Обоснование и организационно-техническое обеспечение рационального уровня динамических показателей стабильности общекарьерного рудопотока тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Обоснование и организационно-техническое обеспечение рационального уровня динамических показателей стабильности общекарьерного рудопотока"

РГ6 од

1 О '''.''<

' I Н ^ ! * < ' - - - 1

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

ШЕЕНКО Ростислав Федорович

УДК 622.271.3 : 658.562 : 658.513

ОБОСНОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТАБИЛЬНОСТИ ОБЩЕКАРЬЕРНОГО РУД0П0Т0КА

Специальность 08.00.28 — «Организация производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте.

Научный руководитель докт. техн.. наук, проф. РЕЗНИЧЕНКО С. С.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. ПЕТРОСОВ А. А., канд. техн. наук, ст. науч. сотр. ПАПИЧЕВ В.. И.

Ведущее предприятие — Гипроцветмет. *

Защита диссертации состоится « » (¿{¡л/?. 1993 г.

/ГО0

в / >. час.' на заседании специализированного совета

К-053.12.06 при Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте по адресу: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией 'можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан . » 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. экон. наук СОКОЛОБСКАд М. Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Алтуа-гызкгга ргОот В условиях рыночной экономики повыгзение эффективности работы горно-обогатительных комбинатов в значительной степени определяется улучшением качества сырья и продукции и рациональный использованием ресурсов. Рациональное использование природных ресурсов и охрана окрулшщэй среды в настоящее время всё больше зависят от первичной переработки руд.

Анализ практики работы ГОКов показал наличие высокой иамаи-чивости качественно-количественных характеристик сырья, поступающего на обогащение, что объясняется применением массовых методов добычи в условиях ухудшения сырьевой базы эксплуатируемых месторождений и недостаточной эффективностью традиционных методов управления качеством руды в этих условиях. Становится более высоким не только размах, но и частота колебаний характеристик общекарьерного рудопотока. Поэтому стабилизации требует не только статическая изменчивость (размах колебаний), но и динамическая (характер колебаний во времени). Это предопределяет целесообразность исследования динамической составляющей изменчивости характеристик рудопотока, оценку её влияния на технико-экономические показатели обогащ&.-ия и разработку предлоиэний по её стабилизации, поскольку ухудшение технико-экономических показателей процесса обогащения обусловлено влиянием этих двух составляющих стабильности качественно-количественных характеристик рудопотока.

'Сак как изменчивость объёмных и качественных характеристик общекарьерного рудопотока приводит к ухудшению работы перерабатывающих предприятий, снижению выхода готовой продукции, увеличению потерь, поэ1чэму весьма актуальна задача его стабилизации.

Целая р=Соты является установление зависимостей мэиду технико-экономическими показателями обогащения и показателями стабиль- 1 -

ности обща карьерного рудопотока для обоснования рационального уровня " последних и разработки их обеспечивающих органиа^цион-но-технических мероприятий, позволяющих повысить эффективность производства.

Идзя робота заключается в использовании аыплитудно- частотных характеристик для оценки внутренней структуры (характера) изменчивости общекарьерного рудопотока во времени и разработки рекомендаций по его стабилизации.

Каучныа паккклкя, разработанные лично соискателем, и их новизна:

- оценку динамической составлявшей стабильности обшэкарьерного рудопотока необходим осущес. здять с помощью показателей её внутренней структуры - долевого участия разнопериодных колебаний в обк?эй .изменчивости;

- для обоснования рационального уровня стабильности обзще-карьерного рулопотока установлены зависишсти технико-экономических показателей процесса обогащения от динамических характеристик изменчивости объёма и качества перерабатываемой руды, определяемых на основе классификации разнопериодных колебаний по предлагаемой методике, от дичащейся многокритериальным подходом;

- для количественной оценки уровня стабилизации качества перерабатываемого сырья в процессе сортировки на 2-3 рудопотока установлены аналитические взаимосвязи между качеством входного и выходных рудопотоков при различных границах разделения.

йостазераэсть изучхаа вдвд^шшй, вмподпа и раисыондоциа подтверждается:

- использованием представительного статистического материала о работе ДСФ-1 ГО "Каратау";

- корректным применением методов технико-экономического, корреляционно-регрессионного анализов, методов статистической динамики, многокритериальной оптимизации и аналитического моделирования; •

- достаточной надёжностью установленных статистических и аналитических зависимостей;

- положительной апробацией разработанной системы стабилизации качества обоган^ешй руды с разделением на рудопотоки.

Зг&«швгз ргйаты. Научное значение работы состоит в разработке методического подхода к организационно-техническому обеспечению рационального уровня динамических показателей стабильности

- 2 -

общекарьерного рудопотока, который заключается в обосновании целесообразности и оценке эффективности использования системы показателей стабильности качественно-количественных характеристик ру-допотоков горного предприятия; разработке методики построения предложенных динамических показателей стабильности объёмных и качественных характеристик рудопотока; установлении и анализе зависимостей, количественно оценивающих влияние частотного состава колебаний качественно-количественных характеристик рудопотока на технико-экономические показатели обогащения; установлении аналитических видов взаимосвязи между входными,выходными и внутренними параметрами системы стабилизации качества обогавдемого сырья при использовании сортировочных устройств для случаев выделения 2 и 3 рудопотоков.

Практическое аначение работы состоит в разработке методики обоснования рациональных уровней стабильности характеристик оСвэкарьерного рудопотога, использование которой позволяет уменьшить изменчивость его объёмных и качественных характеристик, повысить извлечение на 3-5Х, повысить эффективность работы горнообогатительного предприятия.

Реализация вшюдов и рекогяшдацкЛ. Результаты исследований и методические реком-ндапии по организации горного производства при разделении обогащаемого сырья приняты к практическому использованию на ПО "Каратау". Ожидаемый экономический эффект составляет 9,6 млн. руб.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены на научно-методической конференции "Проблемы экологии и гуманизации в учебном процессе'ЧАлма-Ата, 1991 г.), на научно-практической конференции "Пути решения зколого-технологи-ческих задач на горных предприятиях'Ч Ташкент, 1991 г.), на региональной научно-методологической конференции "Проблемы подготовки специалистов и развитие научных исследований на переходном этапе к рыночным отношениям" (Каратау, 1991 г.), на Всесоюзной школе-семинаре молодых учёных "Современные методы разработки и обогащения полезных ископаемых при комплексном освоении месторождений" (Москва - Алма-Ата, 1991 г.).

ЦуОлигацкя. Ш результатам выполненных исследований опубликовано 5 статей.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных н >/6^ страницах машинсчшсного текста, со- 3 -

держит2.Ц рисунков, 5 таблиц, список литературы из ¡¡Э наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Постепенная отработка богатых месторождений, вовлечение в эксплуатацию запасов всё более бедных труднообогатимых руд, высокая изменчивость качественного состава обогащаемого сырья, увеличение жёсткости требований потребителей к стабильности характеристик минерального сырья предопределяют необходимость совершенствования методов стабилизации качественно-количественных характеристик обогащаемого сырья, позволяющих повысить эффективность функционирования ГОКа.

Вопросам стабилизации качественно-количественных характеристик перерабатываемого сырья посвящено большое количество научных исследований. В более широком смысле эта проблема является одной из ваинейпшх частей проблемы управления качеством в горном производстве , решению которой была посвящены работы академиков М. И. Агошова, ЕЕ 1йльникова, ЕВ. Ржевского, докт. техн. наук Е.И. Аабеля, Ю. И. Анистратова, С. Я. Арсеньева, Е Г. Базылева, П. П. Бастана, Е Ф. Вызова, Е И. Таницкого, Ф. Г. Грачёва, ЕЕ Зарайского, Г. Г. Ломоносова, А А. Петросова, С. С. Резниченко, Ы. С. Су-неикоъа, И. Б. Табакмана, Е С. Хохрякова и многих других. В выполненных исследованиях заложены основополагающие принципы и созданы научные оснУвы организации производства на ГОКах, разработаны современные методы проектир' алия и планирования режима и развития горных раол с позиций управления качеством потока полезного ископаемого. Однако анализ исследований показал, что большинство работ посвящено решению проблем стабилизации применительно к статической оценке стабильност качественно-количественных характеристик рудопогоков, то есть амплитуды их колебаний. В работах, рассматривающих динамическую сторону изменчивости, дана оценка её формирования ка кг.рьерах и усреднительных складах, однако отсутствует оценка влияния характера изменчивости на конечные результаты деятельности ГОКа Кроме того, выполненные исследования, как правило, ориентирован на решение задачи стабилизации с п.аи-■дии . меднения руд. Изменение условий функционирования ГОКов, падение спроса на ряд видов продукции горн : предприятий, необходимость более рационального использования природных и материальных ресурсов ставят задачу обоснования принципов и методов стабилиза-

- -4 -

ции характеристик обогащаемого сырья.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели решались следующие задачи:

1) анализ и совершенствование методов оценки стабильности характеристик рудопотока;

2) разработка методики построения динамических погазателвй стабильности объёмов и качества рудопотоков;

3) исследование влияния внутренней структуры изменчивости характеристик рудопотока на технико-экономические показатели обогащения;

4) обоснование рационального уровня динамических показателей стабильности обшэкарьерного рудопотока и разработка организационно-технических мероприятий по его обеспечению.

Объектом исследований являются горно-обогатительные предприятия большой единичной мощности, разрабатываюсь месторождения полезных ископаемых с неоднородными качественными характеристиками. В работе рассматривается организация взаимодействия двух основных цехов ГОКа: добычного и обогатительного, поэтому под общекарьерным рудопотоком понимается рудопоток, формируемый на выходе карьерной системы и поступающий на переработку на обогатительную фабрику. Гльсв^м для исследований было выбрано ПО "Кара-тау". Методологически;« подход и рекомендации применимы для других ГОКов, разрабатывающих аналогичные месторождения.

Количественную оценку стабильности объёмов и качества рудопотока призваны дать коэффициент ритмичности рудопотока и коэффициент изменчивости его качественных характеристик. Анализ литературы показал, что в качестве коэффициента изменчивости принято использовать среднее квадратическое отклонение в его абсолютчой или относительно^ коэффициент вариации) форме. Для оценки ритмичности предлагается значительно болы/г различных коэффициентов. Для анализа были выбраны те из показателей, которые нашли наибольшее применение в оценке изменчивости объёмных и качественных характеристик рудопотоков (в обсрй сложности 14 коэффициентов).

Исследование ритмичности различных рудопотоков показало, что несмотря на существенные отличия в характере изменения рудопотоков во времени значения коэффициентов равны, что объясняется наличием свойства коммутативности у используемых коэффициентов. Необходимость совершенствования показателей изменчивости характеристик рудопотока прод! .тована тем, что объем и качество руды в

- 5 -

рудопотоке представляют собой динамические ряды(случайные процессы) , а не вариационные ряды(случайные величины). Впервые необходимость такого подхода к анализу изменчивости была осознана в рамсах управления качеством руды.

Специфика исследований рудопотоков ГОКа в последнее время обусловлена учётом характера изменения качества минерального сырья в рудопотоке, случайным образом зависящего от неслучайного параметра - времени. В атом случае эффективным математическим аппаратом корректного описания изменчивости характеристик минераль-1.~1Го сырья является теория случайных функций, позволяющая ввести обоОщ/энные понятия изменчивости и стабилизации характеристик рудопотока. В обобщённом смысле изменчивость и стабилизация включают в себя две составляющие - статическую и динамическую. Статическая изменчивость характеризуется размахом или амплитудой колебаний дисперсией, коэффициентом вариации), а динамическая - внутренней структурой или характером колебаний(корреляционной функцией, амплитудно-частотными харшстеристиками). Стабилизация характеристик общекарьерного рудопотока означает уменьшение не только статической, но и динамической составляющей изменчивости, что достигается за счёт преобразования спектральной плотиости потока полезного ископаемого при его прохождении через усреднительную и .1 сортировочную систему.

Анализ выполненных исследований показал, что наибольшее применение прг оценке динамической составляющей стабильности нашёл автокорреляционный подход. Однако обоснованный выбор автокорреляционной функции либо спектра для оценки и исследования динамической стороны стабильности должен определяться целями анализа. В число типичных применений спектра входит идентификация случайных процессов, в том числе и определение частотного состава изменчивости.

Использование спектрального подхода позволяет статическую изменчивость, выражаемую дисперсией, представить в виде суммы дисперсий раэнопериодных колебаний, отражающих динамическую сторону изме швости. Это позволяет в качестве количественной оценки динамической составляющей изменчивости характеристик рудопоа.ков испс ьзовать коэффициенты, отражающие в процентном отношении долю дисперсий раэнопериодных колебаний в обг й (суммарной) дисперсии.

Периоды колебш: Л, формирующие изменчивость характеристик рудопотока, могут быть разделены минимум на две группы: коротко- б -

периодные и длиннопериоднис. Агрегирование колебаний с различными периодами в один класс необходимо осуществлять по степени влияния периода колебаний характеристик рудопотока на технико-экономические показатели обогащении. Это дает возможность оценить воад каждой области частот в общую неравномерность и произвести 1слас~ сификацию разнопериодной изменчивости характеристик рудопотока.

Задача классификации разнопериодной изменчивости на два класса по степени ел влияния на процесс обогащения сводится к задаче выбора путём упорядочения оценок такой границы разделения периодов (Тв £ ) из множества Т возможных, которая обеспечивает максимальную связь динамических показателей стабильности характеристик рудопотока с технико-экономическими показателями процесса обогащения, что предопределяет использование многокритериального подхода при её решении. Граница разделения периодов при решении задачи классификации определяется последовательным перебором значений периодов от до Ьтв)Г и вычислением коэффициента К1 и последовательным перебором периодов от Ьдо и вычислением коэффициента КЗ. Коэффициенты К1 и К2 отражают долю коротко и длиннопериодных колебаний в общей нестабильности процесса. Для осуществления классификации была разработана методика решения задачи упорядочения аг множстве границ разделения периодов методом многокритериальной оценки альтернатив,представленная на рисунке 1

Методика решения задачи выбора границы разделения периодов при классификации динамической изменчивости характеристик обогащаемого рудопотока на два класса была использована при исследовании влияния частотного состава изменчивости качественно-количественных характеристик перерабатываемого на ДСФ-1 ГО "Каратау" рудопотока на технико-экономические показатели обогащения. При исследовании использовались данные о сменных технологических балансах работы ДСФ-1 за 12 месяцев (519 смзн) и данные о месячных ТЗП работы ДСФ-1 за этот же период. По каждому месяцу были посчитаны динамические показатели стабильности сменного объёма перерабатываемой руды и содержания Р104- в ней для 16 вариантов границ разделения периодов (полный факторный эксперимент). Для исследования влияния частных и обобщённого критериев на выбор границ разделения были произведены расчёт и упорядочение по ухудшению оценок альтернативных границ разделения периодов для линейного и нелинейного согласования критериев и 5 видов обобщенного рите-рия, моделирующие основные принципы оценивали... Результаты рас из-

- 7 -

Подготовите -льный этап Сбор сменно-суточныЗс данных о качественно-количественных характеристиках рудопотока. Формирование матрицы значений динамического показателя стабильности К = {К }, подсчитанных при различных значениях j-й границы разделения для р периодов (месяцев) анализа работы ГОКа. Формирование матрицы значений технико-экономических показателей за эти же периоды р работы анализируемого цеха: ТЭП = <ТЗП }, где к - количество показателей.

Этап 1 Этап 2 Этап 3 Этап 4 Этап 5 Этап 6 Определение набора критериев, оценивающих ценность

альтернативных границ разделения

Вычисление матрицы парных коэффициентов корреляции между строками 1-й и 2-й матриц. Набором критериев являются модульные значения парных коэффициентов корреляции: fi(tj) = I R(Tani.KRj) I (а) Определение относительной важности критериев

Определение весовых коэффициентов Ai проводят с помощью экспертного опроса Согласование критериев: линейное: -i - П/Ппах (б) нелинейное: -i = Il4exp(-(fi-fli)/(f2i-fli))i (в) Построение обобщенного критерия Выбор вида обобщённого критерия производится с учётом степени жёсткости оценки ценности альтернатив: пессимистический s=0 F0 = П ziA' (1) компромиссный s=l F1 Al*zi . 1,2) s=2 F2 = fztL Ai*zi lj\ 13) оптимистичес шй s=3 F3 = (sz Ai*zi*j . „1,41 близость к "идеалу" R2 = (TSI (zi-1) ) *(5) Решение однокритериальной задачи оптимизации

Расчет оценок альтернативных границ разделения по выбранному обобщённому критерию. Определение £ opt Обоснование гр-чицы разделения Упорядочивание ло ухудшению оценок альтернативных границ разделения.' Проверка статистической неразличимости упорядоченных оценок

Рис. 1. Методика обос!пвания границы разделения при классификации рааноперлодных колебаний по степени их влияния на процесс обогащения

та показали, что имеются доминирующие границы разделения при классификации рааноьсриодной изменчивости характеристик обогащаемого на ЛСФ-1 рудопотока по стег. :и её влияния на процесс обогащения. Причём при установленных граничных значениях периодов имеется максимально возможная степень влияния доли этих колеоаний изменчивости на ТЭП работы ДСФ-1. Такими границами являются: 6 смен для выделения короткопериодных колебаний объёмов перерабатывав иой руды и 17 смен для выделения длиннопериодных колебаний со- 8 -

дергания Р4 05 в ней. Наилучшими оценками для Выделения противоположных колебаний являются: 13 смен - для длиннопериодинх колебаний объемов руды, 5 смен - для короткопериодных колебаний Рг(){ в ней.

На основе полученной классификации динамической изменчивости характеристик рудопотока были проведены анализ и оценка влияния частотного состава изменчивости1на показатели обогащения с целью установления зависи мости технико-экономических показателей работы ДСФ-1 ГО "Каратау" от двух выделенных классов коротко и длиннопе-риодной изменчивости характеристик обогап^емого на ней рудопотока. Это позволяет выявить требования к стабильности рудопотоса со стороны обогатительного передела и тем самым обоснованно решить вопросы стабилизации качественно-количественных характеристик полезного ископаемого.

Для повышения достоверности устанавливаемых зависимостей и исключения вероятной мультиколлинеарности переменных был использован метод пошаговой регрессии. В результате расчёта на ЭВМ установлены зависимости технико-экономических показателей работы ДСФ-1 ПО "Каратау" от динамических показателей изменчивости характеристик рудопотогл параболического вида:

ТЭП = Ю + АПК1 * Л?*К2 + АЗ*К1*К2 + А4*К1 + А5*К2 , где Н1 - доля кор':ткопе р йодных колебаний;

Я2 - доля длиннопериодных колебаний;

АО,..., А5 - расчётные коэффициенты. Результаты расчётов сведены в таблицу 1, где первые три строки относятся к зависимости ТЭП от характера изменчивости среднесменнсго содержания Р40у в перерабатываемой руде, а последние две - от характера изменчивости сменных объёмов руды, обога-п^емой на ДСФ-1.

Таблица 1

Зависимости между ТЭП обогащения и д!ыамическими показателями стабильности общекарьерного рудопотока

ТЭП АО А1 А2 АЗ А4 А5 Я

Ш ЕИ УМ ¡¿1 24,0 60,5 2,68 3,19 9,94 -0,06718 +0,6558 -0,0909 +0,05422 -0,1598 -0,03313 +0,105 -0,003576 +0,02588 -0,4005 +0,001216 -0,02517 +0,00103 +0,003616 +0,0006685 -0,008088 +0,001046 -0,0005562 +0,0006952 -0,0007055 +0,01735 -0,0008667 -0,0006314 +0,004491 0,67 0,75 0,81 0,82 0,86

где УЫ - среднесменный объём произведет 1 товарного куска; - содержание Р10г в товарном куске; - 9 -

ЕЦ - извлечение Р40у !•• товарный кусок;

- себестоимость производства товарного куска;

И - коэффициент множественной корреляции.

Анализ полученных зависимостей показал, что преобладание резких короткопериодных колебаний качества в перерабатываемом сырье приводит к снижению извлечения РД0Г в концентрат и повышению себестоимости производства товарного куска, однако способствует увеличению среднего содержания Р405 в товарном куске. В этом случае рост среднего содержания обусловлен большими потерями, поскольку в товарный кусок попадает руда только с богатым содержанием Рг О,, а остальное уходит в рудную мелочь. Рост извлечения и снижение себестоимости производства товарного куска, как следует из анализа зависимостей, обеспечиваются за счёт снижения доли короткопериодных колебаний качества и увеличения доли длиннопериодных.

Зависимости наглядно демонстрируют проблему выбора глубины обогащения на дробильно-сортировочной фабрике. Сложность её, как видно из них, заключается в том, что показатели содержания полезного компонента в концентрате и извлечения являются зависимыми между собой при изменении внутренней структуры (характера) изменчивости качества, поско.^ку рост одного из них связан с уменьшением другого.

Оценка влияния частотного состава изменчивости объёмов поставляемой руды на процесс обогащения показала, что максимум зависимости среднесменного /ьема производства товарного куска находится в пределах изменения короткопериодных колебаний объемов 45 - 552 и длиннопериодных 15 - 25%.

Анализ полученных зависимостей показал, что ДСФ-1 при наличии значительного резерва к. дностей в условиях спада производства обладает стабилизирующими способностями по отношению к резким, коротким, не превышающим 6 смен, колебаниям объёмов поставляемой руды, поскольку они не вызывают превышения пороговых характеристик её оборудования (дробилок, конвейероь, сортировочных установок). И напротив, снижение срг-чесменного объёма производства товарного чуска впывалг плавные, длительные, превышающие 13 змен, колебания объёмов поставляемой руды. Это объясняется тем, что увеличение объёма переработки проис. :>дит в течение продолжительного времени (половина периода - 7смен и выше), что, в свою очередь, приводит к перегрузкам в работе оборудования ДСФ-1 и

- 10 -

снижает эффективность его работы.

Высокие технико-экономические показатели обогащении и всего ГОКа в целом можно обеспечить только для руды строго определённого качества, то есть качества, в необходимой степени соотвь 1.ству~ юшэго используемой технологии переработки. Необходимая степень соответствия подразумевает наличие рационального уровня стабильности качества обогащаемого сырья, то есть подразумевает наличие допустимого'диапазона изменчивости, в пределах которого обеспечиваются высокие технико-экономические показатели обогащения. Ранее под этими рациональными уровнями понимался только допустимый размах колебаний, поэтому рациональные уровни статической составляющей стабильности качественно-количественных характеристик обш/э-карьерного рудопотока определены и исследованы достаточно подробно. Как показывают исследования, проведённые нами по оценке влияния динамической составляющей изменчивости характеристик перерабатываемого сырья на ТЭП процесса обогащения, эта составляющая изменчивости также требует установления рационального уровня динамических показателей стабильности.

Границей рациональных областей динамических показателей стабильности объёмов будем считать зону нечувствительности функции к изменениям переменных при снижении максимума объёма производства на IX. Относительно этой границы решим уравнение (1-я строка таблицы 1) для одного из коэффициентов при птимальном значении другого. Получаем квадратные уравнения, решения которых определяют рациональные области для динамических показателей стабильности объёмов руды: -К1( V) =С 39; 58], К2(У)=[12;39]. При этом, исходя из требования снижения себестоимости производства товарного куска, уменьшение одного коэффициента .^дательно сопровождать увеличением другого.

Полученные границы динамических пок ателей стабильности К1(.У) и К2(V» показывают, что рациональные значения коэффициентов ритмичности ^ меньшие ег'иицы), найденные в статической постановке этой задачи, должны быть сформированы за счёт небольшого количества резких непродолжите." .ных изменений объемов (т. е случайных), а не за счёт их медленного изменения, свойственного плохой организации производства.

Анализ зависимостей (таблица 1) показал, что одной из допустимых границ для динамических показателей качества является значение К1(а)=25-40Х при К2(а)—>0, Это говорит о том, что дро-

- 11 -

Рилыю-сортировочные фабрики, наряду с демпфирующими, обладает и усреднительными способностями. В этих условиях извлечение находится на уровне 70Х, однако рост среднего содержания Р. О. вьныва-ет рост себестоимости. Исходя из минимизации себестоимости производства товарного куска, наилучшим будет увеличение длиннопериод-ной изменчивости качества, это также позволяет увеличить извлечение I^Oj. в товарном куске, однако, с другой стороны, приводит к уменьшению среднего содержания Р403 в товарном куске; Границей в данном случае являются неравенства следующего вида: К1(а) < 32; К2(а) > 30. Выполнение этих условий приводит к оптимуму по показателям себестоимости и извлечения, а среднее содержание находится в допустимых пределах и его рост может быть обеспечен за счёт специальных мероприятий. Эти неравенства и определяют рациональные уровни для динамических коэффициентов изменчивости качества обогаадемой руды.

Как свидетельствуют полученные рациональные уровни динамических показателей стабильности общекарьерного рудопотока, при наличии резерва мощностей технологические процессы накладывают более жёсткие ограничения на характер изменчивости качества руды, а не объемов. Это говорит о том, что в этих условиях более важной является проблема обеспечения стабильности качества перерабатываемых руд.

Установленные рациональные уровни динамических показателей стабильности характеристик общекарьерного рудопотока требуют разработки организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение этих уровней. Первым необходимым этапом при решении вопросов стабилизации характеристик рудопотока является текущее планирование горных работ. Оно способствует устранению прежде всего длиннопериодных колебаний объёмов оСшэкарьерного рудопотока. S

Анализ установленных для ПО "Каратау" рациональных уровней показывает, что устранения требуют длиннопериодные колебания объёмов поставляемой на ДСФ-1 руды(. период которых превышает 13 смен. Наличие довольно значительной доли короткопериодной (с периодом менее 6 смен) изменчивости объёмов не оказывает существенного влияния на работу фабрики. Стабилизация длиннопериодных колебаний объёмов должна осуществляться за счёт совершенствования декадно-месячного планирования горных работ на основе использования динамического подхода. В этом случае )..^дель планирования на- 12 -

ряду с использованием ограничений по объёму и качеству руды за весь период планирования содержит ограничения по интервалам времени, на которые разбит весь планируемый период. При атом установленные рациональные значения статических показателей стабильности характеристик рудопотока входят в ограничения модели планирования, ограничивая допустимый размах колебаний по интервалам планирования. Дая учёта характера распределения во времени объёмных и качественных характеристик общекарьерного рудопотока и формирования плана, допустимого с точки зрения более низких уровней планирования (т.е. обеспечения их взаимоувязки), в модель планирования дополнительно вводятся двусторонние ограничения по допустимым (рациональным) областям значений динамических показателей стабильности общекарьерного рудопп^ока- Ят;л < К < К„п. Эти ограничения практически не усложняют задачу планирования, поэтому она может быть решена известными методами. Вместе с тем дополнительные .ограничения в модели планирования позволяют учесть и улучшить с позиций потребителя характер изменчивости характеристик общекарьерного рудопотока во времени, что поаволит повысить конечные результаты деятельности ГОКа.

Более важной и более сложной является проблема стабилизации качества обогащаемой руды. Уменьшения доли высокочастотной изменчивости качества перерабатываемой руды можно достичь используя усреднительные (смесительные), либо разделительные (сепарацион-ные) процессы при стабилизации качества ..ерерабатываемого сырья.

Высокочастотная изменчивость довольно эффективно уменьшается при усреднении руд на складах. Вопросы формирования амплитудно-частотных характеристик рудопотока в карьере при оперативном планировании и управлении доб' гными работами и преобразование тих характеристик на усреднительных складах достаточно полко изложены в трудах проф. Азбеля Е. И., Баетана 1!. П., Вызова В. <' , Грачёва Ф. Г., Ревнивцева Ей. и др. Ими пс .азано, что увеличение вместимости виутрикарьерного усреднителыюго склада не приводит к полной ликвидации коле^ашй качества полезного ископаемого на его выходе. Для дальнейшего снижения остаточных колебаний качества в общекарьерном рудопотока необходимы дополнительные стабилизирующие мероприятия, преобразующие остаточные колебания до требуемого уровня.

Наиболее благоприятные условия для реализации процесса управления качеством руд появляются на дробильно-сортировочных фаб-

- 13 -

гигах. Стабилизация качества фосфатных руд и рост конечных р*--вульт£цов функционирования ГОКа могут быть достигнуты пн счет сортировки общекарьерного рудопотока по качеству на несколько ру-допотоков и их раздельного обогащения.

Для оценки эффективности организации формирования рудопото ков на основе их разделения по качеству перед обогащением необходима в первую очередь определить значения числовых характеристик сформированных рудопотоков: значения средних содержаний полезных компонентов и их стабильность во времени. Учитывая, что сортировка рассматривается как последующий этап ныне используемых усред шггельных систем, можно рассмотреть формируемый в результате усреднения общегарьерный рудопоток как первичный, а отсортированные из него впоследствии рудопотоки - как вторичные. Исходя из этого, можно оперировать изменением характеристик первичного ру допотока в результате проведения сортировочных операций, т. е. не абсолютными, а относительными характеристиками вторичных рудопотоков, соотнесенных с характеристиками базового (первичного) рудопотока

Рассмотрим случай выделения при сортировке двух и трех рудопотоков. В этом случае из базового рудопотока X будут формироваться: 1) рудопоток У, имеющлй содержание контролируемого компонента меньше некоторой границы а; 2) рудопоток 2, имеющий содержание контролируемого компонента больше некоторой величины Ь (причем Ь а); 3) в случае, если Ь Ф а, то рудопоток Б, имеющий содержание контролируемого компонента внутри интервала (а, Ь).

Для оценки стабилизации динамической составляющей изменчивости качества при сортировке была использована статистическая математичес 'я модель. Исследование показало, что при сортировке происходит смешение спектральных плотностей в область Солее низких частот, т. е. стабилизация качества достигается за счёт уменьшения высокочастотных и среднечастотных колебаний. Это приводит к стабилизации динамической составляющей изменчивости ( К1(а) уменьшается с 60 до 30-33%, К2(а) увеличивается с 6 до 28-36%), что, в свою очередь, приводит к стабилизации статической составляющей (дисперсии) в 2-3 раза.

Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности использования сортировки руды перед обогащением, что требует установления зависимостей, на основании которых при конкретных требованиях по переработке сырья необходим 'о качества возможно

- 14 -

обоснование параметров системы разделения потоков полезного ископаемого. Для. решения этой задачи была использовала аналитическая математическая модель сортировки руд по качеству.

В результате расчётов были получены аналитические виды взаимосвязи между характеристиками входного обшркарьерного рудопотока X (его средним содержанием Мж и стабильностью 0Д ), границами разделения руд^иотоков (пороговыми значениями содержания £,

) и характеристиками отсортированных потоков (их средними содержаниями Му, Мг. М5 и стабильностью О,, Например, взаимосвязь входных, выходных и внутренних параметров сортировочной системы для рудопотока 2 имеет следующий вид;_

где Ф^/ - функция Лапласса.

По известным параметрам входного потока X можно легко определить границы разделения (пороговые значения содержаний') а и Ь пользуясь следующими соотношениями: С* и • бх

Шлуч^нние зависимости могут быть использованы при решении задач определения входных, выходных и внутренних параметров системы стабилизации качества обогащаемого сырья при его сортировке на рудопотоки перед обогащением.

В качестве критерия технологической эффективности обогащения принято использовать показатель извлечения и прирост извлечения полезных компонентов в концентрат в результате принятых организационно-технических мероприятий по стабилизации качества обогащаемой руды. В результате расчётог ^ыли получены формулы определения вменения извлечения за счёт сортировки обогащаемого сырьй при выделении двух и трёх рудопотоков.

Анализ полученных формул показывает технологическую эффективность про; дения сортировки руды по качеству перед её обогащением. Причем величин; проста извлечения определяется: существуют й системой стабилизации качества обогащаемого сырья; влиянием, которое оказывает изменчивость качества на извлечение полезного ископаемого в концентрат; выбранными граничными содержаниями сортировочной системы и числом рудопотоков. ■

ДСФ-1 ПО "Каратау" имеет две независимые технологические линии по переработке руды, поэтому имеется возможность осуществлять

- 15 -

как крутшопорционную, так и медкопорционную сортировку руд перед обогащением. При сортировке руд перед обогащением на дел потока границей разделения является содержание Р10£ в руде 22,21, что позволит увеличить стабильность качества перерабатываемого сырья в 2-2,5 раза, извлечение Р4 03 в товарный кусок на 2,97., экономический эффект составит 9,6 млн. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научной задачи обоснования рационального уровня стабильности характеристик общекарьерного рудопотока и определения организационно-технических кэроприятий по его обеспечению, решение которой позволяет уменьшить статические и динамические потери при обогап^нии и улучшить качество товарной продукции ГОКа, что имеет существенное значение для повышения уровня организации производства на рудных карьерах.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводи:

1.1фи оценка стабильности обцекарьерного рудопотока целесообразно использовать шкплитудно-частотные характеристики стабильности, которые, в отличие от существующих, отражают динамическую природу объёмных и качественных характеристик.

2. Для отражения как статических, так и динамических свойств рудопотоков целесообразно использовать показатели их внутренней структуры: долевое участке разнопериодных колебаний в общей изменчивости.

3. Класскфикащш периодов колебаний по степени их влияния на процесс переработки руды следует осуществлять с использованием обобщённого •гамплексного критерия по разработанной методике.

4. Технико-экономические показатели переработки руды параболически взаимосвязаны с показателями внутренней изменчивости характеристик рудопотоков. При наличии резерва мощностей обогатительных фабрик короткопериодные колебания объёмов и длиннопериод-ные колебания качества не оказывают существенного влияния на работу фабрики. Основное внимание при организации и планировании горных работ следует уделять снижению длиннопериодных колебаний объёмов и короткопериодных колебаний качества.

5. Рациональную внутреннюю структуру стабильности качественно-количественных характеристик рудопотока следует определять на основе статистических зависимостей техники-экономических показа- 16 -

телей обогащения от динамических характеристик рудопотока с учетом анализа чувствительности отдельных показателей.

С. Снижение длиннопериодных колебаний объемов достигается за счёт соверкенстЕОвания декадно-месячного и квартально-месячного планирования горных работ, а короткопериодных колебаний качества руды - за счёт последовательного использования усреднительных складов и сортировочных устройств.

7. Для количественной оценки степени и эффективности стабилизации качества при сортировке руды перед обогащением для различных границ разделения необходимо использовать установленные аналитические взаимосвязи между показателями качества входного и выходных рудопотоков при сортировке руды перед обогащением на 2-3 потока.

8. Для ДСФ-1 ПО "Каратау" на процесс переработки руды оказывают существенное влияние колебания объёмов поставляемой руды с периодом, превышающим 13 смен, и колебания содержания Р. О. в ней с периодом, не превышающим 5 смен. Остальные колебания(с периодами вне указанных значений) оказывают менее существрнное Елияние, при этом наименее существенное влияние оказывают колебания объёмов руды с периодом до 6 смен и колебания Р105 в ней с периодом свыше 17 смен. В этих условиях стабилизация качества руды достигается при использовании сортировки руды перед обогащением и последуюшэй раздельной переработкой отсортированных потоков, что позволит уменьшить статические и динамические составляющие изменчивости качества, увеличить извлечение Р405 на 2,91 и улучшить качественные характеристики товарного куска. Расчётный годовой экономический эффект от внедрения предлагавших организационно-технических мероприятий по абилизации характеристик перерабатываемого на ДСФ-1 ПО "Каратау" рудопотока составляет 9,6 млн. руб.

Оеконные гаивагшпгэ диссертация канкзакы а с-таду^зих работах:

1. Резнь „е2!КО а С. "ае'гм Р. О. Установление рационального уровня ритмичности до. .j4.ii руды как основа ресурсосберегающей технологии. - Тез. докл. нау". -методол. конференции. - А^ча-Ата: КаэГГГИ, 1991. - С. 63 - 64.

2. йеешю Р. О. Использований организации ритмичной работы основных цехоп ПО "Каратау" в решении экологических проблем Кара-тау-Джамбулского ТИК. - Тез. докл. науч. -Прага', конференции. -Ганпсунт, 1901,-2с.

3. Ввенгсо Р. в. Значение организации ритмичной работы основных цехов ГО "Каратау" в условиях рыночной экономики. - Тез. дот. науч. -методол. конференции. - Каратау, 1991. - С. 154 - 155.

4. Взенно P.e. Анализ ритмичности работы основных цехов горно-обогатительного комбината в условиях рыночной экономики. - В сб.: Эффективность промышленного производства. - Алма-Ата: КааПТИ, 1992. - С. 28 - 42.

5. Свежо P.S. К оценке уровня организации горного производства - В сб.: Теория и практика комплексного освоения месторождений полезных ископаемых и обогащэния минерального сырья.

М.: ИПКОН РАН, 1992. - С. 32 - 33.