title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Оценка эффективности технологии обогащения в стадиях рудоподготовки

Оценка эффективности технологии обогащения в стадиях рудоподготовки

Помимо оценки обогатимости сырья представляют интерес способы определения эффективности осуществления процессов обогащения.
Наиболее часто используемым критерием эффективности разделения является критерий Ханкока-Луйкена. Этот критерий предлагался в десятках модификаций, сводимых в конечном итоге к единому виду:

Часто его записывают с учетом максимального содержания компонента в минерале (?м):

В данных выражениях ?/?м? соответствует содержанию интересующего минерала в руде.
Критерий может быть применён для оценки эффективности разделения. Он представляет собой отношение полученного в результате осуществления процесса технологического результата (?к - ?к) или (?x - ?x) к возможному результату, получаемому при полном раскрытии минералов и идеальном разделении (v=0, ?=?м). В знаменателе данного критерия неизменная для руды величина, что не позволяет оценить эффективность одной операции в цепочке последовательных операций, а отвечает на вопрос об эффективности всех операций, в том числе выполненных ранее.
Несколько снижается значимость этого критерия в частных случаях, например, для предварительного обогащения, для которого в основном пределы изменения выхода отвальных хвостов не очень велики.
Показатели идеального разделения (v=0, ?=?м) никогда не достижимы в обогащении, и потому выражение (1-?), не учитывающее реальных требуемых показателей качества, - не лучшая база для оценки эффективности.
Предлагаемая Э.Г. Литвинцевым формула для определения технологической эффективности предварительного обогащения имеет вид:

где ? - содержание ценного компонента в хвостах при ?=?; ?х? - извлечение в хвосты при v = 0.
Извлечение в последней формуле имеет фиксированное значение. То есть ЕП(mах) - частный случай ранее упомянутого EП, а потому не может являться оценкой эффективности процесса в целом.
Представляет интерес оценка эффективности, предложенная В.В. Зверевым для оценки эффективности признака разделения. Это отношение значения выхода хвостов, полученного по кривым обогатимости, к выходу хвостов, полученному по кривым контрастности при единой по содержанию границе разделения.
Подобный подход позволяет оценивать эффективность обособленных процессов, а не только итоговую эффективность для всей цепочки. Однако слабость метода в несовпадении не только выходов, но и содержаний компонентов в продуктах при одинаковых по содержанию границах разделения по кривым обогатимости и кривым контрастности.
Эффективность может определяться на разных этапах оценки обогатимости. Впервые подобная методика применена И.М. Верховским, который выделил три вида эффективности: стандартную, являющуюся отношением показателей, полученных в лабораторных условиях (стандартных), к идеальным (теоретическим); техническую как отношение фактических показателей (в промышленных условиях) к лабораторным (стандартным); практическую, представляемую отношением фактических показателей к идеальным. Достоинство методики - в использовании относительной эффективности, в том числе и для отдельной операции. Слабость её - в применяемых для расчета показателях (количественных, качественных, общих). Количественные показатели - извлечения, качественные - приращения содержаний, общие - относительные приращения количества полезного компонента в продуктах являются по определению односторонними, т. е. не совмещающими в себе хотя бы двух элементарных показателей.
Развитие подхода в дальнейшем осуществлено В.А. Мокроусовым. При анализе технологической эффективности различают эффективности контрастности, признака разделения, граничного содержания, сепаратора, которые определяют как отношение соответствующих показателей друг к другу. Последовательное произведение этих показателей позволяет оценивать общую технологическую эффективность радиометрической сепарации, а каждая из элементарных эффективностей дает информацию о влиянии факторов на снижение эффективности обогащения.
Сам подход очень плодотворен, его недостатком является использование для расчета эффективности слабых показателей, таких как показатели контрастности, признака, граничного содержания, которые рассчитываются для частного случая, когда v = 0.
На каждом этапе разработки или оценки технологического решения требуется сравнение конкурирующих вариантов, сопоставление с аналогами, проверка готовности к выполнению той или иной операции, к решению технологической задачи.
В переделе обогащения последовательно оценивается качество решения ряда задач. В каждом случае можно охарактеризовать готовность сырья к выполнению общей технологической задачи. На каждом этапе помимо потенциальной готовности имеется возможность оценить и достигнутый по его завершении уровень показателя, т. е. учесть влияние частного фактора.
Показатели передела обогащения определяются несколькими факторами. Их можно рассмотреть в определенной последовательности (рис. 7.9). Каждый из факторов представлен в виде блока, на входе которого показатель Пi-1, характеризующий пригодность сырья к выполнению общей технологической задачи от учета i-го фактора, на выходе i-го блока показатель Пi, характеризующий пригодность сырья к выполнению той же технологической задачи, но с учетом /-го фактора. Одновременно показатель Пi - это входной показатель для (i+1)-го блока. Эффективностьi-го фактора оценивается как
Ei = Пi/Пi-1.

Эффективность - это характеристика степени совершенства решения той или иной технологической задачи.
Общая эффективность передела может быть найдена:


Различные задачи решаются для достижения единой конечной цели передела, поэтому показатели, хотя и характеризуют отдельные составляющие технологии, должны в технологическом смысле быть одинаковыми и отвечать конечной цели передела.
Так, для предварительного обогащения при удалении отвальных хвостов цель состоит в максимизации выхода хвостов ?xi, а содержание полезного компонента в хвостах не должно превышать заданного значения vзад, при выделении готового концентрата - в максимизации выхода концентрата ?ki при выполнении требований по его качеству ?зад. Тогда

Эффективность решения очередной задачи можно найти по выражениям:

Благодаря ряду последовательных оценок появляется возможность найти и показатели, и эффективность как отдельных составляющих технологии, так и передела в целом.
Какие же задачи оцениваются в переделах предварительного обогащения?
Во-первых, в сырье, поступающем из горного передела, можно оценить максимально возможный выход продуктов в случае полного раскрытия и идеального для выполнения сформулированных ограничений разделения. В отличие от безусловно идеального разделения, где v=0, ?=1 или ?м (содержание компонента в минерале), в идеальном разделении с выполнением ограничений в хвосты должна попасть часть минеральных частиц для максимизации выхода хвостов.
Тогда выход хвостов при полном раскрытии минералов и идеальном (?=1 или ?м) с ограничением по vзад разделении
?х0 = (1-?)/(1-vзад).

Соответствующий выход концентрата (при v=0 и ?=?зад) можно вычислить по формуле
?k0 = ?/?зад.

Данный показатель характеризует качество сырья (по ?) и указывает, каких показателей при идеальных условиях разделения можно достичь при выполнении требований к качеству продуктов. Это своеобразная оценка предельной разделяемости сырья при выполнении сформулированной технологической задачи. Для ее вычисления надо знать а и требования к качеству продуктов vзад или ?зад.
Реально разделение ведется не при полном, а при фактическом раскрытии руды. Показатель фактического раскрытия П1 - это выход продукта при выполнении ограничений на качество, который может быть найден разными методами из покусковых (порционных) распределений содержаний компонентов, кривых контрастности для монокомпонентных видов сырья или из других фракционных характеристик. Эффективность фактического раскрытия в обогащаемом классе
E1 = П1/П0.

Показатель метода П2 - характеристика предельных показателей при разделении конкретным методом на идеальном сепараторе. Он определяется по покусковым (порционным) плотностям распределения содержаний и P-функциям сырья, для монокомпонентных видов - по кривым обогатимости.
Эффективность метода может быть вычислена следующим образом:
Е2 = П2/П1.

Метод реализуется в аппаратах с неидеальными сепарационными характеристиками. Поэтому показатель разделения, получаемый на сепараторе П3, несколько ниже показателя метода П2. Показатель сепаратора может быть найден аналитически при известных фракционных и сепарационных характеристиках или по результатам испытаний. Эффективность сепаратора при достижении того же качества, которое характерно для всех прочих показателей:
E3 = П3/П2.

Поскольку во многих случаях выделяется обогащаемый класс крупности (в соответствии с глубиной обогащения метода, процесса, аппарата), его выход скажется на общей технологической эффективности. Чем больше выход этого класса, тем эффективность выше. Если руда в обогащаемом классе была бы полностью раскрыта и идеально с ограничениями разделена, этот показатель характеризовал бы качество сохранения оптимальной для разделения крупности (без переизмельчения или закрупнения), которая формируется при добыче и в первых стадиях дробления. Он может быть определен по ситовой характеристике и по требуемой предельной крупности. Эффективность формирования обогащаемого класса характеризуется и численно равна его выходу, д. ед.:
E4 = П4/П3 = ?k0.

Если обогащаемый класс делится на машинные классы (J - их порядковый номер, m - их число), а они имеют различное фактическое раскрытие П1j, обогащаются разными методами (показатель П2j), либо для их разделения используют сепараторы с отличающимися сепарационными характеристиками (показатель П3j), для всего обогащаемого класса i-й показатель П, будет составлен как сумма аналогичных показателей по всем элементарным классам:

Тогда формула общей эффективности как произведения элементарных составляющих в наиболее сложном случае может быть представлена в виде

а формулы эффективности, начиная с E2, будут включать суммы показателей.
Методика определения показателей и технологической эффективности передела обогащения и его составляющих представлена в виде табл. 7.2.
В табл. 7.2 приняты следующие условные обозначения показателей: w(?) - покусковая (порционная) плотность распределения содержания компонента; w(?) - покусковая (порционная) плотность распределения признака разделения; ?(?) - ?-функция по признаку ?; w(?, ?) - покусковая двумерная (порционная) плотность распределения содержания компонента и признака разделения; ?кл -выход подвергаемого предварительному обогащению класса, д. ед.
Разделение идеальное в смысле критерия:

Рассчитанные по методике значения эффективности факторов характеризуют степень совершенства проведения операций раскрытия при добыче и первых стадиях дробления, выполнения формирования подвергаемого обогащению класса, выбора или синтеза метода и аппарата разделения. Теоретически любая из эффективностей может принимать значения от 0 до 1 (1 - максимальная эффективность).
Оценка эффективности нужна для выбора наилучших способов раскрытия и формирования обогащаемого класса, метода и аппарата разделения. По сопоставлению эффективности факторов можно определить наиболее слабые места в технологии предварительного обогащения.

Показатели факторов указывают на абсолютные значения выходов продуктов, которые можно получить при выполнении оговоренных условий.
Последовательность факторов может быть расширена с использованием описанной идеологии на большее число составляющих при детализации в случаях многокомпонентного сырья (например, введение эффективности и показателя алгоритма разделения) или сложных технологий (многостадиальных, комбинированных и т. п.).
Если руда многокомпонентная, достижение условного максимума выхода осложняется. Для фактора содержаний при коллективном обогащении представляет интерес лишь формула для отвальных хвостов:

где r - индекс полезного компонента.
Для прочих показателей становится принципиально важным, по какому алгоритму (параметру) оцениваются возможности разделения. Начиная с П1 для многокомпонентных руд требуется оговаривать алгоритм (параметр), а с П2 - возможно и вид комбинированного признака.
Таким образом, оценка показателей обогатимости и обогащения, эффективности может быть проведена с последовательным учетом факторов, определяющих общую технологическую эффективность передела предварительного обогащения и характеризующих фактическое раскрытие, метод, сепаратор, обогащаемый класс, что позволяет анализировать и оптимизировать влияние факторов, а следовательно, совершенствовать технологию обогащения.

title-icon Подобные новости