книги из ГПНТБ / Автоматизация обогатительных фабрик

Включение электромагнита 8 скобы-подъемника 7, выбрасыва­ ющего шар 6 в выпускной желоб, происходит с помощью счетно­ импульсного реле и контактов, встроенных в счетное устройство конвейерных весов мельницы. Таким образом, загрузка шаров в мель­ ницу производится по массе перерабатываемой руды.

Вибрационная шародозировочная машина СБ-2 может произво­ дить и равномерную загрузку шаров в мельницу по времени, если вместо счетно-импульсного реле использовать реле времени.

На рис. 54 изображена принципиальная электрическая схема управления загрузкой шаров в мельницу по времени, разработанная

ивнедренная на Миргалимсайской обогатительной фабрике. Подача шаров в мельницу производится через равные промежутки

тической загрузки шаров может включаться только при работе мельницы и конвейера, подающего руду в мельницу. В этом случае замкнут контакт К и работает моторное реле времени М, которое своим замыкающим контактом КМ через определенный промежуток времени включает реле Р1. Последнее своими замыкающими контак­ тами К1 включает катушку Р2 пускателя электродвигателя шаро­ вого питателя, подготавливает цепь включения реле РЗ и самоблокируется.

При включении магнитного пускателя Р2 его размыкающий блок-контакт К2 разрывает цепь питания моторного реле, приводя последнее тем самым в исходное положение.

В этой схеме загрузки шаровой питатель конструктивно выпол­ нен в виде барабана с захватами (штырями, приваренными к бара­ бану). Шар, увлеченный захватами вращающегося барабана, пере­ катывается в желоб, а из него — в мельницу. Над барабаном подвешена гребенка. Шар при своем падении в желоб отклоняет гре­ бенку, которая нажимает на концевой выключатель КВ, включаю­ щий катушку реле РЗ. При этом размыкающий контакт КЗ разры­ вает цепь питания реле Р1, которое в свою очередь контактами К1 разрывает цепь питания катушки Р2 пускателя шарового питателя и цепь питания реле РЗ.

Этим самым схема готовится к следующему циклу работы. Одновременно реле РЗ контактом К 3 подает импульс на счетчик

У, учитывающий количество шаров, поданных в мельницу. Кнопка Кн служит для дистанционной загрузки шаров в мель­

ницу.

Этот метод загрузки шаров (по времени) при переработке руд с резко изменяющимся качеством их (и, как следствие, при колеба­ ниях расхода руды на помол) может привести к перерасходу металла (шаров) на 1 т перерабатываемой руды. Метод менее экономичен, чем метод загрузки шаров по массе перерабатываемой руды. Однако применение барабанного питателя с захватом позволяет загружать мельницу порциями из нескольких шаров. Схему же подачи шаров к питателю можно построить так, что порция будет содержать шары

61

различного диаметра, обеспечива­ ющие рациональное питание мель­ ницы мелющими телами.

Таким образом, каждая из рас­ смотренных схем автоматической загрузки шаров в мельницу об­ ладает определенными преимуще­ ствами и недостатками.

Более рациональной является схема автоматической загрузки шаров в мельницу, по которой

шары загружаются в зависимости от массы переработанной руды порциями из нескольких шаров различного диаметра.

Рассмотрим систему раздельно-непрерывной загрузки шаров в зависимости от количества сырья, поступающего в шаровые мель­ ницы [43]. Система (рис. 55) включает барабанный шаропитатель 1 с приемным бункером 2, цепной элеватор 3, наклонно расположен­ ный шаропровод 4 с автоматическими отсекателями 5 и распредели­ тельными коллекторами б, устройство автоматического управления загрузкой шаров.

После загрузки в мельницу заданной порции руды, подсчиты­ ваемой с помощью интегратора, отсекатель 5 переводится в положе­ ние, соответствующее пропуску шара в данную мельницу. Одновре­ менно включаются в работу шаропитатель 1 и элеватор 3. Поднятый элеватором шар попадает в шаропровод 4 п по вертикальной части коллектора в мельницу.

При перемещении по наклонному шаропроводу шар нажимает концевой выключатель, останавливающий шаропитатель и элеватор, а затем перед падением в мельницу — второй концевой выключа­ тель, приводящий электрическую схему в исходное для работы со­ стояние. Следующий шар может быть заброшен в другую мельницу, если ее интегратор замкнул соответствующие контакты и послал импульс на дозировку шара.

Принципиально схема загрузки отличается от рассмотренных выше схем наличием только одного шародозировочиого устройства (барабанного шаропитателя), обеспечивающего подачу необходимого количества шаров в соответствии с выбранным законом дозирования (по количеству руды, поступающей в мельницу, или по времени) во все нзмельчительные агрегаты фабрики, что в известной мере по­ вышает надежность работы системы.

Рассмотренное устройство содержит элементы блокировки, сигна­ лизирующие о задержке шара на пути его движения от шаропита­ теля до мельницы, что позволяет своевременно принять меры к лик­ видации причин задержки и предохранить систему от завала шарами и поломки.

Длительная эксплуатация системы показала высокую надеж­ ность работы всех ее элементов, позволила улучшить технико-эко­ номические показатели и условия труда в отделении измельчения.

62

Следует отметить, что эта система загрузки шаров без особых трудностей может быть использована для порционной дозировки шаров разного диаметра. Для этого потребуется установить допол­ нительно лишь один или два шаропитателя, подающих па элеватор соответствующие шары с заданной скоростью (поочередно или с не­ которым, заранее выбранным интервалом).

з . Измерение и регулирование параметров флотационного процесса

Пульпа, поступающая на флотацию, определяется следующими качественными характеристиками, влияющими на показатели про­ цесса: флотационными свойствами разделяемых минералов, содер­ жанием в руде извлекаемых компонентов, гранулометрической харак­ теристикой твердого (степенью раскрытия извлекаемых минералов и содержанием шламов), плотностью, ионным составом жидкой фазы, расходом твердого и объемным расходом в единицу времени.

Кроме того, на показатели процесса влияет и ряд технологиче­ ских параметров: концентрация растворов реагентов и их расходы, степень аэрации пульпы, уровень пульпы во флотационной машине, толщина пены и скорость ее съема, температура пульпы и др. Если при этом учесть, что флотационный процесс протекает в трех­ фазной среде (жидкость — твердое — воздух), то можно оценить трудности, связанные с установлением точных количественных соотношений между факторами, определяющими ход технологиче­ ского процесса.

Практически все возмущения флотационного процесса, за исклю­ чением управляющих воздействий, являются стохастическими. Часть из них формируется в процессе добычи полезного ископае­ мого (содержание извлекаемых минералов, состав пустой породы и т. п.), часть — в процессе подготовки руды к флотации (грануло­ метрический состав, содержание шламов, ионный состав жидкой фазы, плотность пульпы, расход твердого и объемный расход пуль­ пы), и, наконец, часть — в процессе самой флотации (степень аэра­ ции пульпы, количество и качество циркулирующей нагрузки, поступающей в данную операцию, уровень пульпы во флотационной машине, концентрация понов реагентов и т. п.). В ходе технологи­ ческого процесса между возмущениями возможно возникновение сложных взаимодействий, последствия которых отражаются на пока­ зателях процесса. Например, прп изменении содержания шламов в пульпе, активно поглощающих ионы ксантогената, меняется кон­ центрация этих ионов в жидкой фазе, что приводит к изменению плотности ксантогенатного слоя па поверхности флотируемых частиц и, соответственно, к изменению их флотпруемости. Изменение объем­ ного расхода пульпы на флотацию при фиксированном положении заслонки, регулирующей выход пульпы из флотационной машины, вызывает изменение уровня пульпы, сопровождаемое изменением

63

выхода пенного продукта и его качества. Одновременно меняется продолжительность пребывания пульпы в машине, что также ока­ зывает определенное влияние на показатели процесса.

Уменьшить отрицательное влияние взаимосвязей между парамет­ рами процесса на его показатели можно стабилизацией некоторых входных параметров, например, плотности пульпы, поступающей на флотацию, гранулометрического состава твердого в пульпе, показателя pH уровня пульпы во флотационной машине и др. Так как эта задача решается более простыми средствами, чем, например, задача автоматической оптимизации процесса в целом, то автомати­ зацию флотации обычно начинают с разработки и внедрения конту­ ров стабилизации отдельных параметров, связывая их в систему оптимального управления процессом.

Автоматическое поддержание параметра процесса на заданном уровне в большинстве случаев связано с необходимостью непрерыв­ ного измерения его величины, а также с использованием средств дистанционного изменения величины регулирующего воздействия. Поэтому целесообразно рассмотреть основные методы и средства измерения параметров флотационного процесса и некоторые специ­ фичные средства управления регулирующими воздействиями. Необ­ ходимо отметнть, что в настоящее время ряд важных для целей упра­ вления параметров не поддается надежному автоматическому изме­ рению (концентрация некоторых ионов в жидкой фазе пульпы, содер­ жание шламов в пульпе, фазовый состав руды и др.), а отдельные параметры определяются косвенным путем (качество пенного про­ дукта по цвету пены, содержание СаО по электропроводности жидкой фазы пульпы и т. п.).

которого довольно многогранно. Сернистый натрий при низкой концентрации является сульфидпзатором окисленных минералов руд цветных металлов, при высокой концентрации — депрессором сульфидных минералов или же десорбентом, вытесняющим соби­ ратели сульфгидрильного типа с минеральной поверхности. Так как действие сернистого натрия определяется его концентрацией, то возникает необходимость непрерывного измерения последней.

Для определения концентрации сернистого натрия применяется несколько методов, к числу которых можно отнести фотометрический, основанный на изменении окраски реактива (например, метилено­ вого голубого), люминесцентный, подометрический, основанный на окислении ионов серы иодом до элементарной серы, полярографиче­ ский и др. Эти методы обладают существенными недостатками при использовании их для автоматического измерения. Они сложны и требуют предварительной фильтрации пульпы. Необходимая ин­ формация поступает с существенным запаздыванием.

В связи с этим предложен потенциометриеский метод, который обеспечивает возможность непрерывного автоматического измере-

64

имя равновесной концентрации сернистого натрия в пульпе с приме­ нением электродов второго рода.

симость.

Потенциометрический метод определения концентрации серни­ стого натрия достаточно чувствителен благодаря малой раствори­ мости сернистых соединений тяжелых металлов в воде.

В качестве индикаторных электродов могут быть применены (в зависимости от концентрации) следующие:

сульфид-серебряный, предложенный Н. К. Никольским; оловянный, предложенный Н, Н. Запрудским [37]; природные сульфиды — галенит, пирит, молибденит, аргентит;,

порошковый, прессованный из порошков сульфидов серебра, молибденита, предложенный Г. Н. Машевским [38].

Сульфид-серебряный электрод готовят сульфидизацией серебря­ ной или платиновой проволочки, электролитически покрытой се­ ребром.

На поверхности сульфидизированного серебряного электрода

В нормальных условиях Es-~ = 0,69—0,029 lg [S2 ]В.

Учитывая, что при гидролизе сернистого натрия образуется оди­

Эти уравнения даны относительно нормального водородного электрода. Поэтому в тех случаях, когда применяются каломельный или хлор-серебряный стандартные электроды, которые более поло­ жительны, чем водородный, нужно прибавить для каломельного электрода 0,242 В (в насыщенном КС1) и для хлор-серебряного

0,202 В.

Для высоких концентраций сернистого натрия сульфид-серебря­ ный электрод неприменим — нарушается обратимость электрода. Для концентрации сернистого натрия 0,3—0,4 г/л более приемлемые

SnS|- -► SnS + Sl".

Константа диссоциации последней реакции

Благодаря высокой растворимости тиостанната поверхность элек­ трода всегда чиста.

Природные сульфиды и минералы вследствие неоднородности состава и наличия плоскостей спайности не обеспечивают достаточ­ ную воспроизводимость результатов.

66

для сурьмы 700 мг/л. Порошки прессовали при давлении 105 кгс/см2. Для синтеза электродов использовали материалы особой чистоты: серебро — 99,9998%; медь, серу и свинец класса В-3.

Синтез халькогенитов осуществлялся в кварцевых ампулах, вакуумированных до 10-4 рт. ст. Линейная зависимость между потенциалом электрода и логарифмом концентрации сернистого натрия сохраняется для сульфид-серебряного электрода .до 500 мг/л- и сульфид-сурьмяного — до 1000 мг/л. Линейность сохраняется при повышении температуры пульпы от 18 до 100° G. Сравнивая эти дваэлектрода, можно отметить, что крутизна характеристики у суль­ фид-сурьмяного электрода в 1,5 раза выше, чем у сульфид-серебря-. ного, что указывает на более высокую чувствительность •первого электрода (рис. 56).

Для определения концентрации сернистого натрия могут быть применены инертные электроды (платина, графит и др.), которые реагируют на изменение окислительно-восстановительного потен-,

Имеется сообщение [38] о разработке для измерения концентра­ ции сульфид-ионов в пульпе нового электрода, свободного от недо­ статков, присущих порошковым электродам. - • В качестве материала для электрода использован катодно-поля­ ризованный минерал халькозин. Необходимость поляризации элек­

трода вызвала некоторые усложнения конструкции датчика. Схема датчика показана на рис. 57.

Измерение осуществляют с помощью халькозииового индикатор­ ного электрода 1 и электрода сравнения 2, погруженных в пульпу, содержащую сульфид-ионы. Индикаторный электрод катодно поля­ ризуют от батареи 8 с помощью платинового электрода 3. Ток поля­ ризации регулируют с помощью сопротивлений б и 7 и измеряют микроамперметром 5. Разность потенциалов электродов 1 ж2 пре­ образуется с помощью высокоомного преобразователя 4 в унифици­ рованный сигнал, пропорциональный концентрации сульфид-ионов в пульпе.

Промышленные испытания подтвердили высокие эксплуатацион­ ные и метрологические качества разработанного датчика. При ис­ пользовании его в системах стабилизации концентрации сульфид­ нонов в пульпе для повышения качества регулирования применяют нелинейный элемент для линеаризации зависимости между концен­ трацией сульфид-ионов в пульпе и величиной сигнала, поступающего во вторичный прибор или регулятор [39].

pH-м е т р ы . Основным фактором, определяющим ионный состав флотационной пульпы и флотируемости минералов, является кон­ центрация водородных ионов. На фабриках ее контролируют чаще всего автоматически, используя потенциометрические или кондук­ тометрические методы. Для измерения pH применяют электродную си­ стему, э. д. с. которой зависит от активности ионов водорода в растворе.

На обогатительных фабриках получили распространение си­ стемы, в которых используются в качестве индикаторного стеклян­ ный, а в качестве стандартного коломелевый или хлоросеребряный электроды.

Э. д. с. такой электродной системы равна алгебраической сумме

э. д. с. контактного электрода Ек, погруженного в 0,1 н. раствор НС1

вколбе стеклянного электрода, вспомогательного электрода Евп, погруженного в насыщенный раствор КС1, представляющий электро­ литический ключ, э. д. с. Явн, возникающей между раствором НС1

ивнутренней стенкой колбы и искомой э. д. с. Ех.

Е= Ек+ Евп-[- Евв-f- Ех, где Ек, Евп и Евн

68

При большом значении коэффициента усиления по постоянному току

Е ~ Г R

Из-за глубокой отрицательной обратной связи ток, протека­ ющий по электродам, весьма мал. Ток / вых, протекающий по сопро­ тивлению R, пропорционален э. д. с. электродной пары.

Если температура измеряемой среды значительно меняется, то вводится температурная компенсация изменения характеристики электродной пары. Для этого последовательно в цепь электродной пары включено сопротивление, падение напряжения на котором U равно по величине, но противоположно по знаку потенциалу изопотенциальной точки электродной пары Cv При этих условиях с выходным напряжением сигнала усилителя будет сравниваться сигнал Е'х = Е — Сх = S (гр) (pH — С2), где С2 — значение pH раствора, при котором э. д. с. электродной пары не зависит от тем­ пературы среды; Е — э. д. с. электродной пары при pH, равном С 2.

На входе усилителя включено сопротивление Rt, которое изме­ няется с изменением температуры по тому же закону, что и крутизна характеристики электродной пары S (tp):

Rt —KSt,

где К — коэффициент попорциональности.

Так как

Ех — 1ВыхЕ,

получим

S, (pH — С2) = KSДвых,

откуда

/вых = х ( Р Н - ^ ) .

69