Усовершенствование управления процессом флотации с помощью колориметрии пульпы

В большинстве случаев управление контурами флотации осуществляется на основе оперативного элементного анализа проб, отбираемых из пульпопроводов. Для анализа спектра отражения цветных металлов, как правило, используются централизованные рентгенофлуоресцентные анализаторы. Решения Metso Outotec, основанные на технологии рентгеновской флуоресценции, включают анализаторы Courier 5 и Courier 6.

С другой стороны, отражательная спектроскопия является новой технологией, которая позволяет гораздо чаще получать результаты измерений пульпы. Такой метод имеет особые преимущества при работе с потоками концентрата основной флотации и конечного концентрата, в которых имеется достаточное содержание элементов для выполнения точных измерений. При помощи отражательной спектроскопии можно добиться существенного сокращения интервала отбора проб для элементного анализа. Если применить данный способ измерения на пульпопроводе с анализатором Courier, обычный интервал пробоотбора сократится с 10 - 25 минут до всего лишь 10 секунд. В результате данные анализов будут поступать практически непрерывно, что позволит отслеживать быстрые изменения в качестве концентрата и повысить эффективность автоматического управления техпроцессом.

Измерение спектра отражения

В основе технологии измерения спектра отражения лежит специфическая для каждого минерала способность поглощать свет в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах длины волн. Поскольку такая система является относительно недорогой и простой в применении, появляется возможность выполнять измерения с коротким интервалом пробоотбора на нескольких пульпопроводах одновременно. Однако существует определенная сложность в интерпретации информации, которая содержится в спектре видимого и ближнего инфракрасного излучения, кроме того, на спектр влияют и другие свойства пульпы. Поэтому для экспресс-анализа спектра отражения необходимо регулярно выполнять калибровку при помощи рентгенофлуоресцентного анализатора.

В состав устройства быстрого измерения входят измерительные зонды, установленные внутри вторичного пробоотборника блока мультиплексора Courier, и блок анализатора, закрепленный сбоку мультиплексора. Централизованная конструкция анализатора Courier позволяет выполнять практически непрерывное измерение спектра отражения на всех необходимых пульпопроводах. Конструкция типовой установки представлена на Рис. 1.

Для преобразования исходных данных измерения спектра пульпы в оценочные показатели содержания элементов применяется калибровочная модель. Эти значения передаются в распределенную систему управления (РСУ) так же, как и с применением традиционных результатов анализатора Courier.

Обеспечение точности измерений

Калибровка измерения спектра отражения выполняется при помощи рентгенофлуоресцентных проб потокового анализатора пульпы Courier. Статическая модель калибровки позволяет выявить взаимосвязь между спектрами отражения и содержанием элементов в имеющемся наборе калибровочных данных. Однако в непрерывном процессе такие модели остаются действительными в течение длительного времени лишь в редких случаях. Помимо непосредственных изменений содержания элементов в пульпе, на спектры отражения влияют и другие факторы, как

• гранулометрический состав
• изменение минералогии
• содержание твердого.

Было продемонстрировано, что в реальных технологических условиях необходима многократная и регулярная калибровка анализаторов спектра отражения.

Для решения этой задачи применяется рекурсивное обновление калибровочной модели. Его принцип заключается в том, что при каждом получении результатов анализа путем рентгеновской флуоресценции выбирается спектр отражения, измеряемый в это же время, а полученная новая пара калибровочных проб используется для обновления калибровочной модели. Для поддержания модели в актуальном состоянии более ранние пробы постепенно исключаются.

Непрерывное измерение содержания элементов

Главным преимуществом анализа спектра отражения является существенное сокращение интервала пробоотбора при анализе содержания элементов. На Рис. 2 приведен пример обнаруженных колебаний качества в пульпопроводе медного концентрата основной флотации. В данном случае, поскольку период колебаний находится в пределах трех минут, их невозможно выявить с помощью рентгенофлуоресцентного измерения. Но если применить быстрое измерение совместно с анализатором Courier, периодические изменения качества будут отчетливо видны.

Существенное снижение качества концентрата означает наличие проблем в предыдущем переделе. Быстрое измерение позволяет выявить резкие колебания качества и незамедлительно предпринять управляющие воздействия, направленные на восстановление нормального режима работы.

Технологию быстрого измерения можно применять и для усовершенствованного управления техпроцессом. Например, при автоматическом управлении качеством, быстрое измерение способно повысить производительность техпроцесса за счет соответствующего сокращения интервалов между выполняемыми контроллером действиями. Таким образом, контроллер будет быстрее реагировать на колебания качества, что позволит поддерживать целевые показатели техпроцесса при использовании сигналов управления, которые оказывают меньшее воздействие. В качестве примера можно привести отчет об увеличении содержания меди в концентрате основной флотации, контролируемой на основе технологии быстрого измерения (Кейонен и др., 2017).

Выводы

Отражательная спектроскопия является относительно недорогим и простым в применении способом сократить интервал пробоотбора для централизованных рентгенофлуоресцентных потоковых анализаторов. Для тех процессов, в которых периодические анализы потоковых рентгенофлуоресцентных анализаторов используются в качестве источника калибровки для измерения спектра отражения, используется автоматическая калибровочная схема. Это обеспечивает актуальность калибровочной модели независимо от изменений гранулометрического состава, содержания твердых частиц или минералогического состава пульпы. В результате непрерывные измерения качества концентрата могут применяться для повышения эффективности контроля и автоматического управления техпроцессом.

Литература

И. Кейонен, О. Хаависто, Й. Мартикайнен, В. Суонтака и Б. Мусуку: Повышение эффективности контроля качества с помощью оперативного элементного анализа. Конференция по вопросам флотации, 13-16 ноября 2017 г., Кейптаун, Южная Африка, 2017