选矿自动化技术探讨.pdf

第 1 O期 2 0 1 1年 1 O月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Au t oma t i o n NO ． 1 0 oc t ． 2 O1 1 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 1 1 0 0 0 7 3 --0 4 选矿自动化技术探讨 柴 义晓 ， 许 维丹 烟台工程职业技术学院数控技术系 ，山东 烟台 2 6 4 0 0 6 摘要 详 细介 绍 了选矿 自动 化 最重要 组 成部 分 即破 碎 自动 化 和磨矿 分级 自动化 的优化 设 计原理 ， 指 出随 着选 矿 厂对 生产 成本 、 产 品质 量要 求的提 高 ， 选矿 厂 全流 程 自动控 制 系统 的最优 设计 势在 必行 。 关键 词 选矿 自动 化 ； 破 碎 ；磨 矿分 级 ；优化 设 计 中图分类号 T D9 2 8 ． 9 文献标识码 A Di s c us s i o n o n M i ne r a l S e p a r a t i o n Au t o ma t i o n Te c h n o l o g y CHAI Yi xi a o，XU W e i d a n De p a r t me n t o f Di g i t a l Co n t r o l o f Ya n t a i En g i n e e r i n g a n d Te c h n o l o g y Co l l e g e ，Ya n t a i 2 6 4 0 0 6 ，Ch i n a Ab s t r a c t Th e pa p e r de t a i l e dl y i n t r o duc e d op t i ma l de s i g n p r i nc i pl e o f t he m o s t i m p o r t a nt p a r t s of m i n e r a l s e p a r a t i o n a ut oma t i on，na m e l y c r a s h i ng a ut o m a t i o n a nd gr i n di n g a nd c l a s s i f i c a t i o n a u t o m a t i o n．I t i nd i c a t e d t h at wi t h i m p r ov e me n t o f r e q ui r e me n t f or pr o du c t i on c o s t a n d p r o du c t q u a l i t y，o pt i m a l d e s i gn o f a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m o f wh o l e f l o w o f mi n e r a l s e p a r a t i o n p l a n t i s i mp e r a t i v e ． Ke y wo r d s mi ne r a l s e pa r a t i o n a ut o ma t i o n，c r a s hi ng，g r i nd i ng a nd c l a s s i f i c a t i o n，o pt i m a l d e s i g n 0 引言 近些年来 ， 由于矿用检测与分析仪表的逐渐更 新和不断完善 ， 使选矿厂的过程控制及 自动化操作 达 到了较高水平 。 选矿 自动化的主要 内容包括破碎 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 1 5 作者 简介 柴义 晓 1 9 6 2 一 ， 男， 山东荣 成人 ， 讲 师 ， 主要 研究方 向为职业 教育 与改 革 、 体育教 学 与研究 E - ma i l c h a i y i x i a o 0 7 1 7 1 6 3 ．c o m 作业、 磨矿分级作业 、 选别 作业 、 脱水过 滤作业及浓 缩 、 精／ 尾矿输送作业 、 三水 尾矿回水、 补加新水 、 选 厂用水 平衡等选矿生产过程 的 自动控制[ 】 ] 。通过 对这些过程的优化设计可使整个选矿生产过程处于 最佳状态。本文主要探讨选矿 自动化最重要组成部 分即破碎 自动化和磨矿分级 自动化的优化设计 。 1破 碎 自动化 1 ． 1 控 制方 案 破碎系统 自动控制的设计思想 实时监控设备 1 号测 点2 号测 点3 号测 点 采 空区 工 作 面 图 4采空 区束 管测 点布置 故 的防治工作 提供 了科 学依据。只有正确地使 用 J S G一8型束管火灾监测 系统对煤矿井下 自燃火灾 进行监测 ， 做到“ 早发现 ， 早治理” ， 才能 降低矿井 自 燃火灾和瓦斯爆炸发生 的几率 ， 从而减少矿井安全 事 故 。 参 考文献 1- 1 ] 高亚斌 ， 郭 知武 ， 姜海 鹏． 矿 井 自燃 火灾 防灭火 技术分 析[ J 1 ． 山西焦煤科技 ， 2 0 1 0 5 1 6 ． [ 2 ] 朱令起 ， 周 心权 ， 谢建 国， 等． 自然发火标 志气 体实验 分 析及优 化选 择 [ J ] ． 采矿 与安 全 工 程 学 报 ， 2 0 0 8 4 4 40 44 3， 44 8． [ 3 ] 姜忠 ， 王晓燕 ， 王润熙． 束管 监测 系统在矿 井 防灭火 工 作 中的应用 [ J ] ． 山东煤炭科技 ， 2 0 1 0 5 1 4 2 1 4 3 ． [ 4 ] 吴建斌 ， 文虎 ， 邓军 ， 等． 煤 矿回采采空区的气体检 测装 置 中国 ， Z L 2 0 0 9 2 0 0 3 2 0 1 2 ． 7 [ P ] ． 2 0 1 0 --0 1 2 7 ． [ 5 ] 袁保清 ， 刘瑞 涛 ， 董红强． 束 管火灾监 测系 统在耿 村 矿 的应用 [ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 0 8 6 4 6 ． 7 4 工矿 自动化 2 0 1 1年 1 0月 破碎机 、 给矿机 、 圆振筛等 的运行状态并参与系统 运行联锁， 重要设备 如圆锥破碎机 安全启动条件 参与系统启停联锁， 保护设备安全运行 ， 避免事故停 车 ； 现场紧急停 车信号作为系统启动的联锁条件 ， 逆 流程启动 ， 顺流程停车； 上位机界面设置系统 自动控 制启 停 延时 时间 ； 对 缓 冲矿 仓 和 粉 矿仓 实 现料 位 预 警 及 自动分 料控 制 。 1 ． 2 控 制 方法 1 圆锥破 碎机 的检 测 通过检测 圆锥破碎机的油温、 油压、 油箱液位等 参数以及圆锥破碎机的故障状态， 实现对圆锥破碎机 的状态监控； 破碎系统处于集 中自动控制状态时， 圆 锥破碎机的开停指令 由破碎 自动化控制系统控制。 2 圆锥破 碎机 的控 制 在给料机上安装变频调速装置 ， 通过料位计和 功率变送器实时监测 圆锥破碎机的给矿量及功率 ， 采用模糊控制技术实现圆锥破碎机的恒功率控制 。 3 矿 仓料 位 自动检测 在缓冲矿仓及粉矿仓安装雷达料位计 ， 实现料 位实时检测和上下限报警功能。矿仓料位信号参与 系统联 锁 。 4 矿仓综合 自动分料 在粉矿仓仓顶安装料位检测装置 ， 根据料仓料 位情况采用布料小 车 自动控制系统来控制布料， 实 现各个矿仓综合 自动布料 ， 为破碎流程平稳高效运 行做 好基 础 。 5 胶 带状 态检 测 在主要胶带上安装胶带拉绳 、 跑偏检测装置并 进行 电流监测 ， 实 现 胶 带输 送 机 的状态 监测 和 安 全 保护 。 6 金 属物 自动 检测 在给矿胶带上安装金属探测器 和 自动除铁装 置 ， 自动除铁装置与胶带 同时启停 ， 用于及时清除给 矿胶带上矿石中所含 的金属块； 金属探测器对未除 掉的大块金属进行检测 ， 并及时报警 ， 以保证后续设 备 的安全 。 2 磨 矿分 级 自动化 2 ． 1控 制 方 案 球磨机的磨矿效率和旋流器的分级效果直接影 响整个磨矿过程的处理能力 ， 因此 ， 保证球磨机运行 在最佳工作状态及旋流器溢流浓度的稳定是磨矿分 级控制系统的关键 ] 。选取直接影响磨矿效果的因 素进 行 检测 和控 制 给 矿 量 、 给 矿 水 水 量 、 球磨 机 音 量 、 球磨机功率 、 旋流器给矿压力 、 旋流器给矿浓度 、 旋流器给矿流量 、 旋流器溢 流浓 度、 旋 流器溢流流 量 、 旋 流器补加水水量 、 旋 流器泵池 液位。将给矿 量 、 给矿水水量、 旋流器补加水水量、 旋流器给矿浓 度作为控制变量 ， 而球磨机充填率 、 磨 矿浓度 、 旋流 器溢流浓度作为被控制变量 。 2 ． 2控 制 方 法 2 ． 2 ． 1 磨矿能力的测控 1 磨 矿能 力检 测 从 图 1可 看 出 ， 球 磨 机运 行 过 程 中 ， 在 给 矿 量 小 、 球磨机负荷低 时， 球磨机 电耳信号 高， 球磨机功 率小 ； 随着给矿量增加、 球磨机负荷大 时， 球磨机 电 耳信号降低 ， 同时球磨机功率增 高 ； 当给矿量达到 一 定量时， 球磨机电耳信号继续降低 ， 但球磨机功率 也开始下降 。因此， 球磨 机的能力间接 由球磨机 电 耳及球磨机功率来体现 。相应的球磨机能力检测通 过电耳检测球磨机噪音频谱 、 功率变送器检测球磨 机功率来实现 。球磨机负荷采用功率变送器检测 。 球厝机负荷 图 1 球磨机与信号强度 的关 系 2 球磨机胀肚保护过程 功率变送器输 出信号的高低与球磨机负荷的高 低相关 ， 装载量越多 ， 功率变送器输 出越高 ， 但在发 生“ 胀肚” 现象后 ， 功率变送器信号反而降低 ， 所以可 通过实物标定将球磨机“ 胀肚” 趋势点的功率信号作 为“ 胀肚” 信号 比较值 ， 即临界点。当功率大于临界 点时， 球磨机按原定控制过程工作； 当功率接近或小 于临界点时 ， 说明球磨机具有“ 胀肚” 趋势 ， 控制过程 进入“ 胀肚” 保护部分 ； 当功率高于临界点后又减小 ， 表明球磨机内存矿过多或给矿粒度变粗或矿石硬度 升高， 可通过控 制输 出给矿信 号， 减小 或停止给矿 一 段时间， 直到功率回升， 接近某个定值后再恢复原 给矿 量 。 为了保证控制效果 ， 必须保证球磨机始终运行 在磨矿效率较高的状态 。磨矿分级控制系统通过对 功率 、 电耳 的对 比分析以及变化趋势 ， 确定当前的最 佳给矿量 ， 当矿石粒度均匀、 硬度变小 时， 可以 自动 调节球磨机的台时处理量， 实现 自动最优给矿。 2 0 1 1年 第 1 O期 柴 义晓等 选 矿 自动化技 术探讨 7 5 2 ． 2 ． 2 给矿 量 的测控 1 给矿量 的检测 采用 电 子 胶 带 秤 检 测 原 矿 量 ， 并 输 出 2 0 mA标准信号到 P L C控制系统 。 2 给矿 量 的控制 矿浓度 ， 通过调整旋流器补加水量来保证旋流器给 矿浓 度稳 定 在一 定 范 围 ， 通 过适 当调 节 给 矿 压 力来 4～ 稳定旋流器溢流浓度 。旋流器给矿浓度控制原理如 图 4所 示 。 给矿量控制原理如图 2所示。根据对磨矿能力 的测控 ， 磨矿分级控制系统在 P L C内 自动设定给矿 量的给定值 ， 给定值与原矿量检测值 比较 ， 如产生偏 差 ， 则 P L C进行调节控制 ， 并将控制信号输 出至变 频器 ， 调节电动机的振动频率 。该控制方法既具有 P I D控制的无静差 、 稳定性好 的优点 ， 又具有模糊控 制对参数适应性和调节速度快的特点 。 图 2给 矿 量 控 制 原 理 2 ． 2 ． 3 磨矿浓度的测控 对具体的磨 矿分级过程来说 ， 磨矿浓度有一个 最佳范围， 过高或过低都不利于磨矿效果 ， 最佳磨矿 浓度可以 由磨 矿分 级过程 的工艺 指标 分析 得到 。 一 般 闭路磨 矿 条件 下 ， 给矿 量 是 由新 给 矿 量 和 返 砂 量 组成 的 ， 要控 制磨 矿浓 度 就必须 控 制返砂 给水量 。 根据安装在给矿和溢流管道上的浓度计 和流量计 ， 能计算 出返砂含水量及返砂量 。因此 ， 只要根据新 给矿量的多少 ， 按量动态添加即可稳定磨矿浓度 ， 这 对于提高球磨机的台时处理能力、 保证溢流粒度是 极其必要的。磨矿浓度控制原理如图 3 所示 。 图 3磨 矿 浓 度 控 制 原 理 2 ． 2 ． 4 旋 流器 溢 流浓度 、 给矿压 力 的测控 旋流器溢流浓度直接影响磨矿分级效率和产品 质量。在原矿性质稳定 、 工艺流程稳定、 设备稳定的 前提下 ， 溢流浓度和粒度存在一定 的线性关 系， 即浓 度小 ， 粒度细 ， 浓度大 ， 粒度粗。通过在旋 流器溢流 端下方安装浓度计和粒度仪检测旋流器溢流浓度和 粒度 ， 并在旋流器给矿端安装浓度计检测旋流器给 图 4 旋流器给 矿浓 度控制原 理 3 优 化设计 的体现 1 采用数字化 、 智能化的新型传感器 传感器的数字化、 智能化 实现 了同控制装置网 络的连接， 通过现场总线实现多方向、 多变量数据通 信 。数字化的执行器可以直 接接收数字信号 ， 控制 调节阀开度和其它机构的行程 。 2 自动控制理论和方法的改进和优化 自动控制技术不再停 留在传统 的 P I D控 制策 略 ， 而是采用预测估计 、 专家 系统 、 模糊控制及最优 控制等复杂控制系统 ， 也不仅仅是 P L C 自动控制系 统 ， 是 以 P c B C S P C B a s e d C o n t r o l S y s t e m 为 基 础 将 P L C和 DC S互相 融 合、 互相 渗 透 的 自动控 制 系统 。 3 先进控制软件 OP C的应用 OP C技术是一类能屏蔽异构环境 的集 成软件 或服务程序 ， 它被称为不同应用、 不 同模块之 间的软 件接 口。各分布式应用软件可借助 O P C实现互连 与互操作 ， 共享系统资源。 通过以上各部分的优化设计最终做到对选矿全 流 程 自动控 制 系统 的最优 设计 [ 3 ] 。 通过调查 国内部分铁矿 、 铜矿、 金矿等矿 山可 知 ， 实现选矿 自动化 的选 矿厂 可提 高金属 回收率 1 ～2 ； 通过控制磨矿的粒度 ， 可 以使精矿品位提 高 0 ． 4 ～2 ； 通过破碎 自动化 的最佳负荷控制， 可 使破碎能力提高 1 O ～1 5 ， 节约能耗 5 ～1 0 。 4结 语 我 国选矿工业 的 自动化水平还相对落后 ， 必须 采用优化 自动化技术 ， 提高企业的创新 能力 和生产 过 程 自动化水平。实际应用表 明， 破碎 自动化和磨 第 1 O期 2 0 1 1年 1 O月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Au t o ma t i o n NO ． 1 0 0c t ． 2 0 11 ” 。 “ ‘ “” ． ； i 经验交流 ．h ◆ ． I _ ． ◆ I◆ 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 1 1 0 --0 0 7 6 --0 3 DOI C NK I 3 2 1 6 2 7 ／ TP ． 2 0 1 1 0 9 2 2 ． 1 3 3 1 ． 0 1 9 基于 S 7 3 0 0 P L C的矿井通风机不停风 自动倒机系统设计 焦晓宇， 马小平， 邹孝付 中国矿业大学信 电学院 ， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 针对高瓦斯突出矿 井进行主通风机倒机 时， 在短暂的停机时间内仍会 出现 瓦斯超限现象的问题 ， 出了一种基 于 S 7 3 0 0 P L C的矿 井通风机 不停 风 自动 倒 机 系统 的设 计 方案 。该 系统 采 用增 加 对 空 旁路 门来 启动备 用 通风机 的 方案 ， 即在主 通风机 停 止前 先启 用备 用通风机 ， 通 过主 、 副风 门开度 的配合 ， 保证 倒 系统风量的稳定。实际应用表明， 该 系统可有效保证不停风倒机过程的安全。 关键 词 矿 井通风机 ；不停 风倒机 系统 ；对 空旁路 风 门；风 门开度 ； P L C； MC GS 中图分类号 TD 6 3 5 文献标识码 B 网络出版时间 2 0 1 1 一O 9 2 2 1 3 3 1 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 1 0 9 2 2 ． 1 3 3 1 ． 0 1 9 ． h t ml De s i g n o f Au t o ma t i c Swi t c h o v e r S ys t e m o f Mi n e Ve n t i l a t o r s wi t h o ut Bl o wi n g o u t Ba s e d o n S7 3 0 0 PLC J I AO Xi a o y u ， MA Xi a o p i n g， Z OU Xi a o f u S c h o o l o f I n f o r ma t i o n a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g o f C UMT． ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a Abs t r a c t I n v i e w of p r o b l e m t ha t hi g h g a s o ut b ur s t m i n e s wou l d a p pe a r o v e r l i m i t p he n o m e n o n o f ga s c o nc e nt r a t i o n i n s h or t s t o p t i m e o f v e nt i l a t o r whe n ma i n v e nt i l at o r ma k e s s wi t e h ov e r ，t he pa p e r p r op os e d a d e s i g n s c he me of a ut o m a t i c s wi t c hov e r s y s t e m o f mi n e v e n t i l a t or wi t ho ut bl o wi ng - o ut ba s e d o n S7 3 0 0 PLC ．Th e s ys t e m us e s s c he me o f i ns t a l l i n g by p a s s a i r d o or t o s t a r t s t a n db y v e nt i l a t o r ， n a m e l y s t a r t i ng s t a n db y v e nt i l a t o r b e f o r e m a i n v e nt i l a t o r s t op s r un ni n g a n d t hr o u gh c o or d i na t i o n o f o pe n de gr e e o f m a i n a nd s i d e a i r d oo r s t o e n s u r e s t a b i l i t y o f a i r f l ow o f s wi t c ho v e r s y s t e m of v e nt i l a t o r s ．The a c t u a l a pp l i c a t i o n 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 0 7 基金项 目 国家 自然科 学基金 资助项 目 6 0 9 7 4 1 2 6 ， 江苏省 自然 科学基金资助项 目 B K2 0 0 9 0 9 4 作者简介 焦晓宇 1 9 8 5 一 ， 女 ， 河南平顶 山人 ， 硕士研 究生 ， 研 究方向为控制理论与控制工程 。E ma i l j i a o x i a o y u l 9 8 5 1 6 3 ． c o rn 矿分级 自动化 的优化设计不仅能够准确测量出球磨 机负荷 ， 而且也使控制系统的 自诊断、 自动校正得到 可靠 的保证 ， 为磨矿效率的检测提供了基础数据 ， 在 保证产品粒度合格率 的基础上 相应提高 了处理 能 力， 节能效果显著。 参考文献 [ 1 ] 李振 兴 ， 文书名 ， 罗 良峰． 选 矿过程 自动检 测与 自动化 综述E J ] ． 云南冶金 ， 2 0 0 8 3 2 0 2 4 ． [ 2 ] 夏金瑞 ， 赵德孝 ， 鲁炳强． 选厂磨矿分级控制系统的开 发与应用[ J ] ． 有色矿冶 ， 2 0 0 2 9 2 1 2 4 ． [ 3 ] 李晓岚， 曾云南． 选矿 自动化技术的新进展[ J ] ． 金属矿 山 ， 2 0 0 6 6 6 4 6 7， 8 0 ． [ 4 ] 孙云东， 杨金艳． 国内选矿 自动化技术应用及进展[ J ] ． 黄金 ， 2 O i 0 4 3 8 4 1 ． [ 5 ] 张晓岚， 郭晓飞． 自动化系统在选矿作业的应用与实践 [ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 0 9 1 1 1 4 1 1 5 ． 提 风 机