

к мембране 1, на жестком центре которой закреплен шток 2.

На коромысле 3, связанном со штоком 2, закреплен подвижный контакт 4, который при изменении плотности замыкается с одним из неподвижных контактов 5 или 6, включая тем самым в работу реверсивный двигатель 10.

На валу двигателя закреплено лекало 7, которое через рычаг 9 и уравновешивающую пружину 8 возвращает контакт 4 в нейтраль­ ное положение.

Одновременно с лекалом 7 двигатель 10 приводит в движение стрелку 12, перо 11 и реостатный датчик (на схеме не указан). Рео­ статный датчик служит для подачи сигнала на регулятор, осуще­ ствляющий автоматическое регулирования плотности слива класси­ фикатора.

Одним из существенных недостатков приборов пьезометрического типа являются закупорка пьезотрубок твердыми частицами и необ­

ющего на вещество и дошедшего до глубины х\ р, — линейный коэф­ фициент поглощения.

I = Nhv,

40

где т, тп и тяд — определяют поглощение у-излучения вследствие фотоэлектрического эффекта, образования пар и ядерных превраще­ ний; о — коэффициент рассеяния, определяемый суммой коэффици­ ентов рассеяния без изменения длины волны, с изменением длины волны и поглощением при рассеянии.

Как показали многочисленные расчеты и исследования, веще­ ство сравнительно слабо поглощает у-излучение, которое может проникать через твердые тела толщиной до нескольких сантимет­ ров, что свидетельствует о возможности применения метода погло­ щения у-излучения пульпой для контроля ее плотности.

Радиоизотопные плотномеры включают три основных элемента: источник излучения, приемник излучения и вторичный прибор показывающий, самопишущий, регулирующий).

В качестве источников у-излучения обычно стремятся исполь­ зовать сравнительно дешевые радиоактивные изотопы, имеющие значительный период полураспада. В порядке возрастания стоимости наиболее применимые источники у-излучения располагаются сле­ дующим образом: Co-60; Ir-192; Cs-134; Se-75; Cs-137; Tu-170; Eu-155.

Из них наибольшим периодом полураспада обладают Со-60 (5,3 года) и Cs-137 (33 года). Поэтому в серийных промышленных приборах

•обычно применяют эти источники.

Существенное влияние на точность измерения оказывает энер­ гия у-излучения. С ростом энергии излучения погрешность измерения уменьшается [24]. Для измерения плотности полиминеральных пульп, содержащих значительное количество тяжелых элементов (например, свинца), целесообразно использовать в качестве источника излуче­ ния Со-60, а при незначительном содержании тяжелых элементов —

Cs-137.

Для непрерывного контроля плотности пульпы радиоизотопным методом применяют в основном два типа приемников излучения: газоразрядные и сцинтилляционные счетчики. Газоразрядные счет­ чики более просты, дешевы, надежны, взаимозаменяемы, однако они имеют незначительную эффективность регистрации излучения (до 1%). Преимуществом сцинтилляционных счетчиков является большая разрешающая способность и эффективность регистрации излучения (для жесткого у-излучения до 40%). Однако схема измерения, вклю­ чающая фотоэлектронный умножитель и высоковольтный источник стабилизированного напряжения, относительно сложна и дорога.

В практике измерения плотности пульпы с помощью радиоактив­ ных изотопов применяется несколько схем: прямого измерения ин­ тенсивности потока у-излучения; дифференциального измерения, когда сравнивают два потока (измеряемый и эталонный), компенса­ ционные с одним или двумя приемниками излучения, когда два потока, измеряемый и эталонный, проходящий через компенсацион­ ный клин, модулируются в противофазе специальным устройством. В зависимости от фазы колебаний сигнала, поступающего с преобра­ зующего устройства, специальный сервопривод перемещает компен­ сационный клин на пути эталонного потока таким образом, чтобы

41

компенсировать появившийся сигнал. По положению компенсацион­ ного клина судят о величине контролируемого параметра.

Схемы прямого измерения при сравнительной простоте и надеж­ ности обладают существенной аппаратурной погрешностью, связан­ ной с дрейфом нуля, поэтому радиоизотопные датчики прямого измерения дополняют устройствами, снижающими аппаратурную по­ грешность. В качестве примера рассмотрим работу широко рас­ пространенного плотномера ПР-1024.

Радиоизотопный плотномер ПР-1024 предназначен для бескон­ тактного измерения плотности среды, находящейся в трубопроводах н других емкостях при полном их заполнении.

Принцип действия прибора основан на зависимости степени ослабления потока у-излучепия от плотности контролируемой среды (рис. 38). Плотномер имеет два источника у-излучения: основной

иконтрольный. Основной источник 1 служит для облучения контро­ лируемой среды 2 потоком у-квантов, которые регистрирует сцинтилляционный счетчик, состоящий из сцинтиллятора Nal (Т1) 3 и фото­ умножителя 4 (ФЭУ). Этот же счетчик регистрирует поток излу­ чения от контрольного источника 6, поступающий на счетчик, минуя среду 2. Контрольный источник позволяет снизить ошибку прибора

иисключить погрешность, обусловленную изменениями параметров приемного тракта.

Для раздельной регистрации у-квантов от двух источников излу­ чения в схеме предусмотрен обтюратор 5. Он представляет собой свинцовый полуцилиндр, который попеременно перекрывает поток излучения так, что за время одного полупериода регистрируются у-кванты основного источника, прошедшие через контролируемую среду, за время второго полупериода — у-кванты контрольного источ­ ника. Ток сцинтилляционного счетчика, возникающий при регистра­

ции у-квантов основного источника, заряжает конденсатор С2 ,

42

включенного в анодную нагрузку ФЭУ, приводит в равновесие на­ пряжение на конденсаторах С2 и СЗ.

Поскольку степень разбаланса зависит от плотности контроли­ руемой среды, по величине перемещения движка реохорда можно судить о плотности пульпы. Для удобства шкала вторичного по­ казывающего прибора проградуирована в единицах плотности пульпы.

Конструктивно прибор состоит из ряда блоков (рис. 39). Блок источника излучения 1 представляет собой стальной цилиндриче­ ский корпус, залитый свинцом (за исключением коллиматорного отверстия). Внутри блока имеется регулировочный механизм, слу­ жащий для фиксации источника излучения в соответствующем поло­ жении.

Блок приемника излучения 2 включает сцинтилляционный счет­

Плотномер ПР-1024 применяют для измерения плотности пульпы в пределах 0,5—3,0 г/см3 при диаметре трубопровода 100—300 мм. В качестве источника у-излучения используют Cs-137. Активность основного источника составляет 1,315 Кюри, контрольного — 0,0058 Кюри.

Погрешность составляет ± 2 % диапазона измерения. Регулирование процесса измельчения. В практике обогащения

ческого поддержания расхода руды в мельницу, которая разработана и внедрена на Балхашской обогатительной фабрике.

43

в соответствии со знаком рассогласования таким образом, чтобы при­ вести расход руды к заданному значению.

Достоинство этой схемы регулирования заключается в простоте, однако целесообразно использовать такой метод на фабриках, пере-^ рабатывающих руды со сравнительно постоянными физико-механи­ ческими свойствами и гранулометрический! составом [25].

Система автоматической стабилизации расхода руды в' мельницу на бесконтактных элементах с применением станции управления ППА 9854-43А1 внедрена на обогатительных фабриках СоколовскоСарбайского и Днепровского горно-обогатительных комбинатов [26].

Блок-схема автоматической стабилизации расхода руды в мель­ ницу показана на рис. 40.

Руда поступает одновременно из нескольких течек бункера на горизонтальный конвейер 1 с регулируемым приводом 12 постоян­ ного тока.

Взвешивание руды осуществляется с помощью конвейерных весов типа ЛТМ, установленных на наклонном конвейере 2, пода­ ющем руду в мельницу 3. Сигнал, пропорциональный мгновенной нагрузке весов, с датчика 4 ДРВ-Н06 поступает в нормирующий преобразователь 6 ЫП-ПМ, из преобразователя он подается на вто­ ричный регистрирующий п показывающий прибор 5 Н-340 и парал­ лельно на вход регулятора 7 КШ -УП, снабженного задатчиком ручной коррекции 8. Выходной сигнал регулятора усиливается в станцпи управления 11 и направляется на двигатель 12. Переклю­ чатель 9 служит для выбора режима работы системы (ручной — авто­ матический). Предусмотрено также ручное местное управление ско­ ростью двигателя 12 с помощью задатчика 10.

Использование в схеме регулирования конвейера в качестве ре­ гулируемого питателя руды, а также подача руды одновременно из нескольких течек бункера (по его длине) значительно повысили надежность системы и обеспечило высокое качество работы измельчительного отделения.

Р е г у л и р о в а н и е з а г р у з к и м е л ь н и ц ы р у д о й п о у р о в н ю ш у м а . Главными факторами, влияющими на

44

На уровень шума мельницы влияет техническое состояние мель­ ницы. По данным литературы [27] наблюдения в течение 16 суток показали, что среднее падение уровня шума составляет около 2% в день. После ремонта уровень шума мельницы увеличивается при­ мерно на 20—30%. На уровень шума мельницы оказывает влияние и различный мелкий ремонт, например, подтяжка болтов, крепящих, футеровку мельницы. По данным исследований [28] максимальную

45

производительность мельницы до­ стигают при данной шаровой за­ грузке в случае заполнения рудой всех промежутков между шарами. Между уровнем шума в мельнице и расходом энергии (или током), потребляемой двигателем, имеется зависимость (рис. 44). Примерно такая же зависимость наблю­ дается между производитель­ ностью и уровнем шума в мель­ нице (рис. 45).

Исходя из анализа кривых, можно в качестве критерия произ­ водительности мельниц принять уровень шума и расход энергии на измельчение. Однако, учиты­ вая, что второй параметр является менее чувствительным, целесооб­ разно пользоваться акустическим параметром при регулировании процесса измельчения.

Исследование процесса регули­ рования измельчения по постоян­ ству уровня шума мельницы пока­ зало, что время запаздывания из­ менений уровня шума мельницы в ответ на изменение количества и качества исходной руды составляет в среднем 2—3 мин. В то же время запаздывание изменения уровня шума в ответ на изменения цирку­ лирующей нагрузки составляет 5—7 мин [29]. При таких запаз­ дываниях регулятор способен под­

держивать уровень шума мельницы в пределах ±10% заданного значения.

Отметим некоторые особенности схемы звукометрического регу­ лирования загрузки мельницы рудой.

1. На уровень шума мельницы значительно влияет циркулиру­ ющая нагрузка, которая зависит от плотности слива классификатора. Так, по данным литературы [29] изменение содержания твердого в сливе классификатора на 1 % вызывает ответное изменение циркули­ рующей нагрузки на 15—20%.

Таким образом, всякие нарушения режима работы классифика­ тора, связанные в основном с нерегулируемой подачей воды в класси­ фикатор, могут значительно расстроить режим работы системы регу­ лирования загрузки мельницы по уровню ее шума. Поэтому для

46

повышения эффективности работы такой системы необходимо вклю­ чать в ее схему регулятор плотно­ сти пульпы слива классификатора.

2. Регулирование загрузки мельницы по уровню шума при пе­ реработке руд с резко изменя­ ющимся качеством не может обес­ печить заданный гранулометриче­ ский состав продуктов измельче­ ния, что существенно влияет на

разработанная в СКФ ВНИКИ «Цветметавтоматика» и внедренная на ряде обогатительных фабрик [10]. Принципиальная схема уста­ новки показана на рис. 46.

Система регулирования включает три контура: регулирования загрузки мельницы 6 рудой по величине частотно­

амплитудного сигнала шума мельницы, который содержит микро­ фонный датчик 1, вторичный прибор 2 с реостатным датчиком, элект­ ронный регулятор 3 с задатчиком коррекции связи между уровнем шума мельницы п расходом руды, исполнительный механизм 4Г изменяющий расход руды в мельницу;

стабилизации плотности слива классификатора 7, который со-, держит пьезометрический датчик 15 плотности пульпы с дифтяго-

47

мором ДТ-2, вторичный прибор 16 с реостатным датчиком, электрон­ ный регулятор 17 с задатчиком 18 и исполнительный механизм 19, изменяющий расход воды в классификатор;

стабилизации соотношения руда — вода в питании мельницы, который содержит датчик 5 расхода руды, поступающей в мельницу, датчик 8 расхода воды в мельницу, вторичные приборы расхода руды 12 и расхода воды 10, электронный регулятор 13 с задатчиком соотношения 14, исполнительный механпзм 11 и регулирующий орган 9.

Контур регулирования загрузки мельницы может быть исполь­ зован для:

достижения максимальной производительности по исходному питанию в астатическом режиме по уровню шума мельницы;

стабилизации исходного питания по массе руды в астатическом режиме;

регулирования по уровню шума в статическом режиме с жесткой обратной связью по расходу руды в мельницу.

На обогатительных фабриках Криворожского бассейна в течение ряда лет применяют тензометрический датчик для измерения степени заполнения барабана мельницы рудой.

Тензометрические датчики наклеивают на станину синхронного электродвигателя шаровой мельницы и по прогибу станины судят

озаполнении мельницы. Тензометрический .метод измерения имеет преимущество перед акустическим, состоящее в том, что на точность измерений не влияет работа соседних мельниц. Экспериментально установлено [147], что зависимость величины прогиба от степени заполнения мельницы имеет экстремальный характер. Аналогично изменяется активная составляющая тока приводного двигателя мель­ ницы. При увеличении подачи руды она растет. Дальнейшее увели­ чение степени заполнения мельницы приводит сначала к достижению экстремума, а затем к резкому уменьшению тока, что свидетельствует

оперегрузке мельницы рудой и нарушении процесса измель­ чения.

Такой характер зависимостей позволяет создать систему авто­ матического регулирования с применением экстремальных регуля­ торов, а также комбинированную систему регулирования ио энерге­ тическим и звукометрическим параметрам, позволяющим учитывать физико-механические свойства исходного питания.

Р е г у л и р о в а н и е з а г р у з к и м е л ь н и ц ы р у д о й п о ц и р к у л и р у ю щ е й н а г р у з к е , определяемой с по­ мощью датчика циркулирующей нагрузки, сигнал с которого по­ ступает на вторичный прибор и далее на регулятор, управляющий исполнительным механизмом питателя руды.

Сущность рассматриваемого метода регулирования заключается в том, что при постоянной плотности слива ■классификатора, поддерживаемой специальным регулятором, циркулирующая на­ грузка классификатора определяет качество перерабатываемой

РУ Д Ы .

48

Основной недостаток этого метода регулирования состоит в зна­ чительном запаздывании реакции циркулирующей нагрузки на воз­ мущение по исходному питанию [27, 28].

Большое запаздывание не может обеспечить быструю реакцию регулятора на изменение качества исходной руды. В результате этого не обеспечивается постоянство циркулирующей нагрузки.

Как показали промышленные испытания рассматриваемого ме­ тода регулирования на Норильской обогатительной фабрике, коле­ бания циркулирующей нагрузки происходили с периодом 1,5—2 ч. Соответственно изменялись все остальные параметры процесса: питание мельницы, гранулометрический состав твердого в разгрузке мельницы и в сливе классификатора и пр.

Р е г у л и р о в а н и е з а г р у з к и м е л ь н и ц ы р у д о й п о у р о в н ю е е ш у м а и ц и р к у л и р у ю щ е й н а ­ г р у з к е (двухканальное регулирование). Этот метод регулирова­ ния нашел применение на ряде отечественных и зарубежных обога­ тительных фабрик [25, 28, 30].

В практике автоматизации цикла измельчения встречается раз­ личное аппаратурное оформление схемы регулирования.

Например, имеется схема регулирования, где суммирование си­ гналов по уровню шума и по циркулирующей нагрузке производится в пневматическом исполнительном механизме, регулирующем коли­ чество руды, подаваемой в мельницу [30]. Из зарубежных систем регулирования известна, например, система «Циркуйтрон», внедрен­ ная на обогатительной фабрике «Теллурид» в штате Колорадо (США). В регуляторе «Циркуйтрон» использован принцип действия электри­ ческого счетчика, суммирующего значения тока в электрической цепи микрофона, воспринимающего уровень шума мельницы, и тока во вторичной цепи трансформатора тока, включенного в цепь электро­ привода классификатора. Испытания на Норильской обогатитель­ ной фабрике [30] показали, что при данном методе регулирования несколько улучшаются основные технологические показатели про­ цесса измельчения по сравнению с одноканальным регулирова­ нием по уровню шума. Однако двухканальное регулирование ■требует более сложного аппаратурного оформления.

М е л ь н и ц ы с р е г у л и р у е м о й ч а с т о т о й в р а ­ щ е н и я . Одним из управляющих параметров измельчения может быть частота вращения мельницы, которая изменяется в пределах 55—95% критической частоты вращения при оптимальной 75% 7^р (7 го п т соответствует максимальной кинетической энергии падающих шаров, находящихся во внешнем слое).

Следует отметить, что до сих пор не проведены прямые исследо­ вания по установлению зависимости между производительностью и частотой вращения мельницы с учетом основных параметров, влияющих на процесс измельчения (тонкости помола, шаровой за­ грузки, плотности пульпы, гранулометрического состава и твердо­ сти руды и т. д.). По-видимому, различные режимы измельчения н физико-механические свойства руды будут определенным образом