选矿自动化讲座（曾云南）.ppt

,欢迎各位领导专家参加选矿新技术研讨,,,,,,选矿自动化的现状与发展趋势,技术讲座,曾云南,,,概述,一、选矿自动化检测仪表,三、选矿自动化及信息系统,四、选矿自动化的发展趋势,二、选矿生产过程控制,欧洲钢铁工业技术发展指南指出“对于降低生产成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗只能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现”。,概述,选矿自动化的主要内容,破碎作业、磨矿分级作业、选别作业、脱水过滤作业及大井浓缩、精/尾矿输送作业、三水平衡等全流程选矿生产过程的自动控制。通过计算机网络系统实现在线优化生产调度和管理，使整个选矿生产过程处于最佳状态，最大限度地提高产量，精矿品位和金属回收率等技术经济指标，达到高产优质、节能降耗的目的。,选矿自动化的效益,据报道实现选矿自动化的选厂可提高金属回收率1～2。通过控制磨矿的粒度适当，控制磁场的强度等手段，可以使精矿品位提高0.4～2。通过碎矿磨矿作业的最佳负荷控制，可使破碎能力提高10～15％，磨矿的处理量提高2～10。节约能耗5～10，生产成本降低3～5％，劳动生产率提高25～50％。,第一部分选矿自动化检测仪表,给矿量检测电子皮带秤、核子秤,皮带秤测量原理图,电子皮带秤实际安装图,电子皮带秤的测量原理,皮带秤是专门针对散装物料的连续计量而设计的。如果皮带输送机在匀速传送物料的情况下，在t时间内的输送量为W,故Wgvt。式中g为单位长度皮带上物料的重量（kg/m）、V为皮带传输速度（m/s）、t为传输时间（s）。,1.2核子秤,仪器结构示意,核子秤实际安装图,被测物料由A型支架中间穿过。放射源放出的γ射线照射到物料上，其中一部分被物料吸收，一部份穿过物料射到γ射线探测器上，物料越多，被吸收的γ射线越多，由于放射源发出的γ射线数量是个常数，所以γ射线探测器接收到的γ射线也就越少。因此γ射线探测器接收的射线量唯一反映物料多少。,核子秤的测量原理,2矿浆流量检测,,,,结晶、结垢、结疤,铁磁性物质的影响,磨损和腐蚀,安装,,主要影响,,接地,液体和固体之间速度差的影响,采用西门子公司的专利测量方法交变脉冲磁场设计的、能测量有大颗粒成分和导磁介质，如高浓度的纸浆，固体含量大于3；高粘矿浆；带磁性颗粒矿浆的新型电磁流量计（Transmag2变送器，带911/E传感器）。,新型矿浆流量计,3矿浆浓度检测,3.1γ射线浓度计,II0e-μdρg,,,3.2超声波浓度计,内部电路结构,超声波浓度计测量原理,基于超声波穿越被测介质前后声强、声速或声阻的变化来测量矿浆浓度。平面超声波在矿浆这类均匀悬浮液中，通过X距离后其振幅的变化规律可用下式来描述ξmξm0e-αx式中ξm0为初始振幅；α超声衰减系数x超声波换能器间的距离当初始振幅、透过距离、工作频率等选定后，ξm仅与α有关。只要测出α就可得知相应的矿浆浓度。,3.3差压浓度计,结构及测量原理图,差压浓度计测量原理,仪器的基本原理见公式ρg＝1＋ΔP/H（1）或ΔP＝（ρg－1）H（2）ΔP是差压变送器所感测到的压力差，H是两取压室中心距，ρg是被测矿浆比重。由公式（1）、（2）可知作用于差压变送器的压力差与矿浆的比重成正比，因而差压变送器输出的4～20mA电信号也与矿浆比重成正比。,4矿浆粒度检测,目前有代表性的矿浆在线粒度分析仪有,美国丹佛自动化公司PSM400,芬兰奥托昆普公司PSI200500,北京矿冶研究总院BPSM-Ⅰ,马鞍山矿山研究院CLY2000,俄罗斯ПИК-074ПPKI-074P,,4.1PSM400粒度仪,,,PSM400配置图,粒度与浓度的计算公式,4.2PSI一200型粒度分析仪,PCCS控制装置PFSA稳流装置PAFS空气过滤柜VBS阀门栓；PSTS粒度探头装置；PCAA标定取样装置。,激光粒度分析PSI500,激光衍射原理简单示意,4.3PKI-074P粒度仪,,5矿浆品位检测,有代表性的产品,芬兰奥托昆普的库里厄系列（Courier）,马鞍山矿院的WDPF型在线分析仪,四川先达公司的CIT2000M型,成都理工大IED-2000G型XRF快速分析仪,丹东东方测控的DF-5730型,西北矿冶院的BYF100一Ⅲ型载流,5.1Courier3SL品位分析原理,使用X射线管为激发源，X射线照射到被测样品时发射出X荧光射线，在元索周期表中每一种元素对应一种特征的辐射能量即特征波长，基于这一原理，各种元素可相互分辨出来，通过确定每一元素的单独荧光射线强度，可获得与矿样中元素含量成正比的信号，所测量的信号再转换成数字形式并应用于分析计算，最终得出样品所含元素及其品位。,Courier3SL分析探头配置框图,使用高分辨率波长色散分析技术，探头采用的分光晶体是分析仪的核心部件，是奥托昆普的专利产品。,Courier3SL系统组成框图,SSM二次取样、样品缩分组件,CSA标定／组合式取样器,PCS探头控制装置,5.2WDPF型微机多道多探头在线品位分析仪,分析系统组成,WDPF分析系统配置图,每个探头是一个独立的实体，全密封装配在金属壳体内，靠取样点就近安装；一机多探头，多元素的在线检测，目前最大扩展能力达16个检测点；分析准确度（相对标准误差）原矿类2％～8％；精矿类0.6％～5％；尾矿类5％～15％。分析元素有铁、铜、铅、锌、钙、钼、锰等,WDPF的仪器特点及主要参数,5.3CIT-2000分析仪,仪器特点采用“同一试样，双样品测试、双源（低能X光管、238Pu源）激发方式、双正比计数器组成双探头系统、同一画面中显示全谱谱线”模式，Si、Al、Mg轻元素和Ca、Fe等元素能分别同时测量，避免元素间相互干扰，能在同一坐标系下显示全谱，使测试过程和结果直观、清晰。该仪器属于试验室型分析仪。,5.4DF-5730型铁矿浆品位仪,放射源采用241Am和137Cs;探测器采用闪烁探测器，探测器内装有高压产生电路、能谱分析电路和自动稳峰电路;可适应矿浆浓度范围4～80矿浆粒度变化范围0～5mm品位测量范围0～75。测Fe品位或灰分精度＜0.5。,5.5BYF100一Ⅲ型载流X荧光分析仪,基本系统框架,1矿流集中测量，测量后矿流回流至浮选槽，不浪费资源。2可测多达12个矿流，测量时间短，平均每个矿流测量时间小于1min。3输出高压的保护信号与冷却水信号联锁，一旦冷却水断流，输出高压自动切断，保护X光管。分析结果精度较高，原矿、精矿的误差小于5％，尾矿的误差小于10％。,BYF100一Ⅲ的仪器特点及主要参数,5.6IED-2000G型XRF快速分析仪,分析仪以X光管为激发源,探头采用新型电致冷半导体探测器，主机由计算机控制，完成x射线荧光光谱信号的采集和数据处理。仪器具有自动分析、使用方便、操作简单、精度高等特点，可对粉料、块状固体、溶液或溶浆等各种材料进行现场快速分析。可分批测定铝Al～铀U间近百种元素，每次可同时分析20余种元素，各元素的检出限达到0．001％～0．01％。,6水分检测,,按测量机理分类,红外水分测定仪,中子水分测定仪,微波水分测定仪,,,,6.1红外水分测定原理,红外区域水的吸收光谱,从水的红外光谱图可以看出，在波长1.46μ、1.94μ、2.92μ等处有水的吸收带。当用这些波长的红外光照射被测物质时，因被测物质的水分含量不同将产生不同的光能量吸收，只要能从被测物中剥得光能量的变化量，即可实测物质水分含量。,MM710红外水分仪的特点,探头有自动补偿相对湿度的功能，测量不受湿度影响;采样频率达每秒120次，提高了测量的稳定性;采用专利技术成功地克服了混合料高、低不平对水分测量的影响;独有的10个波长和增强型滤光镜镀膜技术，避免了空气中的水蒸汽对水分测量的干扰;窗口污染自动检测装置,提示维护人员擦洗。,6.2中子水分测定仪,中子源不断发射的快中子与被测物质内原子核碰撞时，将被散射，减速扩散，每碰撞一次，则减速一次。由于氢原子核对中子发生碰撞而减速的能力比其他原子核大很多，因此，被测物对中子的减速作用主要是水分子。物料中水分大则热中子数就多，被散射在中子计数管周围的热中子密度也大，计数管测得的计数就高，因此热中子计数高低就直接反映了被测物水分的大小。,中子水分仪测量原理图,首钢计控公司研制生产的ZSY系列智能中子水分仪,6.3微波水分仪,微波是指频率范围在300MHz一3000GHz的电磁波。,通过测量物料与微波相互作用引起的频率、Q值、幅度和相移等参数的变化来反演物质含水量，具有较高的精度和检测限，测量的是物料的平均水分，受物料电导率的影响较小，适合于工业环境使用。,微波水分快速测定,昆明理工大学利用微波技术对硫化镍精矿水分快速测定方法开展了成功研究。,马鞍山矿山研究院研制了一种基于微波加热与电子称重原理的WSC-1型微波水分仪,水分检测范围3～25；检测周期一般小于3min；准确度绝对误差小于0.3。,,,,,7物位检测,选矿生产过程中物位检测主要有,浮选槽液位,水池水位,矿仓料位,矿浆池液位,,7.1浮选槽液位检测,带角位移传感器的浮子液位计,如芬兰奥托昆普公司的LMU-200矿浆液位变送器,带超声波物位计的液位计,传感器A对准浮选槽泡沫，B对准浮球上相连的平板，平板位移的变化即为矿浆液位的变化,两个超声波探头所测物位差距,即为泡沫层厚度。,7.2矿仓料位检测,测量原理即在一定条件下超声波在空气中的传播速度是一定的，通过测量超声波从探头传播至料位表面并返回到探头所用的时间来计算出探头到料位的距离，再用料仓的总高减去这个距离即可得实际料位。,料位检测的种类很多,主要介绍超声波料位计,超声波料位计在梅山铁矿的应用,多矿仓超声波料位监控系统该系统由多点换能器LR-21、温度传感器TS-2、多点输八转换装置信号处理器XPL、模拟输出装置AO-10、PLC及IPC工业计算机等组成。,8磨机负荷检测,球磨机负荷是指磨机中球负荷、物料负荷以及水量的总和，它是磨矿过程一个重要参数，直接影响到磨矿的效果。,磨机负荷量检测的主要几种方法声响法、有用功率法、振动法、压力传感器法、双因素联合检测、多因素联合检测等。,8.1磨机电耳-声响法,当球磨机中物料负荷增加时，球磨机噪音强度减小；反之，当球磨机中物料负荷减少时，球磨机噪音强度就增加，即在球磨机噪音强度和球磨机中物料负荷之问存在着关系。因此，可以利用球磨机的噪音强度来评估球磨机中的物料负荷。,8.2有用功率法,当磨机及其转速均固定时，随着球磨机负荷的增加，开始时球磨机电机的有用功率明显上升，到达某一极值后，随着球磨机负荷的增加，有用功率值反而下降，此极值可认为是球磨机负荷的最佳点。因此，有用功率直接与球磨机负荷有关。,磨机功率、音强与负荷关系,球磨机运行过程中，当矿石充填率低时，电耳信号高，功率小；随着充填率增高，电耳信号降低，同时功率消耗增高；,达到一定充填率时，电耳继续降低，但是功率开始下降。,磨机“胀肚”趋势点,即临界点，当电耳信号高于临界点时，磨机工作正常，控制过程稳定。当电耳信号接近临界点时，说明磨机具有“胀肚”趋势，控制过程进入“胀肚”保护处理。,9PH检测,pH计的测量原理pH计的测量电极为锑电极，参比电极为固态电极，测量电极和参比电极之间的电位差决定于被测溶液中的[H]的浓度，测量其电位差就可知道其溶液的pH值了。固态参比电极是一种全封闭的工业用参比电极；锑电极是一种新型的pH测量电极，它的结构简单、内阻低、反应灵敏，抗干扰能力强，可靠性、机械强度高，可用于测量半固体、胶状物以及水油混合物中的pH值，一般用于pH2～12之间的测量。,10浮选泡沫图象分析技术,泡沫浮选过程示意图,浮选操作者观察浮选槽表面所形成的气泡状态所提供的信息如泡沫的颜色，大小，流动速度以及气泡的易碎度，来调整浮选槽液位和改变药剂制度等。,浮选泡沫图像系统,浮选泡沫图像系统硬件组成,硬件工业控制计算机、视频图像采集卡、高清晰度彩色CCD摄像机和照明系统等。,浮选泡沫图像系统,软件它主要包括图像质量检测，图像预处理，图像分割，图像分析，数据库建立，浮选模型及控制处理等。,第二部分选矿过程自动控制,1破碎作业控制,1.1破碎作业的典型控制策略,1.2超细碎-高压辊磨机监控,1.3破碎筛分作业控制,1.4破碎控制器及其应用,1.1破碎作业的典型控制策略,典型的挤满给矿控制策略,主参数控制选取了主传动电机功率和破碎机排矿口尺寸两个参数作为被控变量，通过检测给矿量、压力、功率、油温、排矿口尺寸等来动态调整排矿口尺寸和给矿速率,其目标函数是排矿口尺寸最小、给矿量最大。系统的所有控制动作均是向这两个目标逼近。,,1.2超细碎-高压辊磨机监控,,运输胶带监控,,1.3破碎筛分作业控制,江铜德兴铜矿泗洲选矿厂,江铜永平铜矿选厂破碎筛分,1.4破碎控制器及其应用,四、马钢数字矿山建设的探讨,,重点实施内容2------选矿生产过程管控一体化,四、马钢数字矿山建设的探讨,2.1、南山矿凹选车间、和尚桥选矿自动化实现以下基本功能▲磨矿分级生产过程数字监视系统；▲磁选、脱水过滤、精尾矿浓缩及输送实时监控调度子系统；▲磨选设备集中联控、主要设备监测与报警；▲全流程自动控制及优化调度；▲厂（矿）级实时监控调度,重点实施内容2------选矿生产过程管控一体化,四、马钢数字矿山建设的探讨,2.2姑山和睦山矿生产过程管控一体化▲提升运输监控子系统。采用计算机网络及通讯技术，集中监视和控制井下提升运输水平的信号系统、矿车道岔等，解决目前井下运输自动化程度低的问题，提高矿山数字化管理水平；,重点实施内容2------选矿生产过程管控一体化,四、马钢数字矿山建设的探讨,▲供排水监控子系统。利用仪器检测各供水管路水压、流量等信息，通过网络和通讯技术，实时监控井下供水情况，及时解决出现的问题；完成水泵房的数字化，建立自动控制系统，实现无人职守；▲压气通风监控子系统。数字化空压机的性能，提高补偿系数，实时控制空压机运行情况，实现高效节能的目的；利用仪器检测各通风管路风压、流量等信息，通过网络和通讯技术，实时监控井下压风情况；,重点实施内容2------选矿生产过程管控一体化,四、马钢数字矿山建设的探讨,▲井下人员（或机车）定位跟踪系统。井下人员或机车定位跟踪由安装在安全帽内的人员随身携带标识卡或安装在机车上的标识卡,矿井专用处理传输分站含发射天线接受天线目标识别器、数据传输接口、地面中心站软件组成。实现对井下人员和机车跟踪定位信息的采集、分析处理、实时显示、历史数据存储、报表查询打印等功能。,重点实施内容2------选矿生产过程管控一体化,四、马钢数字矿山建设的探讨,2.3桃冲矿业水泥车间生产过程自动控制系统的远程监控桃冲矿水泥车间生产过程已实现了自动控制，基础较好，但远离矿部和公司，为使管理人员能及时准确的查询各种信息，辅助决策者实现科学决策，提高和优化矿山的整体管理水平，需把水泥生产过程自动控制系统纳入桃冲矿业局域网，实行远程监控。,重点实施内容2------选矿生产过程管控一体化,四、马钢数字矿山建设的探讨,3.1马钢所属几个矿业公司的网络信息化建设与完善目前，南山矿业公司、姑山矿业公司、桃冲矿业公司的网络信息化建设都有一定的基础，为了配合马钢数字化矿山建设，需对各网络进行重新整合与完善，为数字矿山架设一条现代化的“高速公路”。,重点实施内容3------生产执行系统（MES）------企业资源管理系统（ERP）,信息网站,四、马钢数字矿山建设的探讨,以OA为平台的办公自动化管理系统,,,,,OA办公自动化,根据管理需要，自行开发,电子邮件,公文颁发,网络会议,网上人才招聘,文书档案,,劳动合同管理,四、马钢数字矿山建设的探讨,3.2生产执行系统（MES）该系统主要完成指令接收、数据采集、信息处理、流程处置、结果上传等任务，实现了生产制造执行的数字化。该系统要立足矿山生产管理实际，按照模块化的设计思想，通过生产、物资、运输、质量、设备、采集、接口、查询等模块，服务于矿山各大、小流程的业务处理需要,重点实施内容3------生产执行系统（MES）------企业资源管理系统（ERP）,四、马钢数字矿山建设的探讨,3.3企业资源管理系统（ERP）ERP的实施，可对一、二、三级系统进行全面集成，实现ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）、生产过程自动化系统、计量及检测系统的全程贯通，建成马钢数字矿山的整体框架。ERP规划可按生产管理、质量管理、物资管理、设备管理、财务与成本管理等五个模块进行整体规划,按照不同矿山的需求,分布实施。,重点实施内容3------生产执行系统（MES）------企业资源管理系统（ERP）,,我们坚信一个现代化的数字矿山在各位领导专家的努力下，不久的一天就会诞生在马钢,汇报完毕，谢谢各位领导,