Изследване на специфичния разход на електроенергия при полуавтогенно смилане на медни руди

където:

Разходът на електроенергия за смилане в полуавтогенни мелници зависи от редица фактори като: тегло на топковия товар, размер на мелницата, скорост на въртене, плътност на пулпа, едрина на изходния материал, механични свойства на рудата, количество руда, износване на облицовките, форма на лифтерите, физико-механични свойства на рудата и други [Аккерман].

Изборът на фактори, според които ще се определя специфичният разход на електроенергия, трябва да е подчинен на следните изисквания:

• 
  всеки фактор трябва да има определена граница на промяна, т.е. да е контролируем;
  

• 
  да е управляем, т.е. да се определят нивата в дефиниционната област;
  
• 
  параметрите му да могат да се измерват точно;
  
• 
  параметрите да са независими, т.е. да не са функционално свързани;
  

• 
  параметрите да са съвместими, за да се определят съвместните зависимости.
  

Управляващи фактори в настоящето изследване са:

• 
  – ъглова скорост на барабана на мелницата,. Този параметър е представен от оборотите на двигателя на мелницата - , защото предавателното отношение на редуктора и откритата зъбна предавка са постоянни;
  
• 
  – маса на средата (пълнежа) на мелницата. Този параметър показва какво е запълването в барабана на мелницата, и се измерва от товарна клетка на задния лагер на машината;
  

• 
  – натоварване на мелницата с руда, и се измерва от захранваща мелницата лентова везна;
  

• 
  – дебит на постъпващата вода, ;
  
• 
  A - преработката е количеството преработена руда в мелницата от момента на поставяне на нови облицовки на цилиндъра до момента на измерването (този параметър е пропорционален на износването на облицовките на мелницата).
  

Тази тенденция може да се обясни с факта, че намалената височина на лифтерите води не само до увеличаване на обема на мелницата, съответно промяна на пропускателната й способност, но и до намаляване на капацитета за повдигане на товара. Установено е, че увеличаването на скоростта на подаване на материали води до намаляване на времето за пребиваване на частиците в мелницата и до производството на пулп с по-големи частици по размер. По-високата скорост на захранване и по-големите частици водят до по-слабо извличане в процеса флотация [Минин, 2012]. Освен това с износването на лифтерите на барабана трябва да се увеличават и оборотите му (фиг. 2), за да се поддържа постоянна относителната му скорост, което води до увеличаване на специфичния разход на електроенергия.

От друга страна, специфичният разход на енергия намалява с повишаване на запълването на мелницата с руда и вода (фиг. 3, фиг. 4).


Фиг. 3. Зависимост на специфичния разход на енергия от запълването с руда


Фиг. 4. Зависимост на специфичния разход на енергия от количеството вода в мелницата
На фиг. 5 е показано отношението на специфичния разход на електроенергия в зависимост от масата на пълнежа (средата). Теоретично би следвало с повишаване на масата на пълнежа да се повишава и мощността, черпена от двигателя, но от друга страна се подобрява смилането поради повишаване на броя на ефективните удари. Поради това, че масата на пълнежа се променя в малки граници, в случая тази величина почти не влияе на относителния разход на електроенергия.
Статистическият анализ на получените резултати може да се обработи по два начина. Единият е чрез мате­матично формулирани зависимости, които са доказали адекватността си. Другият е чрез използването на компютърни програми, в които е заложена теорията от по-горе спомената литература.


Фиг. 5. Зависимост на специфичния разход на енергия от масата на пълнежа в мелницата

Таблица 1

параметър	модел	R-squared
Преработка, A		92,18%
Обороти, n		93,35%
Количество руда,Q		98,07%
Маса на пълнежа, M		92,55%
Количество вода, Qv		96,29%

където Е е специфичен разход на електроенергия, kWh/t

а/ линеен модел, описващ зависимостта на специфичния разход и количеството преработена руда;

б/ модел от втори ред, даващ връзка между спе­цифичния разход на енергия и производителността, оборотите, пълнежа и количеството вода.
Като фактор с най-висок процент достоверност е количеството руда. Тъй като стойността на показателя на доверителна вероятност (Р-value) в статистическото изследване е по-малко от 0.05 (критичната стойност), съществува статистически значима връзка между специфичния разход на енергия и количеството руда (Q) с ниво на доверие 99%. Коефициентът на множествена корелация е 98,071% между изследваните величини. Стандартната грешка на разчета показва отклонение 2,35964. Тази стойност може да се използва за изграждане на прогнозни граници. Средната абсолютна грешка (MAE) е 1,70652. От резултатите за функцията на разпределение може да се направят изводи за най-често срещаните режими на работа на дадения агрегат, както и за появата на нетипични ситуации.
От статистическия анализ е видно, че всички резултати са с доверителна вероятност (Р-value) 0. Процентите на множествена корелация са над 90%.

За намаляване на специфичния разход на енергия в процеса на производство могат да се регулират някои от влияещите фактори. От направения статистически анализ се вижда, че най-високи проценти на достоверност на моделите към експерименталните данни са получени за количество руда и количеството подавана към мелницата вода. Стойностите на тези два параметъра са основни за качеството на смления продукт в полуавтогенните мелници. Поради тази причина е изследвано съвместното влияние на факторите количеството преработена руда и количеството вода върху специфичния разход на електроенергия.

• 
  специфичният разход на електроенергия се влияе в най-голяма степен от няколко параметъра, а именно: от износването на облицовката, количеството вода, оборотите на барабана на мелницата, масата на средата и най-съществено - от натоварването на мелницата с руда;
  
• 
  с увеличаване на количеството преработе-на руда се повишава и специфичният разход на енергия на мелницата;
  
• 
  увеличаването на оборотите на барабана води и до увеличаване на специфичния разход на енергия – известен закон от физиката;
  
• 
  при повишаване на натоварването на мелницата с руда се намалява специфичният разход на енергия, което се дължи на това, че масата на рудата практически не влияе на мощността на мелницата от една страна, а от друга постъпването на повече руда води и до получаването на по-голямо количество смлян продукт (по висока относителна производителност);
  
• 
  при увеличаване на масата на средата на мелницата би следвало да се повишава и специфичният разход на енергия на мелницата, защото най-много енергия се черпи за издигането на топките и едрите късове руда, но поради повишаването на производителността на мелницата - специфичният разход на енергия намалява.
  

За да се намали специфичният разход на енергия без да се намалява качеството на продукция се препоръчва следното:

- да се следи съотношението Q/Q_v да бъде под 2;

- да се следи чрез измерване износването на облицовките и да се направи изследване за оптималните режими на работа на мелницата спрямо износването на облицовките на барабана. Известно е, че износването на облицовката на барабана в процентно изражение е малко, което не влияе съществено на производствения процес. Основно се износват лифтерите.

• 
  определяне на оптималното количество на запълване на мелницата с цел минимизиране на специфичния разход на електроенергия;
  
• 
  промяната на формата на лифтерите с износването им.
  

Минин, И., Савов. С., Недялков П., „Отчет по договор 2030/2014 „ (Архив на НИС в МГУ „Св. Иван Рилски”)