Применение вероятностно-детерминированного метода планирования эксперимента при флотации сульфидной медной руды реагентом-собирателем НРБ

Исследование процессов флотации медных руд Саякского месторождения проведено с использованием вероятностно-детерминированного метода планирования (ВДП) экспериментов, основанного на известной формуле М.М. Протодьяконова для обработки статистических данных [1] и усовершенствованного проф. В.П. Малышевым [2]. Применение ВДП позволяет исследовать процесс флотации медных руд при различных сочетаниях влияющих факторов с определением оптимального режима процесса.

Поскольку конечной целью флотации является получение сульфидов металлов, обладающих флотационными свойствами, достаточными для получения кондиционных концентратов, контроль за влиянием вышеуказанных параметров осуществляли по качественно-количественным характеристикам флотации, т.е. по содержанию (в) меди в концентрате и извлечению (е) меди в концентрате. План-матрица и результаты экспериментов по флотации каждого из 25-ти опытов представлены в таблице 1.

Для определения оптимальных условий процесса флотации медной руды с применением реагента-собирателя НРБ составлен план трехфакторного эксперимента на пяти уровнях.

За независимые факторы приняли расходы извести (кг/т) флотационного реагента НРБ и вспенивателя Т-92 (г/т). Пределы изменения независимых факторов представлены в таблице 2.

После выборки экспериментального массива по факторам были построены точечные графики частных зависимостей извлечения меди в концентрат от условий проведенного процесса (рисунок 1 а-в), которые аппроксимировали следующими уравнениями:

руда месторождение флотация медный

Таблица 1 - План-матрица и результаты трехфакторного эксперимента по флотации медной руды

а) б)

в)

а) от расхода оксида кальция, кг/т; б) реагента-собирателя НРБ, г/т; в) расхода Т-92, г/т

Рисунок 1 - Частные зависимости извлечения меди в концентрат

Таблица 2 - Факторы и уровни их варьирования при исследовании процесса флотации медных руд с применением флотореагента НРБ

Таблица 3 - Уравнения частных зависимостей извлечения меди в концентрат от исследуемых факторов

Из приведенных данных следует, что в условиях эксперимента определяющими факторами процесса являются: расход извести, НРБ, Т-92.

Из параболического графика частной зависимости (рисунок 1а) при изучении влияния расхода оксида кальция (извести) на извлечение меди в концентрат следует, что наиболее оптимальным является расход 1,5 кг/т. При этом извлечение меди в концентрат увеличивается до 87,95 %.

Дальнейшее увеличение расхода извести на показатели извлечения меди в концентрат практически не влияет.

Из рисунка 1б следует, что с увеличением расхода реагента-собирателя НРБ от 5 до 20 г/т при флотации сульфидной медной руды происходит увеличение извлечения меди в концентрат до 91,52 %. При увеличении расхода реагента собирателя до 25 г/т извлечение меди в концентрат практически остается на том же уровне, т.е. оптимальным является расход 20 г/т.

При варьировании расхода вспенивателя Т-92 в интервале от 66 до 88 г/т (рисунок 1в) максимальные показатели по извлечению меди в концентрат обеспечиваются при расходе вспенивателя 88 г/т, извлечение меди увеличивается до 85,96 %. При дальнейшем увеличении расхода Т-92 до 100 г/т извлечение меди в концентрат увеличится до 92 %. Однако большой расход вспенивателя может привести к уменьшению качества концентрата, в этой связи необходимо ограничиться расходом вспенивателя.

Расчетные данные извлечения меди в концентрат сведены в таблицу 1.

Обобщенное многофакторное уравнение нелинейной множественной корреляции, составленной на основании частных функций, выглядит следующим образом:

Используя полученное уравнение многофакторной корреляционной зависимости, моделировали процесс извлечения меди при флотации сульфидной медной руды Саякского месторождения, задаваясь влияющими факторами, расходами реагентов: НРБ- 20 г/т, Т-92 -88 г/т, извести - 1,5 г/т. При этом извлечение меди в концентрат составило 98 %.

При рассмотрении технологической схемы необходимо в оптимальных условиях учесть содержание меди в концентрате.

Графики частных зависимостей содержания меди в концентрате от параметров процесса флотации представлены на рисунке 2 а-в.

а)

а) б)

в)

а) расхода извести, кг/т; б) расхода флотореагента НРБ, г/т; в) расхода вспенивателя Т-92, г/т

Рисунок 2 - Частные зависимости содержания
меди в концентрате

В результате математических преобразований получены аппроксимирующие уравнения (таблица 4).

Из графика частной зависимости влияния расхода извести на качество медного концентрата (рисунок 2а) следует, что при увеличении расхода извести от 0,25 до 1,5 кг/т содержание меди в концентрате возрастает от 6,57 до 11,97 %. Дальнейшее увеличение расхода извести не дает значительного прироста содержания меди в концентрате. Поэтому оптимальным расходом извести следует считать 1,5 кг/т.

Таблица 4 - Уравнения частных зависимостей содержания меди в концентрате от исследуемых факторов

Из параболического графика частной зависимости содержания меди в концентрате от расхода реагента-собирателя НРБ г/т (рисунок 2б) следует, что наиболее оптимальным является расход реагента 20 г/т. При этом содержание меди в концентрате составляет 11,97 %. Дальнейшее увеличение расхода реагента НРБ от 20 до 25 г/т на показатели содержания меди влияет незначительно.

При варьировании расхода вспенивателя Т-92 в интервале от 66 до 88 г/т (рисунок 2в) на качество медного концентрата максимальные показатели по содержанию меди в концентрате обеспечиваются при расходе вспенивателя 88 г/т. Содержание меди при этом в концентрате составляет 11,97 %.

Обобщенное уравнение нелинейной множественной корреляции для расчета содержания меди в концентрате флотации от значимых факторов имеет вид:

Расчетные данные содержания меди в концентрате сведены в таблице 1.

Согласно описанной математической модели содержание меди в концентрате составляет 11,98 % при расходе извести 1,5 кг/т, расходе реагента-собирателя НРБ - 20 г/т, Т-92 - 88 г/т. По экспериментальным данным, при доработке режима флотации следует ожидать его понижение.

Анализ частных зависимостей показал, что в матричных экспериментах все изучаемые факторы влияют как на процесс флотации медных сульфидных руд, так и на его качество.

Высокие значения R1, tR для уравнения свидетельствуют об адекватности многофакторных зависимостей процессу флотации медной руды Саякского месторождения.

Таким образом, результаты анализа показателей по извлечению в концентрат и содержанию меди в концентрате подтвердили, что выбранная модель адекватно отображает процесс.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Малышев В.П. Математическое планирование металлургического и химического эксперимента. Алматы: Наука, 1977. 37 с.

2. Малышев В.П. Вероятностно-детерминированное планирование эксперимента. Алматы: Наука, 1981. 115 с.

Размещено на Allbest.ru