Wielokryterialna analiza wartości produkcji w przykładowym układzie z wielokrotnym wzbogacaniem węgla

Podobne dokumenty
OCENA EFEKTYWNOŚCI WZBOGACANIA WĘGLA ENERGETYCZNEGO W CYKLONACH WZBOGACAJĄCYCH Z RECYRKULACJĄ PRODUKTU PRZEJŚCIOWEGO

EFEKTY WZBOGACANIA WĘGLA ENERGETYCZNEGO W DWÓCH RÓWNOLEGŁYCH OSADZARKACH**

ANALIZA MAKSYMALNEJ WARTOŚCI PRODUKCJI PRZY WZBOGACANIU RÓŻNYCH KLAS ZIARNOWYCH WĘGLA ENERGETYCZNEGO W OSADZARKACH**

Wtórne wzbogacanie węgla kamiennego w osadzarkach i cyklonach wodnych

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2016 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Archives of Mining Sciences 50, Issue 1 (2005)

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

(54) Układ automatycznej kontroli procesu wzbogacania węgla

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

PRZERÓBKA KOPALIN I ODPADÓW PODSTAWY MINERALURGII. Wprowadzenie

ANALIZA MOŻLIWOŚCI STEROWANIA PROCESEM WZBOGACANIA WĘGLA

2. Przebieg operacji osadzarkowego rozwarstwiania materiału

CHARAKTERYSTYKA WZBOGACALNOŚCI ISTOTNY CZYNNIK EFEKTYWNOŚCI PROCESU ROZDZIAŁU W OSADZARCE PULSACYJNEJ

ZIARNA HYDROFILOWE W PRZEMYSŁOWYM PROCESIE FLOTACJI WĘGLI O RÓŻNYM STOPNIU UWĘGLENIA

Abstract: Słowa kluczowe: odpady kopalniane, skład ziarnowy, skuteczność wzbogacania Keywords: mining waste, granulation, efficiency of separation

Komentarz Sesja letnia zawód: technik przeróbki kopalin stałych 311 [53]

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

1. Wprowadzenie PRZERÓBKA MECHANICZNA

WPŁYW GĘSTOŚCI SUROWCA NA BILANSOWANIE PRODUKTÓW KLASYFIKACJI HYDRAULICZNEJ W HYDROCYKLONACH W OPARCIU O WYNIKI LASEROWYCH ANALIZ UZIARNIENIA**

86 Wstępne badania nad możliwością przewidywania parametrów jakościowych odpadów powstających w procesach wzbogacania węgli kamiennych

SYMULACJA EFEKTÓW PRACY UKŁADÓW TECHNOLOGICZNYCH PRZERÓBKI RUD MIEDZI Z WYKORZYSTANIEM KRYTERIÓW TECHNOLOGICZNYCH I EKONOMICZNYCH**

Czyste technologie węglowe: nowe podejście do problemu

WYKORZYSTANIE MODELI SIECI NEURONOWYCH DO IDENTYFIKACJI SKŁADU LITOLOGICZNEGO RUDY MIEDZI**

Badania możliwości zastosowania trapezoidalnego cyklu pulsacji wody dla osadzarkowego wzbogacania nadaw średnioziarnowych w klasie 60-0,5 mm. 1.

MODUŁ 3. WYMAGANIA EGZAMINACYJNE Z PRZYKŁADAMI ZADAŃ

Porównawcze badania laboratoryjne wpływu uziarnienia i obciążenia nadawą na skuteczność osadzarkowego procesu wzbogacania

MODUŁ 3. WYMAGANIA EGZAMINACYJNE Z PRZYKŁADAMI ZADAŃ

Ćwiczenia laboratoryjne - 7. Problem (diety) mieszanek w hutnictwie programowanie liniowe. Logistyka w Hutnictwie Ćw. L. 7

Techniki i technologie przyjazne środowisku zamknięte obiegi wodno-mułowe zakładów przeróbczych czystego antracytu w zatoce Ha Long Wietnam

Optymalizacja sieci powiązań układu nadrzędnego grupy kopalń ze względu na koszty transportu

Ocena op³acalnoœci wzbogacania wêgla w uk³adach osadzarek

Programowanie celowe #1

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PL B1. Sposób i układ do modyfikacji widma sygnału ultraszerokopasmowego radia impulsowego. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, Częstochowa **

Wielokryteriowa optymalizacja liniowa

Usuwanie siarki z węgla kamiennego z wykorzystaniem stołu koncentracyjnego FGX

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2013 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

BADANIA PROCESU FLOTACJI WIELOSTRUMIENIOWEJ WĘGLA** 1. Wprowadzenie. Jolanta Marciniak-Kowalska*, Edyta Wójcik-Osip*

CHARAKTERYSTYKA I ZASTOSOWANIA ALGORYTMÓW OPTYMALIZACJI ROZMYTEJ. E. ZIÓŁKOWSKI 1 Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, Kraków

ANALIZA ROZDRABNIANIA WARSTWOWEGO NA PODSTAWIE EFEKTÓW ROZDRABNIANIA POJEDYNCZYCH ZIAREN

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 1

Automatyka Telekomunikacja Informatyka

LABORATORYJNO-STATYSTYCZNA OCENA SKUTECZNOŚCI WZBOGACANIA MUŁÓW WĘGLOWYCH W WZBOGACALNIKU SPIRALNO-ZWOJOWYM TYPU REICHERT LD-4

Badania nad odkamienianiem energetycznego węgla kamiennego na powietrznych stołach koncentracyjnych

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

XVI MIĘDZYNARODOWY KONGRES LEXINGTON prof. dr hab. inż.. Wiesław. Blaschke Szafarczyk. KRAKÓW, 21 czerwca 2010 r.

Poprawa parametrów rozdziału węgla w osadzarkach poprzez wstępne uśrednianie nadawy metodą odkamieniania na sucho

STATYKA Z UWZGLĘDNIENIEM DUŻYCH SIŁ OSIOWYCH

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

Wielokryteriowa optymalizacja liniowa cz.2

W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

6. Teoria Podaży Koszty stałe i zmienne

Temat: kruszyw Oznaczanie kształtu ziarn. pomocą wskaźnika płaskości Norma: PN-EN 933-3:2012 Badania geometrycznych właściwości

Możliwości uszlachetniania węgli kamiennych przeznaczonych do procesu zgazowania naziemnego

DENSYMETRIA ŁUPKA MIEDZIOWEGO

KONTROLING I MONITOROWANIE ZLECEŃ PRODUKCYJNYCH W HYBRYDOWYM SYSTEMIE PLANOWANIA PRODUKCJI

I. Technologie przeróbki surowców mineralnych

WYKŁAD 9 METODY ZMIENNEJ METRYKI

Optymalizacja wielokryterialna

Ćwiczenie 2 WSPÓŁPRACA JEDNAKOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH W RÓŻNYCH KONFIGURACJACH POŁĄCZEŃ. Opis stanowiska pomiarowego. Przebieg ćwiczenia

MMB Drives 40 Elektrownie wiatrowe

BADANIA MODELOWE OGNIW SŁONECZNYCH

Rozwój osadzarek pulsacyjnych typu KOMAG. 1. Wprowadzenie. 2. Osadzarki pulsacyjne typu KOMAG PRZERÓBKA MECHANICZNA

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2013

OCENA DOKŁADNOŚCI ROZDZIAŁU DROBNYCH (< 2 mm) ZIAREN MIAŁÓW WĘGLOWYCH W PROCESIE ODSIARCZANIA W SEPARATORACH ZWOJOWYCH**

PRACA MINIMALNA ZIĘBNICZEGO OBIEGU LEWOBIEŻNEGO

Dr hab. inż. Jan Duda. Wykład dla studentów kierunku Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

I. Technologie przeróbki surowców mineralnych

ROZWIĄZYWANIE RÓWNAŃ NIELINIOWYCH

Analiza wielokryterialna wstęp do zagadnienia

EGZAMIN POTWIERDZAJ CY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2014 CZ PRAKTYCZNA

ZASTOSOWANIE PROGRAMOWANIA LINIOWEGO W ZAGADNIENIACH WSPOMAGANIA PROCESU PODEJMOWANIA DECYZJI

Metody podwyższania kaloryczności drobnoziarnistych odpadów węglowych

PROJEKT: Innowacyjna usługa zagospodarowania popiołu powstającego w procesie spalenia odpadów komunalnych w celu wdrożenia produkcji wypełniacza

Karta (sylabus) przedmiotu

WYBRANE ZAGADNIENIA OPTYMALIZACJI PRZEGLĄDÓW OKRESOWYCH URZĄDZEŃ ELEKTRONICZNYCH

PROGRAMOWANIE DYNAMICZNE W ROZMYTYM OTOCZENIU DO STEROWANIA STATKIEM

Ćwiczenia laboratoryjne - 7. Zagadnienie transportowoprodukcyjne. programowanie liniowe

Oferta Kompanii Węglowej S.A. dla sektora ciepłownictwa

Zachowania odbiorców. Grupa taryfowa G

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

LABORATORIUM: ROZDZIELANIE UKŁADÓW HETEROGENICZNYCH ĆWICZENIE 1 - PRZESIEWANIE

PROGNOZA JEDNODNIOWA STĘŻENIA METANU NA WYLOCIE Z REJONU ŚCIANY N-6 W POKŁADZIE 330 W KWK K3

Modele optymalizacyjne wspomagania decyzji wytwórców na rynku energii elektrycznej

JAK UNIKAĆ PODWÓJNEGO LICZENIA SKŁADOWYCH NIEPEWNOŚCI? Robert Gąsior

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU SZCZECIŃSKIEGO NR 689 FINANSE, RYNKI FINANSOWE, UBEZPIECZENIA NR ANALIZA WŁASNOŚCI OPCJI SUPERSHARE

ANALIZA WPŁYWU WYBRANYCH PARAMETRÓW SYGNAŁU WYMUSZAJĄCEGO NA CZAS ODPOWIEDZI OBIEKTU

ZAGADNIENIA PROGRAMOWANIA LINIOWEGO

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

METODA DEA W ANALIZIE EFEKTYWNOŚCI NAKŁADÓW NA GOSPODARKĘ ODPADAMI

Transkrypt:

dr inż. JOACHIM PIELOT Politechnika Śląska Wielokryterialna analiza wartości produkcji w przykładowym układzie z wielokrotnym wzbogacaniem węgla W artykule dokonano szeregu analiz maksymalnej wartości produkcji w układzie trzech osadzarek dwuproduktowych, przy kilku różnych kryteriach maksymalizacji produkcji dwóch koncentratów. Układem podstawowym, będącym układem odniesienia do wszystkich analiz, był układ wzbogacania w pojedynczej osadzarce. Analizy optymalizacyjne zostały dokonane dla nadawy trudno wzbogacalnej. 1. WSTĘP Ilość i jakość produktów wzbogacania zależą od charakterystyk wzbogacalności węgla surowego, konfiguracji układu technologicznego przeróbki węgla i parametrów rozdziału operacji przeróbczych. Wzbogacalniki grawitacyjne cechują się pewną niedokładnością wzbogacania. Wynika ona z faktu, że krzywe rozdziału mają kształt odbiegający od idealnej krzywej, co powoduje, iż w procesie wzbogacania grawitacyjnego pojawiają się ziarna błędne. Zastosowanie wzbogacania wielokrotnego umożliwia uzyskanie efektu równoważnego poprawie kształtu krzywych rozdziału pojedynczego wzbogacalnika. W artykule [11] zostały przedstawione analizy wyników w trzech, najefektywniejszych układach, spośród dziesięciu analizowanych, różnych konfiguracji układowych grupy dwóch lub trzech osadzarek [9]. Każdorazowo również w niniejszym opracowaniu układem podstawowym, będącym układem odniesienia do wszystkich analiz, jest układ wzbogacania w pojedynczej osadzarce, a ściślej mówiąc maksymalna wartość produkcji możliwa do osiągnięcia w tym układzie. Na rys. 1 przedstawiono maksymalne wartości produkcji uzyskiwane przy różnych zadanych zawartościach popiołu w koncentracie z jednej osadzarki oraz z grupy dwóch osadzarek z ponownym wzbogacaniem koncentratu z pierwszej osadzarki (układy nazwane odpowiednio: 1 os. oraz 2 os K w opracowaniu [9]). Przy tej samej zadanej zawartości popiołu w koncentracie z grupy dwóch osadzarek przy ponownym wzbogacaniu koncentratu możliwe jest uzyskanie większej wartości produkcji tego koncentratu niż z pojedynczej osadzarki szczególnie w przypadku małej zadanej zawartości popiołu. Ilość nadawy do drugiej osadzarki jest wtedy istotnie mniejsza rys. 8 [11] może to zatem być mniejsza maszyna. 2. ROZPATRYWANY UKŁAD TECHNOLO- GICZNY GRUPY OSADZAREK Na rys. 2 pokazany jest analizowany układ technologiczny wzbogacania wielokrotnego, ale bez rozdrabiania produktów przejściowych. Koncentrat 1 jest uzyskiwany w identyczny sposób jak koncentrat w układzie 2 os. K [11]. Jak widać z rys. 1 maksymalna wartość produkcji uzyskiwana jest przy zawartości popiołu w koncentracie 19,2%. Jak już wyżej stwierdzono, w układzie 2 os. K [11], a w niniejszym opracowaniu chodzi o pierwszy koncentrat, możliwe jest uzyskanie większej wartości produkcji przy mniejszych zadanych zawartościach popiołu w tym koncentracie A k1, w stosunku do wartości produkcji uzyskiwanej z pojedynczej osadzarki (rys. 1). Im mniejsza zadana zawartość popiołu A k1, tym efekt ten względny wzrost wartości produkcji jest bar-

12 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Względna wartoś ć produkcji 40 20 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie 1 os. 2 os. K Rys. 1. Maksymalne wartości produkcji odniesione do maksymalnej wartości produkcji uzyskiwanej z jednej osadzarki przy A k = 19,2% [11] Nadawa Koncentrat K1 d d Koncentrat K2 d Odpady Rys. 2. Schemat układu technologicznego Tabela 1 Charakterystyka gęstościowo-jakościowa nadawy I do osadzarki (w klasie ziarnowej 20-8 mm) Gęstość frakcji g/cm 3 Wychód frakcji % Zawartość popiołu % Zawartość siarki całkowitej % Wartość opałowa kj/kg < 1,30 12,16 4,67 0,84 30 6 1,30-1,35 17,97 7,40 0,86 29 630 1,35-1,40 10,96 10,99 0,97 27 300 1,40-1,50 8,47 17,92 1,10 25 750 1,50-1, 7,43 26,61 1,24 22 550 1, - 1, 1 35,81 1,25 19 1 1, - 1, 3,95 43,81 1,13 16 210 1, - 1, 4,05 51,03 1,12 13 5 1, - 2,00 2,56 58 1,39 11 330 > 2,00 25,46 75,84 2,75 4 420 Razem,00 33,67 1,46 19 9 dziej istotny. Ponieważ jednak wraz ze zmniejszaniem A k1 bezwzględna wartość produkcji maleje i to znacząco, gdyż wychód coraz lepszego jakościowo koncentratu istotnie maleje dlatego również w układzie dwóch osadzarek zachodzą w takich przypadkach znaczne straty części palnych w odpadach. W celu odzyskania ziarn węgla ze strumienia odpadów z dwóch pierwszych osadzarek, w układzie z rys. 2 znajduje się trzecia osadzarka. Poniżej przedstawione są analizy maksymalnej wartości produkcji przy różnych kryteriach optymalizacji. Wartość produkcji jest każdorazowo rozumiana jako suma wartości produkcji obydwu koncentratów. Nadawą do rozpatrywanego układu z rys. 2 jest strumień węgla surowego trudno wzbogacalnego, o wymiarach ziarn 20-8 mm; charakterystyka gęstościowo-jakościowa podana jest w tabeli 1.

Nr 2(468) LUTY 2010 13 Prognozy efektów wzbogacania w rozpatrywanym układzie technologicznym zostały przeprowadzone z wykorzystaniem tablicowych modeli krzywych rozdziału operacji wzbogacania grawitacyjnego [4], scharakteryzowanych w monografii [3]. 3. PROGNOZY MAKSYMALNEJ WARTOŚCI PRODUKCJI PRZY RÓŻNYCH KRYTE- RIACH OPTYMALIZACJI Przedstawione niżej analizy maksymalnej wartości produkcji dotyczą optymalizacji wielokryterialnej, przy czym termin ten w niniejszym opracowaniu posiada dwa znaczenia. W pierwszym znaczeniu i to w sensie ścisłym, literaturowym optymalizacja wielokryterialna dotyczy wypadkowej funkcji celu, składającej się z kilku składników (co najmniej 2 jak to ma tutaj miejsce), które przy określonych zmianach zmiennych decyzyjnych (sterujących) z reguły generują przeciwstawne trendy wartości poszczególnych składników wypadkowej funkcji celu [5-7, 12-15]. Drugim znaczeniem optymalizacji wielokryterialnej są obliczenia dokonywane przy różnie sformułowanych kryteriach maksymalizacji produkcji. Jako wartość produkcji przyjęto sumę iloczynów wychodów koncentratów i ich cen jednostkowych, wyznaczonych z 4. wersji formuły sprzedażnej z 2002 [2]. Jako poziom odniesienia wartości produkcji przyjęta została maksymalna wartość produkcji (traktowana jako %), uzyskiwana w układzie z pojedynczą osadzarką [11]. Kryterium 1 Jest to dwuetapowe kryterium wykorzystujące metodę optymalizacji hierarchicznej [7]. W pierwszym etapie (który jest powtórzeniem obliczeń z referatu [11]) wyznaczone zostały maksymalne wartości produkcji pierwszego koncentratu K1: max os 2 n ) ÎR WP ) = Γ )* C (1) przy ograniczeniu równościowym zawartości popiołu w koncentracie K1: A K1 = A K1i (2) przy czym A K1i kolejno przyjmowało wartości: 6, 7, 8, 9, 10, 11 i 12%. W drugim etapie dla każdych zadanych zawartości popiołu w koncentracie pierwszym A K1i, a więc przy niezmiennych gęstościach rozdziału w dwóch pierwszych osadzarkach wyznaczone zostały maksymalne wartości produkcji drugiego koncentratu K2: = Γ max os 2 ) ÎR n WP )* C ) = (3) przy ograniczeniu równościowym zawartości popiołu w koncentracie K2: A K2 = A K2j (4) Po obydwu etapach została wyznaczona wypadkowa wartość produkcji: WP ij + WP ) = WP ) ) + (5) gdzie: WP 1i wartość produkcji koncentratu K1 przy zadanej zawartości popiołu A K1i zł/godz., WP 2ij wartość produkcji koncentratu K1 przy zadanych zawartościach popiołu A K1i i A K2j zł/godz., d, d gęstości rozdziału w osadzarkach g/cm 3, R n zakres dopuszczalnych wartości gęstości rozdziału w osadzarkach <1,30-2,20 g/cm 3, Γ, k1 Γk 2 wychody koncentratów t/godz., C k1, C k2 ceny jednostkowe koncentratów zł/t. Oddziaływanie ograniczeń, związanych z gęstościami rozdziału w osadzarkach oraz zadanymi zawartościami popiołu w koncentratach, na funkcję celu (funkcję maksymalnej wartości produkcji) zostało zrealizowane z wykorzystaniem zewnętrznych funkcji kar. Omówienie algorytmu maksymalizacji produkcji i funkcji kar jest zamieszczone w monografii [3] i referacie [8]. Rysunek 3 ilustruje uzyskane wyniki maksymalnej wartości produkcji według przyjętego kryterium (krzywa dla A K1 = 5,3% dotyczy kryterium 2a). Ponieważ w drugim etapie tego kryterium gęstości rozdziału w pierwszych dwóch osadzarkach są niezmienne (i praktycznie sobie równe rys. 7 [11]), więc wartość produkcji pierwszego koncentratu WP k1 jest stała (i maksymalna w stosunku do pozostałych kryteriów) w etapie drugim. Ponieważ jednak zmienia się wartość produkcji drugiego koncentratu WP k2 latego względny udział wartości produkcji pierwszego koncentratu u WPk1 zmienia się co zilustrowane jest na rys. 4; udział ten został wyznaczony z zależności: u WPk WPk 1i, d ) 1, d, d ) = WP ) ij (6)

14 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 95 Względna wartoś ć produkcji 85 75 65 A k1 5,3 6,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 Rys. 3. Maksymalna wartość produkcji przy różnych zadanych zawartościach popiołu dwóch koncentratów w przypadku kryteriów 1 i 2a Względna wartość produkcji 50 40 30 20 10 A k 1 5,3 6,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Zadana zawartość popiołu w koncentracie drugim A k 2 Rys. 4. Względny udział wartości produkcji pierwszego koncentratu w całkowitej wartości produkcji w przypadku kryteriów 1 i 2a Z rys. 4 widać, że zwłaszcza przy małych zawartościach popiołu w pierwszym koncentracie, gdy wartość produkcji tego koncentratu jest względnie mała, zastosowanie dodatkowej, trzeciej osadzarki pozwala znacząco poprawić całkowitą wartość produkcji (rys. 3), choć oczywiście przy dużej zawartości popiołu w drugim koncentracie. Wszystkie maksima na rysunku 3 (oraz dalszych rysunkach 5, 8 i 9) uzyskiwane są przy tej samej gęstości rozdziału δ = 2,04 g/cm 3 takiej samej jak w układzie z pojedynczą osadzarką przy punkcie maksymalnym [11]. Dlatego w przypadku punktów maksymalnych wartości produkcji średnie ważone zawartości popiołu w obydwu koncentratach łącznie przyjmują więc taką samą wartość 19,2% jak w koncentracie w układzie z pojedynczą osadzarką (rys. 1). Istotną zaletą tego kryterium jest uzyskanie maksymalnego wychodu pierwszego koncentratu.

Nr 2(468) LUTY 2010 15 Zastosowanie układu osadzarek pozwala na lepsze wykorzystanie części palnych w węglu surowym, bardziej elastyczne reagowanie na zmienną jakość kontraktowanych koncentratów. Jest szczególnie przydatne przy wymaganej kontraktami niskiej zawartości popiołu w produktach. Kryterium 2 Kryterium to, w dwóch swoich wersjach, jest pewną odmianą kryterium 1. W pierwszej wersji najpierw przyjmuje się minimalne gęstości rozdziału w dwóch pierwszych osadzarkach, a dalszy tok postępowania jest identyczny jak w kryterium 1. Uzyskane wyniki pokrywają się przy gęstości rozdziału w trzeciej osadzarce δ < 2,04 g/cm 3 z kryterium 5 (rys. 8). W drugiej wersji (2a) poszukuje się najpierw takich gęstości rozdziału w dwóch pierwszych osadzarkach, aby uzyskać minimalną zawartość popiołu w pierwszym koncentracie (5,3%), a dalszy tok postępowania jest znowu identyczny jak w kryterium 1. Wyniki dla tego przypadku są przedstawione na rys. 3 i 4 chodzi zawsze o pierwszą z lewej krzywą. Wszystkie pozostałe kryteria wykorzystują metodę ważonych sum [7], gdzie współczynnikami wagowymi są ceny jednostkowe koncentratów. Jest to klasyczny sposób przekształcenia problemu optymalizacji wielokryterialnej w zadanie z jednym celem [6]. Różnice pomiędzy poszczególnymi kryteriami polegają na innych założeniach co do gęstości rozdziału w pierwszej osadzarce oraz zadanych ograniczeń zawartości popiołu w pierwszym koncentracie równościowych bądź nierównościowych. Kryterium 3 W kryterium tym zakłada się, że gęstość rozdziału w pierwszej osadzarce przyjmuje maksymalną wartość δ = 2,20 g/cm 3. Ma to na celu wyeliminowanie ziarn skały płonnej, tak, aby nie trafiały one do drugiej osadzarki może to mieć znaczenie w przypadku dużego udziału tych ziarn. Odpady z pierwszej osadzarki mogą być bezpośrednio skierowane do odpadów z całego układu (rys. 2). Maksymalizowana jest sumaryczna wartość produkcji obydwu koncentratów: max n, dos 2 os 3) Î R WP ij ) = Γ + Γ )* C )* C (7) przy ograniczeniach równościowych zawartości popiołu w obydwu koncentratach, zgodnie z zależnościami (2) i (4), przy czym A K1i kolejno przyjmowała wartości: 7, 8, 9, 10, 11 i 12%. Uzyskane wyniki maksymalnej wartości produkcji ilustruje rys. 5. Kryterium 4 Również w tym kryterium zakłada się, że gęstość rozdziału w pierwszej osadzarce przyjmuje maksymalną wartość δ = 2,20 g/cm 3. Kryterium 4 różni się od poprzedniego tylko tym, że ograniczenie równościowe co do zawartości popiołu w pierwszym koncentracie zostało zastąpione ograniczeniem nierównościowym: A K1 A K1i (8) 95 Względna wartoś ć produkcji 85 75 65 A k1 9,0 10,0 11,0 12,0 Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 Rys. 5. Maksymalna wartość produkcji przy różnych zadanych zawartościach popiołu dwóch koncentratów w przypadku kryterium 3

16 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 95 Względna wartoś ć produkcji 85 75 65 A k1 6,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 Rys. 6. Maksymalna wartość produkcji przy różnych zadanych zawartościach popiołu dwóch koncentratów w przypadku kryterium 5 12 Zawartość popiołu w koncentracie 1. 11 10 9 8 7 6 5 A k1 6,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 Rys. 7. Zawartości popiołu w koncentracie pierwszym w przypadku kryterium 5 Wyniki uzyskane tutaj nieznacznie się różnią od uzyskanych w kolejnym kryterium. Kryterium 5 W kryterium tym nie narzuca się wstępnie wartości gęstości rozdziału w osadzarkach, i jest to jedyna różnica w stosunku do kryterium poprzedniego. Ograniczenia co do zawartości popiołu są identyczne jak w kryterium 4 (nierównościowe dla A K1 i równościowe dla A K2 ). Wyniki ilustrują kolejne dwa rysunki. Wskutek nierównościowego ograniczenia dla A K1 maksymalna wartość produkcji jest możliwa do uzyskania w szerokim przedziale zadanych zawartości popiołu w drugim koncentracie (rys. 6), jednak należy się wtedy liczyć z odpowiednimi zmianami zawartości popiołu w pierwszym koncentracie A K1, które zostały zobrazowane na rys. 7.

Nr 2(468) LUTY 2010 17 Względna udział koncentrattu 1 w wartości produkcji 50 40 30 20 10 A k1 Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 Rys. 8. Względny udział wartości produkcji pierwszego koncentratu w całkowitej wartości produkcji w przypadku kryterium 5 Lewostronne zmniejszanie się wartości produkcji przy małych A K1 (rys. 6) wynika z osiągnięcia minimalnych wartości gęstości rozdziału w dwóch pierwszych osadzarkach (tak jak w kryterium 2), natomiast prawostronne zmniejszanie się wartości produkcji wiąże się każdorazowo z osiągnięciem dopuszczalnej zawartości popiołu w pierwszym koncentracie A K1. Kryterium to można interpretować w ten sposób, że z rys. 6 można wyznaczyć przedział zawartości popiołu w drugim koncentracie A K2, w którym wartość produkcji jest maksymalna. Dla określonej A K2 można następnie odczytać z rys. 7 jaka powinna być zawartość popiołu w pierwszym koncentracie A K1, aby całkowita wartość produkcji była maksymalna. Względny udział wartości produkcji pierwszego koncentratu zmienia się, a charakter tych zmian przedstawiono na rys. 8; udział ten został wyznaczony z zależności (6). 4. PORÓWNANIE KRYTERIÓW MAKSYMAL- NEJ WARTOŚCI PRODUKCJI W tym punkcie przedstawione zostały te same wyniki obliczeń jak w p. 2, jednak zostały one zestawione według poszczególnych zadanych zawartości popiołu w pierwszym koncentracie A K1. Ponieważ charakter zmian maksymalnej wartości produkcji dla wszystkich A K1 jest podobny, na rys. 9 przedstawiono wartości maksymalnej wartości produkcji tylko dla krańcowych, rozpatrywanych wartości A K1 (7 i 12%). Wydaje się, że najbardziej przydatnym praktycznie jest kryterium 1, zapewniające uzyskanie maksymalnego wychodu pierwszego koncentratu przy zadanej zawartości popiołu, co może być istotne przy realizacji kontraktów handlowych. Z rys. 9 wynika jakie zawartości popiołu należy uzyskiwać w drugim koncentracie, aby całkowita wartość produkcji była maksymalna. W przypadku kryterium 5 najbardziej elastycznego jeśli chodzi o nałożone ograniczenia lewostronnie (przy małych A K1 ) każdorazowo wyniki pokrywają się z kryterium 2 (w wersji pierwszej), zaś prawostronnie (przy dużych A K1 ) z kryterium 1. Prawostronnie pokrywają się również wyniki w przypadku kryteriów 3 i 4. Na rys. 10 pokazane są zawartości popiołu uzyskane w pierwszym koncentracie są one stałe w przypadku kryteriów z ograniczeniami równościowymi: A K1 = 7% (a) i A K1 = 12% (b), albo zmienne w przypadku kryteriów z ograniczeniami nierównościowymi A K1 7% (a) i A K1 12% (b). Przedstawione wyniki prognoz dotyczą niezmiennych niedokładności wzbogacania. Przedmiotem dalszych prac będzie analiza wzbogacania w innych grupach i w przypadku innych rodzajów wzbogacalników grawitacyjnych, o różniących się niedokładnościach wzbogacania.

18 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA a) Względna wartoś ć produkcji 50 10 15 20 25 30 35 Kryt Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 b) 98 Względna wartoś ć produkcji 96 94 92 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Kryt. Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 Rys. 9. Maksymalna wartość produkcji przy różnych zadanych zawartościach popiołu dwóch koncentratów i przy różnych kryteriach maksymalizacji: a) A k1 = 7% (A k1 7%), b) A k1 = 12% (A k1 12%) 5. WNIOSKI 1. Procesy wzbogacania mają decydujący wpływ na zbyt produktów handlowych. Istotnym zagadnieniem jest uzyskiwanie maksymalnej wartości produkcji z węgla surowego przy realizacji różnych kontraktów handlowych. Dlatego istotne jest poszukiwanie nowych sposobów zwiększenia wartości produkcji. 2. W rozpatrywanym układzie technologicznym możliwe jest uzyskanie maksymalnej wartości produkcji przy odpowiednich kombinacjach zawartości popiołu w obydwu koncentratach.

Nr 2(468) LUTY 2010 19 a) 7,5 Zawartoś ć popiołu w koncentracie 1., % 6,5 6,0 5,5 5,0 10 15 20 25 30 35 Kryt Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 b) 13 12 11 Zawartoś ć popiołu w koncentracie 1., % 10 9 8 7 6 5 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Kryt. Zadana zawartoś ć popiołu w koncentracie drugim A k2 Rys. 10. Zawartości popiołu w koncentracie pierwszym, przy różnych kryteriach maksymalizacji: a) A k1 = 7% (A k1 7%), b) A k1 = 12% (A k1 12%) 3. Dobór kryterium maksymalizacji oraz ograniczeń znacząco wpływa na uzyskiwane wyniki maksymalizacji. Ograniczenia równościowe zawartości popiołu w obydwu koncentratach prowadzą do uzyskiwania wąskiego maksimum wartości produkcji. Ograniczenie nierównościowe zawartości popiołu w pierwszym koncentracie umożliwia uzyskanie względnie szerokich zakresów zawartości popiołu w drugim koncentracie, przy których wartość produkcji jest maksymalna. 4. Kryterium wykorzystujące metodę optymalizacji hierarchicznej (kryterium 1) umożliwia uzyskanie maksymalnego wychodu pierwszego koncentratu.

20 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 5. Zastosowanie wzbogacania wielokrotnego umożliwia uzyskanie efektu równoważnego poprawie kształtu krzywych rozdziału pojedynczego wzbogacalnika. 6. W rozpatrywanym układzie możliwe jest uzyskanie mniejszej zadanej zawartości popiołu w pierwszym koncentracie niż w przypadku koncentratu z pojedynczej osadzarki (rys. 1). Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2009-2010 jako projekt badawczy N N524 465936 Literatura 1. Blaschke J. (i in.): Mała Encyklopedia Inżynierii Mineralnej. Inżynieria Mineralna, Zeszyt specjalny nr S. 4 (17) listopad 2006. 2. Blaschke W., Grudziński Z., Lorenz U.: Koncepcja formuły sprzedażnej węgla kamiennego energetycznego przeznaczonego dla energetyki zawodowej. Inżynieria mineralna, Zeszyt specjalny nr S. 3 (10) wrzesień 2003, str. 185-193. 3. Cierpisz S., Pielot J.: Symulacyjne statyczne modele procesów i układów sterowania w zakładach wzbogacania węgla. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Monografia nr 28, Gliwice 2001. 4. Goodman F., McCreery J.: Coal Preparation Computer Model. Vol.I. U.S. Environmental Protection Agency, Washigton 19. 5. Kaliszewski I.: Wielokryterialne podejmowanie decyzji. Obliczenia miękkie dla złożonych problemów decyzyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008. 6. Michalewicz Z., Fogel D.B.: Jak to rozwiązać, czyli nowoczesna heurystyka. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006. 7. Ostanin A.: Informatyka z Matlabem. Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Rozprawy Naukowe Nr 143, Białystok 2007. 8. Pielot J.: Maksymalizacja produkcji w sterowaniu procesów przeróbki mechanicznej węgla. Materiały V Konferencji Automatyzacji Procesów Przeróbki Mechanicznej Węgla, Szczyrk, 5-8 maja 1999, str. 145-158. 9. Pielot J.: Wartość produkcji przy różnych konfiguracjach grupy osadzarek dwuproduktowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej nr 1765, seria Górnictwo, z. 2, Gliwice 2007, s. 345-351. 10. Pielot J.: Analiza wzbogacania węgla we wzbogacalnikach grawitacyjnych z recyrkulacją produktu pośredniego. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 12 (443), Katowice 2007, s. 23-30. 11. Pielot J.: Poprawa efektywności produkcji w strukturach o różnej konfiguracji wzbogacalników dwuproduktowych. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 1 (455), Katowice 2009, s. 32-40. 12. Peschel M., Riedel C.: Polioptymalizacja. Metody podejmowania decyzji kompromisowych w zagadnieniach inżynieryjnotechnicznych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1979. 13. Roy B.: Wielokryterialne wspomaganie decyzji. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 19. 14. Tatjewski P.: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych. Struktury i algorytmy. Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2003. 15. Trybalski K.: Optymalizacja w przeróbce kopalin. Archiwum Górnictwa t.41: 1996, z.3, str. 371-392. 16. Yagun H., Shan L., Maixi L.: A Profit Oriented Expert System for Coal Washery Optimization. Coal Preparation 2002, 22, p. 93 107. Recenzent: dr inż. Roman Kaula