Энергопотребление горно-обогатительного предприятия определяется последовательностью технологических операций: подготовкой руды, дроблением, измельчением, классификацией, разделением полезных компонентов, обезвоживанием и транспортированием материала между переделами. На расход энергии влияют не только производительность оборудования, но и свойства поступающего сырья, крупность материала, циркуляционные нагрузки и требования к качеству конечного концентрата.
Для выявления наиболее энергоёмких процессов необходимо разделить потребление по технологическим переделам и сопоставить энергетические показатели с массовыми потоками и результатами переработки. При этом увеличение удельного расхода не всегда свидетельствует о неисправности оборудования: более твёрдая руда или изменение её состава могут объективно потребовать дополнительных энергетических затрат.
Как разделить энергопотребление по технологическим переделам
Производственный передел — отдельная стадия переработки сырья, выполняющая определённую технологическую функцию. Для горно-обогатительного предприятия важно определить расход энергоресурсов на каждой стадии подготовки и обогащения руды, а не ограничиваться общим показателем по объекту.
Исходным документом служит технологическая схема переделов. Она показывает последовательность обработки материала, расположение основного оборудования и направления движения потоков между операциями.
По схеме устанавливают, какие дробилки, мельницы, классификаторы и насосы относятся к рассматриваемым стадиям. Затем сопоставляют установленную и фактически потребляемую мощность с продолжительностью работы агрегатов.
Установленная мощность характеризует технические параметры оборудования, но не определяет его фактическое энергопотребление за период. Для расчёта необходимы сведения о реальной электрической нагрузке и наработке.
Если один измерительный узел охватывает несколько переделов, его показания нельзя без дополнительного обоснования распределять между отдельными процессами. В этом случае необходимо использовать доступные объектные измерения либо расчётные оценки с указанием ограничений их достоверности.
Результатом становится распределение энергетических затрат между технологическими стадиями с установленными границами измерений и учёта.
Подготовка и дробление руды
На стадии подготовки и дробления крупность поступающего материала уменьшается до значений, необходимых для последующих операций. Энергетическая нагрузка оборудования зависит от характеристик питания, производительности и требуемой крупности продукта дробления.
Для оценки используют сведения о массе поступающей руды, её свойствах, характеристиках дробильного оборудования и продолжительности работы.
При одинаковом количестве перерабатываемого материала энергопотребление может различаться из-за изменения характеристик сырья и требований к получаемому продукту. Поэтому сравнение смен или производственных периодов только по тоннажу недостаточно.
Если удельное потребление электроэнергии дробильного передела увеличилось, необходимо проверить, сопровождалось ли это изменение иной крупностью питания, изменением свойств руды или другим фактическим режимом оборудования.
При отсутствии таких сведений рост расхода нельзя уверенно объяснять неэффективной работой дробилки.
Измельчение: влияние твёрдости и крупности материала
Измельчение предназначено для получения материала с характеристиками, необходимыми для последующего разделения полезных компонентов. Энергопотребление мельниц зависит от перерабатываемой массы, свойств руды и требуемого результата измельчения.
Более твёрдая руда может увеличивать энергетическую нагрузку мельниц при достижении сопоставимой крупности продукта. Поэтому повышение потребления электроэнергии при неизменном тоннаже не всегда свидетельствует об ухудшении работы оборудования.
Для оценки используют данные о мощности и наработке мельниц, характеристиках питания и крупности получаемого материала.
Сопоставление должно учитывать технологический результат. Если в одном периоде получен более тонкий продукт измельчения, а в другом — более крупный, прямое сравнение расхода на тонну не позволяет однозначно оценить энергетическую эффективность.
Важно установить, соответствует ли достигаемая крупность требованиям следующего передела. Избыточное измельчение может увеличивать затраты энергии, однако уменьшение степени измельчения нельзя рекомендовать без проверки влияния на последующее разделение и качество концентрата.
Таким образом, энергетическую оценку мельниц необходимо связывать одновременно с массовой производительностью, свойствами руды и фактически достигаемой крупностью продукта.
Классификация и повторные циклы измельчения
Классификация разделяет материал по установленным технологическим признакам, связанным с крупностью частиц. В схемах измельчения часть материала может возвращаться на повторную обработку.
Такой возврат формирует циркуляционную нагрузку — количество материала, повторно проходящего через соответствующее оборудование в дополнение к вновь поступающему питанию.
Для анализа необходимо сопоставить массу исходного питания, потоки возврата и фактическую загрузку мельниц и классификаторов.
Если через мельницу проходит больше материала, чем поступает в систему в виде свежей руды, это может объясняться повторными циклами измельчения. Соответственно, расход электроэнергии зависит не только от входного тоннажа предприятия, но и от количества материала, фактически обрабатываемого оборудованием.
Рост циркуляционной нагрузки может повышать энергетические затраты. Однако наличие возвратного потока само по себе не является признаком неэффективности: он может быть предусмотрен технологической схемой для обеспечения необходимой крупности продукта.
Поэтому при проверке определяют, соответствует ли фактический повторный поток принятому режиму классификации и достигается ли требуемый результат измельчения.
Если увеличение расхода связано с изменением циркуляционной нагрузки, дальнейшее обследование должно установить причину этого изменения. Без данных о массовых потоках и крупности материала нельзя отделить необходимый технологический возврат от потенциально неэффективного режима.
Разделение полезных компонентов и требования к концентрату
После подготовки руды выполняют технологическое разделение, целью которого является получение концентрата с требуемыми характеристиками.
Энергетические затраты соответствующего передела необходимо оценивать вместе с количеством перерабатываемого материала и качеством получаемого продукта.
Изменение содержания полезного компонента в исходной руде может изменить условия разделения. При этом одинаковая масса питания не обязательно обеспечивает одинаковое количество концентрата или сопоставимый результат извлечения.
Поэтому снижение потребления электроэнергии нельзя считать полноценным улучшением, если одновременно ухудшились технологические показатели, определяющие пригодность конечного продукта.
Для сопоставления используют сведения о массе и характеристиках питания, массе полученного продукта и показателях качества концентрата.
Если энергетические затраты выросли, необходимо установить, связано ли это с изменением свойств руды, требованиями к разделению или фактическим режимом оборудования.
Только после такого разграничения можно определить, требует ли передел углублённой проверки на предмет неэффективного энергопотребления.
Обезвоживание и транспортирование материала
Обезвоживание и транспортирование обеспечивают получение продукта с необходимыми характеристиками и передачу материала между технологическими стадиями.
Для энергетической оценки используют сведения о массовых потоках, работе соответствующего оборудования и его фактической наработке.
При транспортировании необходимо учитывать количество перемещаемого материала, включая потоки, которые возвращаются на предыдущие стадии. Если материал повторно проходит через отдельные участки схемы, связанные с ним энергетические затраты также могут возрастать.
При анализе насосного оборудования необходимо разграничивать фактическую нагрузку системы и количество материала, направленного к следующему переделу. Не вся работа по перемещению технологического потока обязательно соответствует увеличению выпуска конечного продукта.
При обезвоживании расход энергии необходимо сопоставлять с требуемым технологическим результатом. Более низкое энергопотребление не является достаточным доказательством эффективности, если характеристики полученного продукта не соответствуют установленным требованиям.
Поэтому транспортные и завершающие операции включают в общий энергетический профиль наравне с основными стадиями переработки, сохраняя связь с массовыми потоками и качеством продукта.
Как сопоставлять удельные затраты разных переделов
Удельный расход энергоресурса — количество использованного ресурса в расчёте на единицу выполненной работы или произведённого продукта.
Для отдельного технологического передела удельное электропотребление по переработанной массе можно определить отношением:
e = E / M,
где e — удельное потребление электроэнергии, кВт·ч/т; E — расход электроэнергии передела за рассматриваемый период, кВт·ч; M — масса материала, переработанного в согласованной границе за тот же период, т.
Ключевое условие — правильный выбор массы для расчёта. Показатель на тонну исходной руды и показатель на тонну материала, фактически проходящего через мельницу с учётом циркуляционной нагрузки, характеризуют разные процессы.
Поэтому при сравнении переделов необходимо явно указывать расчётную границу и используемый массовый поток.
Даже корректно рассчитанный удельный расход не показывает всю технологическую эффективность. Для его интерпретации необходимо учитывать крупность питания и продукта, свойства руды и показатели качества концентрата.
Если один период характеризуется более твёрдой рудой, а другой — менее твёрдой, разница удельного электропотребления может быть обусловлена изменением сырья. Если изменились циркуляционные потоки, на результат влияет повторная обработка материала.
Следовательно, сравнение только по тоннам входной руды недостаточно для обоснованного вывода об энергетической эффективности процесса обогащения.
Как отличить влияние сырья от неэффективного режима оборудования
Повышенный удельный расход может иметь несколько объяснений: изменение свойств руды, увеличение циркуляционной нагрузки либо отклонение фактического режима оборудования от необходимого.
Для разграничения этих причин сопоставляют характеристики питания, массовые потоки и технологический результат с потребляемой мощностью и наработкой агрегатов.
Если одновременно с ростом расхода увеличилась твёрдость руды, необходимо оценить влияние изменившихся свойств сырья. Однако одного совпадения недостаточно, чтобы считать причину доказанной.
Если свойства исходной руды сопоставимы, но увеличился возврат материала на повторное измельчение, предметом проверки становится режим классификации и циркуляционная нагрузка.
Если характеристики сырья и массовые потоки существенно не изменились, а энергопотребление оборудования выросло, необходимо подробнее исследовать его фактическую загрузку и рабочий режим.
Когда необходимые измерения отсутствуют, корректный результат анализа заключается в установлении возможных причин и перечня недостающих данных, а не в утверждении о выявленной неисправности.
Как сформировать энергетический профиль обогащения
Результатом анализа становится разделённый энергетический профиль технологических переделов, показывающий расход энергоресурсов в связи с перерабатываемой массой, характеристиками сырья и качеством конечного продукта.
Для каждого передела устанавливают измерительную границу, фактическое потребление и соответствующие технологические показатели. Отдельно отмечают участки, где данные представлены расчётными оценками либо отсутствует возможность достоверно выделить энергетический поток.
Такой профиль позволяет определить наиболее энергоёмкую стадию и установить, какие параметры необходимо проверить, прежде чем разрабатывать техническое мероприятие.
Если значительная доля потребления приходится на измельчение, углублённая проверка должна учитывать свойства руды, крупность продукта и циркуляционную нагрузку. Если повышенные затраты обнаружены на другой стадии, предмет проверки определяют по её массовым потокам и технологической функции.
Приоритет дальнейшего обследования устанавливают не только по величине расхода, но и по возможности объяснить его действительными технологическими условиями.
Главное ограничение: нельзя считать энергетически неэффективным передел только потому, что его расход в кВт·ч на тонну исходной руды выше ожидаемого. Для обоснованного вывода необходимы сведения о свойствах питания, крупности материала, повторных циклах переработки и качестве концентрата.
Энергетический профиль должен помогать выбирать участки для дополнительных измерений и технических проверок. Его практическая ценность заключается в возможности снижать необоснованные энергетические затраты без ухудшения извлечения полезного компонента и качества конечной продукции.