張寶林，李 欣，王 琛

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦新技術(shù)廠鉬精礦焙燒工序是將粉狀鉬精礦加入到回轉(zhuǎn)窯，通過一段時(shí)間的高溫煅燒脫硫過程，該過程控制均勻穩(wěn)定地給料，是保證焙燒產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。焙燒工藝中給料過少會(huì)造成窯體過熱損壞回轉(zhuǎn)窯設(shè)備，給料過量將導(dǎo)致鉬精礦燃燒不充分，脫硫不完全，導(dǎo)致產(chǎn)品大量結(jié)塊，造成不合格的焙砂，無法進(jìn)入后續(xù)工藝流程或者難以出售，因此焙燒工序?qū)︺f精礦的穩(wěn)定給料要求較高。

如圖1所示，焙燒車間原有的給料方式是將50kg袋裝的鉬精礦通過電動(dòng)葫蘆吊至回轉(zhuǎn)窯的給料口，由人工進(jìn)行定時(shí)添加。這種給料方式不僅不能保證配料喂料的均勻性，還造成人工成本的浪費(fèi)，生產(chǎn)車間中的粉塵還增加了職工患職業(yè)病的風(fēng)險(xiǎn)。因此，經(jīng)過技術(shù)人員的考察分析，最終決定采用失重計(jì)量喂料器進(jìn)行喂料。失重計(jì)量喂料器是利用控制給料螺旋的轉(zhuǎn)速來控制給料量，現(xiàn)焙燒車間通過失重秤的稱重傳感器檢測(cè)的重量信號(hào)傳輸至PLC系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)對(duì)失重秤給料螺旋的變頻調(diào)速及氣動(dòng)補(bǔ)料閥的通斷和開啟時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)料和自動(dòng)給料［2］。

圖1 鉬精礦焙燒原給料系統(tǒng)人工給料示意圖

2 鉬精礦焙燒的工藝簡(jiǎn)介

如圖2所示，鉬精礦通過氣力輸送系統(tǒng)輸送至每臺(tái)回轉(zhuǎn)窯對(duì)應(yīng)的5m3料倉(cāng)。然后通過補(bǔ)料閥再進(jìn)入失重稱的稱重料倉(cāng)。通過失重稱給料螺旋送至變頻控制的二次螺旋給料機(jī)。最后實(shí)現(xiàn)每小時(shí)200kg的鉬精礦均勻進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒。

圖2 鉬精礦焙燒原給料系統(tǒng)的工藝流程示意圖

3 失重計(jì)量喂料器的結(jié)構(gòu)原理

如圖3所示，失重計(jì)量喂料器主要由稱重料倉(cāng)、驅(qū)動(dòng)及喂料裝置、稱重傳感器、補(bǔ)料閥、驅(qū)動(dòng)控制器、控制模塊等組成［2］。

工作原理：高精度稱重傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量料倉(cāng)中物料的重量，當(dāng)物料通過驅(qū)動(dòng)及出料裝置從物料出口排出時(shí)其重量將會(huì)減少，控制模塊會(huì)將單位時(shí)間里重量減少的量跟所設(shè)定的單位時(shí)間里需要下料的量進(jìn)行比較并調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制器使其保持一致，以達(dá)到精確喂料的目的。

圖3 失重秤整體布置示意圖

圖4 失重秤組成及工作原理示意圖

4 鉬精礦焙燒給料控制要求及工作流程

4.1 控制要求

失重計(jì)量喂料器是通過稱重傳感器檢測(cè)的信號(hào)經(jīng)PLC控制實(shí)現(xiàn)一系列的動(dòng)作：當(dāng)失重稱料倉(cāng)內(nèi)鉬精礦重量低于設(shè)定下限值20kg時(shí)，氣動(dòng)補(bǔ)料閥自動(dòng)開啟進(jìn)行補(bǔ)料，達(dá)到45kg時(shí)氣動(dòng)補(bǔ)料閥自動(dòng)關(guān)閉，并且在補(bǔ)料過程中不影響給料螺旋正常給料；按每小時(shí)200kg的臺(tái)效，折算成每分鐘約3.3kg的給料量，若每分鐘均值低于3.3kg，系統(tǒng)將控制給料螺旋電機(jī)自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，結(jié)合內(nèi)置校正補(bǔ)償功能，實(shí)現(xiàn)給料量精確的向目標(biāo)值靠攏。失重稱還帶有補(bǔ)料不正常、給料量超上限等報(bào)警功能，確保用戶能及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決問題。由于料倉(cāng)是呈椎體型，隨著倉(cāng)內(nèi)物料的減少，倉(cāng)內(nèi)物料切面呈凹面狀，無論是超聲波還是雷達(dá)料位計(jì)，或者阻旋式料位計(jì)都無法準(zhǔn)確檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)物料的減少量和增加量。但是使用該高精度稱重法，通過自動(dòng)化控制則完美解決了對(duì)料倉(cāng)內(nèi)物料增加或減少量檢測(cè)不準(zhǔn)的問題。

4.2 鉬精礦焙燒給料控制流程

第一步，檢查并確保生產(chǎn)線上所有設(shè)備可正常運(yùn)行，設(shè)置失重計(jì)量喂料器相關(guān)參數(shù)，即失重稱料倉(cāng)上限重量值為45kg，下限值為20kg，校正補(bǔ)償系數(shù)0.8；

第二步，將失重計(jì)量喂料器上游補(bǔ)料倉(cāng)補(bǔ)滿物料；

第三步，開啟失重計(jì)量喂料器上游補(bǔ)料閥，給失重計(jì)量喂料器補(bǔ)料至上限45kg；

第四步，啟動(dòng)失重計(jì)量喂料器，失重計(jì)量喂料器開始喂料，通過控制器內(nèi)PID閉環(huán)算法，喂料流量迅速達(dá)到設(shè)置的值并在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定；

第五步，失重計(jì)量喂料器料倉(cāng)內(nèi)物料至補(bǔ)料下限20kg時(shí)，控制器發(fā)送補(bǔ)料信號(hào)給補(bǔ)料閥，同時(shí)失重計(jì)量喂料器喂料按照某一固定頻率喂料（補(bǔ)料模式可以設(shè)置）；

第六步，補(bǔ)料閥開啟，快速將失重計(jì)量喂料器料倉(cāng)補(bǔ)料至高料位，補(bǔ)料閥關(guān)閉；

第七步，失重計(jì)量喂料器恢復(fù)PID閉環(huán)算法，按照設(shè)置的流量值喂料；

第八步，重復(fù)第五步至第八步……

在失重計(jì)量喂料器運(yùn)行過程中，可以改變流量值（需保證在失重秤可以滿足的流量范圍內(nèi)），系統(tǒng)會(huì)快速跟隨至新的流量點(diǎn)并快速穩(wěn)定。

圖5 失重計(jì)量喂料器工作流程示意圖

5 失重計(jì)量喂料器應(yīng)用后的效果

德興銅礦新技術(shù)廠焙燒車間鉬精礦焙燒通過新增大料倉(cāng)和失重計(jì)量喂料器給料裝置后，實(shí)現(xiàn)了該車間鉬精礦焙燒工藝的自動(dòng)補(bǔ)料和自動(dòng)給料。由于鉬精礦返燒量大大減少，從生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)可知焙砂的結(jié)塊率相比原來投料方式降低了約10%，不但降低了破碎機(jī)的損耗；并且降低了工作強(qiáng)度，節(jié)省了每班2個(gè)加料工人的人工成本；解決了原有投料方式帶來的粉塵大造成稀貴金屬流失和作業(yè)環(huán)境污染問題，還減少了中晚班操作的安全隱患［2, 5］。

6 結(jié)語

失重計(jì)量喂料器通過PLC自動(dòng)化控制，利用控制螺桿速度來控制給料量，不但改變了傳統(tǒng)的配料喂料方式，提高了配料喂料配比的均勻性，提高了我廠生產(chǎn)自動(dòng)化的水平，而且提高了焙燒產(chǎn)品的品質(zhì)。這種動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)和可靠的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，失重式計(jì)量喂料器達(dá)到了很高的運(yùn)行水平，且具一致性和可靠性?；谖覐S目前使用情況，后期需要進(jìn)一步完善給料機(jī)的螺桿，主要是適當(dāng)加大螺桿的牙距，降低物料粘附螺桿帶來的給料誤差［2-3, 6］。