Методи автоматичного контролю і регулювання сухої магнітної сепарації залізних руд

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.926:534.16

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Методи автоматичного контролю і регулювання сухої магнітної сепарації залізних руд

Спеціальність: 05.13.07 - автоматизація процесів управління

Гуараб Мохаммед

Дніпропетровськ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі економічної кібернетики та інформаційних технологій в Національному гірничому університеті (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України.

Наукові керівники - доктор технічних наук, професор Воронов Валентин Андрійович, професор кафедри економічної кібернетики та інформаційних технологій Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України;

доктор технічних наук, професор Кочура Євген Віталійович, завідувач кафедри економічної кібернетики та інформаційних технологій Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Слєсарєв Володимир Вікторович, декан факультету інформаційних технологій, завідувач кафедри системного аналізу і управління Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України;

доктор технічних наук, професор Хорольський Валентин Петрович, завідувач кафедри менеджменту Криворізького економічного інституту Київського Національного економічного університету Міністерства освіти і науки України.

Захист відбудеться «19» червня 2009 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.07 Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 49000, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 49000, м. Дніпропетровськ, просп. К.Маркса, 19.

Автореферат розісланий «15» травня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к.т.н. О.О. Азюковський

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Сировинною базою чорної металургії України є запаси залізних руд. Залізні руди, що видобуваються підземним та відкритим способом вміщують пусту породу та дрібні фракції, які вилучаються із подальшого технологічного процесу рудопідготовки та збагачення за допомогою сухої магнітної сепарації руди. Фізико-механічні властивості залізних руд суттєво змінюються, тому без автоматичного контролю і регулювання процесів сухої магнітної сепарації неможливо забезпечити високу якість агломераційної руди та залізорудного концентрату, а також високі техніко-економічні показники рудопідготовки та збагачення.

Відомі методи автоматизації процесів мокрої магнітної сепарації не можуть бути застосовані для автоматизації сухої магнітної сепарації. Не розроблені методи автоматичного контролю і регулювання змінних сепараційних характеристик магнітних сепараторів сухого збагачення руди. Тому, до теперішнього часу процеси сухої магнітної сепарації на дробарно-сортувальних фабриках та гірничо-збагачувальних комбінатах залишаються неавтоматизованими.

Ефективність розділення руди на бідні та багаті на вміст заліза фракції залежить від межі розділення та крутизни сепараційної характеристики магнітного сепаратора. Ця межа визначається співвідношенням магнітних та відцентрових сил, що діють на частини руди у робочій зоні сепаратору.

Коливання вмісту заліза у руді, що збагачується, потребує автоматичного контролю та регулювання межі розділення магнітного сепаратора. Без вирішення цієї задачі зміна фізико-механічних властивостей руди, що збагачується, провокує засмічування концентрату бідними фракціями та пустою породою, а багаті фракції будуть потрапляти у відходи.

Розв'язання задачі автоматичного контролю і регулювання ефективності процесів сухої магнітної сепарації вирішує проблеми зниження витрат електроенергії на виробництво концентрату, підвищення його якості та зменшення втрат заліза у відходах.

Тому розробка методів автоматичного контролю і регулювання процесів сухої магнітної сепарації залізних руд на основі встановлення закономірностей формування межі розділення сепараційної характеристики магнітного сепаратора сухого збагачення руди є актуальною науково-технічною задачею.

Наукова задача дисертації полягає у встановленні закономірностей формування сепараційної характеристики та сигналів магнітної індукції у робочій зоні магнітного сепаратора для сухого збагачення з метою обґрунтування методів автоматичного контролю і регулювання, що забезпечують підвищення вилучення заліза та якості залізорудного концентрату.

Зв'язок роботи з науковими програмами та планами науково-дослідних робіт. Дисертаційна робота є складовою частиною досліджень, що проведені у Національному гірничому університеті за держбюджетною науково-дослідною темою «Автоматизація процесів рудопідготовки та збагачення руд на основі використання принципу пілотного апарата» (№ державної реєстрації № 0106U008092), де автор брав участь як виконавець.

Мета і задачі наукового дослідження. Метою дисертації є розробка методів автоматичного контролю і регулювання процесів сухої магнітної сепарації залізних руд на основі встановлення закономірності формування сигналів магнітної індукції у робочій зоні сепаратора та межі розділення його сепараційної характеристики.

Для досягнення поставленої мети у роботі вирішені наступні завдання:

- виконаний аналіз сучасного стану автоматизації процесів магнітної сепарації залізних руд з метою формування цілей та задач дослідження;

- проведені теоретичні та експериментальні дослідження магнітних сепараторів для сухого збагачення як об'єктів автоматичного контролю та управління з метою виявлення їх характеристик і залежностей для розробки методів автоматичного контролю і регулювання процесами сухої магнітної сепарації;

- науково обґрунтовані функціонально-алгоритмічні структури систем автоматичного контролю і регулювання процесами сухої магнітної сепарації;

- виконані дослідження систем автоматичного контролю і регулювання процесами сухої магнітної сепарації методом імітаційного моделювання і аналітичними методами;

- наведені пропозиції щодо технічної реалізації систем автоматичного контролю і регулювання процесів сухої магнітної сепарації залізних руд.

Об'єкт дослідження: технологічний процес сухої магнітної сепарації залізних руд, як об'єкт автоматичного контролю і управління.

Предмет дослідження: методи автоматичного контролю і регулювання процесів сухої магнітної сепарації залізних руд.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети були використані наступні методи дослідження: аналіз інформації, систематизація відомих методів і систем автоматичного контролю та управління процесами магнітної сепарації - для постановки мети та завдань дослідження; теорія масопереносу, теорія магнітного збагачення; теорія автоматичного управління, теоретичні основи електротехніки, теорія випадкових процесів - для дослідження магнітних сепараторів для сухого збагачення, як об'єктів автоматичного управління, та розробки методів автоматичного контролю і регулювання процесами сухого магнітного збагачення залізних руд; методи теорії ймовірності, математичної статистики та статистичної динаміки, теорії планування експериментів - для експериментального дослідження статистичних та динамічних характеристик магнітного сепаратора , як об'єкту автоматичного контролю і регулювання; методи імітаційного моделювання систем, теорія систем екстремального регулювання, теорія імпульсних систем - для дослідження дискретних систем автоматичного регулювання процесами сухої магнітної сепарації залізних руд.

Наукові положення.

1. Автоматичне регулювання межі розділення сепараційної характеристики магнітного сепаратору для сухого збагачення руди здійснюється за сигналом відхилення магнітної індукції у робочій зоні сепаратора від заданого значення, шляхом зміни швидкості обертання барабану сепаратора при заданій продуктивності по руді, що на відміну від підтримання швидкості барабану на заданому рівні, підвищує ефективність розділення руди на бідні та багаті фракції, зменшує забруднення концентрату пустою породою та втрати заліза у відходах.

2. Максимум взаємокореляційної функції центрованих випадкових процесів флуктуацій магнітних індукцій у робочих зонах входу руди та виведення концентрату магнітного сепаратора для сухого збагачення відповідає максимальній ефективності розділення руди на бідні та багаті фракції, що на відміну від контролю ефективності розділення за даними аналізу технологічних проб, дозволяє автоматично контролювати ефективність процесу сухої магнітної сепарації залізних руд, підвищити якість концентрату та зменшити втрати заліза у відходах.

Новизна отриманих результатів:

- одержані нові аналітичні залежності що пояснюють закономірності формування характеристик магнітного поля сепаратора для сухого збагачення, які відрізняються від відомих зв'язком магнітної індукції у робочій зоні сепаратора з урахуванням магнітної сприйнятливості шару концентрату та кутовою швидкістю обертання барабану сепаратора, що дозволяє науково обґрунтувати метод автоматичної стабілізації режиму роботи магнітного сепаратора шляхом регулювання швидкості обертання приводного електродвигуна його барабану за відхиленням магнітної індукції у робочій зоні сепаратора від заданого значення;

- одержані нові закономірності, що пояснюють процеси статистичної динаміки сепарації залізної руди у робочій зоні магнітного сепаратора для сухого збагачення, які відрізняються від відомих сепараційних характеристик наявністю окрім конструктивних параметрів магнітного сепаратора додаткових параметрів вбудованої системи автоматичного контролю таких як відносний зсув у просторі місць відбору інформації щодо магнітної індукції у робочих зонах сепаратора, що дозволяє використовувати магнітний сепаратор як природній автоматичний аналізатор ефективності процесу сухої магнітної сепарації;

– вперше встановлено закономірність, яка полягає в тому, що продуктивність за переробленою рудою магнітного сепаратора для сухого збагачення при постійній швидкості обертання барабану у полішаровому режимі роботи прямо пропорційна масі руди у робочій зоні сепаратора та обернено пропорційна часу закінчення сепараційного процесу у робочій зоні, що визначається за максимумом взаємокореляційної функції випадкових процесів флуктуацій магнітних індукцій на вході та виході робочої зони сепаратора, що дозволяє обґрунтувати принципи побудови систем управління продуктивністю магнітних сепараторів для сухого збагачення руди;

– автоматичне сортування залізних руд за вмістом заліза на багату агломераційну руду, руду, що йде на збагачення та будівельні матеріали забезпечується послідовно з'єднаними за схемою з перечисткою хвостів магнітними сепараторами з різними заданими межами розділення, які підтримуються автоматичним регулюванням магнітної індукції у робочих зонах сепараторів шляхом зміни швидкості обертання їх барабанів, що на відміну від сортування тільки за крупністю руди підвищує якість агломераційної руди і залізорудного концентрату.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці методів і принципів побудови систем автоматичного контролю і регулювання процесів сухої магнітної сепарації залізних руд, що дозволяє підвищити якість агломераційної руди та залізорудного концентрату, покращити техніко-економічні показники дробарно-сортувальних та магнітозбагачувальних фабрик.

Запропонований метод автоматичного регулювання швидкості обертання барабану магнітного сепаратора для сухого збагачення за величиною відхилення магнітної індукції у робочій зоні сепаратора від заданого значення, що на відміну від встановлення швидкості під час налаштування електроприводу дозволяє автоматично стабілізувати межу розділення сепараційної характеристики магнітного сепаратора при сухому збагаченні залізних руд з властивостями, що змінюються, та підвищити якість залізорудного концентрату.

Запропонований метод автоматичного сортування залізних руд підземного видобутку на багаті і бідні фракції, який забезпечується послідовно з'єднаними за схемою з перечисткою хвостів магнітними сепараторами з різними заданими магнітними індукціями у робочих зонах, що на відміну від відомого метода сортування за крупністю забезпечує більш ефективне розділення руд на багаті і бідні фракції та пусту породу, що підвищує якість залізорудної сировини, техніко-економічні показники подальших процесів збагачення та доменного виробництва чавуна.

Розроблені принципи побудови та функціонально-алгоритмічні структури систем автоматичного контролю і регулювання, систем екстремального регулювання продуктивності магнітних сепараторів для сухого збагачення, які працюють без пошукових коливань, що на відміну від систем автоматичної стабілізації продуктивності по руді на вході магнітних сепараторів підвищують продуктивність магнітних сепараторів для сухого збагачення по концентрату.

Результати роботи прийняті для впровадження ВАТ «Проектний та проектно-конструкторський інститут Металургавтоматика» в проект АСУТП збагачувальної фабрики Криворізького гірничо-збагачувального комбінату окислених руд (проект 04256 - АСУ).

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно сформулював завдання дослідження, наукові положення та результати, виконав теоретичну і практичну частину роботи. Зміст дисертації викладений автором самостійно.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідалися та одержали схвалення на шостій міжнародній науково-практичній і методичній конференції «Інформаційні технології в галузі дистанційної освіти, міжнародного співробітництва та інтеграції освіти, науки і виробництва» (м. Дніпропетровськ, 2008), міжнародній науково-технічній конференції «Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2008» (м. Кривий Ріг, 2008), міжнародній науково-технічній конференції «Інтегровані системи управління в гірничо-металургійному комплексі» (ІСУГМК -2008) (м. Кривий Ріг, 2008).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладені у шести друкованих працях, з них п' ять у фахових виданнях, одна - матеріали конференції.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи - 165 сторінок, із них 132 сторінки - основний текст. Дисертація містить 68 рисунки, 4 - таблиці, список використаних джерел із 119 найменувань на 11 сторінках, 2 додатки на 6 сторінках.

магнітний сепарація залізний руда

Основний зміст роботи

У вступі відзначено, що питаннями автоматизації технологічних процесів на збагачувальних фабриках присвячені роботи вчених: Барського Л.А., Бунька В.О., Власова К.П., Воронова В.А., Зобніна Б.Б., Качана Ю.Г., Козіна В.З., Кочури Є.В., Марюти О.М., Младецького І.К., Назаренка В.М., Новицького І.В., Нестєрова Г.С., Процуто В.С., Тіхонова О.М., Тропа А.Є., Ульшина В.А., Хорольского В.П., А.Лінча, Д.Гільберта, Д.Хербста та інших.

Обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульована мета та основні задачі дослідження. Викладені наукові положення і результати, показана їх наукова новизна та практична цінність роботи.

У першому розділі виконаний аналіз сучасного стану автоматизації процесів сухої і мокрої магнітної сепарації, що дозволило зробити наступні висновки:

- автоматизації процесів сухої магнітної сепарації у порівнянні з автоматизацією мокрої магнітної сепарації до теперішнього часу не приділялося належної уваги, незважаючи на те, що при коливаннях властивостей збагачувальної руди без автоматизації попередньої сухої магнітної сепарації неможливо забезпечити високі техніко-економічні показники процесів рудопідготовки та збагачення;

- методи автоматизації процесів мокрої магнітної сепарації неможливо використати до автоматизації процесів сухої магнітної сепарації у зв'язку із відсутністю при сухій сепарації головних управляючих впливів - щільності пульпи та витрати води;

- з точки зору інформаційного забезпечення найбільш перспективними для автоматизації сухої магнітної сепарації є сигнали магнітної індукції магнітного поля у робочій зоні магнітного сепаратора, та сигнал активної потужності електродвигуна барабану сепаратора, але до теперішнього часу ці сигнали не досліджувались і не використовувались для автоматизації магнітних сепараторів для сухого збагачення;

- магнітні сепаратори для сухого збагачення як об'єкти автоматичного управління мають суттєві конструктивні особливості і працюють у різних технологічних режимах і схемах збагачення, тому потребують розробки спеціальних методів автоматичного контролю і регулювання.

У розділі висвітлена постановка мети та завдання досліджень.

У другому розділі дисертації виконані теоретичні дослідження магнітних сепараторів для сухого збагачення, як об'єктів автоматичного управління.

Виконаний аналіз математичних моделей процесу сухої магнітної сепарації та сепараційної характеристики магнітного сепаратору для сухого збагачення.

Рівняння ідеальної сепараційної характеристики для магнітного сепаратора сухого збагачення з моношаром збагаченої руди:

(1)

Крутість реальної сепараційної характеристики визначається конструктивними параметрами магнітного сепаратора. Змінною сепараційної характеристики магнітного сепаратора для сухого збагачення, що регулюється, є магнітна сприйнятливість розділення , або межа розділення.

На основі аналізу рівнянь масопереносу і балансу магнітних та відцентрованих сил, що діють на частини руди, одержано вираз для магнітної сприйнятливості розділення :

, (2)

де: - лінійна швидкість обертання барабана сепаратора; - щільність руди; - радіус барабана сепаратора; - напруженість магнітного поля магнітної системи сепаратора.

Аналіз рівняння (2) показує що реальним регулюючим впливом для сепараторів з постійними магнітами, який стабілізує межу розділення , є швидкість обертання барабана сепаратора. Ця швидкість впливає на відцентрову силу, змінює баланс сил, що діють на частини руди, умови розділення руди на барабані сепаратора та масову долю заліза у шарі концентрату на барабані сепаратора.

Визначено діапазон регулювання швидкості обертання барабана на основі аналізу механіки збагачення руди та діапазону зміни магнітної сприйнятливості руди, що визначається коливаннями масової частки магнітного заліза у руді.

Метою автоматизації процесу сухої магнітної сепарації є стабілізація межі розділення сепараційної характеристики при коливаннях магнітної сприйнятливості руди, що збагачується. З теорії збагачення відомо, що визначається магнітною індукцією у робочій зоні магнітного сепаратора.

Для магнітних сепараторів, які працюють з високими продуктивностями по руді, що перероблюється, концентрат на поверхні барабану має полішарову структуру.

При входу ідеально перемішаного матеріалу у зону розділення графік є горизонтальна лінія .

Надалі у моменти часу

під час проходження матеріалу у робочій зоні розділення крива деформується наближаючись до ідеальної сепараційної характеристики при , де - час закінчення процесу сепарації.

Кінетика процесу сухого магнітного збагачення описується формулою:

,(3)

де:

(4)

Час процесу сепарації і результати збагачення залежать від довжини робочої зони сепаратору та лінійної швидкості обертання його барабана .

У формулі (4) - напруженість магнітного поля сепаратора; - товщина шару руди, що збагачується; - коефіцієнт опору середовища; - коефіцієнт дифузії; - диференційна функція розподілу властивостей руди.

Вимогою управління процесу полішарового сухого магнітного збагачення є закінчення процесу збагачення тобто розділення руди на бідні та багаті фракції.

Процес збагачення є стохастичним. У роботі запропоновано оцінювати час завершення магнітної сепарації за максимумом взаємокореляційної функції між магнітними індукціями у робочій зоні на вході та виході магнітного сепаратора. Для сепараторів, що працюють з великими продуктивностями у стиснених режимах

,

де - запас руди у робочій зоні; - продуктивність сепаратора по руді, що відповідає умовам закінчення сепараційного процесу. Цю продуктивність сепаратора по руді можна визначити за формулою:

,

де - час еквівалентного запізнювання, що відповідає максимуму взаємокореляційної функції магнітних індукцій на вході та виході сепаратору, що відповідають масовим часткам заліза у руді та концентраті.

У третьому розділі наведені результати експериментальних досліджень найбільш поширеного магнітного сепаратору для сухого збагачення типу 168 - СЭ як об'єкта автоматичного контролю і регулювання. Експериментально підтверджено можливість автоматичного контролю масової частки заліза у руді при постійній продуктивності за сигналом давача магнітної індукції у робочій зоні сепаратору для сухого збагачення.

Одержано рівняння регресії:

Експериментально одержана статична характеристика магнітного сепаратору по каналу «продуктивність по руді - сигнал активної потужності електродвигуна барабана сепаратора».

Рівняння регресії:

Експериментально підтверджено нормальність закону розподілення збурюючих впливів на процес сухої магнітної сепарації - коливань продуктивності і масової частки заліза у руді. Визначені автокореляційні функції і спектральні щільності основних збурюючих впливів на процес сухої магнітної сепарації. Шляхом вирішення рівняння Вінера-Хопфа визначена перехідна і передатна функції магнітного сепаратора для сухого збагачення. Визначені взаємокореляційні функції магнітних індукцій на вході та виході робочій зони магнітного сепаратора, що наведені на рис. 5. Тут продуктивності по руді:

; ; .

Час закінчення процесу сепарації:

Встановлено, що період найбільш високочастотних коливань збурення на процес магнітної сепарації вимірюється годинами, а еквівалентне запізнювання процесу сепарації вимірюється секундами, тому магнітний сепаратор для сухого збагачення являє собою статичний об'єкт регулювання.

У четвертому розділі науково обґрунтовані функціонально-алгоритмічні структури систем автоматичного контролю і регулювання процесами сухої магнітної сепарації.

Розроблені функціональні схеми системи автоматичного регулювання межі розділення процесу сухої магнітної сепарації, що є основою автоматизації процесу сортування залізних руд по вмісту в них заліза.

Також розроблені функціональні схеми системи екстремального регулювання продуктивності двобарабанного магнітного сепаратора для сухого збагачення та системи статистичного регулювання якості залізорудного концентрату на виході магнітного сепаратору сухого збагачення.

Наведені схеми алгоритмів функціонування систем автоматичного контролю і регулювання процесами сухої магнітної сепарації та пропозиції з технічної реалізації запропонованих систем на базі промислових комп'ютерних робочих станцій.

У п'ятому розділі наведені результати досліджень трьох типів систем автоматичного регулювання процесів сухої магнітної сепарації.

Руда з бункеру йде на магнітний сепаратор, що має межу розділення і сепараційну характеристику. При зміні властивостей руди задана межа розділення стабілізується зміною кутової швидкості, за допомогою тиристорного перетворювача. В бункер йде пуста порода та бідні фракції. Проміжний магнітний продукт з сепаратору йде на сепаратор, що має межу розділення і сепараційну характеристику. Межа розділення стабілізується зміною кутової швидкості обертання барабану Магнітний продукт сепаратору являє собою багату агломераційну руду, що відвантажується у вагони. Хвости сепаратора являють собою руду, що відвантажується на збагачувальну фабрику для виробництва залізорудного концентрату.

Виконано імітаційне моделювання системи статистичного регулювання якості залізорудного концентрату на виході магнітного сепаратору сухого збагачення. Розроблена схема алгоритму, визначена кількість імітаційних експериментів.

Визначені попереджувальні границі регулювання.

Згідно з технологічними вимогами масова частка заліза у концентраті магнітного сепаратору для сухого збагачення .

Результати імітаційного моделювання показують, що статистичне регулювання підвищує вихід магнітного продукту сепаратора заданої якості з 62% до 82%, тобто на 20%. Визначені оптимальні параметри налаштування системи статистичного регулювання, що забезпечують максимальний вихід концентрату.

Виконані розрахунки параметрів налаштування диференційної системи екстремального регулювання двобарабанного магнітного сепаратора за критерієм мінімуму середньоквадратичної помилки регулювання .

Досліджена динаміка системи при східчастій зміні помилки системи. Результати досліджень показали, що показники якості регулювання системи відповідають вимогам до загальнопромислових систем автоматичного регулювання.

Виконані дослідження імпульсної системи регулювання межі розділення магнітного сепаратора шляхом зміни швидкості обертання його барабану.

Одержане кінцево-різностне рівняння системи.

,(5)

де - вихідний токовий сигнал давача магнітної індукції у робочій зоні сепаратора; - завдання.

,(6)

,(7)

де: - коефіцієнт передачі сепаратора; Т - постійна часу сепаратора; - період дискретизації;

Знайдена реакція імпульсної системи на одиничну східчасту зміну завдання шляхом рішення кінцево-різністного рівняння системи (5).

Зроблений висновок, що межу розділення магнітного сепаратору для сухого збагачення можна регулювати зміною швидкості обертання барабана за допомогою комплектних тиристорних перетворювачів, у склад яких входить імпульсний цифровий регулятор швидкості асинхронного електродвигуна.

У додатках наведені таблиці експериментальних даних, а також акт про практичне використання результатів дисертаційної роботи.

Висновки

Дисертація є завершеною науковою роботою, у якій вирішена важлива науково-технічна задача - наукового обґрунтування методів автоматичного контролю і регулювання технологічними процесами сухої магнітної сепарації залізних руд, яка дозволяє підвищити ефективність розділення руди, що добувається, на багаті і бідні фракції, підвищити якість агломераційної руди і залізорудного концентрату, знизити собівартість їх виробництва.

Основні висновки і результати роботи полягають у наступному:

1. Встановлено, що автоматична стабілізація межі розділення магнітного сепаратора забезпечується автоматичним регулюванням швидкості обертання барабану сепаратора за відхиленням магнітної індукції в робочій зоні магнітного сепаратора від заданого значення.

2. Встановлено, що автоматичне сортування руд підземної добичі на багату агломераційну руду, руду що йде на збагачення та будівельні матеріали, забезпечується послідовно працюючими магнітними сепараторами з різними межами розділення, що стабілізуються зміною швидкості обертання барабанів сепараторів.

3. Встановлено, що закінчення процесу розділення руди на бідні та багаті фракції можливо автоматично контролювати за максимумом взаємокореляційної функції центрованих випадкових процесів флуктуацій магнітних індукцій на вході і виході робочої зони магнітного сепаратора для сухого збагачення

4. Використання відносного зсуву двох статичних характеристик залежності активної потужності, споживаної електродвигунами двох барабанів магнітного сепаратора для сухого збагачення від продуктивності за переробленою рудою забезпечує реалізацію диференціальної системи екстремального регулювання продуктивності двобарабанного магнітного сепаратора, що підвищує якість екстремального регулювання.

5. Визначено, що критерієм оптимізації за продуктивністю технологічного комплексу з паралельно працюючими магнітними сепараторами для сухого збагачення є різниця сигналів активної потужності приводних електродвигунів двох сепараторів, що працюють з різною продуктивністю, що забезпечує підвищення якості автоматичної оптимізації та підвищує продуктивність комплексу за переробленою рудою.

6. Одержані нові аналітичні залежності, що пояснюють закономірності формування межі розділення магнітного сепаратора, які відрізняються від відомих зв'язком магнітної індукції магнітного поля у робочій зоні сепаратора з магнітною проникливістю шару концентрату і кутовою швидкістю обертання барабана сепаратора. Це дозволило науково обґрунтувати метод автоматичного регулювання межі розділення магнітного сепаратора для сухого збагачення шляхом зміни швидкості обертання його барабану за відхиленням магнітної індукції у робочій зоні від заданого значення.

7. Одержані нові аналітичні залежності, що описують процес розділення руди у робочій зоні сепаратора, що на відміну від відомих сепараційних характеристик включають параметри взаємокореляційної функції сигналів магнітної індукції на вході і виході робочої зони сепаратора, а також зсув у просторі давачів магнітної індукції, що дозволяє використовувати магнітний сепаратор як автоматичний аналізатор ефективності процесу збагачення.

8. Розроблений метод та система автоматичного контролю і регулювання швидкості обертання барабану магнітного сепаратора, що дозволяє стабілізувати межу розділення магнітного сепаратора для сухого збагачення і підвищити якість концентрату.

9. Розроблений метод автоматичного сортування залізних руд підземного видобутку на дробарно-сортувальних фабриках, що на відміну від сортування за крупністю шматків руди забезпечує підвищення ефективності розділення рудної сировини на агломераційну руду, руду, що йде на збагачення і нерудні будівельні матеріали.

10. Розроблені метод і диференційна система екстремального регулювання продуктивності магнітних сепараторів для сухого збагачення, що дозволяє підвищити продуктивність магнітних сепараторів з переробленої руди.

11. Науково обґрунтовані технічні вимоги і функціонально-алгоритмічні структури систем автоматизації процесів сухої магнітної сепарації.

12. Основні наукові результати роботи прийняті для впровадження ВАТ «Проектний та проектно-конструкторський інститут Металургавтоматика» в проект АСУГП збагачувальної фабрики Криворізького гірничо-збагачувального комбінату окислених руд (проект 04256-АСУ).

Публікації за темою дисертації

1. Гуараб Мохаммед. Автоматический контроль качества магнитного продукта сепаратора сухого обогащения / Гуараб Мохаммед // Науковий вісник Національного гірничого університету. - 2005. - № 12. - С. 86-89.

2. Гуараб Мохаммед. Корреляционная система автоматизированного управления производительностью процесса сухой магнитной сепарации / Гуараб Мохаммед, Е.В. Кочура // Гірнича електромеханіка та автоматика. - 2007. - № 79. - С. 62-66.

3. Гуараб Мохаммед. Автоматическое регулирование границы разделения магнитного сепаратора сухого обогащения / В.А. Воронов, Гуараб Мохаммед, Е.В. Кочура // Науковий вісник Національного гірничого університету. - 2008. - № 1. - С. 80-82.

4. Гуараб Мохаммед. Автоматизация сортировки железных руд по содержанию в них магнитного железа / Е.В. Кочура, Гуараб Мохаммед. // Науковий вісник Національного гірничого університету. - 2008. - № 2. - С. 83-85.

5. Гуараб Мохаммед. Автоматизация управления сортировкой железных руд / Е.В. Кочура, Гуараб Мохаммед // Вісник Криворізького технічного університету. - 2008. - № 21. - С. 154-157.

6. Гуараб Мохаммед. Автоматизация магнитных сепараторов для сухого обогащения железных руд / Е.В. Кочура, Гуараб Мохаммед // Академический вестник Международной академии компьютерных наук и систем. - 2008. - № 21-22. - С. 59-62.

Особистий внесок здобувача в роботі написані в співавторстві

[2] - наукове обґрунтування функціональної схеми кореляційної системи управління продуктивністю сухого магнітного сепаратора;

[3] - побудова фізико-математичної моделі і обґрунтування методу автоматичного регулювання межі розділення;

[4] - обґрунтування принципу побудови систем автоматизації управління сортировкою залізних руд;

[5] - постановка задачі та розробка схеми системи автоматизації управління сортировкою залізних руд за вмістом заліза;

[6] - розробка технічних вимог до систем автоматизованого управління сухою магнітною сепарацією.

Анотація

Гуараб Мохаммед. Методи автоматичного контролю і регулювання сухої магнітної сепарації залізних руд. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 - Автоматизація процесів управління. Національний гірничий університет. Дніпропетровськ, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової задачі автоматизації процесів управління сухою магнітною сепарацією залізних руд шляхом використання магнітного сепаратору для сухого збагачення як технічного засобу автоматизації та встановлення нових закономірностей формування сигналів магнітної індукції у робочій зоні сепаратора та активної потужності приводного електродвигуна барабану сепаратора.

Науково обґрунтовані функціонально-алгоритмічні структури та технічні вимоги до систем автоматичного контролю і регулювання процесами сухої магнітної сепарації.

Результати роботи впроваджені у проект і можуть бути використані на залізорудних збагачувальних та дробільно-сортувальних фабриках у гірничо-металургійній промисловості.

Ключові слова: сухе збагачення руди, магнітні сепаратори, автоматизація управління, автоматичний контроль, системи і алгоритми автоматичного регулювання, якість, агломераційна руда, залізорудний концентрат.

Аннотация

Гуараб Мохаммед. Методы автоматического контроля и регулирования сухой магнитной сепарации железных руд. Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 - Автоматизация процессов управления. - Национальный горный университет. Днепропетровск, 2008.

Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи - автоматизации процессов управления сухой магнитной сепарации железных руд путем применения магнитного сепаратора в качестве технического средства автоматизации на основе установления новых закономерностей формирования сигналов магнитной индукции в рабочей зоне сепаратора и активной мощности приводного электродвигателя барабана сепаратора. Решение этой задачи позволяет повысить эффективность разделения добываемой железной руды на богатые и бедные фракции, повысить качество агломерационной руды и железорудного концентрата, снизить себестоимость их производства.

Установлено, что автоматическая стабилизация границы разделения магнитного сепаратора обеспечивается автоматическим регулированием скорости вращения барабана сепаратора по отклонению магнитной индукции в рабочей зоне магнитного сепаратора от заданного значения.

Установлено, что автоматическая сортировка руд подземной добычи на богатую агломерационную руду, руду, поступающую на обогащение, и нерудные строительные материалы обеспечивается последовательно работающими магнитными сепараторами с различными границами разделения, которые стабилизируются изменением скорости вращения барабанов сепараторов.

Установлено, что максимальную эффективность процесса разделения руды на бедные и богатые фракции можно автоматически контролировать по максимуму взаимокорреляционной функции центрированных случайных процессов флуктуаций магнитных индукций на входе и выходе рабочей зоны магнитного сепаратора для сухого обогащения.

Использование относительного сдвига двух статических характеристик зависимостей активной мощности, потребляемой электродвигателями двух барабанов магнитного сепаратора для сухого обогащения от производительности по переработанной руде, обеспечивает реализацию дифференциальной системы экстремального регулирования производительности двухбарабанного магнитного сепаратора, что повышает качество экстремального регулирования.

Установлено, что критерием оптимизации по производительности технологического комплекса с параллельно работающими магнитными сепараторами для сухого обогащения является разность сигналов активной мощности приводных электродвигателей двух сепараторов, которые работают с разной производительностью, что обеспечивает повышение качества автоматической оптимизации и повышает производительность комплекса сухой магнитной сепарации по переработанной руде.

Получены новые аналитические зависимости, которые объясняют закономерности формирования границы разделения магнитного сепаратора, которые отличаются от известных связью магнитной индукции магнитного поля в рабочей зоне сепаратора с магнитной восприимчивостью слоя концентрата и угловой скоростью вращения барабана сепаратора, что позволило научно обосновать метод автоматического регулирования границы разделения магнитного сепаратора для сухого обогащения путём изменения скорости вращения его барабана по отклонению магнитной индукции в рабочей зоне от заданного значения.

Получены новые аналитические зависимости, описывающие процесс разделения руды в рабочей зоне сепаратора, которые включают параметры взаимокорреляционной функции сигналов магнитной индукции на входе и выходе рабочей зоны сепаратора, а также смещение в пространстве датчиков магнитной индукции, что позволило использовать магнитный сепаратор как автоматический анализатор эффективности процесса обогащения.

Разработан метод и система автоматического контроля и регулирования скорости вращения барабана магнитного сепаратора, что позволило стабилизировать границу разделения магнитного сепаратора для сухого обогащения и повысить качество концентрата.

Разработан метод автоматической сортировки железных руд на дробильно-сортировочных фабриках по величине массовой доли железа, что повышает эффективность разделения руды на богатую агломерационную руду, руду, поступающую на обогащение и нерудные строительные материалы.

Разработан метод и дифференциальная система экстремального регулирования производительности магнитного сепаратора для сухого обогащения.

Разработаны технические требования и функционально-алгоритмические структуры систем автоматизации процессов сухой магнитной сепарации.

Основные научные положения и результаты работы приняты к внедрению ОАО «Проектный и проектно-конструкторский институт Металлургавтоматика» в проект АСУТП обогатительной фабрики Криворожского горно-обогатительного комбината окисленных руд (проект 04256-АСУ).

Ключевые слова: сухое магнитное обогащение руды, магнитные сепараторы, автоматизация управления, автоматический контроль, системы и алгоритмы автоматического регулирования, качество, агломерационная руда, железорудный концентрат.

The summary

Guarab Mohammed. Мethods of automated control and regulation of dry magnetice concentration of iron ore. - Manuscript.

Dissertatson on scientific degree of Candidate of Technscal Science on speciality 05.13.07. - Automation of processes of commande. - National Mining University of Ukraine, Dnipropetrovs'k, 2008.

The dissertation is devoted to solving actual scientific problem of increasing efficiency of automated control and regulation of dry magnetice concentration of iron ore by using industrial magnetic separator as technical means of automation and establishing new regularities of magnetic field induction formation in working zone of separator.

Technikal requirement to the systems of automated control and regulation of technological complexes of dry magnetice concentration are established.

Functional schemes of the systems of automated control and regulation of dry magnetice concentration are suggested.

The results of experimental researches and imitated modeling the systemes of automated control and regulation have shown their efficiency.

Keywords: dry ore dressing, magnetic separatores, automated control and regulation, sistems and algorithms of automatic regulation, iron ore quality.

Гуараб Мохаммед. Методи автоматичного контролю і регулювання сухої агнітної сепарації залізних руд. (Автореферат)

Підписано до друку 2009. Формат 60 х 90/16.

Папір офсет. Ризографія. Ум. друк. арк. 0,9.

Обл.-вид. арк. 0,9.

Національний гірничий університет

49005, м. Дніпропетровськ, просп. К.Маркса, 19.

Размещено на Allbest.ru