選礦生產(chǎn)過程自動控制(曾云南)課件

1、 歡迎各位領(lǐng)導專家 參加選礦新技術(shù)研討曾云南曾云南 破碎作業(yè)自動控制破碎作業(yè)自動控制 磨礦作業(yè)自動控制磨礦作業(yè)自動控制 選礦廠綜合自動化系統(tǒng)選礦廠綜合自動化系統(tǒng) 歐洲鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展指南指出：歐洲鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展指南指出： “對于降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少環(huán)境污染和資源消耗只能通過全流程自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計來實現(xiàn)”。 要:第一部分第一部分 破碎作業(yè)控制1.1 破碎作業(yè)的典型控制策略1.2 超細碎-高壓輥磨機監(jiān)控1.3 破碎篩分作業(yè)控制1.4 破碎控制器及其應(yīng)用1.1 1.1 破碎作業(yè)的典型控制策略破碎作業(yè)的典型控制策略 典型的擠滿給礦控制策略 主參數(shù)控制選取了主傳動電機功率和破碎機排礦

2、口尺寸兩個參數(shù)作為被控變量，通過檢測給礦量、壓力、功率、油溫、排礦口尺寸等來動態(tài)調(diào)整排礦口尺寸和給礦速率其目標函數(shù)是排礦口尺寸最小、給礦量最大。系統(tǒng)的所有控制動作均是向這兩個目標逼近。 1.2 1.2 超細碎超細碎- -高壓輥磨機監(jiān)控高壓輥磨機監(jiān)控高壓輥磨機運輸膠帶監(jiān)控1.3 1.3 破碎篩分作業(yè)控制破碎篩分作業(yè)控制江銅德興銅礦泗洲選礦廠江銅永平銅礦選廠破碎篩分圓錐破碎機典型擠滿給礦控制器SANDVIK ASR工藝過程控制模塊工藝過程控制模塊DCU顯示屏顯示屏潤滑系統(tǒng)控制模塊潤滑系統(tǒng)控制模塊破碎機破碎機潤滑站潤滑站馬礦院研制的幾種破碎機控制器 美國AC 84”單缸液壓圓錐 控制器在江銅德興銅礦

3、應(yīng)用國產(chǎn)圓錐PYD-2200破碎控制器在江銅德興銅礦和江銅永平銅礦應(yīng)用碎磨控制器在南京棲霞山鉛鋅礦應(yīng)用破碎綜合自動化系統(tǒng)控制站配置破碎綜合自動化系統(tǒng)控制站配置100M/s 100M/s 光光 纖纖 工工 業(yè)業(yè) 以以 太太 網(wǎng)網(wǎng)工程師站 標準的辦公室以太網(wǎng)標準的辦公室以太網(wǎng)ET 200MET 200MET 200MET 200MET 200MET 200M廠調(diào)操作員站廠調(diào)操作員站1#1#系統(tǒng)站系統(tǒng)站破碎系統(tǒng)站破碎系統(tǒng)站S7-300S7-300S7-400S7-400WinCCWinCCWinCCWinCCET 200MET 200MET 200MS7-300S7-3002#2#系統(tǒng)站系統(tǒng)站破碎操

4、作員站W(wǎng)inCCWinCC礦調(diào)操作員站打印機第二部分第二部分 磨礦作業(yè)控制磨礦作業(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(主要是電耗、鋼耗)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(粒度特性、單體解離度、磨礦產(chǎn)品的濃度等)，對后續(xù)作業(yè)(特別是浮選作業(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。 屬于物料性質(zhì)方面的有：礦石可磨度、給料粒度、產(chǎn)品細度等； 屬于磨機結(jié)構(gòu)方面的有：磨機規(guī)格、型式、襯板形狀等； 屬于操作方面的有：介質(zhì)形狀、尺寸配比及材質(zhì)、介質(zhì)充填率、磨機轉(zhuǎn)速率

5、、加球制度、料球比和磨礦濃度等。這些因素是相互影響。影響磨礦過程作業(yè)指標的因素磨機可改變的條件一旦磨機轉(zhuǎn)速率固定，磨機中球負荷、物料負荷以及水量的總和，統(tǒng)稱為磨機負荷，這3個因素是可控的。它是磨礦過程一個重要參數(shù)，直接影響到磨礦的效果。磨機磨機“脹肚脹肚”趨勢趨勢點點, ,即臨界點，當即臨界點，當電耳信號高于臨界電耳信號高于臨界點時，磨機工作正點時，磨機工作正常，控制過程穩(wěn)定。常，控制過程穩(wěn)定。當電耳信號接近臨當電耳信號接近臨界點時，說明磨機界點時，說明磨機具有具有“脹肚脹肚”趨勢，趨勢，控制過程進入控制過程進入“脹脹肚肚” ” 保護處理。保護處理。 雙因素聯(lián)合檢測礦漿濃度控制礦漿流量去浮選水

6、粒度儀流量控制水流量控制礦漿壓力液位測量液位控制調(diào)速泵軸承壓力原礦粒度皮帶調(diào)速磨機聲音承重主機功率水無干擾SAG/AG 加料測量典型磨礦分級控制典型磨礦分級控制其基本思路是，將各種規(guī)格的鋼球混裝在1臺加球機內(nèi)，由加球滾筒隨機抓取鋼球放入球槽內(nèi)，然后通過在球道上安裝鋼球類型檢測和計數(shù)裝置來精確計量和控制進入球磨機的鋼球量和鋼球配比，從而實現(xiàn)鋼球的自動、定時、定量、按比例補加。 第三部分第三部分 選別作業(yè)控制.1 浮選過程控制的主要目標是：保持合格的最終精礦品位、提高有用成分的回收率、降低藥劑等原材料的消耗量。用作浮選過程控制的控制變量主要有：浮選礦漿的pH值、浮選藥劑量、浮選槽液位、浮選槽的充氣

7、量等。 據(jù)奧托昆普公司的精確液位控制案例： 通過預先檢測礦漿流量，來視上游礦漿量對液位的影響，并整浮選槽閘門和循環(huán)泵來補償上游的波動?？墒褂矛F(xiàn)有PID控制回路，增加前饋補償內(nèi)容到PID輸出，很容易對浮選槽液位進行調(diào)整和控制，以適應(yīng)浮選情況改變。 3.1.1 3.1.1 浮選槽液位檢測與控制浮選槽液位檢測與控制帶超聲波物位計的液位計帶超聲波物位計的液位計 傳感器傳感器A A對準浮對準浮選槽泡沫，選槽泡沫，B B對對準浮球上相連的準浮球上相連的平板，平板位移平板，平板位移的變化即為礦漿的變化即為礦漿液位的變化液位的變化 , ,兩兩個超聲波探頭所個超聲波探頭所測物位差距測物位差距, ,即即為泡沫層厚

8、度為泡沫層厚度 。單PID與精確液位控制方案結(jié)果比較 PID控制 精確的液位控制3.1.2 加藥控制選礦藥劑的進步對我國選礦工藝的發(fā)展特別是提質(zhì)降雜起到了重要作用，在浮選生產(chǎn)過程中有效地計量和控制浮選劑的添加量是十分必要的，如何精確地測量是整個浮選自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。 馬鞍山礦院為此開展了“程控加藥機”“石灰乳自動添加裝置”的研制與推廣運用。SMCJSMCJ型石灰乳程控加藥機已在德興銅礦、南京棲霞山、唐鋼司家營已在德興銅礦、南京棲霞山、唐鋼司家營等現(xiàn)場應(yīng)用等現(xiàn)場應(yīng)用浮選柱是一種礦漿與氣泡逆向流動的設(shè)備。泡沫層的厚度以及浮選柱內(nèi)礦漿液面的位置是影響浮選柱精礦品位和產(chǎn)率的重要因素。 穩(wěn)定控制主要包

9、括3方面的內(nèi)容：礦漿入料流量控制、浮選柱礦漿液位控制以及加藥量控制等，其主要目的是使浮選柱在無人為因素影響的情況下能夠在某個穩(wěn)定的狀態(tài)下工作，使浮選產(chǎn)品質(zhì)量合格、產(chǎn)率最高。穩(wěn)定控制的關(guān)鍵是控制浮選柱礦漿的液位。一種基于浮選柱偏流控制的優(yōu)化控制策略 3.1.4 3.1.4 浮選泡沫圖象分析技術(shù)浮選泡沫圖象分析技術(shù) 泡沫浮選過程示意圖浮選操作者觀察浮選槽表面所形成的氣泡狀態(tài)所提供的信息(如泡沫的顏色，大小，流動速度以及氣泡的易碎度)，來調(diào)整浮選槽液位和改變藥劑制度等 。浮選泡沫圖像系統(tǒng)浮選泡沫圖像系統(tǒng) 浮選泡沫圖像系統(tǒng)硬件組成浮選泡沫圖像系統(tǒng)硬件組成 硬件：工業(yè)控制計算機、視頻圖像采集卡、高清晰度

10、彩色CCD攝像機和照明系統(tǒng)等 。浮選泡沫圖像系統(tǒng)浮選泡沫圖像系統(tǒng)軟件：它主要包括圖像質(zhì)量檢測，圖像預處理，圖像分割，圖像分析，數(shù)據(jù)庫建立，浮選模型及控制處理等。 3.2 磁(重)選作業(yè)控制 如：磁力脫水槽如：磁力脫水槽 、磁聚機、磁聚機 、高梯度磁選機、高梯度磁選機、磁選柱等作業(yè)控制磁選柱等作業(yè)控制( (略略) )。 在諸多選礦工藝中,磁選是一種少污染或無污染的選礦工藝。大力發(fā)展磁選技術(shù)，特別是發(fā)展節(jié)能、降耗的高效磁選設(shè)備，對國民經(jīng)濟建設(shè)有著十分重要的意義。近年來我國磁選設(shè)備研制進展很快，而且其作業(yè)過程大多數(shù)配備了自動控制系統(tǒng)，取得了良好的經(jīng)濟效益。 高效濃縮機的主要檢測參數(shù)有：給礦量、給礦濃

11、度、底流流量、底流濃度、藥劑流量、界面高度、驅(qū)動扭矩，對溢流水濁度要求高的地方還要檢測溢流水的濁度；主要控制參數(shù)有：底流排放量和絮凝劑添加量。 第四部分第四部分 濃縮、輸送濃縮、輸送及三水平衡高效濃縮機微機控制系統(tǒng) 2.鐵精礦輸送管道系統(tǒng) 太鋼尖山鐵礦選礦廠生產(chǎn)出的鐵精礦經(jīng)102.487km（是我國第一條長距離鐵精礦輸送管道）的長距離管道系統(tǒng)進至太鋼原料場，其最終廢棄物尾礦是通過4臺 53m濃縮機兩級濃縮達到約404的高濃度后自流進入油隔離泵輸送到尾礦庫。 尖山鐵精礦管道輸送系統(tǒng) 漿體制備部分：此部分位于尖山鐵礦選礦廠附近，主要由濃 縮機、大型攪拌儲漿槽、濃縮機底流泵站、石灰乳制備間、除氧劑添

12、加設(shè)施等組成。 漿體輸送及管線部分，主泵是由荷蘭引進的2臺輸出最大壓力為15.3 MPa的高壓隔膜泵,管線為外徑為2297 mm的直縫管，起點為尖主泵站，終點為太鋼原料場附近的脫水車間， 脫水車間(終點站)設(shè)在太鋼原料場附近，設(shè)有過濾車間、事故用流態(tài)化礦漿倉、濃縮機、污水凈化站及帶式輸送機等。 測試系統(tǒng)：實際上是對濃縮機排出的待輸送礦漿的各種工藝參數(shù)（如濃度、粒度等) 進行連續(xù)的在線測試。濃縮機排出的礦漿在輸送前，首先經(jīng)過一個連接有攪拌制漿裝置的環(huán)路管道系統(tǒng)在環(huán)管中對礦漿的主要工藝參數(shù)進行嚴格的自動檢測。只有在各項參數(shù)均符合輸送要求的情況下，方才予以輸送。若有參數(shù)不符臺要求，則礦漿循環(huán)到攪拌制

13、漿裝置中予以相應(yīng)的白動處理，再重新進行參數(shù)測試。如此循環(huán)下去。 管道環(huán)路參數(shù)測試系統(tǒng)3.三水平衡及環(huán)水系統(tǒng)自動控制 歪頭山歪頭山礦尾礦礦尾礦壩靜壓壩靜壓回水遠回水遠程自控程自控系統(tǒng)系統(tǒng) 該系統(tǒng)通過控制環(huán)水泵站溢流水量從而增減 2#事故池供水量，而環(huán)水泵站溢流水量的大小則通過遠程控制尾礦壩靜壓回水量大小來實現(xiàn)。 梅山鐵礦選礦環(huán)水系統(tǒng)自動控制 浮選車間所需的環(huán)水由高位水池經(jīng)環(huán)水總管提供，廢水由過濾車間處理后送至環(huán)水儲水池，再由環(huán)水泵站送至環(huán)水總管，整個流程過程中要消耗掉部分水量，由聯(lián)合泵站抽河水補充高位水池。 4. 過濾設(shè)備作業(yè)控制過濾設(shè)備主要有盤式真空過濾機、水平帶式真空過濾機、陶瓷過濾機等。

14、陶瓷過濾機自動方式有自動清洗和自動過濾。槽體內(nèi)礦漿液面高度由超聲波液位探頭檢測，根據(jù)檢測結(jié)果控制給料閥的開閉，達到液位上限時自動停止給料，降到液位下限時自動補充給料。液位上、下限值根據(jù)生產(chǎn)需要自行設(shè)定。濾液罐里的濾液高度由檢測器和濾液排放閥控制。自動過濾的程序是：啟動攪拌器和圓盤啟動真空泵(真空0.7)和濾液泵關(guān)閉槽底排放閥自來水供給返沖洗管路礦漿給人過濾機槽中圓盤浸入礦漿中濾盤抽真空壓力差使濾餅形成濾餅脫水刮板從圓盤上刮下濾餅濾液對濾盤返沖洗輸料皮帶將精礦送人礦倉。 211213 KG1111GKM PSM400 PSM400配置圖配置圖 5.1 PSM4005.1 PSM400 超聲波粒度

15、儀超聲波粒度儀 粒度與濃度的計算公式粒度與濃度的計算公式 PCCSPCCS控制裝置控制裝置PFSAPFSA穩(wěn)流裝置穩(wěn)流裝置 PAFSPAFS空氣過濾空氣過濾柜柜VBSVBS閥門栓；閥門栓； PSTSPSTS粒度探頭粒度探頭裝置；裝置； PCAAPCAA標定取樣標定取樣裝置。裝置。 激光衍射原理簡單示意 探測桿5 和帶連接板7的端軸承6 組成了探針,探測桿5 的上部通過搖桿9 緊緊地與電感應(yīng)變換器10連接桿相連。這個變換器用來測定夾住的分子11的規(guī)格，并以輸出變換器電壓12 的方式傳遞到微處理測量變換器-2上。 13121087117634512859流動的泥漿在在管管道道中中安安裝裝粒粒度度探

16、探頭頭在在槽槽中中安安裝裝粒粒度度探探頭頭 5.4 5.4 礦漿品位檢測礦漿品位檢測有代表性的產(chǎn)品芬蘭奧托昆普的庫里厄系列（Courier） 馬鞍山礦院的馬鞍山礦院的WDPFWDPF型在線分析儀型在線分析儀四川先達公司的CIT2000M型丹東東方測控的DF-5730型西北礦冶院的BYF100一型載流 5.4.1 Courier 3SLCourier 3SL品品位分析原理位分析原理 使用使用X X射線管為激發(fā)源，射線管為激發(fā)源，X X射線照射射線照射到被測樣品時發(fā)射出到被測樣品時發(fā)射出X X熒光射線，在元索熒光射線，在元索周期表中每一種元素對應(yīng)一種特征的輻射周期表中每一種元素對應(yīng)一種特征的輻射能

17、量即特征波長，基于這一原理，各種元能量即特征波長，基于這一原理，各種元素可相互分辨出來，通過確定每一元素的素可相互分辨出來，通過確定每一元素的單獨熒光射線強度，可獲得與礦樣中元素單獨熒光射線強度，可獲得與礦樣中元素含量成正比的信號，所測量的信號再轉(zhuǎn)換含量成正比的信號，所測量的信號再轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式并應(yīng)用于分析計算，最終得出成數(shù)字形式并應(yīng)用于分析計算，最終得出樣品所含元素及其品位。樣品所含元素及其品位。 Courier 3SLCourier 3SL分析探頭配置框圖分析探頭配置框圖 使用高分使用高分辨率波長辨率波長色散分析色散分析技術(shù)，探技術(shù)，探頭采用的頭采用的分光晶體分光晶體是分析儀是分析儀的核心

18、部的核心部件，是奧件，是奧托昆普的托昆普的專利產(chǎn)品。專利產(chǎn)品。Courier 3SL系統(tǒng)組成框圖 SSM:SSM:二次取樣、二次取樣、樣品縮分組件樣品縮分組件CSA:CSA:標定組標定組合式取樣器合式取樣器PCS:PCS:探頭控制探頭控制裝置裝置5.4.2 WDPF5.4.2 WDPF型微機多道型微機多道 多探頭在線品位分析儀多探頭在線品位分析儀 分析系統(tǒng)組成WDPF分析系統(tǒng)配置圖分析系統(tǒng)配置圖 第六部分第六部分 選礦廠綜合自動化系統(tǒng)選礦廠綜合自動化系統(tǒng)2.酒鋼選礦廠綜合自動化系統(tǒng)酒鋼選礦廠綜合自動化系統(tǒng) 太鋼尖山鐵礦選礦自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)太鋼尖山鐵礦選礦自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 3.選礦自動化在首礦選礦自

19、動化在首礦 數(shù)字礦山建設(shè)中的作用數(shù)字礦山建設(shè)中的作用1.太鋼尖山鐵礦選礦自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)太鋼尖山鐵礦選礦自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在工控機（OS站、ES站和監(jiān)控機）上裝有西門子的CP1613網(wǎng)卡，它是一塊帶有微處理器的網(wǎng)卡，支持TP和ITP兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，帶有一個RJ45J接口和一個ITP接口。 在破碎、磨選、平峒系統(tǒng)的PLC站內(nèi)，分別裝有一快帶有RJ45接口的通訊卡CP443-1，與環(huán)網(wǎng)連接中分別采用了TP和ITP的協(xié)議。 整個控制系統(tǒng)的硬件配置以西門子的S7系統(tǒng)為主體，現(xiàn)場采用了分布式I/O，各I/O站之間通過Profibus及DP協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸和交換。 2.酒鋼選礦廠綜合自動化系統(tǒng)酒鋼選礦廠綜合自動

20、化系統(tǒng) 管控一體化，實現(xiàn)“信息共享、動態(tài)分析、精細核算、降低成本”選礦生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)包括：基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)、優(yōu)化控制系統(tǒng)和生產(chǎn)過程多媒體監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)自動化六大系統(tǒng)第二級是生產(chǎn)第二級是生產(chǎn)過程自動控制過程自動控制采、選、球團主流程的設(shè)備運行參數(shù)、工藝參數(shù)實現(xiàn)集中實時監(jiān)控和圖像視頻監(jiān)控；球團球團采礦采礦選礦選礦礦山物資能源網(wǎng)，對計量衡器、皮帶秤及風、水、電、汽的計量、能源量能進行遠程自動抄表，實時上網(wǎng)，集中監(jiān)控3.首礦數(shù)字礦山建設(shè)中的選礦自動化首礦數(shù)字礦山建設(shè)中的選礦自動化計量計算機管理自動化控制三位一體三位一體信息化信息化基礎(chǔ)基礎(chǔ) 皮帶秤風水電汽遠程抄表計量衡器實時監(jiān)控質(zhì)檢數(shù)據(jù)第一級是基礎(chǔ)自動化，第一級是基礎(chǔ)自動化，信號自動采集、設(shè)備信號自動采集、設(shè)備啟停、工況監(jiān)視等啟停、工況監(jiān)視等單體設(shè)單體設(shè)備備儀器儀表儀器儀表采掘、運輸、破碎、選別、濃縮、尾礦等生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)監(jiān)測、能源消耗計量等執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置第二級是生產(chǎn)第二級是生產(chǎn)過程自動控制過程自動控制球團球團采礦采礦選礦選礦四級四級( (管理層管理層) )三級三級( (執(zhí)行層執(zhí)行層) )一二級一二級(控制層控制層)第三級是生產(chǎn)執(zhí)行第三級是生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)系統(tǒng)(簡稱簡稱MES)生產(chǎn)運輸質(zhì)量在一、二級控制層和第四級ERP管理層之間架起了一座橋梁，實現(xiàn)了一至四級的全面集成。物資 設(shè)備 采、選、球團主流程的設(shè)備運行參