金礦選礦過程自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

介紹了某金礦選礦過程自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)組成。結(jié)合選礦生產(chǎn)過程的特點(diǎn) , 在實(shí)際中采用模糊控制的方法 , 根據(jù)偏差的大小和變化率來控制磨礦旋流器入口濃度; 采用控制均勻值的思想 , 保持球磨機(jī)給礦量平均值的穩(wěn)定; 還介紹了一種測(cè)量浮選槽液位的方法。實(shí)際應(yīng)用表明: 該控制系統(tǒng)能有效控制生產(chǎn)過程 , 提高了生產(chǎn)能力 , 保證了精礦品位和回收率都達(dá)到或超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。

選礦工藝流程分為破碎及篩分、磨礦、浮選和脫水4 個(gè)部分。破碎及篩分流程采用三段兩閉路的工藝 , 粗碎由井下顎式破碎機(jī)完成; 振動(dòng)給礦機(jī)、皮帶、雙層圓振動(dòng)篩 , 兩臺(tái)進(jìn)口圓錐破碎機(jī)構(gòu)成中碎和細(xì)碎兩個(gè)閉路系統(tǒng) , 完成中碎、細(xì)碎和篩分作業(yè)。磨礦流程采用單段球磨加分級(jí)設(shè)備的工藝 , 由一臺(tái)球磨機(jī)、渣漿泵、旋流器構(gòu)成閉路系統(tǒng); 重選設(shè)備為進(jìn)口的尼爾森離心選礦機(jī)。浮選流程采用一粗、二精、二掃的工藝 , 尾礦采用旋流器分級(jí)。脫水流程由濃密機(jī)、攪拌槽、壓濾機(jī)完成礦漿的濃縮和過濾 , 得到精礦。

2 選礦工藝流程設(shè)計(jì)思想

選礦過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)覆蓋整個(gè)選礦工藝流程 , 選礦過程控制的目的在于通過優(yōu)化生產(chǎn)過程 ,提高精礦回收率和精礦品位 , 從而提高生產(chǎn)效率 ,降低能耗 , 減少生產(chǎn)成本。主要設(shè)計(jì)思想包括:

①按照一定規(guī)則完成對(duì)設(shè)備的自動(dòng)順序控制;并實(shí)時(shí)檢測(cè)所有設(shè)備的狀態(tài) , 完成故障時(shí)的連鎖停車及報(bào)警 , 以保證所有設(shè)備的安全運(yùn)行。②選擇適當(dāng)?shù)膬x表和執(zhí)行器 , 對(duì)選礦生產(chǎn)過程中各主要環(huán)節(jié)的重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制保證生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化生產(chǎn)過程。③建立工業(yè)以太網(wǎng) , 連接各生產(chǎn)車間和生產(chǎn)管理部門 , 交換管理信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù) , 統(tǒng)一管理整個(gè)生產(chǎn)過程。④建立生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng) ,通過視頻圖像、動(dòng)畫、音頻等多種方式將信息直接反饋給管理部門。4 　選礦過程控制中難點(diǎn)問題探討

1) 磨礦旋流器入口濃度控制　磨礦工藝及濃度調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖1 所示。旋流器是利用流體力學(xué)的原理將礦漿分級(jí)的設(shè)備。礦漿由渣漿泵泵入旋流器 , 在旋流器中做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) , 由沉沙口排出 , 細(xì)粒級(jí)由溢流管排出去浮選流程。磨礦旋流器技術(shù)指標(biāo): 給礦濃度 57 % , 溢流濃度30 %～34 % , 沉沙濃度 72 %～77 % , 給礦壓力0110～0112 MPa , 分離粒度74～150μm。進(jìn)入旋流器的礦漿濃度在工藝要求的范圍內(nèi)才能保證溢流粒度和濃度滿足浮選工段的生產(chǎn)要求。旋流器給礦濃度由球磨機(jī)排礦濃度和補(bǔ)充水量決定 , 球磨機(jī)排礦濃度是隨時(shí)變化的 , 因?yàn)楸贸貎?nèi)濃度無法實(shí)時(shí)測(cè)量 , 所以只能在旋流器入口管道上安裝濃度計(jì)和流量計(jì) , 實(shí)時(shí)檢測(cè)旋流器給礦濃度和流量。在球磨機(jī)出口泵池的補(bǔ)充水管道上安裝氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和流量計(jì) , 根據(jù)礦漿濃度變化調(diào)整補(bǔ)充水流量。當(dāng)球磨機(jī)排礦濃度和補(bǔ)充水量變化時(shí) 由于泵池容積和管道長度的影響 , 要滯后一段時(shí)間才能檢測(cè)到濃度的變化。在旋流器上安裝壓力傳感器 , 渣漿泵采用變頻器驅(qū)動(dòng) , 根據(jù)壓力調(diào)節(jié)渣漿泵轉(zhuǎn)速 ,保證旋流器給礦壓力。系統(tǒng)形成一個(gè)由旋流器給礦濃度 r決定補(bǔ)充水量 u , 再由補(bǔ)充水量 u 決定調(diào)節(jié)閥開度y 的兩級(jí)串級(jí)控制系統(tǒng)。其后一級(jí)采用 PID 控制就可滿足要求。而前一級(jí)過渡過程具有對(duì)象滯后大、擾動(dòng)不可控且變化頻繁、參數(shù)間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)等特點(diǎn) , 如采用傳統(tǒng)的 PID控制 , 存在偏差消除時(shí)間長、系統(tǒng)不易穩(wěn)定、控制器參數(shù)不易確定的缺點(diǎn)。在各種經(jīng)典控制規(guī)律中 , 反饋控制總是以偏差及其導(dǎo)數(shù)作輸入 ,人工操作也是根據(jù)類似的經(jīng)驗(yàn) , 就是依據(jù)偏差變化的大小和快慢決定控制對(duì)象的變化量。根據(jù)模糊控制的理論 , 依據(jù)上述原則以磨礦旋流器入口濃度偏差 e 及其導(dǎo)數(shù)ec 作輸入 , Δu 作輸出 , 依據(jù)工藝要求和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)制定決策表 , 設(shè)計(jì)了一個(gè)二維模糊邏輯控制器 , 該控制器利用 PLC 的高速運(yùn)算能力由軟件實(shí)現(xiàn)。該控制器有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn): 其模糊推理規(guī)則雖不是線形的 , 但 u 與 r之間有類似比例積分控制的關(guān)系 , 有利于消除靜差; 不會(huì)產(chǎn)生飽和現(xiàn)象; 對(duì)突發(fā)的大擾動(dòng)響應(yīng)快。在實(shí)際生產(chǎn)中分成兩種操作方式: ①在球磨機(jī)生產(chǎn)不穩(wěn)定的情況下由人工控制補(bǔ)充水量; ②球磨機(jī)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)采用自動(dòng)控制。在實(shí)際生產(chǎn)中 , 磨礦旋流器給礦濃度保持在 55 %～60 % , 證明這種控制方法是行之有效的。

2) 球磨機(jī)給礦控制 　磨礦是選礦生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié) , 一般磨礦過程的能耗占選礦廠總能耗的60 %左右 , 控制好磨礦過程 , 對(duì)于節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量意義重大。磨礦過程控制的目標(biāo)是: 通過調(diào)節(jié)給礦量和給水量 , 使分級(jí)的溢流粒度和濃度滿足工藝要求 , 同時(shí)使磨機(jī)的產(chǎn)量提高。給水量與給礦量成比例關(guān)系 , 由給礦量決定。球磨給礦量自動(dòng)控制的過程是通過改變給礦變頻電機(jī)的頻率 , 使球磨機(jī)給礦量按設(shè)定值的要求變化。在給礦皮帶上安裝電子皮帶秤檢測(cè)給礦量 , 用變頻器調(diào)節(jié)給礦機(jī)的頻率控制給礦量。礦倉內(nèi)的結(jié)礦現(xiàn)象造成給礦量波動(dòng) , 因此給礦量的波動(dòng)無法消除也無法預(yù)測(cè)。按照設(shè)備的使用要求 , 給礦機(jī)與電子皮帶秤間必須有一段距離 , 這也造成控制作用的滯后。實(shí)際生產(chǎn)中允許給礦量有一定范圍的波動(dòng) ,只要單位時(shí)間內(nèi)的給礦量平均值保持穩(wěn)定就能滿足生產(chǎn)要求。實(shí)際中以8 s 為一個(gè)周期 , 計(jì)算出給礦量的平均值 , 當(dāng)其波動(dòng)超出限幅后 , 采用比例積分控制調(diào)節(jié)給礦機(jī)的頻率 , 這樣就避免了因結(jié)礦引起給礦機(jī)頻率的劇烈變化 , 也保證了生產(chǎn)穩(wěn)定。

3) 粉礦倉料位的測(cè)量 　礦倉料位在破碎流程和磨礦流程中都是一個(gè)非常重要的參數(shù)。由于礦倉截面較大 , 而且倉內(nèi)物料不斷地堆積和下陷 , 往往造成測(cè)量的誤差很大。為了提高料位信號(hào)的準(zhǔn)確性 , 增加了測(cè)量點(diǎn) , 在不同位置安裝兩個(gè)雷達(dá)料位計(jì) , 采用軟件濾波后取得測(cè)量值 , 然后取它們的平均值作為控制量。

4) 浮選槽液位的測(cè)量 　常規(guī)測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式。接觸式液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)是不受礦漿泡沫影響 , 缺點(diǎn)是礦漿將妨礙儀表的機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng) , 從而造成測(cè)量的誤差; 非接觸式(一般用超聲波)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是不直接接觸礦漿 , 缺點(diǎn)是超聲波無法識(shí)別礦漿表面的泡沫層。由此 , 考慮將二者結(jié)合起來 充分利用二者的優(yōu)點(diǎn)而避開其缺點(diǎn)。在浮選槽內(nèi)放置一個(gè)浮子 , 選擇合適的體積質(zhì)量使它漂浮在礦漿中 , 在浮子上安裝支架和反射板 , 反射板高出泡沫層。用超聲波液位計(jì)檢測(cè)反射板的位置 , 計(jì)算出礦漿液位的高度。由于浮子本身不做機(jī)械運(yùn)動(dòng) , 因此它不會(huì)受礦漿黏度的影響 , 而且由于超聲波不是直接照到礦漿表面 , 而是照到浮子上 ,也不會(huì)受礦漿泡沫厚度的影響。

(礦山設(shè)備網(wǎng))