磨矿自动化技术(二)

    五、二段磨矿负荷及产品粒度控制

    棒磨机-砾磨机-水力旋流器的两段磨矿流程见图7.第一段为开路棒磨，第二段为砾磨与水力旋流器闭路。棒磨机的给矿量、矿石粒度与硬度以及棒磨机的排矿浓度对磨矿机的排矿粒度有较大的影响。最终的产品粒度主要受旋流器给矿的矿浆浓度和流量控制。砾磨机的负荷与砾磨机传动功率有单峰的特性关系。
    磨矿回路的主要测量参数：P₁—砾磨机功率,F₂—棒磨机给矿量,F₃—棒磨机给水量,F₄—砂泵池给水量,L₅—砂泵池液位,D₆—旋流器给矿浓度,F₇—旋流器给矿矿浆体积流量,Z₈—旋流器溢流产品粒度。可控参数有棒磨给矿量和给水量，砾石添加量和砂泵池给水量。
    两段磨矿系统的主要控制目标：在最大给矿量和稳定产品粒度的条件下，使矿石中的有用矿物充分单体分离，而不发生过粉碎现象。为实现这个控制目标，本系统对砾磨机负荷进行控制，对棒磨机进行给矿量控制、给水量控制，砂泵池矿浆液面控制，旋流器给矿浓度及其溢流产品粒度控制，以及自动调整给矿量设定值的磨矿负荷与产品粒度控制。[next]
   （一）砾磨机负荷控制
    砾磨机处于第二段闭路磨矿中，被磨矿石是旋流器的底流(返砂)和砾石。底流受第一段磨矿状态约束，调整第一段磨矿状态来改变砾磨的给矿量过程太长，并受到许多因素的影响。而改变砾石的添加量能更快地改变砾磨机的负荷，实现砾磨机负荷定值控制或极值控制，在旋流器给矿浓度不变的条件下能够稳定整个磨矿系统，而对砾磨机磨矿效率也有较大影响。
    砾磨机负荷(装载量)与其电动机实际功率值存在单峰值特性关系。当负荷逐渐增加时，功率随着增加，到达最大值后开始下降。在消耗功率的最大值处磨矿效率最高，因此要求系统具有极值控制功能，或控制在曲线最大值左边的上升段接近最大值处。并要求控制系统对工作点处于负荷—功率曲线最大值的左侧或右侧作出逻辑判断。砾磨机负荷控制系统见图8.在实际使用中常采用后者。当砾磨机电动机功率小于某设定值(90%)时，如工作点在最大值左侧，功率继电器接通砾石给矿皮带，向砾磨机添加砾石。当电动机功率达到最大值(100%)时，功率继电器断开砾石给矿皮带的电动机，停止砾石添加。如此重复，实现砾磨机负荷定值控制。

   （二）棒磨机定值给矿控制
    在棒磨机给矿皮带上安装三台皮带秤，用以测量给矿量F₂,当给矿检测值偏离设定值时，经过定值控制器(2)改变给矿皮带电动机的转速，使给矿量保持不变。其控制原理图9(Ⅰ),通常采用PID或PI控制。[next]
   （三）棒磨机磨矿浓度控制
    在棒磨机开路磨矿中，用电磁流量计测量磨矿机给水量F₃通过定值控制器(3)实现定值给水控制。控制器(3)的设定值是按棒磨机实际的给矿量进行计算的，其比率(10)由人工设定，这样实现了按给矿量进行比例给水控制，保证了棒磨机磨矿浓度不变。其控制原理图见图9(Ⅱ).

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   （四）旋流器溢流粒度定值控制
    棒磨机和砾磨机排矿量都进入泵池，经砂泵进入水力旋流器分级。控制回路由三级控制器串级组成，用PSM-200粒度仪检测产品的矿浆粒度Z₈,用电磁流量计检测砂泵池给水量F₄,用γ射线浓度计检测砂泵出口的矿浆浓度D₆.旋流器的溢流矿浆粒度与进入旋流器的矿浆浓度关系密切。在其他条件不变的情况下，改变矿浆砂泵池的加水量能改变矿浆的浓度值。
    粒度仪检测值与人工设定值比较，其偏差经过粒度控制器
    (8)计算，作为下一级控制器6的浓度给定值，它与浓度计实测值D₆比较，其偏差值经过浓度控制器6运算后，输出值作为下一级控制环的给水设定值；它与实际的砂泵池给水量F₄比较，其偏差经过给水定值控制器4计算，来调节砂泵池给水阀门的开度，从而改变了旋流器的给矿浓度，保证溢流产品粒度稳定在给定的范围内。其控制原理图见图9(Ⅲ).
   （五）砂泵池液位控制
    砂泵池液面高低对砂泵工作有较大的影响，还会造成矿浆从泵池溢出或空气进入砂泵。砂泵的运行速度直接影响旋流器的给矿量和旋流器的分级效果。砂泵池液面控制不仅有利于磨矿作业，而且也为浮选作业创造有利条件。
    砂泵池内安装了液位计5,在砂泵出口管路上安装了浓度计6和电磁流量计7.比率5的设定值是流量与液位的比值(约为4.0).当液面上升时，经比率5计算作为矿浆流量的给定值，并与流量实测值比较，其偏差经过控制器PI7运算，输出控制增量，调节液压联轴节油压，提高砂泵转速，使矿浆流量(旋流器的给矿量)增加，以保持砂泵池液位的相对高度，反之亦然。其控制原理图见图9(Ⅳ).
   （六）自动调整棒磨机给矿设定值控制
    上述磨矿过程是在矿石性质和磨矿介质不变的情况下进行的定值和比率控制。实际上，由于矿石硬度或粒度增大，或由于磨矿介质减少，会导致旋流器溢流的合格粒度减少，甚至会造成磨矿机过载；反之，在给矿矿石粒度减小、矿石硬度变软的情况下，不能充分发挥磨矿机的处理能力。为此，用改变原矿的给矿量来补偿矿石硬度、粒度等因素变化的影响，在定值控制的基础上引入了调整给矿设定值的控制。其控制原理见图9.
    该系统根据旋流器给矿的矿浆流量和浓度，由计算机按下面算式计算出反应棒磨、砾磨的总负荷的中间参数P9：
                   P₉=K₁+K₂F₁(1+D₆)K₃D₆                                (6)
    式中  F₇———矿浆流量,m³/h;
          D₆———矿浆浓度,g/cm³.
          K₁(10.0)、K₂(0.1)、K₃(1.0)———系数。
    当矿石易磨时，旋流器的溢流矿浆中-200目粒级含量增加，粒度控制回路为保证粒度不变减少了砂泵池的加水量，矿浆浓度相应提高，循环负荷量减小，这时P₉的计算值也较小.P₉与定值控制器(9)设定值的偏差值为正，经控制器(9)运算，其输出的给矿设定值增加，增加了棒磨机的处理量。反之，当矿石变硬或给矿粒度变粗时，为保证磨矿产品的粒度，不使回路发生过载和溢出，控制系统自动降低棒磨机的给矿量。
    调整给矿设定值控制比定值给矿控制的旋流器溢流粒度更加平稳，但原矿给矿量有些波动，在保证产品粒度的条件下有较高的处理能力。