title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Подходы к оценке обогатимости сырья

Подходы к оценке обогатимости сырья

Проблема оценки обогатимости сырья и эффективности процессов в разные годы привлекала внимание многих ученых. Эти показатели рассматривались с различных позиций в зависимости от цели их применения. Критерии разделения в работах классифицируются на группы: технологические, термодинамические, кинетические, статистические, экономические, автоматического управления, природной разделяемости, аппаратурные. Данная классификация, хотя и не является совершенной, поскольку не имеет определенного признака классификации и критерии отдельных групп пересекаются, позволяет взглянуть на эту проблему, пользуясь разными подходами. При анализе обогатимости и эффективности процессов интерес представляют технологические критерии.
Оценка обогатимости сырья в стадиях рудоподготовки имеет свои особенности, связанные с меньшим, чем при глубоком обогащении, раскрытии разделяемых компонентов.
В зависимости от состава и количества сростков сырье может быть описано некоторой функцией, определяющей изменение содержания компонента во фракциях с различным составом сростков. Т. е. обогатимость определяется функцией фракционного состава, графически изображаемой кривыми обогатимости.
Для одного и того же сырья кривые обогатимости претерпевают изменения при уменьшении крупности. Функции (кривые обогатимости) могут связывать различные переменные. Наиболее часто используются кривые гравитационной обогатимости Анри, особенно применительно к углю. Заметим, что аналогичные кривые могут использоваться для других методов и других видов сырья. Их анализу посвящено много работ, в том числе, где помимо методик их построения и использования дается их критика, сводящаяся к тому, что в построении конечных точек кривых накопленных продуктов и соединении промежуточных точек кривой элементарных фракций используются приближенные решения и допустим субъективизм. Кроме того, указывается на неудобство в ряде случаев равномерной шкалы оси содержаний. Взамен предлагается в качестве кривых обогатимости использовать кривую в координатах ?к,х = f(?к,х), где ?к,х, ?к,х - суммарное извлечение и суммарный выход компонента в концентрат или хвосты.
Принципиальна замена одного из параметров - содержания на извлечение и отброс всех кривых, несущественных для предварительного обогащения с целью удаления отвальных хвостов. При этом становится возможным прямо определять извлечение компонента, но, что не менее важно, теряется возможность напрямую определять содержания компонентов в продуктах. т. е. это модернизированный частный случай одной из традиционных кривых обогатимости. Подобным образом оценка может быть сведена и к кривой концентрата.
В связи с появлением и развитием информационных методов обогащения, в котором разделение ведется в кусковом виде, появилась целесообразность определения содержаний и разделительных признаков в отдельных кусках. Для этих методов В.А. Мокроусовым разработана теория контрастности руд, в которой основными кривыми являются кривые контрастности - аналог кривых Анри для частного случая фракционирования руды по содержанию полезного компонента. Это классические кривые обогатимости Анри, имеющие предельный смысл, так как признаком разделения является само содержание компонента.
Кривые обогатимости (и частные их случаи) - это графическое изображение фракционных характеристик, приводимое в осях, являющихся технологическими показателями обогащения.
Если фракционная характеристика задается дифференциальным распределением твердого по элементарным фракциям (по признаку разделения - w(?) и зависимостью содержания компонента от значения признака разделения (?-функцией), то данные характеристики позволяют получать больший объем информации, чем кривые обогатимости, особенно в случае многокомпонентного сырья и нескольких используемых для разделения признаков. В соответствии с таким подходом, предлагаемым в работах О.Н. Тихонова, любая из кривых обогатимости, таких как ?к(?), ?х(?), ?к(?гр), ?x(v), ?x(?гр), ?(?гр), v(?гр) и т. п., может быть найдена расчетным путем. Вид самих функций и ?(?) на качественном уровне характеризует обогатимость как одну из составляющих готовности сырья к обогащению.
Допуская возможность существования обобщённой дифференциальной функции распределения твёрдого по элементарным фракциям с признаками: содержание, физическое свойство w(?,?), О.Н. Тихонов считает её излишней, как не привносящей какой-либо дополнительной полезной информации. Однако следует заметить, что обобщённая функция универсальна и одна обладает не меньшими прогностическими свойствами, чем совокупность двух - wи(?) и ?(?).
Традиционно анализ обогатимости заканчивается определением возможных технологических показателей обогащения или расчетом показателя (индекса, критерия, численной оценки) обогатимости. В понятие показателя обогатимости вкладывается разными исследователями различный смысл.
Наибольшее внимание этому вопросу уделяется при обогащении угля. По-видимому, это объясняется относительной доступностью экспериментального изучения их фракционных характеристик. Большое распространение получила трактовка Берда, как доля фракций, отличных от границы разделения на 100 кг/м3, отнесенных к выходу беспородных фракций (в разных случаях легче 2000, 1800 кг/м ). Для руд при оценке гравитационной обогатимости по заданной плотности предложен индекс обогатимости Iо:

где ?л - выход фракции в диапазоне от плотности разделения ?р до плотности, меньшей ее на 100 кг/м3; ?т - выход фракции в диапазоне от ?р до плотности, большей ее на 100 кг/м3.
В той же работе как мера гравитационной обогатимости руд используется максимальное удаление кривой ?л = f(?л) (где ?л - извлечение полезного компонента (металла) во всплывших фракциях, ?л - суммарный выход всплывших фракций) от прямой, соединяющей точки с координатами (0; 0) и (100; 0).
Приведенные показатели не имеют распространения на прочие методы обогащения и не отражают целевую функцию обогащения.
Показатель контрастности В.А. Мокроусова записывается, исходя из его понимания как меры неоднородности содержания компонента по кускам (порциям):

где ?i - содержание компонента в i-м куске; ? - среднее содержание компонента в пробе; qi - доля по массе i-гo куска от массы всей пробы; n - число кусков (порций) в пробе.
Связь его с предельной обогатимостью по содержанию устанавливается выводом другой формулы из геометрии кривых контрастности и при разделении по границе что переводит показатель в разряд частных случаев, поскольку граница разделения для различных технологических задач может быть совершенно различной:

где ?A - выход хвостов (для руд) при ?=?; vA - содержание компонента в хвостах (для руд) при ?=?. Кроме того, показатель контрастности по-разному характеризует полное раскрытие для сырья с разным значением ?. Так, при ?=0,5 максимальное значение при полном раскрытии и идеальном разделении равно 1, а при ??0М=2.
Попытка учесть это обстоятельство, которое весьма существенно при различных законах покусковых распределений содержаний, путем учета ? делается А.П. Татарниковым и Б.С. Лаговым. Корректировка на а или на содержание минерала в руде ?м улучшает показатель обогатимости (показатель фазового раскрытия), но не приводит к полному обобщению и однозначно не проясняет взаимосвязь показателя как с раскрытием, так и с потенциальными показателями разделения, упомянутыми законами покускового распределения содержаний компонента.
Показатель контрастности Л.Ч. Пухальского не является характеристикой только сырья, а учитывает экономику пределов предварительного и глубокого обогащения и потому не может являться показателем обогатимости.
В работах Э.Г. Литвинцева применительно к крупнокусковому обогащению с целью удаления отвальных хвостов предлагается в качестве показателя обогатимости (критерия эффективности предварительного обогащения) использовать выражение
Eп = ?х - ?x.

Такой показатель соответствует общей цели предварительного обогащения, заключающейся в получении максимального «абсолютного» выхода хвостов ?х при минимальных потерях с ними ценного компонента. Правильность показателя по отображению цели предварительного обогащения при решении одной из его традиционных задач заметно приближает нас к отысканию приемлемого показателя обогатимости. Слабости данного критерия в следующем: цель предварительного обогащения обычно состоит в достижении максимума выхода хвостов с содержанием в них полезного компонента не хуже, чем в глубоком обогащении (что само по себе является необоснованно жестким требованием), в показателе же содержание отсутствует; большим недостатком является возможность получения максимального значения критерия как при максимальном, так и при не максимальном значении выхода хвостов, так как выбранный показатель - функция двух переменных.

title-icon Подобные новости