河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司 趙休龍，宋曉西

圖1 磨礦分級流程

1 引言

磨礦作業(yè)是整個選礦廠生產(chǎn)工藝流程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它起著承上啟下的作用，磨礦作業(yè)在選礦廠的基建投資和生產(chǎn)費用中占有很大的比例。同時磨礦作業(yè)是整個選礦廠的“瓶頸”作業(yè)，直接關(guān)系到選礦生產(chǎn)的處理能力、磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量，對后續(xù)作業(yè)的指標乃至整個選礦廠的經(jīng)濟技術(shù)指標有很大的影響。

某大型選礦廠年處理礦石800多萬噸，年產(chǎn)鐵精粉260萬噸，本文針對該礦磨礦分級的工藝特點及現(xiàn)場因素，運用模糊理論與方法，對磨礦、分級環(huán)節(jié)實現(xiàn)了自動檢測與優(yōu)化控制。

2 工藝流程

該礦單系列磨礦采用球磨機+分級機+磁選機的工藝流程，流程如圖1所示。

3 控制系統(tǒng)選擇

3.1 硬件選擇

為保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性，此次設(shè)計采用了大容量、穩(wěn)定性較強、具有冗余功能的美國羅克韋爾自動化公司的Controllogix高性能的處理器作為控制器。

3.2 軟件選擇

編程軟件采用Rslogix5000編程軟件，可以實現(xiàn)程序的在線監(jiān)視、修改；組態(tài)軟件采用了Factorytalk SE，在組態(tài)控制畫面中，不僅可以實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的現(xiàn)實，而且可以進行參數(shù)的修改，工藝參數(shù)調(diào)整，顯示部分為現(xiàn)場設(shè)備運行實時檢測。

3.3 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

為防止控制系統(tǒng)癱瘓，實現(xiàn)控制器的無擾切換，此控制系統(tǒng)采用了冗余型網(wǎng)絡(luò)。Logix5000系列PLC作為主控制器(主站點)，主站點之間通過光纖進行信息冗余。從站與主站點通過Controlnet模塊CN2R進行通信，CPU與上位機采用傳輸速率更快更可靠的工業(yè)以太網(wǎng),從而構(gòu)成三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的控制層。

3.4 參數(shù)檢測

為使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定、準確，對磨礦分級工藝變量進行了檢測、采集。檢測內(nèi)容包括：球磨給礦量檢測、磨機聲音檢測、磨機功率檢測、球磨返砂水流量檢測、球磨排礦水流量檢測、分級機電流檢測、溢流濃度檢測、溢流粒度檢測。

4 控制原理

控制功能劃分：給礦控制、返砂水控制、給礦水控制、漲肚判斷、判斷礦石性質(zhì)變化等。

4.1 給礦控制

本控制系統(tǒng)主要利用磨音值和磨機功率值對給礦多少進行綜合判斷，主要根據(jù)磨音V、功率P模糊化判斷進行加減礦調(diào)節(jié)，并判斷球磨機負荷情況。磨機的負荷狀況即充填率，即指磨機中物料容積占磨機有效容積百分數(shù)，實踐表明磨機功率和磨音與磨機負荷存在的關(guān)系如圖2所示。

圖2 磨機功率、音強與負荷關(guān)系

通過對磨音V、功率P變量進行PL（過低）、L（低）、正常（NM）、高（H）、過高（PH）五個區(qū)間模糊化。在磨機未漲肚、分級機電流正常、礦石性質(zhì)未發(fā)生變化時，實現(xiàn)礦量的自動給定。如圖3所示。

圖3 給礦模糊化

4.2 漲肚判斷

球磨漲肚在球磨工藝系統(tǒng)中是一大重癥，本系統(tǒng)嚴禁球磨漲肚。程序根據(jù)磨音和功率來自動判斷是否漲肚，若球磨漲肚，礦量給定為200t/h、加大給礦水、減小排礦水，達到恢復(fù)值后切入正?？刂?。

經(jīng)現(xiàn)場實物標定,漲肚判斷條件為（磨音V>11）&（功率P>1500），漲肚恢復(fù)條件為（7.0<磨音V<9.0）&（功率P<1400）。

4.3 礦石性質(zhì)判斷

礦石的性質(zhì)發(fā)生改變，對磨礦分級影響很大。礦石趨易磨，則循環(huán)負荷趨于下降；礦石趨難磨，則循環(huán)負荷趨于上升。本系統(tǒng)礦主要依靠分級機電流、分級機溢流粒度、瞬時礦量三個數(shù)值變化判斷循環(huán)負荷：

C1：礦量10s內(nèi)波動超出±10；

C2：分級機溢流粒度與設(shè)定值偏差超出±2；

C3：分級機電流設(shè)定值偏差超出±3；

C4：磨音V∈（7.0,7.5）。

條件C1～C4同時滿足則認為礦石性質(zhì)改變。當?shù)V石性質(zhì)變差時，程序自動降低礦量、減少排礦水，防止因操作不及時造成產(chǎn)品不合格及漲肚現(xiàn)象。

4.4 給水控制

在給礦量一定的情況下，返砂水（球磨給水）、排礦水大小直接影響磨礦粒度：球磨給水增大，磨礦濃度變稀，磨礦粒度變粗；球磨機排礦口處沖水變大，溢流變稀，磨礦粒度變細。

本系統(tǒng)給水控制步驟是：

Step1 礦量保持一定，同時減小球磨機給水、增大排礦口處沖水，實現(xiàn)提高磨礦粒度，并盡可能減小因總礦漿量的變化引起的后續(xù)浮選工藝波動。

Step2 磨礦粒度穩(wěn)定后，增大球磨機的給礦量。給礦量的大小，以在達到磨礦粒度要求的同時、球磨機不漲肚為宜。

期間設(shè)定安全極限條件：判斷礦石性質(zhì)變差時，排礦水給定最小值；判斷球磨漲肚時，給礦水、排礦水均給定最小值。

5 實施效果

目前，該系統(tǒng)已在該大型選礦廠單系列實驗應(yīng)用成功。投入使用后，由計算機代替人工對生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程進行在線操作和監(jiān)控，提高了球磨機磨礦效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在穩(wěn)定磨礦細度的前提下盡可能的提高了磨機的處理能力，平均臺時由230t/h提升至238t/h，年可創(chuàng)效600余萬元。

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