湖北三鑫金铜公司选厂磨矿自动化改造与应用.pdf

2 0 1 1 年增刊I有色金属 选矿部分 2 4 l D O I 1 0 J 6 3 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 1 ．z 1 ．0 5 6 湖北三鑫金铜公司选厂磨矿自动化改造与应用 朱江，刘银生，刘恒柏，张中华，邓合汉，易智，李名水 湖北三鑫金铜股份有限公司，湖北黄石4 3 5 1 0 0 摘要介绍选矿厂磨矿自动化技术改造与磨矿分级自动控制系统生产应用．稳定了选矿工艺过程，提高了磨矿分级 和选别指标，减轻了劳动强度，取得了显著效果，为同类型矿山企业选矿自动化技术改造提供借鉴。 关键词选矿自动化；磨矿分级；检测控制 中圉分类号T D 9 2 8 ．9文献标识码B 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 1 S 0 - 0 2 4 1 - - 0 3 U p g r a d i n ga n dA p p l i c a t i o no fG r i n d i n gA u t o m a t i o ni nC o n c e n t r a t o ro fH u b e iS a n x i nG o l d C o p p e rC o m p a n y Z H U J 咖, L I UY i n s h e n g , L I “ U H e n g b a i , Z H A N G Z h o n g h u a , D E N G H e h a n , Y I Z h i , L I M i n g s h u i H u b e iS a n x i nG o l d ＆C o p p e rC o ．，L t d ．，H u a n g s h iH u b e i4 3 5 1 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e ri n t r o d u c e s t h et e c h n i c a lu p g r a d i n go fg r i n d i n ga u t o m a t i o na n da p p l i c a t i o no f a u t o m a t i cc o n t r o l s y s t e mf o r 酣n dc l a s s i f i c a t i o n i na c o n c e n t r a t o r ．T h r o u g ht h eu p g r a d i n g ，t h em i n e r a l p r o c e s s i n gf l o w s h e e ti ss t a b i l i z e d ，t h e 酣n dg r a d i n ga n dm i n e r a lp r o c e s s i n gp e r f o r m a n c ea r ei m p r o v e d ，l a b o u r i n t e n s i t yi sr e d u c e d ，a n dr e m a r k a b l er e s u l t s a r eo b t a i n e d ．T h ea b o v em i n e r a lp r o c e s s i n ga u t o m a t i ct e c h n i c a l u p g r a d i n gc a np r o v i d er e f e r e n c ef o ro t h e rs i m i l a re n t e r p r i s e s ． K e yw o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n ga u t o m a t i o n ；g r i n d i n gc l a s s i f i c a t i o n ，d e t e c ta n dc o n t r o l 随着选矿新工艺、新技术、新设备在生产中的 不断应用，在提高选矿技术经济指标、节能减排、 降本增效、可持续发展方面取得了显著效果，尤其 在资源日益枯竭的今天，对提高矿产资源的利用率 具有重要的意义。近十年来，随着计算机、自动 化、网络技术的快速发展，将自动化控制技术应用 在选矿领域，可根据入选原矿性质的变化，结合所 设置选矿过程参数自动检测、调整、控制相关影响 因素，稳定工艺流程，提高生产效率，从而获得最 佳选矿技术经济指标。 1 公司概况 湖北三鑫金铜股份有限公司是中国黄金集团公 司的骨干企业，位于我国矿产资源丰富的鄂东南地 区，是一个集地下开采、选矿加工的矿山企业，拥 有鸡冠嘴和桃花嘴两大矿床，同为高一中温气化热 液矽卡岩型铜金多金属共生矿床，富含铜、金、 收稿日期2 0 1 1 加6 - 2 0 作者简介朱江 1 9 6 3 一 ．男．湖北黄石人，高级工程师。 银、铁、硫等多种有价元素，主要产品为金铜精 矿、硫精矿和铁精矿。 矿山经过一期、二期、三期基本建设和改扩建 设，至2 0 0 7 年底矿山采选矿生产能力达22 0 0t ／d 。 为了充分利用低品位矿石资源，增强企业的可持续 发展能力，2 0 0 9 年9 月再次进行采选扩产技术改 造，采用新设备、新技术、新工艺，力求设备大型 化和过程自动化，减少生产系列，改善作业环境， 再实施科学管理，实现节能减排和降本增效。2 0 0 9 年底扩建成选矿生产能力30 0 0t ／d ，形成年选矿 处理矿石量约1 0 0 万t 规模，年产矿山铜1 万余t ， 矿山金1t 多，硫精矿8 万t ，铁精矿5 万t 。 2 选矿工艺流程 尽管鸡冠嘴矿床和桃花嘴矿床的矿石性质存在 一定差异，但在选矿生产上实行混合入选。经过多 年的选矿工艺流程技改优化完善，形成了目前的选 万方数据 2 4 2 有色全属 选矿部分2 0 1 1 年增刊1 矿生产流程为三段一闭路碎矿、段闭路磨矿、铜 硫混合浮选一混精再瞻铜硫分离浮选、混浮尾矿 弱磁选一中磁选、精矿浓缩过滤脱水原则流程。 破碎系统由粗碎两台P E6 0 0 x 9 0 0 颚式破碎 机、中碎一台Y A l 5 3 6 圆振动筛预先筛分和一台 C H 4 3 0 圆锥破碎机、细碎一台Y A l 8 4 8 圆振动筛 和一台H P 3 0 0 圆锥破碎机闭路构成，破碎产品粒 度 6 5 ％；混精再磨由咖l5 0 0m m X 40 0 0i ／R n 溢流球磨机和中2 5 0m m 旋流器、巾l 5 0 0m m x 40 0 0m m 溢流球磨机和西1 5 0m i n x 5 旋 流器组构成闭路，分级溢流细度- O ．0 4 5m m 7 0 ％。 浮选系统为两个系列，混合浮选采用s F 一8 型 机械搅拌浮选机、X C F ／K Y F 一8 型充气式机械搅拌 浮选机，分离浮选采用S F 一8 、S F 一4 型机械搅拌浮 选机。 2 0 0 9 年选矿扩产技术改造，破碎改造主要是 更换中、细碎设备，中碎采用美卓G P 2 0 0 S 单缸液 压圆锥破碎机代替山特维克C H 4 3 0 圆锥破碎机， 细碎采用美卓H P 4 多缸液压圆锥破碎机代替H P 3 0 0 圆锥破碎机，中碎前预先筛分和细碎闭路筛分采用 2 Y A l8 6 0 圆振筛，扩大筛分面积，提高破碎生产能 力，确保破碎产品粒度。 磨浮主要是采用高效、先进的大型磨矿、浮选 设备，优化配置，利于进行自动化控制。一段磨矿 采用舛2 7 0m m x 61 0 0 ／／l l n 溢流球磨机和咖6 1 0 m i n x 5 预沉降旋流器组构成闭路，球磨机排矿经圆 筒隔渣筛后，粗颗粒矿石通过皮带机自行返回球 磨。混精再磨利用原来的q r 27 0 0m mx 40 0 0m m 格子球磨机，改造成溢流球磨机，和咖2 5 0m m x 5 小锥角旋流器组构成闭路。 混合浮选为一次粗选，一次精选，四次扫选， 采用X C F Ⅱ／K Y FI I 一3 0 型充气式机械搅拌浮选机。 分离浮选为一次粗选，两次精选，三次扫选，分离 浮选采用G F - 1 6 型机械搅拌浮选机。 3 磨矿分级自动化 磨矿分级作业是选矿工艺中的重要环节，其工 作状况的稳定对磨矿产品质量、后续选别作业及技 术指标有很大影响。由于一直以来由人工凭经验操 作，磨矿效率、分级效果不稳定，浮选入选矿浆浓 度、细度不能保持稳定的状态，对处理量、浮选指 标影响较大。 采用先进而实用的自控技术，优化和稳定磨矿 分级作业，充分挖掘球磨机潜能，确保磨矿产品达 到工艺要求，这是提高选厂技术经济指标的有效途 径。2 0 0 8 年三鑫公司与丹东东方测控公司共同开 发的选矿自动化系统，重点是磨矿分级作业，选取 磨机音量、磨机电流、给矿量、给水量、旋流器给 矿压力、分级溢流浓度等作为检测数据，并通过这 些数据进行综合分析，判断磨机工作状态及变化趋 势，采用自诊断、自校正技术，控制系统以人工智 能理论为基础，多因素的综合判断使得磨机状态的 分析准确、及时、可靠。控制磨机内的磨矿浓度， 使磨矿效率最佳。采用音频与电流双因素实现球磨 机“胀肚”保护，实现稳定磨矿过程。采用超声波 液位控制调节泵池补加水量，对旋流器给矿泵实施 变频平滑自动调节，使泵池液位控制在设定的范围 内，同时在保证泵池不被抽空及溢出的情况下调节 旋流器的给矿浓度，以定压或定频方式稳定旋流器 给矿体积量，从而保证分级溢流细度及浓度满足浮 选作业要求。 磨矿分级作业的自动控制主要包括以下几个 方面 1 给矿控制 球磨控制的最重要目的是使磨矿产品粒度符合 工艺要求，确保磨机具有合适的装载量，防止磨机 产生过负荷、过粉碎现象，提高磨机的磨矿效率。 球磨机矿量优化控制系统分析磨机声音、磨机 电流，控制球磨系统的给矿量在磨机最佳处理能力水 平上。通过核子秤实时检测磨机给矿皮带上的矿量， 变频调节给矿机的速度，来调节矿量到需要的值。 2 磨矿浓度控制 综合磨机声音、磨机电流、溢流粒度，调节给 矿水量，控制磨机内的磨矿浓度，使磨矿效率最 佳。采用音频与电流双因素实现“胀肚”保护。 3 泵池液位、旋流器给矿浓度控制 通过液位计检测泵池液位、流量计检测补加水 流量、浓度计检测给矿浓度、电动阀调节补加水流 量，控制泵池液位在设定的范围内，同时在保证泵 池不被抽空及溢出的情况下调节旋流器的给矿浓 度，使旋流器的溢流粒度在合格的范围内。 4 旋流器给矿压力、溢流浓度控制 万方数据 2 0 11 年增刊I朱江等湖北j 鑫金铜股份有限公司选厂磨矿自动化改造与应用 通过压力计检测给矿压力、浓度计检测溢流浓 度来间接反应溢流粒度、调节给矿泵的转速来调节 给矿压力，控制给矿压力在一定的范围内。结合给 矿浓度把溢流粒度控制在合格的范围内。 4 磨矿自动化应用效果 1 改变操作方式。自动化系统配备了自动检 测仪表和执行机构，代替了眼看、耳听、手摸、开 闭阀等传统的人工操作方式，将人从传统的工作方 式中解放出来，可有效地减少岗位操作人员。操作 者可以把更多的时间放在设备巡检上，工艺指标主 要靠自控系统来实现。 2 提质稳产。选矿自动控制系统可有效消除 由于矿量、水量、药剂量的波动带给磨浮过程的不 利影响，使控制系统能及时调整，提高质量，挖掘 出设备的潜力，提高产量。 3 节能降耗。球磨机提高了处理能力，同比 设备的电耗并未上升，同样的电耗多处理了原矿， 相比之下对原矿的单耗反而下降。自控系统改善了 球磨机的工作条件，磨机的空砸造成欠负荷的机会 大大减少，球磨机衬板的利用率得以提高，原矿的 单位衬板消耗也会下降。采用变频输送矿浆减少设 备磨损，同时将电机处于工频以下频率运行，可降 低设备的工作电流，节约能源。 选矿自动化系统经过调试和完善，及磨矿分级 的相关工艺参数试验，确定了球磨给矿量、给矿泵频 率、旋流器的给矿压力、沉砂嘴尺寸及其组合等工艺 参数，磨矿分级溢流稳定在2 够描％，入浮原矿的细 度由原来的- 0 ．0 7 5l n n l6 5 ％提高到- 0 ．0 7 5m i l l7 0 ％， 改善了分级溢流的粒度组成，降低粗粒级别比例 0 ．2 8m i l l 粒级含量由8 ％降至3 ％左右 。选厂碎 磨自动化改造后，同人工操作相比，自控系统的磨 矿台时提高了5 ％以上，分级溢流产品的粒度合格 率提高了5 ％，降低磨矿单耗2 ％。达到了预期的 目标，并为选别作业创造了条件。 2 0 1 0 年全年处理原矿量9 5 ．3 5 万t ，与技改前 2 0 0 8 年相比，原矿处理量增加2 1 ．4 6 万t ，在原矿 金、铜品位分别为1 ．7 9g ／t 、1 ．3 1 ％时，金铜回收率 分别达8 2 ．1 3 ％和9 3 ．11 ％，均超过设计指标。在入选 原矿金、铜品位有所降低情况下，矿山铜增产1 4 0 0t ，矿山金增产1 7 0k g 。 5总结 三鑫公司选厂自动化改造提升了选矿技术水 平，尤其是磨矿分级自动化，做到了磨矿作业的均 衡给矿，提高了磨矿效率，改善了分级溢流的粒度 组成，降低了难选粗粒级别矿石的比例，确保了生 产过程的稳定，也减轻了工人的劳动强度，对提高 选矿技术指标和经济效益起到了至关重要的作用。 参考文献 [ 1 ] 明平田，毕文．选矿自动化在金辉矿业的应用E J3 ．武汉 工程大学学报，2 0 1l ，3 3 2 9 1 - 9 5 ． [ 2 ] 吴东平。孙俞年．磨矿分级自动控制系统在南京银茂选 矿厂的应用[ J ] ．采矿技术，2 0 0 9 ，9 1 1 0 5 1 0 6 ． [ 3 ] 杨克琴．安庆铜矿选矿自动化改造[ J ] ．矿业快报，2 0 0 6 、 ／佘 ／佘 ／佘 ／佘 ‘ ／昏 ／；、 ／佘 石 ／；、 ／佘 令 ／仝 ／佘 ／；、 ／佘 ／小 ‘ ／仝 ／孙 ‘卜 ，仝 ／i 、 以卜 ／小 ／；、 ／；卜 ／玉 ／会 ／玉 ／奢 仓 ／；、 卜 上接第2 3 7 页 矿仿真提供了有力手段。后续的研究工作将在建立 选矿厂其他常用大型设备虚拟模型的基础上，搭建 整个虚拟选矿厂的仿真环境。 参考文献 [ 1 ] 周前祥，姜世忠，姜国华．虚拟现实技术的研究现状与 进展[ J ] ．计算机仿真，2 0 0 3 7 1 - 4 ． [ 2 ] L I UA ，T E N D I C KF 。C L E A R YK 。e ta 1 ．As u r v e yo f 8 u r g i c a ls i m u l a t i o n a p p l i c a t i o n s ，t e c h n o l o g y ，a n d e d u c a t i o n [ J ] ．P r e s e n c e ，2 0 0 3 ，1 2 6 5 9 9 6 1 4 ． [ 3 ] 郭振宇．腹腔微创手术机器人手术器械设计和操作仿真 研究[ D ] ．哈尔滨哈尔滨工业大学，2 0 0 9 3 0 3 2 ． [ 4 ] 李井辉，申静波．基于包围盒的碰撞检测技术研究[ J ] ． 高校实验室工作研究，2 0 0 6 ，1 2 4 3 1 3 4 ． [ 5 ] 郝峰．机器人辅助支撑喉镜手术虚拟仿真系统研究 [ D ] ．天津天津大学，2 0 0 7 4 7 - 4 8 ． [ 6 ] 金汉均．虚拟环境中物体碰撞检测算法研究[ D ] ．武汉 华中科技大学，2 0 0 6 l o ．1 3 ． [ 7 ] 朴明波．腹腔微创外科手术机器人仿真平台搭建及操作 仿真研究[ D ] ．哈尔滨哈尔滨工业大学，2 0 0 9 8 4 - 8 6 ． 万方数据