Технічні науки/5.Энергетика

Харитонов Олександр Олександрович

Криворізький технічний університет, кафедра «Електропостачання та ресурсозбереження», Україна

Пошук шляхів зниження електроспоживання

дробильно-збагачувальним комплексом

ВАТ «ПівнГЗК»

1. Аналіз електроенергетичного балансу технологічного процесу збагачення руди

Електроенергетичний баланс технологічного процесу збагачення руди – один з можливих способів дослідження споживання електроенергії цим процесом з метою підвищення ефективності її використання.

Аналіз електроенергетичного балансу показує, що для РЗФ-1 найбільш енергоємними операціями є (див. таблицю 1) процеси подрібнення, дроблення, транспортування руди і концентрату конвеєрами і перекачування пульпи насосами, сумарна частка витрати електроенергії якими досягає 80-90% від загального споживання по фабриці.

Таблиця 1 – Електроенергетичний баланс технологічного процесу збагачення руди (по питомому споживанню енергії)

Операція	Енергоємність, %
Подрібнення	63,8
Транспортування пульпи	21,3
Класифікація	0,05
Сепарація	1,6
Обезводнення	1,9
Грохочення	0,1
Дроблення	4,7
Конвеєрний транспорт	4,4
Освітлення	0,15

Найбільш енергоємною є технологічна операція в процесі збагачення руди – подрібнення. Частка електроенергії, що витрачається на подрібнення, складає 50-60% і є визначальною в загальному споживанні електроенергії секцією збагачення руди. Тому при аналізі споживання електроенергії з метою підвищення ефективності її використання окремими секціями збагачення руди і РЗФ в цілому в першу чергу необхідно приділити увагу операції подрібнення, виявити і проаналізувати взаємозв'язки між енергетикою і технологією цієї операції в конкретних виробничих умовах РЗФ.

Огляд робіт, присвячених аналізу споживання електроенергії окремими механізмами і технологічними секціями РЗФ в цілому і підвищенню ефективності її використання, показує, що ця проблема вельми складна, і дозволяє зробити наступний висновок:

1. Закономірності споживання електроенергії окремими технологічними агрегатами, механізмами і секцією в цілому виявлені не повною мірою. Ряд цих закономірностей представлений у формі енергетичних характеристик (одержаних експериментально-статистичними методами) окремих агрегатів і машин з електроприводом і технологічних секцій. Проте енергетичні характеристики механізмів часто описують споживання електроенергії вельми узагальнено. Це, Звісно, обмежує можливості їх застосування для виявлення методів ефективного використання електроенергії механізмами.

2. Оптимальні (по продуктивності агрегатів і механізмів) значення найважливіших технологічних чинників, що визначають енерговитрати на збагачення руди, не виявлені. Методи їх пошуку у виробничих умовах РЗФ не розроблені.

Таким чином, завдання економного витрачання електроенергії і підвищення ефективності її використання на РЗФ вельми актуальне і складне.

Процес подрібнення по енергоємності в три рази перевищує процес по транспортуванню пульпи і в десятки разів решту процесів, тобто є найбільш енергоємним. Оскільки кульові млини - найбільш енергоємні агрегати, оптимізація режиму їх роботи є найважливішим засобом економії і підвищення ефективності використання електроенергії. Тому необхідно основну увагу приділити вибору раціонального режиму роботи кульових млинів, тобто встановити, за яких умов кульові млини працюють з максимальною продуктивністю.

2. Оптимізація режиму роботи кульового млина по продуктивності на РЗФ-1

У пошуках джерел істотної економії електроенергії на РЗФ-1, як показує електроенергетичний баланс, необхідно основну увагу приділити вибору раціонального режиму роботи кульових млинів. Оскільки кульові млини – найбільш енергоємні агрегати, оптимізація режиму їх роботи є важливим засобом економії і підвищення ефективності використання електроенергії.

Огляд робіт присвячених встановленню кількісних закономірностей споживання електроенергії барабанними млинами, що працюють в різних режимах [7,8], показує, що найважливішою і найбільш загальною величиною, що характеризує енергетичну сторону процесу подрібнення в барабанних млинах, є потужність млина (або приводного електродвигуна). При роботі млина споживана енергія витрачається на приведення в рух кульового і рудного завантаження, що заповнює барабан млина, і покриття різних втрат енергії. Потужність на приводному валу млина, що витрачається на приведення подрібнювального середовища і подрібнюваної руди в рух, тобто в робочий стан, прийнято називати корисною потужністю.

Для математичного опису залежності корисної потужності і потужності млина від чинників, що характеризують її режим роботи, запропоновані різні формули (Девіса, Андрєєва, Неронова, Льовінсона, Ольовського, Канторовіча, Осецкого та ін.). Ці формули виведені емпірично, або теоретичним шляхом на основі розгляду процесу руху подрібнюючого середовища (зокрема куль) усередині барабана млина.

Практика показує, що зміна деяких чинників, що впливають на рівень потоку енергії, споживаним млином, відбувається випадковим чином. Тому потік енергії - величина змінна, що має не строго функціональний, а статистичний характер. Отже, для підвищення ефективності використання електроенергії при подрібненні залізної руди необхідно використовувати експериментальні енергетичні залежності, які характеризують споживання електроенергії кульовими млинами, що працюють в реальних умовах РЗФ-1.

З досліджень можна встановити, за яких умов кульові млини працюють з максимальною продуктивністю (по сирій руді), яка залежить від багатьох чинників. До найважливіших з них відноситься кульове завантаження і частота обертання млина. Зважаючи на актуальність завдання економії і підвищення ефективності використання електроенергії проведемо розрахунок оптимізації роботи кульових млинів першої стадії подрібнення руди на РЗФ-1 по продуктивності з урахуванням реальних виробничих умов. Такий розрахунок складається з експериментального і розрахункового розділів і базується на використанні залежностей А (φ) і Р (φ).

Розрахуємо оптимізацію режиму роботи кульового млина МШР-3600×4000, що працює в умовах ПівнГЗКу на I стадії подрібнення залізної руди. Необхідно вивести залежність A (φ).

Частота обертання млина φ = 0,78 (18 об/хв). Діапазон зміни кульового завантаження млина під час проведення експерименту, що становить φ_{оп min} = 0,35; φ_{on max} = 0,43, розіб'ємо на чотири під діапазони (m =4), причому: (φ₁ =0,35÷0,37; φ₂ = 0,37÷0,39; φ₃ = 0,39÷0,41; φ₄ = 0,41÷0,43).

Розрахунок оптимізації по продуктивності млина визначимо середні значення А_{х cр.}, Р_{х ср.} і φ_{х ср.} у виділених для аналізу під діапазонах φ_х.. Оскільки числа дослідних даних в кожному під діапазоні неістотно відрізняються між собою, то для виведення кореляційних залежностей А (φ) та Р (φ) застосуємо числа Чебишева.

3.Розрахунок ефективності переведення кульових млинів

МШР-3600×4000 I стадії подрібнення руди в оптимальний режим роботи

Таким чином, параметри оптимального режиму млина МШР-3600×4000 при ψ = 0,78 складають: φ_опт =0,4008; А_mах=76,61 т/год; Р_опт=786,27 кВт.

Графіки залежностей

показані на малюнку 1. На цих же малюнках показані і екстремальні значення А_mах; φ_опт і відповідне їм значення Р_опт.

Малюнок 1 – Графіки залежностей А(φ) і Р(φ) млини МШР-3600×4000 1-ої стадії подрібнення руди при ψ=0,78

Переведення млинів в оптимальний режим роботи приводить до істотної економії електроенергії рудозбагачувальною фабрикою. Результати розрахунку ефективності переведення кульових млинів МШР-3600×4000 I стадії подрібнення руди в оптимальний режим роботи приведені таблиці 2.

Таблиця 2 – Результати розрахунку ефективності переведення

кульових млинів МШР-3600×4000 I стадії подрібнення руди в оптимальний режим роботи

Показники	Режим
	існуючий	Оптимальний (розрахунковий)
Частота обертання ψ	0,78	0,78
Середнє кульове завантаження φ	≥0,45	0,4008
Середня продуктивність по сирій руді А, т/год	76,26	76,61
Середньогодинний потік енергії млина Р, кВт	848,00	786,27
Економія електроенергії при переведенні кульового млина в оптимальний режим роботи: за 1 годину, кВт∙год за 1 рік (Трік = 8760 год), кВт∙год		61,73 540 755

Таким чином, як показують орієнтовні розрахунки, можливо без капітальних витрат за рахунок експлуатації кульових млинів в раціональному технологічному режимі одержати значну економію електроенергії. Для РЗФ-1 перехід від загальноприйнятого режиму на рекомендований з оптимальною продуктивністю кульових млинів I стадії подрібнення дозволяє одержати економію електроенергії для млинів МШР-3600×4000 приблизно 540 755 кВт∙год/рік, що при цині 14,5 коп/ кВт∙год складає 540 755∙0.145 = 78.4 тис. грн/рік.

Висновки

Аналіз електроенергетичного балансу технологічного процесу збагачення руди показав, що найбільш енергоємна технологічна операція в процесі збагачення руди – подрібнення. Частка електроенергії, що витрачається на подрібнення, складає 50-60% і є визначальною в загальному споживанні електроенергії секцією збагачення руди. Тому в першу чергу необхідно приділити увагу операції подрібнення, виявити і проаналізувати взаємозв'язки між енергетикою і технологією цієї операції в конкретних виробничих умовах РЗФ-1.

Літератури

1. Электроснабжение железорудных горнообогатительных комплексов / В.П. Апенко, П.П. Мирошкин, В.И. Щуцкий и др. - М.: Недра, 1978.

2. Авилов-Карнаухов Б.Н., Зюбровский Л.Г. Экономия электроэнергии на рудообогатительных фабриках. – М.: Недра, 1987. 160 с.

3. О.В.Максимов. Математична статистика. Кр.Ріг: "Мінерал" - 2001.

4. Электроснабжение железорудных горнообогатительных комплексов / В.П. Апенко, П.П. Мирошкин, В.И. Щуцкий и др. - М.: Недра, 1978.

5. Белых Б.П., Свердель И.С., Олейников В.К. Электрические нагрузки и электропотребление на горнорудных предприятиях. - М.: Недра, 1971.

6. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. / Под ред. О.С. Богданова, В.А. Олевского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1982.

7. Т.Андреев С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление,измельчение и грохочение полезных ископаемых. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Недра, 1980.

8. Справочник по обогащению руд черных металлов / Под ред. Шинкоренко С.Ф. - М.: Недра, 1980.