水口山選礦廠自動化應(yīng)用與開發(fā)

水口山選礦廠自動化應(yīng)用與開發(fā)

20世紀20年代，中國有一家機械采礦廠，湖南水口山采礦廠是中國最早的采礦廠。新中國成立后,水口山在選礦指標、處理量和選礦科學(xué)技術(shù)等方面都有較大發(fā)展。20世紀50至60年代,水口山低頻感應(yīng)電爐熔鋅澆注、冷卻、脫模、運錠的工序自動化生產(chǎn)能力大大提高。改革開放初期,在國內(nèi)國際環(huán)境的雙重影響下,水口山用于生產(chǎn)方面的自動化技術(shù)并不多,最主要是因國內(nèi)的科學(xué)技術(shù)遠遠落后于發(fā)達國家,自主創(chuàng)新能力不強,絕大部分技術(shù)和設(shè)備需要引進。如1988年我國開始引進QSL煉鉛工藝談判,至1993年試投產(chǎn),因各種原因該工藝在我國未獲成功,故難以推廣。1998年我國有色工程設(shè)計研究總院和水口礦務(wù)局牽頭,組織池州冶煉廠、河南豫光金鉛集團和溫州冶煉廠五方集資,進行氧氣底吹熔煉———鼓風(fēng)爐還原工業(yè)試驗(水口山煉鉛法)取得成功。水口山煉鉛法是一項污染少、投資少、見效快的可取方案,之后在全國鉛冶煉企業(yè)進行推廣。經(jīng)過多年的努力,一批具有行業(yè)特色的自動化產(chǎn)品與技術(shù)相繼問世,并投入生產(chǎn),如陽極自動線、陰極自動線、精鉛鑄型自動線、液壓氣壓技術(shù)、y射線濃度計、超聲波粒度測定儀、x熒光分析儀等在冶金生產(chǎn)中都發(fā)揮了重要作用。21世紀以來,水口山自動化技術(shù)應(yīng)用與開發(fā)工作再上新臺階,并產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。所有設(shè)計都實現(xiàn)了CAD設(shè)計,徹底甩掉了人工繪圖,以具有21世紀先進水平的水口山“40萬t”金銅綜合回收產(chǎn)業(yè)升級改造項目的開工,標志著又迎來了一個水口山自動化應(yīng)用與開發(fā)的春天。目前在水口山冶金自動化已經(jīng)成為冶金工藝的一個重要組成部分,冶金自動化也正是靠著本身的實力與優(yōu)勢不斷提升在生產(chǎn)中的地位與作用。1未來，色銀行業(yè)對自動化技術(shù)的需求1.1色產(chǎn)資源性和質(zhì)量的現(xiàn)狀我國雖然是目前世界上最大的有色金屬產(chǎn)品生產(chǎn)國,但是國內(nèi)有色金屬礦產(chǎn)資源保證程度比較低,同時我國有色金屬深加工產(chǎn)品和新材料開發(fā)水平與發(fā)達國家差距較大,短時期內(nèi)難以實現(xiàn)大量出口,有色金屬產(chǎn)品進出口貿(mào)易長期存在巨額逆差。來自中國有色金屬協(xié)會的數(shù)據(jù):2011年我國有色金屬進出口貿(mào)易總額創(chuàng)歷史新高,達到1607億美元,同比增長28%,增幅比“十一五”期間的平均增幅高7.3%,全年進出口貿(mào)易逆差額為744億美元,同比增長8%;2013年我國有色金屬行業(yè)運行情況仍為不振,而影響行業(yè)的主要問題還是下游需求不旺,產(chǎn)能過剩,有色金屬行業(yè)銷售收入利潤僅為3.56%,同比下滑了0.36%。有色行業(yè)未來在種類和質(zhì)量兩方面的發(fā)展都存在著很多制約因素。在產(chǎn)能增加方面,首先是資源缺乏的矛盾日益突出,例如按目前的消耗水平,現(xiàn)有冶金礦產(chǎn)資源將很難保證本世紀內(nèi)生產(chǎn)的需求;其次,能源結(jié)構(gòu)不合理,二次能源利用還很不充分,能耗高;第三,推行高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、污染少的綠色清潔生產(chǎn)雖已有了初步成效,但從總體上看還處于初始階段。在品種質(zhì)量方面,首先是淘汰落后工藝裝備的任務(wù)還未完成,流程的全面優(yōu)化和工藝裝備的進一步優(yōu)化還受各種條件的制約,大型設(shè)備依賴進口。其次在新品種開發(fā)方面原創(chuàng)性自主創(chuàng)新不多,產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)保障體系尚需完善。1.2自動化技術(shù)特點制約有色行業(yè)發(fā)展問題的解決,最終必須依靠冶金行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的增強,同時對冶金自動化技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。鉛電解精煉是粗鉛———精鉛流程降低能耗和提高環(huán)境質(zhì)量的瓶頸,目前現(xiàn)狀和國際煉鉛發(fā)展目標有相當(dāng)大的差距,要向電流效率高于97%、直流電耗≤110kW/tPb、鉛回收率高于99%、煤耗≤80kg/tPb的21世紀國際先進目標努力。對自動化技術(shù)的需求主要有:信息技術(shù)與系統(tǒng)工程技術(shù)相結(jié)合,不斷優(yōu)化操作工藝,提高技術(shù)性能指標;開發(fā)更多的專用儀表,特別是直接在線檢測質(zhì)量的儀表,采用數(shù)據(jù)融合技術(shù);數(shù)學(xué)模型、專家系統(tǒng)和可視化技術(shù)相結(jié)合,保證冶煉過程順利;時刻關(guān)注國外先進的自動化技術(shù),對已引進的自動化技術(shù)進行消化和吸收。選礦自動化技術(shù)是在選礦生產(chǎn)中,采用儀表、自動裝置、電子計算機等技術(shù)和設(shè)備,對選礦生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)和選礦生產(chǎn)流程狀況實行監(jiān)測、模擬、控制,并對生產(chǎn)進行管理的技術(shù)。而礦物資源的貧化,選礦設(shè)備的大型化和智能化,以及選礦工藝的不斷發(fā)展,對設(shè)備的效率和可靠性、過程參數(shù)的穩(wěn)定及各段產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。1.2.1系統(tǒng)啟動和停機要求設(shè)計的程序自動操縱某些生產(chǎn)設(shè)備進行周期性操作,在破碎過程中對某些設(shè)備(如各段破碎機、皮帶運輸機、振動篩、油泵等)按流程要求進行順序的啟動或停機。1.2.2系統(tǒng)運行狀況監(jiān)視要求利用各種信號連鎖裝置和工業(yè)電視對破碎機、磨碎機、皮帶運輸機等的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行監(jiān)測,對生產(chǎn)過程中各儲礦倉排礦口和皮帶轉(zhuǎn)載漏斗等關(guān)鍵部位及料流進行監(jiān)視。借助流程模擬盤、工業(yè)電視或屏幕顯示器監(jiān)視整個系統(tǒng)的運行狀況。當(dāng)某一工藝參數(shù)超出允許范圍時,監(jiān)視保護系統(tǒng)便自動地發(fā)出聲光信號,進行報警或預(yù)報警,同時自動打開安全機構(gòu)并停車。1.2.3選機測量及分析要求對重要工藝參量(如礦物粒度、礦漿濃度、礦倉料位、泵池和浮選機的液位、礦漿酸堿度、金屬含量、礦量、水量、藥劑量、電耗量等)進行連續(xù)測量、分析、指示或記錄,同時將上述參量變換成電信號,以便計算機進行處理和儲存,實現(xiàn)選礦過程和調(diào)度管理的自動化。1.2.4動檢測儀表的建立現(xiàn)代化的選礦廠都普遍采用以計算機為中心的自動化管理系統(tǒng)。要求自動檢測儀表提供的數(shù)據(jù),由計算機計算出原礦處理量、金屬回收率、精礦的品位和數(shù)量、電能和藥劑的消耗量,并隨時在計算機終端上顯示出來,最后打字機打印出班、日、月生產(chǎn)報表,供調(diào)度管理使用。2數(shù)字經(jīng)濟技術(shù)提高了生產(chǎn)制造職能目前有色金屬行業(yè)正處于低速時期,從積極的一面看,這也是推動自動化技術(shù)的大好時機。自動化技術(shù)的發(fā)展離不開各類傳感器和數(shù)字科學(xué)計算機。傳感器就是能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號的一種檢測裝置,簡單說傳感器就是將外界信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。傳感器由敏感組件和轉(zhuǎn)換組件組成,能夠滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求,是實現(xiàn)冶金工業(yè)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。常用的傳感器有壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、位傳感器等,這些傳感器有效的組合,實現(xiàn)了冶金自動化的順序控制、過程控制、傳動控制以及運動控制,提高了冶金自動化系統(tǒng)的性能。數(shù)字計算機的全流程模擬,實現(xiàn)以科學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)施和制造。采用計算機仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和計算力學(xué)技術(shù),基于各種冶金模型,進行流程離線仿真和在線集成模擬,從而實現(xiàn)生產(chǎn)組織優(yōu)化、生產(chǎn)流程優(yōu)化、新生產(chǎn)流程設(shè)計和新產(chǎn)品開發(fā)。提升有色冶金生產(chǎn)制造職能。在生產(chǎn)組織管理方面,基于事例推理、專家知識的生產(chǎn)計劃與運籌學(xué)中網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù),提供快速調(diào)整作業(yè)計劃的手段和能力,以提高生產(chǎn)組織的柔性和敏捷化程度;根據(jù)各工序參數(shù),自動計算各工序的生產(chǎn)順序計劃及各工序的生產(chǎn)時間和等待時間,實現(xiàn)計劃的全線跟蹤和控制,并能根據(jù)現(xiàn)場要求和專家知識,進行靈活的調(diào)整;異常情況下的重組調(diào)度技術(shù)以及在多種工藝路線情況下,人機協(xié)同動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度。在質(zhì)量管理方面,基于數(shù)據(jù)挖掘,統(tǒng)計計算與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù),對產(chǎn)品的質(zhì)量進行預(yù)報、跟蹤和分析;根據(jù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù),判定在生產(chǎn)中發(fā)生的品質(zhì)異常。在設(shè)備管理方面,采用生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷與預(yù)報技術(shù),建立設(shè)備故障、壽命預(yù)報模型,實現(xiàn)預(yù)測維護。在成本控制方面,采用數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)報技術(shù),建立動態(tài)成本模型預(yù)測生產(chǎn)成本;利用動態(tài)跟蹤控制技術(shù),優(yōu)化原材料的配比、能