Способ контроля процесса помола в шаровой мельнице
Изобретение относится к горно-рудной и горно-химической промышленности и предназначено для контроля процесса помола в шаровых мельницах. Цель изобретения - упрощение и ускорение процесса контроля. С помощью датчика шума и подключенного к нему анализатора спектра частот СКЧ-26 записывают частотные спектры акустического сигнала мельницы. Определяют номер центральной гармоники N в каждый момент времени, соответствующий центру тяжести фигуры, образованной огибающей соответствующего спектра в полосе частот от 20 до 1000 Гц и осями координат. Среднюю крупность и дисперсию крупности измельченного материала внутри мельницы в каждый момент времени определяют из соотношений R(T)=A/N<SP POS="POST">2</SP>(T) и σ(T) = B<SP POS="POST">.</SP>N<SP POS="POST">3</SP>(T), где R(T) - средняя крупность помола в момент времени T Σ(T) - дисперсия крупности помола в момент времени T N(T) - номер центральной гармоники в момент времени T T - время помола, А и В - коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья. 1 ил. 8 табл.
СО!ОЗ СОПЕ !Скик
СОffИА!1ИC:TИ ff-СКИХ
РЕСГ!УЕ ПИК
ГОСУДА РСТ Е! Е ННЫ Й КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГKffT СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 0 4 ibad (.7 „O К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730366/02 (22) 16.08.89 (46) 23.08.91. Бюл. М 31 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии (72) Б.Аскаров, С.Л,Пожаров, А.Махмудов, Л.С.Пешикова и Ю.С.Скрипников (53) 621.926(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР M 580900, кл. В 02 С 25/00, 1976, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПОМОЛА В ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЕ (57) Изобретение относится к горно-рудной и горно-химической промышленности и предназначено для контроля процесса помола в шаровых мельницах. Цель изобретения — упрощение и ускорение процесса контроля. С помощью датчика шума и подключенного к нему анализатора спектра чаИзобретение относится к контролю и управлению производственными процессами на фабриках горно-рудной и горно-химической промышленности, в частности к контролю процесса помола в шаровых мельницах, который относится к подготовительным процессам обогащения руд. Цель изобретения — упрощение и ускорение процесса контроля. На чертеже представлены частотные спектры акустических сигналов шаровой мельницы в зависимости от времени помола. Позициями 1, 2, 3. 4 на чертеже обозначены положения центральной гармоники частотного спектра сигнала. SU 1671350 А1 стот СКЧ-26 записывают частотные спектры акустического сигнала мельницы. Определяют номер централ,: ой гармоники N в каждый момент врем; «и. соответствующий центру тяжести фигуры, образованной огибающей соответствующе!о спектра в полосе частот от 20 до 1000 Гц и осями координат. Среднюю крупность и дисперсию крупности измельченного материала внутри мельницы в каждый момент времени определяют из соотношений R(t) -- А/N (t) и гт (t) = BN (t), где R(t) —. средняя крупность 3 помола в момент времени t; гт (t) — дисперсия крупности помола в момент времени t; N(t) номер центральной гармоники в момент времени т; т — время помола, А и В— коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья. 1 ил., 8 табл. Сущность способа заключается в использовании корреляции между перераспределениемм амплитудно-частотного спектра шума мельницы и гранулометрическим составом измельчаемой руды, которая объясняется тем, что по мере уменьшения крупности измельчаемых частиц руды, их собственные частоты колебаний увеличиваются. Такие источники шума мельницы как барабан и металлические шары за период технологического цикла измельчения существенного изменения не претерпевают и ха рактеризуются квазистационарной частью спектра. Установлено. что наиболее чувствительной к изменению крупности измельчаемого материала является область спектра от 20 1611350 до 1000 Гц. При этом каждая гармоника спектра в этой полосе частот соответствует определенному классу крупности частиц. А центральная гармоника, соответствующая центру тяжести фигуры, образованной огибающей спектра акустического сигнала в полосе частот от 20 до 1000 Гц и осью координат, соответствует преобладающему классу крупности и характеризует среднюю крупность и дисперсию помола по следующим соотношениям: R(t) = А/N (t); o(t) = В N (t). (1) где Р(1) — средняя крупность помола в момент времени t; o (t) — дисперсия крупности помола в момент времени t; N(1) — номер центральной гармоники е момент времени 1; t — время помола; А и  — коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья. Коэффициенты А и В определяются следующим образом. Ситовым анализом определяют гранулометрический состав исходного сырья и вычисляют его среднюю крупность и дисперсию крупности. В начальный момент работы мельницы регистрируют акустический шумовой сигнал, излучаемый ею. Предлагаемым способом производят анализ частотного спектра акустического сигнала, На основе сопоставления данных ситоеого и спектрального акализое, полученных е начальный момент времени измельчения, определяют коэффициенты пропорциональности А и В. Для того, чтобы показать независимость этих коэффициентов от других возмущающих фактов, кроме гранулометрического состава исходного сырья, рассматривается кинетика процесса измельчения в шаровой мельнице. Предполагается, что руда измельчается преимущественно эа счет соударений с мегаллическими шарами. Указанный процесс может описываться следующей системой уравнений; d N1 — — K21 N1; d 1 d К2 dt =- K21 N1 — Кз2 N2, dNa о 1 = К32 N2 где Ni — концентрация I-го класса крупности: К } — частота конверсии I-го класса крупности в i-й, Kii зависит от количества шаров и гранулометрического coclàâà исходного сырья, флуктуации которого являются основным возмущающим фактором процесса измельчения, При этом условно принимается, что; I =- 1 — недоиэмельченный класс крупности,! = 2 — класс крупности оптимального помола, 5 I = 3 — переизмельченный класс крупности. Если в исходный момент времени (t = =0)N1= N1, N2=0, N3=0, то М2(1) имеет максимум в момент времени }< (ки кзи} 10 К21 — Кз2 Таким образом, время измельчения t, при котором образуется максимальное количество класса крупности оптимального помола, зависит от К21 и Кз2. При заданных условиях технологического процесса измельчения руд К21 и Кз2 зависят только от крупности исходного сырья. Хотя в процессе контроля выбирается только одна частота спектра, она выявляет20 ся в результате анализа всего частотного спектра, излучаемого мельницей шума. Интегральная оценка спектра повышает качество контроля. Пример, Для измельчения брали 25 шеелитовую руду с гранулометрическим составом, приведенным в табл. 1. Звукометрический контроль процесса измельчения состоит из двух стадий: калибровки и измерения. Стадия калибровки 30 включает вычисление на основе гранулометрического состава исходного сырья плотности функции распределения по размерам (ФРР) для каждого класса крупности по формуле: 35 m м ХR (2) где m — масса определенного класса крупности; М вЂ” масса исходного сырья (загрузки 40 мельницы) Л R = R — R — раз эрос граничных значений данного класса 1;рупности. Эти данные привепены в табл. 2. На основе функции ФРР вычисляют 45 среднюю крупность R„и дисперсию крупности о, исходного сырья по формулам: яь 150 R, = f RF(R)dR = ) RF(R)dR = 84,52(мкм);(3) нн 1 50 гас 3 80 (мкм), (4) 12,44 10 где йм и Ra — граничные значения крупности исходного сырья (Вм = 1 мкм, Ra = 150 мкм); F(R) — плотность функции распределе55 ния по размерам; FRRaRc — максимальное значение функции ФРР. Исходное сырье загружают в лабораторную шаровую мельницу, включают ее и с 16 т 13ГЛ помощью датчика шул1з (микрофона), установленного на расстоянии 0,5 м и подключенного к анализатору спектра частот СК426 в начальный момент времени, производят запись спектра акустическпго сигнала 5 мельницы, этот спектр изображен нз чертеже сплошной линией. Диапазон спектра в полосе частот от 20 до 1000 Гц разбивают нз М гармоник (поддиапазонов) вдоль оси «астот с шагом А большим разрешающей 10 способности д спектрометра (в нашем эксперименте M = 140 с шагом, рзвныл Л- 7 Гц), и в каждой из них измеряют высоту огибающей спектра Нг,(i = 1: — М). Эти данные представлены в табл. 3. Время измельчения 15 т = О. Затем определяют номер гармоники N, соответствующей центру тяжести чертежа, образованной огибающей спектра зкустического сигнала и осью координат по форму- 20 ле: 1 (5) 2 1 1 где К вЂ” верхняя граница полосы частот в единицах Л = 7 Гц. В нашем примере К выбрано равным 128, при этол1 значении коэффициенты парной корреляции данньiх ситового анализа и предлагаемог о способа близки к 1, а N, определенно.-.. по (5), равно 52. На чертеже положение центрз тяжести спектра в момент времени 1 — 0 показано цифрой 1. Коэффициенты пропорциональности А и В определяют по следующим формулам; А = RcN = 84 52 — 227136,  — ç 80 — -.; =57 10 N 52 Нз этом этап калибровки заканчивается. 40 Стадия измерения вклю«зет запись «эстотного спектра акустического сигнала мельницы в каждый момент времени при помощи дзт«ика шума и подключенного к нему анализатора спектра частот СК4 — 26. 45 Спектры для моментов времени t =- 5 мин и t = 10 мин представлены на чертеже штриховой и штрих-пунктирной линией соответственно, Затем определяют номер центральной гармоники N в каждый момент 50 времени, соответствующий центру тяжести фигуры, образованной огибающей соответствующего спектра в полосе частот от 20 до 1000 Гц и осью координат, для чего диапазон спектра от 20 до 1000 Гц разбивают на 55 140 гармоник (поддиапззонов) и в каждой из них измеряют высоту огибающей спектра. Эти данные для времени t =- 5, 10 и 15 мин представлены в табл. 4, 5 и 6 соответственно. По формуле (5) находят номер центральной гармоники N. Нз «ергеже покяэзно е положение в моменты времени t 5, 10. 15 мин позициями 2, 3 и 4 соответственIlo. Затем по формулам (1) находят среднюю крупность и дисперсию крупногти из лель«енного материала внутри мельницы в каждый момент времени. В процесге эксперимента результаты, полученные предлагаемым способом, проверялись ситовым анализов, данные которого приведены в табл. 7. Данные ситового анализа: масса (г) классов крупности (R — R ) (мкм) и плотность функции распределения по размерзл Г (мм ) для каждого класса крупности. -1 Конечные результаты способа для различных моментов времени и результаты, полученные путем обработки данных ситового анализа, сведены в табл. 8. Как видно из табл, 8, коэффициенты парной корреляции для параметров R u гг близки к 1, что говорит о высокой точности способа звукометрического контроля процесса измельчения. Способ позволяет по сравнению с прототипом упростить и ускорить калибровку и контроль процесса измельчения, а также непрерывно контролировать крупность измельченного материала внутри мельницы и получать продукт с заданной крупностью, что повысит экономическую эффективность применения способа и уменьшит потери ценных продуктов в результате более эффективной работы последующих обогатительных пределов. Формула изобретения Способ контроля процесса помола в шаровои мельнице, включающий измерение амплитуд <зстотного спектра акустического сигнала в поддиапазонах частот с последующим определением крупности помола, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью упрощения и ускорения процесса контроля, определяют частоту центральной гармоники (N(t)j спектра в диапазоне частот 20— 1000 Гц из математического выражения К N 1/2 Н1 -— Н1, 1=1 I — — 1 где i — номер поддиапазона частотного спектра; К вЂ” верхняя граница поддиапазона частотного спектра; HI — ал1плитуда огибающей частотного спектра в i-м поддиапазоне; t — время, а среднюю крупность и дисперсию крупности помола определяют по математическим выражениям й(т) = А/N (т) и o(t) = BN (t), 1671350 где R(t) — средняя крупность помола в момент времени; о (t) — дисперсия крупности помола в момент времени; А и  — коэффициенты пропорциональности, определяемые гранулометрическим составом исходного сырья. Таблица 1 аблица аблица Примечание. N — номер гармоники; А — амплитуда гармоники. 1 3 5 7 В 11 12 13 14 16 17 18 19 21 22 23 24 26 27 28 29 31 32 33 34 13 13 13 13 13 13 13 16 17 18 44 93 83 66 53 49 127 113 82 63 57 52 47 41 41 53 36 37 38 39 41 42 43 44 46 47 48 49 51 52 53 54 56 57 59 61 62 63 64 66 67 68 69 88 109 106 106 92 92 98 121 77 61 58 58 56 49 43 41 39 51 62 64 56 58 63 71 71 72 73 74 76 77 78 79 81 82 83 84 86 87 88 89 91 92 93 94 96 97 98 99 101 102 103 104 105 63 57 53 47 47 57 48 47 49 47 49 49 49 47 47 43 41 37 32 33 42 43 41 28 97 81 106 107 108 109 111 112 113 114 116 117 118 119 121 122 123 124 126 127 43 38 29 29 29 29 28 28 27 22 22 21 21 1671350 А >> Таб>Л>>ЦВ5 1 н л к л н л 16 G7 51 46 41 36 29 28 26 26 26 26 24 24 3l зз зг 29 17 1В 18 18 1В 18 I8 18 гз 24 31 33 зо зо 31 8l 72 ьо Вз 89 77 59 46 Э9 39 эе 47 so о 2 4 6 8 1О 11 12 1З 14 1$ 16 I7 1В 19 го 21 22 23 г4 26 27 гв 29 эо 31 32 зэ 34 О 2 4 6 7 н 1О 11 12 13 14 16 11 1В 19 2О 21 гг 23 24 26 27 28 29 зо 31 эг Зз 34 16 17 18 19 21 2I г1 эз 43 91 92 71 63 48 73 78 71 47 41 64 36 о 56 97 97 зь .31 38 39 41 42 43 44 46 «7 48 49 51 52 53 54 56 57 58 59 ьо 61 62 63 64 66 67 бе 69 36 З7 Зн 39 41 42 43 4« 46 47 «Н .49 51 52 53 54 se 57 58 59 61 62 63 64 66 67 ьв 69 7О 164 166 146 116 1ог 1О1 13 63 57 47 46 43 39 39 39 46 52 58 77 во 72 71 1О 77 71 66 71 66 66 1ог 92 89 еи нэ 87 73 67 46 44 47 42 42 39 37 Э1 39 /б 5 49 6И 69 64 56 63 71 72 7З 7ч 76 77 78 79 8i аг вз 84 86 В1 вв 89 9О 91 92 93 94 96 91 98 99 1ОО 1О1 102 103 1О4 1О5 71 72 73 74 76 77 78 79 во 81 82 еэ Е4 85 аб 87 вв 89 91 92 93 94 96 97 98 99 1ОИ 1О1 102 1ОЭ 104 105 50 ,, 9 66 69 67 53 5> 1 «В ч> 7 71 47 46 ч7 54 56 56 56 51 48 Э7 34 З1 33 зз 33 32 3« 3S 34 5(> 91 81 ьь ьо 1/б 67 47 42 ы 66 56 47 49 47 43 39 4l 4Е 51 51 47 42 42 «г 42 42 39 37 37 33 106 107 108 1О9 111 112 113 11 1 i 5 116 117 118 119 121 122 123 124 126 127 1ОЬ 107 1ОВ 109 11О 111 112 11З 114 116 117 11В 119 1го 121 1гг 1гз 174 1гб 127 42 36 37 3е 34 3s 34 ээ 32 зо 28 28 29 29 29 гв 1671350 Таблица 6 I" ((N ) А А П А N А Таблица 7 Бремя измельчения, t, мин 1О Класс крупности К вЂ” R,мкм тп= 123 m= 70 m= 21 m= б 150 — 130 Г = 1,06 F=O,ЗО F= 6,74 F = 3,67 m = 182 m = 133 m = 103 m = 227 13О-11О F = 6,73 F = 5,18 F = 9,55 Г = 12,44 m = 12 m = 278 m = 310 m = 284 110-74 F = 8ю10 F = 8 72 Е = 7в93 = 6,46 m = 602 m - =350 m - =423 m = 5?4 74-1 Г = 5 26 1 =- 6 08 Г = 7 26 -F 8 29 О 15 1 16 2 20 Э 25 4 28 5 28 6 28 7 28 8 зо 9 33 1О ЗЗ 11 39 12 76 13 82 14 80 15 67 16 65 17 82 18 97 19 92 20 74 21 59 22 62 23 82 24 78 25 65 26 55 27 46 28 29 З1 32 33 34 36 З7 38 39 41 42 43 44 46 47 48 49 51 5г 53 54 26 23 23 23 23 23 23 27 32 26 25 г5 34 зг 32 37 38 38 38 56 57 58 59 бо 61 62 63 64 65 бб 67 68 69 71 72 7З 74 76 77 78 34 36 36 35 зз 68 53 41 Зб з7 38 36 36 38 48 47 47 81 82 83 84 86 87 88 89 91 92 93 94 96 97 98 99 1ОО 1О1 1ог 1ОЗ 48 48 53 52 48 57 48 44 42 42 46 73 74 67 104 34 105 35 106 33 107 29 108 29 109 26 110 23 111 23 112 ?5 З1 114 32 115 33 116 34 117 35 118 36 119 36 120 37 121 32 122 32 123 3 О 124 26 125 27 126 28 127 36 1871350 Т» б л и ц а 8 Время измельчения t мин 0 Номер центральной гармо— ники, N 55 52 Средняя крупность измельчения по данным ситового анализа (формула 3) К, мкм /5 Средняя крупность измельчения, полученная предлагаемым способом (ф-л» 1) R мкм 61 Коэффициент парной корреляции для параметра К 0,999 Дисперсия крупности нзмельчения по данным ситового анализ», ф-ла (), (р мкм 121 105 115 129 Коэффи ци е и т пар ной корреляции для параметра(0,918 (ю ! 50 60 70 80 90 1О 110 7Д7 П/ Л/ Составитель А. Абросимов Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец Редактор С, Лыжова Заказ 2786 Тираж 367 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Дисперсия круп постн измельчения, полученн»я предлагаемым способом (формула 1)(>, мкм 1 (о
