Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование зависимостей показателей товарного асбеста от характеристик руды и режимов обогащения

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Исследование зависимостей показателей товарного асбеста от характеристик руды и режимов обогащения"

На правах рукописи

Кочнев Дмитрий Васильевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОВАРНОГО АСБЕСТА ОТ ХАРАКТЕРИСТИК РУДЫ И РЕЖИМОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Специальность 25.00.13 - «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

10 МЮН 2013

Екатеринбург — 2013

005062072

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» и ОАО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт асбестовой промышленности»

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Цыпин Евгений Фёдорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Газалеева Галина Ивановна — заместитель генерального директора по науке ОАО «Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых «Уралмеханобр»

кандидат технических наук

Пономарёв Владимир Борисович — доцент кафедры оборудования и автоматизации силикатных производств Института материаловедения и металлургии ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Ведущая организация — Институт горного дела Уральского отделения РАН

Защита состоится «27» июня 2013 г. в 11— часов в ауд. 2142 на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан «25» мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета _

доктор технических наук, профессор ^ * В.К. Багазеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В мировой практике обогащения ввиду истощения природных ресурсов большое внимание уделяется проблеме повышения рациональности их использования. Трудности решения связаны с нестабильным состоянием мировой экономики, отражающимся на больших колебаниях спроса на различные виды минерального сырья. Поэтому горно-обогатительные комбинаты стремятся расширить свои возможности в части управления номенклатурой выпускаемой продукции и минимизировать затраты на её получение.

Конъюнктура рынка хризотил-асбеста (далее по тексту — асбест) также подвержена большим колебаниям. Одной из главных причин, оказывающих влияние на нестабильность ,,рынка асбестовых материалов, является антиасбестовая кампания.

Комплексный подход к решению задачи эффективного управления номенклатурой продукции позволит предприятиям асбестовой промышленности выпускать востребованную на рынке продукцию с минимальными затратами на добычу и обогащение, а также рационально использовать полезный компонент.

Объектом исследования является технология рудоподготовки и обогащения асбестовых руд..

Предмет исследования — закономерности изменения качественных и количественных показателей товарного асбеста от качественных характеристик руды и технологических параметров обогатительного производства.

Цель работы - на базе закономерностей изменения показателей товарного асбеста от характеристик руды и режимов обогащения повысить эффективность производства по управлению объёмом и номенклатурой товарного асбеста.

Идея работы заключается в использовании взаимосвязей показателей руды и конечных продуктов фабрики, установленных на основе фактических результатов работы комбината для планирования его работы по выпуску товарного асбеста.

Задачи исследований:

1. Изучить взаимосвязи качественных характеристик руды с показателями товарного асбеста, вырабатываемого на фабрике.

2. Изучить взаимосвязи режимов технологического процесса фабрики с показателями товарного асбеста.

3. Разработать и испытать метод управления объёмом и номенклатурой товарного асбеста (на примере Баженовского месторождения).

Методы исследовании: обобщение и анализ научно-технической информации; методы прикладной математики, математической статистики и теории вероятностей, математического моделирования; методы определения массовой доли хризотил-асбеста в продуктах обогащения и его качественных характеристик. Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований в промышленных условиях.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Обогатимость основных типов асбестовых руд зависит от массовой доли асбеста суммы 1-Ш геологических сортов в руде, доли руды из зоны асбестоносности крупной сетки и средневзвешенной массовой доли фракции —0,075 мм в планируемых марках товарного асбеста.

2. Математическая модель прогноза производительности цеха обогащения (ЦО) по товарному асбесту заданной номенклатуры должна включать:

— характеристики исходной руды: массовую долю асбеста, рассчитанную по конечным продуктам обогащения, массовую долю фракции -0,075 мм в асбесте, производительность ЦО по исходной руде;

— характеристики конечных продуктов обогащения: выход получаемого в дробильно-сортировочном комплексе щебня, массовую долю фракции —0,075 мм в товарном асбесте.

Научная новизна результатов работы:

Установлены взаимосвязи природных свойств руды с выработкой товарного асбеста и его номенклатурой.

Разработана модель производительности ЦО по товарному асбесту, в которой, кроме качественных характеристик руды и режима технологического процесса, учтена требуемая номенклатура товарного асбеста.

Практическое значение состоит в разработке методик, на базе которых созданы автоматизированные программы: первая — для расчёта качества руды и прогнозируемых показателей обогащения, вторая - для выбора режима технологического процесса и анализа влияния различных факторов на выработку товарного асбеста 0-6 групп.

Обоснованность и достоверность научных положении и выводов подтверждается значительным объемом экспериментальных исследований в условиях действующей фабрики, удовлетворительной сходимостью прогнозных расчётов с фактическими результатами работы фабрики, подтвержденной данными статистического анализа.

Научное значение заключается в разработке метода управления номенклатурой товарного асбеста, который позволяет не только вырабатывать нужный объём и номенклатуру продукции, но и рационально использовать полезный компонент.

Личный вклад автора состоит в организации и непосредственном участии в выполнении исследований, в анализе и обобщении полученных результатов, разработке методик и внедрении результатов исследований в производство.

Реализация результатов работы. Результаты работы применены в автоматизированных программах, используемых в ОАО «Ураласбест» для планирования режима работы производства с целью получения заданного объёма и номенклатуры товарного асбеста.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены в комбинате ОАО «Ураласбест» и на таких конференциях, как:

— международные научно-технические конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (2005,2007,2011,2012,2013 гг., г. Екатеринбург);

— молодёжная научно-практическая конференция в рамках Уральской горнопромышленной декады (2007 г., г. Екатеринбург);

— научно-практическая конференция «Обогащение и переработка минерального и техногенного сырья» (2007 г., г. Екатеринбург);

— конференция «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» с участием иностранных учёных (2008 г., г. Новосибирск);

— научно-техническая конференция «Научные основы, практика и перспективы развития информационных методов обогащения минерального и техногенного сырья» (2011 г., г. Екатеринбург).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 работах, в том числе в 3 статьях в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.

Работа выполнена в рамках исследований по договорам ОАО «НИИпро-ектасбест» с комбинатом ОАО «Ураласбест» в течение 2001-2012 гг.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и содержит 197 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 49 таблиц, список использованной литературы из 97 наименований, три приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ существующих способов управления объёмом и номенклатурой товарного асбеста.

Для получения продукции определённой номенклатуры с минимальными затратами необходимо, чтобы из карьера подавалась руда с заданными характеристиками, из которой фабрика при соответствующих ресурсах технологической схемы и оборудования с настроенным для данных условий технологическим режимом могла бы получить нужные марки товарной продукции. Соответственно, важно знать влияние на показатели обогащения как обогатимости руды, так и самой технологии обогащения.

Значительный вклад в развитие идеи об объединении всех переделов горного производства в единую систему получения минерального сырья внесли И. Ф. Гергенредер, С. И. Митрофанов, Л. А. Барский, В. Д. Самыгин, В. 3. Козин, Е. Ф. Цыпин, А. В. Гальянов, М. А. Белов, Л. Я. Смирнова, Г. П. Ершова, В. А. Шалюгина, Л. И. Кованова, Г. И. Газалеева и другие отечественные и зарубежные учёные.

Существующие методы оценки обогатимости руды позволяют рассчитывать прогнозный объём выработки товарного асбеста без учёта его планируемой номенклатуры.

В применяемых моделях технологического процесса часть показателей принимаются либо по средним значениям, распространяющимся на месторождение, либо за предыдущий период, либо рассчитываются на их основе, и не учитывается планируемая номенклатура товарного асбеста.

Перечисленные факты показывают, что существующие методы оценки обогатимости руды и модели технологического процесса позволяют управлять только объёмом выработки товарного асбеста, но не применимы для управления его номенклатурой.

В технологии фабрики существует много режимов для управления номенклатурой товарного асбеста, которые нет возможности учесть в математических моделях. Отсутствие оценки влияния на марочность товарного асбеста и обоснования рациональности применения в промышленных условиях снижает эффективность их применения и приводит к повышенным потерям полезного компонента.

Исследование взаимосвязи качественных характеристик руды с показателями обогащения.

Цель исследований заключается в установлении взаимосвязи обогатимо-сти руды с выработкой товарного асбеста, которая позволит определять объективные требования к качеству руды для получения заданного объёма и номенклатуры товарного асбеста.

В исследованиях использованы методы пассивного эксперимента. Для определения взаимосвязи применены статистические модели у = Г(х^ х2, ..., хт), при разработке которых введено допущение, что режим процесса обогащения на фабрике рассматривается как константа.

В качестве функции отклика для определения обогатимости руды выбран общепринятый в асбестовой промышленности показатель «расход асбеста», который представляет собой отношение количества асбеста суммы 1-У1 геологических сортов в исходной руде к количеству полученного из него товарного асбеста (единица измерения т/т). Данный факт позволяет использовать этот показатель как для определения выработки продукции, так и для оценки эффективности использования полезного компонента.

Для определения прогнозного расхода асбеста была сформирована база месячных данных за период с августа 2009 года по апрель 2011 года, в которой семь параметров характеризуют качество руды и три — качество товарного асбеста и его номенклатуру.

Из параметров, характеризующих качество руды, наиболее сильная взаимосвязь расхода асбеста наблюдается с массовой долей асбеста суммы 1-Ш геологических сортов (коэффициент корреляции (г) равен 0,53) и долей руд из зоны крупной сетки (г = 0,62). Эти показатели отмечены на планах и разрезах карт месторождения, записаны в каталоге и помещены в электронную базу данных, поэтому их можно использовать как при планировании, так и при фактическом учёте качества руды, направленной на фабрику.

Из параметров, характеризующих качество товарного асбеста и его номенклатуру, выбрана массовая доля фракции -0,075 мм, определяемая путём классификации навески на ситах в водной среде или под воздействием направленного воздушного потока. Она меньше подвержена влиянию степени распушки асбестового волокна и поэтому точнее отражает его качество в сравнении с контрольным аппаратом, являющимся основным анализатором в асбестовой промышленности и применяемым для определения марочности товарного асбеста.

На рис. 1 видна чёткая зависимость увеличения массовой доли фракции -0,075 мм при переходе от высоких марок к более низким. При составлении планового задания по количеству каждой марки асбеста и при анализе фактиче-

ских данных работы фабрики за определённый период можно рассчитать средневзвешенное значение массовой доли фракции -0,075 мм в общем объёме товарного асбеста, которое позволит учитывать его номенклатуру.

С выбранными параметрами рассчитано линейное регрессионное уравнение:

Чг= 2,066452 + 1,170468Р1_ш + 0,0079480кс - 0,024914р(_)та, (1)

где qг — расход асбеста, т/т;

р[_ш — массовая доля асбеста суммы 1-Ш геологических сортов, %;

Оке — доля руд из зоны крупной сетки (КС), %;

Р(_)т.а — массовая доля фракции -0,075 мм в товарном асбесте, %.

Рис. 1. Зависимость изменения массовой доли фракции—0,075 мм от марочності! товарной продукции (марки товарного асбеста расположены в порядке убывания массовой доли остатка асбеста на основных ситах контрольного аппарата)

Коэффициент множественной детерминации модели составляет 0,755, т. е. вариация расхода асбеста примерно на 3/4 обусловлена изменением факторов, включённых в регрессионную модель.

Остаточное стандартное отклонение уравнения составляет 0,036 т/т. Максимальная относительная погрешность предсказания с вероятностью 95 % равна ±7,9 %.

На рис. 2 представлено сравнение точности оценки прогнозного расхода асбеста существующими методами и методом, предложенным автором. Под цифрой «/» показана точность метода, разработанного под руководством Л. И. Кова-новой в 1989-1991 гг. для комбината «Оренбургасбест». Под цифрой «2» — под руководством В. А. Шалюгиной в 1998-2009 гг. для производственного участка №1 фабрики ОАО «Ураласбест». Под цифрой «3» - под руководством автора в 2010-2011 гг. для производственного участка №1 фабрики ОАО «Ураласбест».

Коэффициент корреляции, рассчитанный между фактическими и прогнозными показателями по предложенному автором методу, примерно в 1,2 раза выше коэффициентов корреляции между фактическими и прогнозными показате-

лями, рассчитанными по существующим методам. Максимальная погрешность предложенного метода примерно в 1,7-2 раза ниже по сравнению с существующими методами. То есть предложенный метод позволяет точнее оценивать расход асбеста и, соответственно, определять выработку товарной продукции.

Месячная выработка товарной продукции по предложенному методу определяется на основании рассчитанного по математической модели удельного расхода асбеста с использованием следующих формул:

• выход товарного асбеста:

Ут.а = а г/Чг, (2)

где аг - массовая доля асбеста суммы Г-VI геологических сортов, %.

• количество товарного асбеста:

<2та = др-ут.а./100, (3)

где <Зр - количество руды, т.

1 1

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Фактически» расход асбеста, т/т

в 1 А 2 ♦ 3

Рис. 2. Сравнение точности оценкн прогнозного расхода асбеста по методикам, разработанным ОАО «НИНпроектасбест» для фабрик:

комбината «Оренбургасбест» в 1989-1991 гг. (/), комбината ОАО «Ураласбест» в 1998-2009 гг. (2) и в 2010-2011 гг. (3)

Среднеквадратическая погрешность прогнозного расчёта месячного объёма товарного асбеста составляет ±1248 т (±3,3 % отн.), максимальная - ±2608 т (±7,0 % отн.).

На графиках, показанных на рис. 3, видно, что прогнозная выработка товарного асбеста достаточно хорошо отражает фактическую выработку.

0 42 ООО | 40 ООО ■2 н 38 ООО Е §36 000 | *§ 34 ООО |. 32 ООО и 30 ООО

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Месяц

—♦—фактическая выработка —о—прогнозная выработка

Рис. 3. Динамика изменения фактического и прогнозного показателей выработки товарного асбеста (период с августа 2009 г. по апрель 2011 г.)

Исследование факторов технологического процесса, оказывающих влияние на выработку товарного асбеста.

В данном разделе стояла задача разработать математическую модель процесса получения готовой продукции с учётом её номенклатуры.

На Баженовском месторождении представлены все типы асбестоносности хризотил-асбеста, на фабрике ОАО «Ураласбест» вырабатываются все существующие группы товарного асбеста, т. е. модель, разработанная по фактическим данным работы этой фабрики, может быть применена для определения выработки товарного асбеста на асбестообогатительных предприятиях других месторождений.

Набор учитываемых факторов, которые можно применять для контроля и управления выработкой товарного асбеста, ограничен показателями, характеризующими: производительность цеха обогащения по руде; качество руды, товарного асбеста и отходов обогащения.

Контролируемые на фабрике показатели рассчитываются на основе прямых замеров физических величин без применения корректировок. Исключение составляет массовая доля асбеста класса +0,5 мм в исходной руде, определяемая по методике, основанной на расчёте средневзвешенной массовой доли асбеста класса +0,5 мм в конечных продуктах обогащения с учётом различной его засорённости фракцией -0,075 мм и наличием короткого асбеста класса -0,5+0,25 мм в товарной продукции. Учёт этого показателя осуществляется с корректировкой на содержание короткого асбеста класса -0,5+0,25 мм в товарном асбесте в зависимости от величины расхождения массовой доли асбеста класса +0,5 мм, определяемой в конечных продуктах обогащения, с массовой долей асбеста класса +0,5 мм в исходной руде, установленной за период, предшествующий контрольному. Ввиду этого была проверена возможность использования показателя без корректировки на короткое волокно.

На основании выполненных исследований было установлено наличие связи данного показателя с производительностью цеха обогащения по товарному асбесту (г = 0,36) и определена чёткая взаимосвязь с тремя геологическими показателями (г = 0,79): массовой долей асбеста суммы [-VI геологических сортов, долей руды из зоны крупной сетки и долей убогой руды. Следовательно, показатель массовой доли асбеста класса +0,5 мм в исходной руде, рассчитанный путём определения средневзвешенной массовой доли асбеста класса +0,5 мм в конечных продуктах обогащения с учётом только различной его засорённости фракцией -0,075 мм (далее по тексту - асбест в исходной руде), можно использовать для разработки модели процесса получения готовой продукции.

В условиях фабрики выработку товарного асбеста удобно определять при помощи часовой производительности ЦО по товарному асбесту, поэтому она принята в качестве функции отклика модели.

Для расчёта математических моделей была создана база месячных данных за период с августа 2009 года по апрель 2011 года.

С целью установления аргументов модели, произведён расчёт силы связей между производительностью ЦО по товарному асбесту и показателями, которые потенциально можно использовать для её определения. Затем был произведён расчёт одиннадцати регрессионных уравнений.

В результате было установлено, что изменения функции отклика адекватно отражает модель, в которой используются пять показателей: массовая доля асбеста в исходной руде; выход щебня, получаемого в ДСК; производительность ЦО по руде; массовая доля фракции -0,075 мм в асбесте исходной руды; массовая доля фракции -0,075 мм в товарном асбесте.

Коэффициент множественной детерминации модели составил 0,91, т. е. вариация расхода асбеста практически полностью обусловлена изменением факторов, включённых в регрессионную модель.

Разрабатываемую модель необходимо использовать для определения выработки продукции за различные временные интервалы: от отдельных суток до месяца. Поэтому для окончательного выбора коэффициентов модели были созданы ещё две базы данных (БД), в которых показатели сгруппированы с разбивкой на различные периоды: сутки и пять суток. По ним были рассчитаны ещё две модели.

Сравнение точности полученных моделей показало, что во всех временных интервалах стабильно высокие показатели обеспечивает модель с коэффициентами, определёнными по пятисуточной базе данных, поэтому она была принята для выполнения расчётов в программе анализа работы фабрики. Модель имеет следующий вид:

(Зт.а = - 22,240452 + 5,654626аак п + 0,107389ущ + 0,027808(2Р - 0,248302р(_)р +

+ 0,323237рНга, (4)

где аа к п - массовая доля асбеста в исходной руде, %; ут - выход щебня, получаемого в ДСК, %; Ор - производительность ЦО по руде, т/(ч-секц.); Р(_)р - массовая доля фракции -0,075 мм в асбесте исходной руды, %; Р(_)та - массовая доля фракции -0,075 мм в товарном асбесте, %.

Остаточное среднеквадратическое отклонение (S0CT) функции, рассчитанной по модели № 2, составляет: по суточной БД — 0,54 т/'(ч-секц.), по пя-тисуточной БД - 0,28 т/(ч-секц.), по месячной БД - 0,18 т/(ч-секц.).

Максимальная относительная погрешность изменяется от 7,1 % при расчёте по суточной БД до 2,5 % при расчёте по месячной БД.

Объём выработки продукции за определённый период рассчитывается путём умножения производительности ЦО по товарному асбесту на количество часов работы цеха.

На графике (рис. 4), видно, что расчётная выработка товарного асбеста достаточно хорошо отражает фактическую выработку.

При планировании работы фабрики выход щебня, получаемого в ДСК, и массовая доля фракции -0,075 мм в товарном асбесте устанавливаются точно. Для определения остальных показателей были выполнены исследования с целью выявления закономерностей влияния качественных характеристик руды на показатели, применяемые при месячном планировании. В результате было установлено следующее:

• на массовую долю асбеста в исходной руде наиболее сильное влияние оказывают три параметра:

аа к п = 1,278058 + 0,710416аг-- 0,03223 8DKC + 0,009547Dy, % (г = 0,79), (5)

где Dy — доля убогой руды, %;

• на производительность ЦО по руде наиболее сильное влияние оказывает показатель выхода товарного асбеста:

Qp = 779,2514- 103,88427™ т/(ч-секц.) (г = 0,80), (6)

где 7Та - плановый выход товарного асбеста, %, рассчитывается на основании плановых значений массовой доли асбеста суммы 1-VI геологических сортов и расхода асбеста по формуле (3);

• на массовую долю фракции —0,075 мм в асбесте исходной руды наиболее сильное влияние оказывают два параметра:

Р(_)р = 42,618177 - 0,216751DKC + 0,150740Dy, % (г = 0,71). (7)

Определение плановой производительности ЦО по товарному асбесту при помощи регрессионной модели с использованием расчётных входных nail

ю «

с.

42

40

38

36

34

32

і i '.і 1 _ ♦ J.

у = 038735х + 4767 г = 0,99

с/* ¿г* О

30

30 32 34 36 38 40 42 Фактическая выработка товарного асбеста, тыс. т

Рис. 4. Взаимосвязь между месячными показателями фактической и расчётной выработки товарного асбеста

раметров показало, что их погрешности не позволяют адекватно определить функцию отклика. Стандартные ошибки коэффициентов входных параметров близки к значениям самих коэффициентов. Поэтому было принято решение определять плановый месячный объём выработки товарного асбеста при помощи прогнозного расхода асбеста, рассчитываемого по регрессионной модели (1).

Управление номенклатурой выпускаемой продукции в условиях асбестового горно-обогатительного предприятия.

На фабрике можно применять несколько способов управления номенклатурой товарного асбеста: регулирование режимов технологического процесса, смешивание готового асбеста разного качества в необходимых пропорциях, создание новых или реконструкция существующих технологических линий.

У всех способов управления номенклатурой товарного асбеста на фабрике есть ограничение, обусловленное различием требований к длине асбеста: для 0, 1, 2 групп регламентированы определённые количества остатков асбеста на первом сите контрольного аппарата с размером стороны квадратных ячеек 12,7 мм; для 3 и 4 групп — 4,8 мм; для 5 и 6 групп — 1,35 мм. Соответственно, чтобы не допускать перерасхода длинного волокна для получения более низких сортов, в 3, 4 группах должен отсутствовать асбест класса +12,7 мм, а в 5, 6 группах - асбест класса +4,8 мм. Необходимо также отметить, что стоимость более высоких групп асбеста в 2-3 раза превышает стоимость более низких групп.

Все современные асбестообогатительные фабрики используют сухой гравитационный способ обогащения, поэтому рассматриваемые режимы управления номенклатурой товарного асбеста являются актуальными для любого производства.

Оценка эффективности режимов технологического процесса при управлении номенклатурой товарного асбеста выполнена на базе результатов экспериментальных исследований технологии фабрики ОАО «Ураласбест».

В практике работы асбестообогатительных фабрик на постоянной основе учитывается только часть показателей, которые характеризуют технологические режимы, оказывающие влияние на выработку товарного асбеста. Как правило, эти показатели связаны с контролем входящих и выходящих после обогащения продуктов. В разработанных математических моделях учтены: качественная характеристика исходной руды, выход щебня в ДСК, производительность ЦО по руде и качественная характеристика товарного асбеста. В качественной характеристике товарного асбеста косвенно учтены режимы технологического процесса, которыми персонал фабрики пользуется для получения требуемых марок товарного асбеста. Но для повышения эффективности управления номенклатурой продукции необходимо более детально рассмотреть все режимы, оказывающие влияние на объём и качество товарного асбеста.

На фабрике весь товарный асбест получают в ЦО, поэтому режимы работы отдельного оборудования и технологических линий этого цеха оказывают непосредственное влияние на номенклатуру товарной продукции.

При управлении номенклатурой продукции важно проследить, как режим работы одной или нескольких операций отразится на качественно-

количественных характеристиках товарного асбеста. Поэтому при оценке интенсивности дробления был выполнен расчёт всей технологической схемы ЦО. При оценке влияния технологических линий перечнстиых потоков, как правило, использовались либо результаты опробований исходного продукта и готового асбеста, либо результаты комплексных опробований линий. При оценке отдельного оборудования, в зависимости от места его установки в технологической линии, либо использовались результаты опробований одного аппарата, либо дополнительно опробовался готовый асбест.

Анализ способов управления объёмом и номенклатурой товарного асбеста на обогатительной фабрике показал следующее:

1. Режимы технологического процесса.

а) Наиболее эффективными, которые позволяют изменять номенклатуру товарного асбеста в пределах двух рядом стоящих групп, являются:

- размер отверстий сит операций классификации и обезгаливання;

- количество классифицирующих или обеспыливающих операций;

- параметры работы барабанных классификаторов, включающие: воздушный режим и частоту вращения ротора.

Например:

« Изменение размера отверстий сит в двух основных операциях классификации линии получения 2-й группы асбеста первого перечистного потока, позволяет получать асбест:

- при установленных ситах 4 мм - марки А-2-30;

- при установленных ситах 3,2 мм - марки А-2-22;

- при установленных ситах 2,0 мм - марки А-3-70.

При этом стоит отметить, что в последнем случае в товарном асбесте 3-П группы присутствовал асбест класса +12,7 мм, его массовая доля составила почти 14 %, следовательно, при работе технологии в таком режиме будет происходить перерасход наиболее ценного длинного волокна, поэтому установка сит с размером отверстий 2,0 мм является нерациональной.

« Влияние изменения частоты вращения ротора на качественно-количественные показатели надрешётного продукта показано на примере экспериментальных исследований усовершенствованной конструкции барабанного классификатора ПКО ОАО «Ураласбест».

Испытания аппарата проводились в трёх режимах на концентрате, подаваемом в третью операцию классификации линии получения асбеста 4-й группы II перечистного потока. В 1-м режиме работы частота вращения ротора составила 160 об/мин, во 2-м режиме - 240 об/мин, в 3-м режиме — 315 об/мин. Размер отверстий сит составлял 0,4 мм. В 1-м режиме был получен асбест марки А-4-20, во 2-м режиме - А-4-30, в 3-м режиме - А--Ы0.

б) Режимы, которые должны иметь оптимальные настройки, чтобы обеспечивать высокое извлечение полезного компонента в товарную продукцию и рациональную загрузку оборудования технологических линии:

- выход щебня в ДСК;

- интенсивность дробления;

- производительность технологических линий:

— величина разрежения в зоне всасывания воздухоприёмников.

Например, при повышенной или пониженной интенсивности дробления

по сравнению с оптимальным режимом будет происходить потеря полезного компонента: в первом случае, из-за порыва волокон асбеста, во втором случае, из-за неполного вскрытия полезного компонента из руды. Оптимальным режимом работы центробежной дробилки является режим, при котором скорость выброса кусков руды из ускорителя равна 70 м/с и в камере дробления используется самофутеровка.

2. Создание новых или реконструкция существующих технологических линий позволяет расширить номенклатуру товарного асбеста и увеличить его общую выработку. Их значимость определяется долей товарного асбеста в общей выработке фабрики, которую необходимо производить на новой линии.

Например:

— в результате создания новой технологии на участке обработки концентратов сушки было обеспечено стабильное получение товарного асбеста 0-й и 1-й групп, являющихся новыми для производственного участка №1 фабрики;

— объём выработки на участке асбеста 2-й группы составил 70-90 % от его общего объёма, выпускаемого фабрикой, что, в свою очередь, позволило в основной технологии цеха обогащения задействовать линии получения асбеста 2-й группы для получения асбеста 3-й группы и увеличить выход последней примерно на 10 000 т/год.

3. Смешивание готового асбеста разного качества позволяет получать нужную номенклатуру товарной продукции и увеличивать выработку более высоких марок за счёт снижения колебаний качества товарного асбеста и минимизации отклонения качественных характеристик товарного асбеста по сравнению с требованиями нормативных документов. Достижимый уровень колебаний качественных показателей составляет 5-15 % относительных.

Оценка эффективности работы автоматизированных программ.

На базе разработанной регрессионной модели для определения обогати-мости руды (1) разработано техническое задание на внесение изменений в существующую автоматизированную программу расчёта качества руды и прогнозных показателей обогащения.

В техническом задании была разработана последовательность выполнения планирования руды, подаваемой на производственный участок №1 фабрики.

Программа находится в промышленной эксплуатации с октября 2011 года.

Результаты работы программы после внесения изменений показывают, что разработанная модель для определения расхода асбеста с использованием трёх показателей позволяет достаточно точно рассчитывать прогнозный расход асбеста. Средняя ошибка аппроксимации составляет 5,6 %. Коэффициент корреляции между прогнозным и фактическим показателями расхода асбеста равен 0,84.

Программа расчёта качества руды и прогнозных показателей обогащения позволила оптимизировать процесс планирования развития карьера для добычи

руды с необходимыми качественными характеристиками с целью получения востребованной марочности товарного асбеста.

На базе разработанной регрессионной модели, предназначенной для определения часовой производительности ЦО по товарному асбесту (4), была разработана методика и составлено техническое задание на разработку автоматизированной программы для выбора режима технологического процесса и анализа влияния различных факторов на выработку товарного асбеста.

Анализ заключается в сопоставлении влияния входных плановых и фактических параметров на объём выработки товарного асбеста за определённый период.

Программа позволяет определить влияние различных факторов (массовая доля асбеста в исходной руде; выход щебня, получаемого в ДСК; производительность ЦО по руде; массовая доля фракции -0,075 мм в асбесте исходной руды; массовая доля фракции -0,075 мм в товарном асбесте, чистое время работы ЦО) на объём производства асбеста за отдельные сутки и с накоплением за более длительный период.

При планировании данная программа позволяет определить по формуле (6) оптимальную производительность ЦО, необходимую для переработки руды, запланированной рудником для подачи на фабрику. И если видно, что производительность не соответствует оптимальному значению, можно изменить режим работы фабрики путём уменьшения или увеличения выхода обеднённого потока руды в ДСК, направляемого в отвал, а также количеством часов работы ЦО. В случае недостаточности данных мер необходимо изменение характеристик руды, планируемой для фабрики.

В программе предусмотрено максимальное использование уже имеющихся данных в электронном виде в программах компьютеров фабрики и рудника.

Программа находится в промышленной эксплуатации с августа 2012 года.

Результаты её работы показывают, что средняя ошибка аппроксимации составляет 2,1 %.

Программа анализа влияния различных факторов на выработку товарного асбеста 0-6 групп на производственном участке №1 фабрики позволила планировать рациональный режим работы фабрики для получения заданного сортамента товарного асбеста из руды определённого качества.

Внедрение программ позволило получить экономический эффект от снижения расхода руды на выработку товарного асбеста за 2012 год в сумме 80 436,5 тыс. руб.

Заключение

В диссертационной работе решается актуальная научно-практическая задача управления номенклатурой товарного асбеста на основе закономерностей изменения качественных и количественных показателей товарного асбеста от качественных характеристик руды и технологических параметров обогатительного производства.

По результатам исследования сделаны следующие выводы:

1. Основными управляющими воздействиями для получения нужной номенклатуры товарного асбеста являются качественные характеристики руды, а также режимы технологического процесса обогащения.

2. Доказано, что при оценке обогатимости асбестовых руд, наряду с характеристиками руды, следует учитывать качественный показатель товарного асбеста, средневзвешенное значение которого отражает номенклатуру продукции.

Для определения расхода асбеста, отражающего обогатимость руды, в качестве аргументов математической модели выбраны: массовая доля асбеста суммы 1-Ш геологических сортов, доля руд из зоны крупной сетки и массовая доля фракции -0,075 мм в товарном асбесте. Точность предложенного метода оценки прогнозного удельного расхода асбеста примерно в 1,7-2 раза выше в сравнении с существующими методами.

Максимальная относительная погрешность прогнозного расчёта месячного объёма товарного асбеста с использованием предложенного метода составила ±7,0 %.

3. Установлено, что математическая модель прогноза производительности ЦО по товарному асбесту заданной номенклатуры должна включать:

- характеристики исходной руды: массовую долю асбеста, массовую долю фракции -0,075 мм в асбесте, производительность ЦО по исходной руде;

- характеристики конечных продуктов обогащения: выход получаемого в ДСК щебня, массовую долю фракции -0,075 мм в товарном асбесте.

Максимальная относительная погрешность определения функции отклика составляет: при расчёте по суточным данным - ±7,1 %, при расчёте по месячным данным - ±2,5 %.

4. В результате экспериментальной оценки влияния способов управления номенклатурой товарного асбеста, которые не учитываются в численном виде и не могут быть применены в математической модели, установлено следующее:

• Режимы технологического процесса

а) наиболее эффективные, которые позволяют изменять номенклатуру товарного асбеста в пределах двух рядом стоящих групп:

- размер отверстий сит операций классификации и обезгаливания;

- количество классифицирующих или обеспыливающих операций;

- параметры работы барабанных классификаторов, включающие воздушный режим и частоту вращения ротора;

б) режимы, которые должны иметь оптимальные настройки, чтобы обеспечивать высокое извлечение полезного компонента в товарную продукцию и рациональную загрузку оборудования технологических линий:

- выход щебня в ДСК;

- интенсивность дробления;

- производительность технологических линий;

- величина разрежения в зоне всасывания воздухоприёмников.

• Новые технологические линии позволяют расширить номенклатуру товарного асбеста и увеличить его общую выработку. Их значимость определяет-

ся долей товарного асбеста в общей выработке фабрики, которую необходимо производить на новой линии.

• Смешивание готового асбеста разного качества позволяет получать нужную номенклатуру товарной продукции и увеличивать выработку более высоких марок асбеста за счёт снижения колебаний качества товарного асбеста и минимизации отклонения качественных характеристик товарного асбеста по сравнению с требованиями нормативных документов. Достижимый уровень колебаний качественных показателей составляет 5-15 % относительных.

5. На базе моделей, полученных в данной работе, были разработаны методики и составлены технические задания на две автоматизированные программы: первая - для расчёта качества руды и прогнозируемых показателей обогащения, вторая - для выбора режима технологического процесса и анализа влияния различных факторов на выработку товарного асбеста 0-6 групп. Результаты работы программ в промышленных условиях показали, что, используемые совместно, они позволяют эффективно решать задачи управления номенклатурой товарного асбеста.

Внедрение программ позволило получить экономический эффект от снижения расхода руды на выработку товарного асбеста за 2012 год в сумме 80 436,5 тыс. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих изданиях.

В ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень

ВАК:

1. Геолого-технологическая классификация руд Баженовского месторождения хризотил-асбеста / В.А. Шалюгина, В.А. Кочелаев, О.В. Попова, Д.В. Кочнев // Горный журнал. - 2010. - №12. - С. 64-67.

2. Кочнев Д.В. Определение зависимости технологических показателей работы обогатительной фабрики от состава поступающей руды в условиях ОАО «Ураласбест» // Горный журнал. - 2012. - №9. - С. 107-110.

3. Кочнев Д.В., Цыпин Е.Ф. Управление номенклатурой продукции в условиях ОАО «Ураласбест» // Изв. вузов. Горный журнал. УГГУ. — Екатеринбург, 2012. - №7. - С. 90-93.

В других изданиях:

1. Совершенствование конструкции рассева ЗРМ с целью повышения его эффективности и эксплуатационной надёжности / Д.В. Кочнев, К.А. Ионов,

B.C. Ясенев, Е.А. Медведев // Юбилейный сб. науч. тр. / ОАО «НИИпроект-асбест». - Асбест, 2005. - С. 162-165.

2. Поиски путей повышения эффективности очистки асбестовых концентратов от фракции -0,075 мм в аппаратах барабанного типа / Д. В. Кочнев,

C. А. Файнберг, А. А. Осинцев, К. А. Ионов // Материалы Уральской горнопромышленной декады, 9-18 апреля 2007 г. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ. - 2007. -С. 88-89.

3. Эффективность применения центробежной дробилки при обогащении хризотиловой руды / Д.В. Кочнев, К.А. Ионов, Е.В. Пшеницына, Е.М. Медик,

Е.А. Медведев // Труды конф. с участием иностранных учёных «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», 7-11 июля 2008 г. В II т. Т. I. Геотехнологии. - Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2009. - С. 458-466.

4. Кочнев Д.В. Оценка возможности определения объективных требований к качественным показателям руды для производства продукции заданного качества в условиях фабрики ОАО «Ураласбест» // Научные основы, практика и перспективы развития информационных методов обогащения минерального и техногенного сырья: материалы науч.-техн. конф., проводимой в рамках IV Уральского горнопромышленного форума, 12-14 октября 2011 г., г. Екатеринбург. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2011. - С. 153-154.

5. Кочнев Д.В. Анализ существующих способов оценки технологических свойств руд хризотил-асбеста // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: материалы Междунар. науч.-техн. конф., 18-19 апреля 2012 г., г. Екатеринбург. - Екатеринбург: Изд-во «Форт Диалог-Исеть», 2012. - С. 290-297.

6. Кочнев Д.В. Интенсификация режима дробления при использовании центробежных дробилок в рудном потоке асбестообогатительной фабрики // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: материалы Междунар. науч.-техн. конф., 3-4 апреля 2013 г., г. Екатеринбург. - Екатеринбург: Изд-во «Форт Диалог-Исеть», 2013. — С. 179—183.

Подписано в печать «22» мая 2013 г. Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать на ризографе.

Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №17

Отпечатано с оригинал-макета в редакционно-издательском секторе ОАО «НИИпроектасбест» 624266, г. Асбест, Свердловская область, ул. Промышленная, 7 ОАО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт асбестовой промышленности»

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Кочнев, Дмитрий Васильевич, Екатеринбург

ФГБОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» и ОАО «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И Г1Р0ЕКТН0-К011СТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ АСБЕСТОВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

04201359174

КОЧНЕВ ДМИТРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОВАРНОГО АСБЕСТА ОТ ХАРАКТЕРИСТИК РУДЫ И РЕЖИМОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Специальность 25.00Л 3 - «Обогащение полезных ископаемых»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Цыпин Евгений Фёдорович

Екатеринбург -2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8 ЕЕ Особенности оценки массовой доли асбеаа и его длины и руде а

продуктах обогащения &

1.2. Определение понятия «обогатимосчь» руд 13 ЕЗ Существующие способы управления объёмом и номенкла1\рой

'юварпого асбеста 16

ЕЗ Л Обогатимость руды 17

1.3.2 Технология обогащения 34

1.3.3. Математические модели обогатительного процесса 38

1.4. Постановка задач исследования 44 ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ КАЧЕСТВЕННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК РУДЫ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ ОБОГАЩЕНИЯ 46

2.1 Методика проведения исследований 46

2.2 Выбор функции отклика для оценки обогатимости асбестовых руд 50

2.3 Разработка регрессионной модели для определения прогнозного удельного расхода асбеста 54

2.4 Выводы 7 1 ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ НА ФАБРИКЕ 73 3 Л. Исходные данные для разработки модели 73 3.2. Разработка регрессионной модели для определения расчётного

объёма выработки товарного асбеста 77 3.3 Выводы ВТ7 ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ НОМЕНКЛАТУРОЙ ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ АСБЕСТОВОГО ГОРНООБОГАТИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 88 4.1 Регулирование режимов технологического процесса 8о 4Л.1 Интенсификация режима дробления 90

4.1.2 Производительное! ь юхпологической линии 1 03

4.1.3 Величина разрежения в юне веасывання воздухоприёчнпка Г-0

4.1.4 Размер 01версшп ей i i! ó

4.1.4.1 Операции клаеенфикацин Н 3

4.1.4.2 Операции обезгаливання 1 ! 7

4.1.5 Колпчеспю клаеснфицир\ ющи\ пли обеспыливающих операции i_,

4.1.6 Режим рабсиы классифицирующего и обеспыливающею оборудования 130

4.1.6.1 Направление вращения po'iopa и барабана на барабанном классификаторе 130

4.1.6.2 Организованный воздушный режим 13 1

4.1.6.2.1 Грохоты с цилиндрической ситовой поверхностью 13 I

4.1.6.2.2 Грохоты с плоской еиювой поверхпосчыо ¡35

4.1.6.3 Частота вращения ро гора 13 7

4.2 Создание технологических линий для получения определённых

марок асбеста 13 е)

4.3 Смешивание готового асбест разного качества 147

4.4 Выводы 151 ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОГРАММ 153

5.1. Программа для расчёта качества руды и прогнозируемых показателей обогащения 153

5.2. Программа для анализа влияния различных факторов па выработку юварпого асбесча 0-6 групп 1 5v 5.3 Выводы 165 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 166 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАН! ЮЙ ЛИТЕРАТУРЫ 16v ПРИЛОЖЕНИЕ 1 180 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 183 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 197

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В мировой практике обогащения ввиду истощения природных ресурсов большое внимание уделяется проблеме повышения рациональности их использования. Трудности решения связаны с нестабильным состоянием мировой экономики, отражающемся на больших колебаниях спроса на различные виды минерального сырья. Поэтому горно-обогатительные комбинаты стремятся расширить свои возможности в части управления номенклатурой выпускаемой продукции и минимизировать затраты на её получение.

Конъюнктура рынка хризотил-асбеста (далее по тексту - асбест) также подвержена большим колебаниям. Одной из главных причин, оказывающих влияние на нестабильность рынка асбестовых материалов, является антиасбестовая кампания.

Комплексный подход к решению задачи эффективного управления номенклатурой продукции позволит предприятиям асбестовой промышленности выпускать востребованную на рынке продукцию с минимальными затратами на добычу и обогащение, а также рационально использовать полезный компонент.

Объектом исследования является технология рудоподготовки и обогащения асбестовых руд.

Предмет исследования - закономерности изменения качественных и количественных показателей товарного асбеста от качественных характеристик руды и технологических параметров обогатительного производства.

Цель работы - на базе закономерностей изменения показателей товарного асбеста от характеристик руды и режимов обогащения повысить эффективность производства по управлению объёмом и номенклатурой товарного асбеста.

Идея работы заключается в использовании взаимосвязей показателей руды и конечных продуктов фабрики, установленных на основе фактических результатов работы комбината для планирования его работы по выпуску товарного асбеста.

Методы исследований: обобщение и анализ научно-технической информации; методы прикладной математики, математической статистики и теории вероятностей, математического моделирования; методы определения массовой доли хризотил-асбеста в продуктах обогащения и его качественных характеристик. Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований в промышленных условиях.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Обогатимость основных типов асбестовых руд зависит от массовой доли асбеста суммы 1-Ш геологических сортов в руде, доли руды из зоны асбе-стоносности крупной сетки и средневзвешенной массовой доли фракции -0,075 мм в планируемых марках товарного асбеста.

2. Математическая модель прогноза производительности цеха обогащения (ЦО) по товарному асбесту заданной номенклатуры должна включать:

- характеристики исходной руды: массовую долю асбеста, рассчитанную по конечным продуктам обогащения, массовую долю фракции -0,075 мм в асбесте, производительность ЦО по исходной руде;

- характеристики конечных продуктов обогащения: выход получаемого в дробильно-сортировочном комплексе щебня, массовую долю фракции -0,075 мм в товарном асбесте.

Научная новизна результатов работы:

Установлены взаимосвязи природных свойств руды с выработкой товарного асбеста и его номенклатурой.

Разработана модель производительности ЦО по товарному асбесту, в которой, кроме качественных характеристик руды и режима технологического процесса, учтена требуемая номенклатура товарного асбеста.

Практическое значение состоит в разработке методик, на базе которых созданы автоматизированные программы: первая - для расчёта качества руды и прогнозируемых показателей обогащения, вторая - для выбора режима техно-

логического процесса и анализа влияния различных факторов на выработку товарного асбеста 0-6 групп.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается значительным объемом экспериментальных исследований в условиях действующей фабрики, удовлетворительной сходимостью прогнозных расчётов с фактическими результатами работы фабрики, подтвержденной данными статистического анализа.

Научное значение заключается в разработке метода управления номенклатурой товарного асбеста, который позволяет не только вырабатывать нужный объём и номенклатуру продукции, но и рационально использовать полезный компонент.

Личный вклад автора состоит в организации и непосредственном участии в выполнении исследований, в анализе и обобщении полученных результатов, разработке методик и внедрении результатов исследований в производство.

Реализация результатов работы. Результаты работы применены в автоматизированных программах, используемых в ОАО «Ураласбест» для планирования режима работы производства с целью получения заданного объёма и номенклатуры товарного асбеста.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены в комбинате ОАО «Ураласбест» и на таких конференциях, как:

- международные научно-технические конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (2005, 2007, 2011, 2012, 2013 гг., г. Екатеринбург);

- молодёжная научно-практическая конференция в рамках Уральской горнопромышленной декады (2007 г., г. Екатеринбург);

- научно-практическая конференция «Обогащение и переработка минерального и техногенного сырья» (2007 г., г. Екатеринбург);

- конференция «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» с участием иностранных учёных (2008 г., г. Новосибирск);

- научно-техническая конференция «Научные основы, практика и перспективы развития информационных методов обогащения минерального и техногенного сырья» (2011 г., г. Екатеринбург);

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 работах, в том числе в 3 статьях в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.

Работа выполнена в рамках исследований по договорам ОАО «НИИпро-ектасбест» с комбинатом ОАО «Ураласбест» в течение 2001-2012 гг.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и содержит 197 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 49 таблиц, список использованной литературы из 97 наименований, три приложения.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Особенности оценки массовой доли асбеста и его длины в руде

и продуктах обогащения

Асбест (N^6(8^0]о](ОН)8) - это волокнистый минерал группы серпентина, легко расщепляющийся на очень тонкие волокна. Его наиболее важными свойствами являются: высокие механическая прочность волокон, прядильная способность, огне- и теплостойкость, тепло-, звуко-, электроизоляционные свойства, щелочеустойчивость, адсорбционная активность и способность к образованию устойчивых композиций с различными вяжущими материалами [1, 2].

Отличительные особенности асбеста, отражающиеся па специфике его обогащения и определения массовой доли:

- идентичность химического состава асбеста и вмещающей породы;

- волокнистая структура с длиной волокон от долей миллиметра до нескольких десятков миллиметров, из которых промышленно ценными являются волокна с длиной более 0,5 мм, волокна длиной менее 0,5 мм считаются непромышленными и не включаются в баланс запасов месторождений.

Идентичность химического состава асбеста с вмещающими породами исключает возможность применения наиболее точных химических методов анализа при определении массовой доли асбеста в руде и продуктах обогащения.

Волокнистая структура асбеста и ценность его в зависимости от длины предопределяют необходимость измерений длины волокон при оценке запасов асбеста на месторождении, содержания его в исходной руде и продуктах переработки. Однако прямые методы оценки длины асбеста отсутствуют, что исключает возможность прямого определения содержания асбеста с длиной волокон более 0,5 и менее 0,5 мм.

Из-за 01су1ствия прямых методов измерений длины асбеста в опенке качества продуктов в отрасли по существующему способу принято допущение, в

соответствии с которым длину асбестовых волокон определяют путём просеивания навески на си говой поверхности.

Совокупность специфических особенностей асбеста и отсутствие соответствующей приборной базы для прямых измерении его массовой доли в продуктах обогащения обусловили причисление асбеста к полезным компонентам, для которых допустимо применение косвенных способов оценки [3, 4, 5, 6

Построение технологической схемы анализа проб для определения массовой доли асбеста аналогично построению промышленной технологической схемы.

До 1984 г. при геологоразведочных работах массовая доля асбеста определялась по методике; называемой «Геологический метод анализа проб асбестовой руды», а па обогатительной фабрике - по методике «Горный метод анализа проб асбестовой руды» [1, 7, 8|. В 1984 г. в асбестовой промышленности на основе методики «Горный метод анализа проб асбестовой руды» была разработана и внедрена единая методика для оценки полезного компонента на руднике и на фабрике [9, 10].

Детальная разведка, оценка и утверждение балансовых запасов асбеста Баженовского месторождения были произведены в период с 1972 по 1984 г. [1], соответственно, в эти годы использовался геологический метод анализа.

Сущность обоих методов анализа заключалась в последовательном многостадиальном дроблении пробы, вскрытии и извлечении волокна сухим способом после каждой стадии дробления с последующей очисткой его на ситах от породных примесей. По обеим методикам устанавливалась массовая доля асбеста класса +0,5 мм, по различались способы оценки длины волокон.

При обработке пробы по геологическому методу вскрытое волокно классифицировали вручную на наборе сит с размером отверстий 8; 6; 4; 2,8; 1,6; 0,5 и 0,25 мм с получением семи геологических сортов. Количество отобранного волокна с сита с определённым размером ячеек, выраженное в процентах к массе пробы, характеризует массовую долю отдельного геологического сорта, а суммарное количество сортов - массовую долю асбеста суммы ГШ или ГУ!

геологических сортов. Массовая доля асбесча суммы I-III геологических сортов (извлечённого с сит 8; 6; 4 мм) характеризует качество руды но длине волокна, массовая доля асбсста суммы I-VI геологических сор юн - общую массовую долю асбеста класса +0,5 мм. Acocci VII геологического сорта (класс —0,5+0,25 мм) промышленной ценности не имеет, поэтому при оценке качества руды не учитывается 11 11.

При обработке но горному методу всё асбестовое волокно, выделенное из пробы, сначала объединялось и очищалось от пыли, и только затем в нём определялся фракционный состав путём механического рассева па ситах контрольного аппарата [9, 10, 12, 13]. Применение разных методов, естественно, приводило к различиям в оценке длины асбестовых волокон.

Также стоит отмстить особенность учёта массовой доли асбеста на фабрике [4, 6]:

- в исходной руде, в щебне ДСК, в отходах ЦО - устанавливается массовая доля асбеста класса +0,5 мм в соответствии с требованиями методики определения содержания хризотил-асбеста [10"];

- в товарном асбесте 0-6 групп - определяется массовая доля асбеста класса +0,4 мм в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52997-2008 [14], ГОСТ 12871-93 [12] и ГОСТ 31285-2005 [151.

Массовую долю асбеста класса +0,4 мм при расчёте технологических показателей условно принято считать асбестом класса +0,5 мм, утверждённым в Государственной комиссии по запасам СССР (ГКЗ).

По действующей нормативной документации при расчёте показателей работы фабрики за контрольные периоды (смена, сутки, месяц, год) выводится расчётный коэффициент, равный отношению расчётной массы асбеста в конечных продуктах обогащения к массе асбсста, определённого при входном контроле руды в ДСК [2, 3, 4, 5 ].

Массовая доля асбеста в конечных продуктах обогащения называется расчётной и устанавливается как средневзвешенное значение массовой доли асбеста в готовой продукции, в щебне ДСК и в отходах ЦО за контрольный пе-

риод. Она, как правило, прсвышас! в 1,1-1,8 раза массовую долю асбеста, определенную при входном кош роле руды в ДСК.

При планировании и опсражвпом управлении производством расчётная массовая доля acoecia в руде практически не учасшуег, i. к. nei закономерных взаимосвязей её с качественными показа1елями руды и технологическими показателями работы фабрики.

В насюящее время в ОАО «Ураласбсст» при анализе работы производственного участка №1 фабрики используется показатель массовой доли асбеста, определяемый в конечных продуктах обогащения, учитывающий различную засорённость асбеста в продуктах обогащения фракцией -0,075 мм и присутствие коротковолокииетого асбеста класса -0,5+0,25 мм в асбесте класса +0,4 мм товарной продукции [16, 17J.

Определение массовой доли фракции -0,075 мм в исходной руде и продуктах обогащения осуществляется прямым способом па основе измерений физических величии. В асбесте исходной руды массовая доля данной фракции составляет в основном 36-41 %, в товарном асбесте - 50-54 %, в отходах — 54-60 %. Учёт показателя осуществляется ежесменно, за сутки рассчитывается его средневзвешенное значение.

Массовая доля асбеста класса -0,5+0,25 мм в исходной руде и в продуктах обогащения штатпо не определятся, поэтому коэффициент, учитывающий попадание коротковолокииетого асбеста класса -0,5+0,25 мм в товарную продукцию, был один раз установлен экспериментальным путём для участков №1 и №2 фабрики [16]. Впоследствии данный коэффициент несколько корректировался (для участка №1 в пределах 1,13-1,17) в зависимости от изменения величины расхождения между массовой долей асбеста класса +0,5 мм, определённого по конечным продуктам обогащения, и массовой долей асбеста суммы I-VI геологических сортов в исходной руде.

В работе [18], проведенной ОАО «ПИИпроектасбест» в 2004-2005 гг. для ОАО «Оренбургские минералы», были исследованы составляющие допустимой погрешности невязки баланса асбеста. Установленная величина систематиче-

ской погрешности за восемь месяцев изменялась от 10 до 15,5 %, диапазон колебаний близок к диапазону колебаний невязки баланса, установленной на участке №1 фабрики ОАО «Ураласбсст». Прич