磨矿回路的自动控制不仅是节省劳动力问题,更重要的是稳定操作,把作业条件控制在最佳水平,以达到提高产量,降低消耗的目的;特别是自磨机及半自磨(或砾磨)机,由于磨机内的料位或介质负荷变化快,因此必须安装自动控制系统,以保证磨机的高效率、低消耗。
据国外报导磨矿回路自动控制可提高产量2.5~10%,处理一吨矿石可节省电能0.4~1.4千瓦•时(见表1)。
我国东风萤石公司浮选厂和首钢大石河选矿厂磨矿分级自动控制经验表明,采用自动控制系统时,磨矿操作的各项指标的波动范围均比人工操作小(见表2和表3)。
由于影响磨矿效率的因素很多,特别是矿石性质的多变,因此,到现在为止,还没有把这些因素统一起来而制定出统一的数学模型在生产中应用。一般是根据具体矿石和条件,经过试验得出适宜的操作范围,在生产中控制磨机在此范围内运转,国内外磨矿回路自动控制成功的经验是采用专家系统。最近采用模糊逻辑控制。
磨矿作业的自动控制系统通常进行测定或控制的主要参数如下:
1.功率:与磨矿机的转速率、矿浆浓度、研磨介质充填率、衬板状态等有关。自磨机的负荷变化可采用功率信号或轴压信号反映。
2.声音:声音强度与介质运动状态和球料比有关,它可表示磨矿机负荷大小。测定时需要将某些无关的声音频率滤掉。
3.新给矿量:在给矿皮带上安置传感器(电子秤或核子秤),传递和记录负荷重量,并用来控制磨机磨矿加水量。
4.水力旋流器的料浆泵池的液位:该液面的高低可表示闭路磨矿的循环负荷的大小,并用来控制砂泵的流量。液位可用超声波、原子吸收、压差及浸入料浆的吹泡管的压力等方法测出。
选矿厂 | 磨矿回路 | 万t/d | 产量增加% | 节省电能 | |
kW.h/t | 合计kW.h/d | ||||
银铃 | 格子球磨水力旋流器 | 1.10 | 6 | 0.42 | 4600 |
布伦达矿山 | 棒磨一球磨水力旋流器 | 2.70 | 4 | 0.43 | 11600 |
克里马克斯(钼矿) | 球磨机螺旋分级机水力旋流器 | 4.80 | 4.4 | 0.26 | 12500 |
皮马矿山 | 半自磨、球磨水力旋流器 | 1.84 | 10 | 1.43 | 26300 |
洛耐克斯矿山 | 半自磨、球磨水力旋流器 | 4.80 | 7.5 | 0.39 | 18700 |
芒特.依萨矿山 | 棒磨机、球磨机水力旋流器 | 0.80 | 5 | 0.8 | 6400 |
芒特.依萨矿山(No.4) | 棒磨机、球磨机水力旋流器 | 1.95 | 5 | 0.65 | 12700 |
菲里普道吉 | 格子球磨机螺旋分级机 | 6.0 | 2.5 | 0.14 | 8400 |
表2 大石河选矿厂磨机组自动控制与人工操作的对比
项目 | 对比试验数据自动控制 | 对比试验数据人工控制 |
球磨台时产量,t/h产品粒度合格率,%出故障(胀肚)次数产量比(以人工为100%) | 8197019 | 68727100 |
球磨台时产量,t/h产品粒度合格率,%故障出现次数(胀肚)产量比(以人工为100%) | 78.81000110 | 72.890.25100 |
操作方式 | 给矿量t/h | 磨矿浓度% | 分级溢流浓度% | 分级溢流粒度μm |
人工自动控制 | 0.5840.210 | 2.6321.329 | 2.7610.874 | 5.1893.273 |
5.矿浆流量:可用矿浆流量计测定。通过矿浆容重和体积流量计算而测出矿浆的重量流量,用以控制浮选药剂添加量和计算磨矿系统的质量平衡表。体积流量用磁性流量计测出。
6.pH值:用标准电极测量,矿浆的pH值对金属氢氧化物形成胶体颗粒产生影响,而胶体颗粒的数量又影响料浆浓度和分级作业。
7.给水量:影响矿浆浓度和磨矿效率。
8.矿浆浓度:用浓度计测定。
9.磨矿产品粒度:用粒度传感器测定。
选矿厂磨矿分级过程自动控制可分为定值控制和自寻优或最优化控制两种方式。选用时必须充分研究原矿性质、工艺流程、设备配置及生产指标的具体情况,确定合适的方案。
图1为三个控制环节的磨矿自动控制系统实例,这三个环节是:
2.根据电子秤测量给矿量,按比例调节给入球磨机的补加水,以调节磨机浓度的开环控制;
3.根据浓度计测量分级机溢流浓度,调节分级机补加水,以调节分级溢流浓度的闭环控制。
图2是磨矿作业自动控制的又一实例。图中有两个控制回路:一个是控制产品粒度的回路,用来调节水力旋流器的供矿泵池的加水量,从而调节旋流器作业浓度,满足分级粒度的要求;另一回路用来控制磨矿机给矿量和给水量,其控制的变量是水力旋流器的供矿泵池的液位。
给料重量指示、控制器WIC按来自给料皮带的称量传感器的信号和远程设定值RSP来调节皮带速度调节器SC,给料重量记录于记录器WR上。磨矿机的给水量PW由比例器FRa调节。比例器接收来自重量传感器WT的信号和由测孔板测取并经过开方处理的给水量信号。经过变换处理后,比例器发出的信号控制流量调节器PIC的设定值,FIC发出的电流信号经过“电流/电压”变送器I/P变成风压来控制阀门,使磨矿机的给水量同新给料量成正比。[next]
图1一次球磨分级过程自动控制系统方框图
1.球磨机;2.螺旋分级机;3.HHG-01型电子皮带秤的压力传感器;4.给矿斜皮带机;
5.给矿平皮带机;6.圆盘给矿机;7.JZT32-4调速电机;8.细碎矿仓;9.调速电机
控制器;10.同步操作器;11.调节器;12.XWDI-200型电子电位差计;13.ZAZN-64KD
g50型电动调节阀;14.DKZ-310型25m/m电动执行器;15.DFD-09型操作器;16.伺服放
大器;17.DTL-121型调节器;18.分级溢流浓度指示电流表;19.DBC—334Q型差
压变送器;20.差压浓度计取压装置;21.DGF-12型分流器;22.DGA-12型恒流器;
23.伺服放大器;24.DFD-09型操作器;25.DKZ.-310型25mm电动执行器;
26.ZAZN-64KDg50型电动调节阀;27.LD50A型电磁流量变送器;28.LD-1型电磁流器转换器;
29.水流量指示电流表;30.电子秤二次议表
磨矿机之排矿泵池装有高液位HL和低液位LL控制装置。当液位高于HL或低于LI时,液面高度传感器LT发出的信号,经过液面调节器LIC,发出信号控制磨矿机给矿皮带的速度控制器SC,改变磨矿机的给矿量,与此同时,比例器Ra接受重量传感器WT和流量传感器FT的信号后,经过处理后,按前述相同的过程,改变磨矿机的给水量,使其排矿泵池液位保持稳定。
自动控制系统方案的实现如下:
恒定定给矿闭环自动调节。如图1所示,电子皮带秤压力转感器(3)测得给矿量,经其二次仪表(30)转换成代表矿量的0~10毫安直流信号,该信号送给调节器(11),与调节器给定信号比较,产生偏差信号,调节器对此偏差信号进行PID运算,产生控制信号送至同步操作器(10),然后再送给调速电机控制器(9),其输出信号去控制调速电机(7),改变其转速,以改变圆盘给矿机(6)的转动速度,从而调节给矿量,使给矿量恒定在给定值附近。同时,电子秤二次仪表用电磁计数器对矿量进行累积计算,并输出0~10毫安代表矿量的信号,送至电子电位差计(12),进行指示与记录。
图2 选矿厂自动控制磨碎作业的系统图
1.给料;2.水力旋流器;3.泵;4.矿浆槽;5.球磨机;DP.浓度计;PIC.流量调节器;
FT.流量传感器;FRa.比例站(器);I/P.电流电压变送器;LIC.液面调节器;
LT.液面高度传感器;PSIC.颗粒粒度调节器;PSM.粒度监控器;PSR.粒度记录器;
PW.补加水;RSP.远程设定值;SC.速度控制;SP.设定值;WR.重量记录器;
WRC.重量调节器;WT.重量传感器;DR.浓度记录器