石永軒

(河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦)

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廟溝鐵礦選礦自動(dòng)化技術(shù)方案優(yōu)化

石永軒

(河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦)

摘要廟溝鐵礦針對(duì)目前選礦工藝流程中的3段磨礦分級(jí)作業(yè)穩(wěn)定性差，協(xié)調(diào)控制操作反應(yīng)時(shí)間較長的問題提出了選礦自動(dòng)化的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，通過對(duì)磨礦分級(jí)作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化控制達(dá)到了降低生產(chǎn)成本、穩(wěn)定工藝生產(chǎn)流程、提高鐵精礦品位的目的。

關(guān)鍵詞選礦自動(dòng)化磨礦分級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)

磨礦作業(yè)是選礦廠工藝流程的重中之重，不僅要為后續(xù)選別作業(yè)提供合格的物料，同時(shí)也是耗能最多的作業(yè)。因此控制好磨礦分級(jí)作業(yè)對(duì)于節(jié)能降耗和提高設(shè)備作業(yè)率及穩(wěn)定選礦指標(biāo)意義重大[1]。為此，河北鋼鐵廟溝鐵礦磨礦流程通過采用選礦自動(dòng)化方案力爭(zhēng)穩(wěn)定工藝流程，提高設(shè)備作業(yè)率，降低設(shè)備能耗，改善勞動(dòng)條件，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。

1原工藝流程存在的問題

廟溝鐵礦目前所用工藝流程較長，一旦入選原礦性質(zhì)發(fā)生較大變化則會(huì)影響選礦指標(biāo)的波動(dòng)。按照目前的做法是工人憑自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)工藝過程的控制既不及時(shí)又不準(zhǔn)確，往往需要很長時(shí)間才能將流程調(diào)節(jié)順暢。

2優(yōu)化技術(shù)方案

廟溝鐵礦選礦廠磨礦流程采用3段磨礦，1段磨礦為5個(gè)系列，2段磨礦為2個(gè)系列，3段磨礦為1個(gè)系列。針對(duì)目前存在的問題，通過在生產(chǎn)流程中安裝選礦自動(dòng)化設(shè)備就能及時(shí)準(zhǔn)確的指示工藝流程中主要參數(shù)的變化，自動(dòng)化設(shè)備則能夠根據(jù)檢測(cè)設(shè)備所測(cè)結(jié)果，準(zhǔn)確及時(shí)的對(duì)有關(guān)變量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而穩(wěn)定選礦指標(biāo)，節(jié)約能耗。

(1)1段磨礦分級(jí)主要設(shè)備為球磨機(jī)和螺旋分級(jí)機(jī)，螺旋分級(jí)機(jī)溢流進(jìn)磁選機(jī)?？疾榘l(fā)現(xiàn)，1段磨機(jī)生產(chǎn)能力與設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力接近，2段、3段磨機(jī)生產(chǎn)能力與設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力值相差較大，說明1段磨機(jī)生產(chǎn)能力已接近飽和，2段、3段磨機(jī)生產(chǎn)能力還有較大富余。為此，針對(duì)1段磨礦采取的優(yōu)化方案為將5臺(tái)QMG2 700 mm×3 600 mm球磨機(jī)更換成2臺(tái)QMG3 600 mm×5 000 mm球磨機(jī)，將5臺(tái)2FG-2000螺旋分級(jí)機(jī)更換為2組FX500 mm×4 mm旋流器。改造后1段磨礦分級(jí)為2個(gè)系列，1段磨機(jī)總臺(tái)時(shí)由現(xiàn)在的225 t/h提高到280 t/h。

(2)2段磨礦分級(jí)主要設(shè)備為2臺(tái)MQY3 200 mm×5 400 mm球磨機(jī)和2組FX350 mm×6 mm旋流器。

(3)3段磨礦分級(jí)主要設(shè)備為1臺(tái)VTM1500立磨機(jī)和1組FX350 mm×12 mm旋流器。將立磨機(jī)的給礦位置，由原來的上部給礦改造為下部給礦，預(yù)計(jì)可提高一倍處理量。

自動(dòng)化改造后以上3段磨礦分級(jí)作業(yè)各自的閉合回路是一個(gè)自動(dòng)控制的小循環(huán)，3段磨礦分級(jí)作業(yè)形成一個(gè)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的大循環(huán)。以下主要針對(duì)1段磨礦分級(jí)作業(yè)自動(dòng)化改造進(jìn)行說明。

3自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化系統(tǒng)為3+2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：三層設(shè)備、兩層網(wǎng)絡(luò)。

三層設(shè)備包括：①執(zhí)行層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；②控制層：控制設(shè)備；③管理層：操作設(shè)備。

兩層網(wǎng)絡(luò)包括：①控制網(wǎng)：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器之間的通信連接，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了ProfiBus-DP 接口，方便實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備、PLC系統(tǒng)、智能儀表、智能電氣設(shè)備的通信；②監(jiān)控網(wǎng)：控制設(shè)備與管理層操作設(shè)備之間的通信連接，通過百兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。

3.2系統(tǒng)硬件組成

根據(jù)選礦廠的特點(diǎn)，購置一套完全滿足要求的PLC控制系統(tǒng)。系統(tǒng)在主廠房內(nèi)設(shè)置主控室1個(gè)，內(nèi)設(shè)工程師兼OS操作員站1臺(tái)，OS操作員站2臺(tái)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程的模擬顯示、操作指令下達(dá)、報(bào)警顯示、歷史記錄、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。上位機(jī)系統(tǒng)與控制器采用100 MHz 以太網(wǎng)，通過工業(yè)交換機(jī)連接。PLC機(jī)柜置于磨礦車間低壓配電室內(nèi)。系統(tǒng)的控制器采用西門子S7-400 控制系統(tǒng)，由1套S7-416 控制器組成。

4主要控制方法

(1)磨機(jī)負(fù)荷的檢測(cè)與礦量設(shè)定。合理的礦石裝載量是保證磨機(jī)處理效率的重要條件。控制系統(tǒng)根據(jù)磨音頻譜的高低預(yù)判斷出磨機(jī)的負(fù)荷料位，再根據(jù)磨機(jī)的功率進(jìn)行修正，多個(gè)因素相結(jié)合進(jìn)行分析判斷，判斷出磨機(jī)的料位，適當(dāng)控制給礦量，使磨機(jī)料位始終工作在最佳的料位范圍內(nèi)。使用磨音頻譜儀檢測(cè)磨機(jī)礦石裝載量變化的情況。針對(duì)不同狀態(tài)、不同環(huán)境的磨機(jī)聲音在頻譜上存在差別，磨音頻譜分析儀能夠排除背景噪聲的干擾，自動(dòng)分析出最能體現(xiàn)磨機(jī)狀態(tài)的特殊區(qū)域的頻率，這就能夠在排除干擾的前提下準(zhǔn)確判斷磨機(jī)的狀態(tài)。

(2)球磨機(jī)定量加球控制。根據(jù)原礦鋼球消耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算自動(dòng)加球頻次，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加球，以保證有合適的介質(zhì)充填率。磨機(jī)內(nèi)的介質(zhì)充填率影響磨機(jī)的磨礦效率。磨機(jī)的介質(zhì)充填率過高，不僅磨礦效率不高，還增加能耗；磨機(jī)的介質(zhì)充填率過低，磨礦效率低下，嚴(yán)重影響處理量與產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)螺旋分級(jí)機(jī)溢流粒度的控制。對(duì)于螺旋分級(jí)機(jī)，有其最適宜的分級(jí)礦漿濃度，在此適宜濃度下，當(dāng)保持一定的分級(jí)粒度時(shí)，可獲得最大的生產(chǎn)率；而保持一定的生產(chǎn)率時(shí)，可得到最小的分離粒度。所以，分級(jí)機(jī)的排礦粒度應(yīng)適當(dāng)，且要保持均勻穩(wěn)定，才能使分級(jí)過程正常進(jìn)行，并獲得良好的分級(jí)效果。通過安裝粒度儀對(duì)螺旋分級(jí)機(jī)溢流粒度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過控制螺旋分級(jí)機(jī)給礦水流量來控制螺旋分級(jí)機(jī)的分級(jí)粒度，將粒度值控制在給定值附近。

(4)旋流器溢流粒度的控制。通過安裝粒度儀對(duì)旋流器溢流粒度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過控制旋流器

泵池補(bǔ)加水流量來控制旋流器的給礦礦漿濃度，通過變頻控制旋流器給礦渣漿泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)旋流器的處理流量與給礦壓力，將粒度值控制在給定值附近。系統(tǒng)通過對(duì)旋流器泵池液位、給礦濃度、給礦流量、給礦壓力、溢流粒度的模型分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋流器給礦泵池補(bǔ)水流量、泵池液位和旋流器給礦壓力進(jìn)行檢測(cè)、控制，達(dá)到最優(yōu)的分級(jí)效果。

5磨礦分級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)功能

該自動(dòng)化技術(shù)方案執(zhí)行后預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)及控制。系統(tǒng)檢測(cè)磨機(jī)磨音、磨機(jī)功率，綜合分析這些參數(shù)判斷磨機(jī)負(fù)荷，并通過給礦量的調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定磨機(jī)負(fù)荷的目的。

(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)磨機(jī)磨礦濃度的控制。系統(tǒng)檢測(cè)給礦量，并根據(jù)工藝給出的濃度設(shè)定值調(diào)節(jié)給礦水量，達(dá)到穩(wěn)定磨礦濃度，提高磨礦效率的目的。

(3)實(shí)現(xiàn)磨機(jī)自動(dòng)補(bǔ)加球控制。球荷球比也是影響磨礦效果的重要因素，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝給出的球荷球比，對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行補(bǔ)加球，達(dá)到穩(wěn)定鋼球配比，提高磨礦效率的目的。

(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋分級(jí)機(jī)生產(chǎn)過程的控制。系統(tǒng)檢測(cè)通過粒度儀檢測(cè)螺旋分級(jí)機(jī)溢流粒度，再通過球磨機(jī)排礦水來調(diào)節(jié)螺旋分級(jí)機(jī)的分級(jí)濃度，從而調(diào)節(jié)溢流粒度，使溢流粒度穩(wěn)定在給定的范圍內(nèi)。

6結(jié)論

廟溝鐵礦通過自動(dòng)化技術(shù)在選廠調(diào)度室對(duì)車間3段磨礦分級(jí)作業(yè)實(shí)行集中控制。通過控制室工控機(jī)顯示屏上的工藝流程畫面和視頻監(jiān)控，方便操作人員根據(jù)礦石性質(zhì)的變化及時(shí)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和控制操作。提高了系統(tǒng)臺(tái)時(shí)、粒度合格率和金屬回收率，降低了球耗、電耗及襯板消耗等，避免和減少了設(shè)備故障的發(fā)生；同時(shí)方便了管理，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]柴義曉，許維丹.選礦自動(dòng)化技術(shù)探討[J].工礦自動(dòng)化，2011(10):73-76.

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(收稿日期2016-01-21)

石永軒(1987—)，男，助理工程師，066000 河北省秦皇島市青龍縣。