Исследование и разработка устройства контроля наличия посторонних металлических предметов в сырье и материалах горно-металлургического производства

На современном этапе развития экономики и бизнеса большое значение имеет снижение себестоимости продукции, в том числе, и за счет снижения затрат на ремонты и обслуживание технологического оборудования. При этом рост производства цветных металлов обуславливает увеличение объемов перерабатываемой руды, и, как следствие, нагрузки на технологическое оборудование. В связи с этим растут потери производства, вызванные простоями оборудования и затратами на его ремонт. Одной из основных причин выхода из строя оборудования является воздействие на него рудозасоряющих металлических предметов, появление которых обусловлено существующей технологией добычи руды. Так за 2005 г. прямые затраты на ремонты технологического оборудования Талнахской обогатительной фабрики (ТОФ) заполярного филиала открытого акционерного общества горнометаллургическая компания «Норильский Никель» (ЗФ ОАО ГМК «Норильский Никель»), вышедшего из строя вследствие воздействия рудозасоряющих металлических предметов, составили около 10 млн руб., а за 2006 г. около 15 млн руб.

Проблема снижения количества отказов оборудования может решаться введением в технологические переходы переработки руды высокоэффективных автоматических устройств обнаружения посторонних металлических предметов.

Проведенные на ЗФ ОАО ГМК «Норильский Никель» испытания, анализ перспективных, а также выпускаемых серийно отечественной и зарубежной промышленностью устройств, показали их низкую эффективность, при контроле богатых медно-никелевых РУД.

В связи с этим разработка эффективных устройств обнаружения металлических предметов в потоке транспортируемого сырья и материалов и в настоящее время является актуальной задачей.

Целью настоящего исследования является повышение эффективности работы устройств обнаружения металлических предметов. Исходя из указанной цели в работе решаются следующие научные и практические задачи:

— исследование и анализ технологических процессов горнообогатительного производства, требующих обнаружения и удаления посторонних металлических предметов;

— анализ и классификация методов и устройств автоматического обнаружения рудозасоряющих предметов;

— аналитическое исследование и разработка датчика обнаружения металлических предметов;

— разработка методики расчета сигнала и чувствительности вихретокового датчика;

— разработка структуры устройства для обнаружения металлических предметов в руде.

Задачи исследования решались путем комплексного подхода учитывающего как технологические, так и технические стороны проблемы, с помощью аналитических и экспериментальных методов.

В процессе разработки чувствительного элемента для обнаружения металлических включений и его экрана, при расчете электромагнитного поля использовался метод конечных элементов, а при определении выходных параметров датчика метод энергетического баланса, математической статистики и теорема Умова-Пойнтинга.

Оптимизация и синтез элементов устройства обнаружения металлических включений выполнена с применением методов спектрального анализа, теории оптимальной линейной фильтрации сигналов и методов имитационного моделирования.

В настоящее время приоритетным направлением совершенствования производства является повышение эффективности уже используемых технологических линий. Практическая реализация результатов диссертационной работы позволит сократить количество отказов и затраты на ремонт технологического оборудования вышедшего из строя, вследствие воздействия на них металлических включений, а также будет способствовать увеличению производительности горно-обогатительного производства.

134 Выводы.

1. Разработана и изготовлена модель устройства, проведены ее испытания в лабораторных условиях;

2. Разработана методика проведения лабораторных исследований.

3. В результате экспериментов установлено, что в рабочей области поля данные экспериментов адекватны и согласуются с теоретическими расчетами.

4. В результате экспериментов установлено, что разработанная структура устройства работоспособна и может быть использована при разработке устройств контроля потока руды на наличие металлических включений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Исходя из цели исследования, при решении поставленных задач получены следующие результаты:

1. Исследование и анализ технологических процессов горнообогатительного производства показал, что наличие рудо-засоряющих металлических предметов является прямым следствием существующей технологии добычи руды. Выявлены основные источники засорения руды, проведена классификация металлических предметов по признакам существенным при разработке устройств их автоматического обнаружения. Определены технологические переходы, требующие установки таких устройств. Полученные результаты исследования могут быть использованы при дальнейших разработках устройств автоматического обнаружения металлических рудозасорящих предметов.

2. В процессе анализа существующих, а также выпускаемых серийно отечественной и зарубежной промышленностью устройств обнаружения металлических предметов выявлена их низкая эффективность и невозможность их использования для контроля богатых медно-никелевых руд. Определено, что в условиях горно-обогатительного производства наиболее приемлемы накладной либо проходной индуктивный параметрический датчик с переменным электромагнитным полем и переменной добротностью в составе автогенераторных амплитудных устройств.

3. С использованием метода конечных элементов выполнен расчет магнитных полей различных конфигураций накладных и проходных датчиков. С учетом анализа технических характеристик и технологических условий в качестве оптимального выбран датчик проходного типа. Выполнен расчет и оптимизация размеров и формы экрана датчика. Таким образом, показана возможность и способ использования метода конечных элементов для расчета и оптимизации различных конфигураций накладных и проходных датчиков, а также их экранов.

4. Предложены критерии и соответствующая методика оценки чувствительности датчика, определен его выходной параметр, выполнен анализ выходного сигнала в соответствии с выбранными критериями. Эта методика может быть использована при разработке и оценке чувствительности проходных и накладных вихретоковых датчиков.

5. На основании анализа спектральных характеристик информационного импульса и помехи синтезирована новая структурная схема повышающая эффективность устройств контроля потока руды на наличие посторонних металлических предметов.

Результаты диссертационной работы можно использовать на предприятиях горно-металлургической, строительной и в других отраслях промышленности.