浅谈某铁矿选矿自动化工程设计

彭 成 姚俊元 景 巍

(河钢集团矿业有限公司)

浅谈某铁矿选矿自动化工程设计

彭 成 姚俊元 景 巍

(河钢集团矿业有限公司)

某选厂采用单一磨矿—磁选流程处理低硫磷酸性贫铁矿石。为实现选矿厂生产自动化，以降低生产成本、提高生产效率，在分析选矿工艺流程的基础上，对选矿工程进行了自动化设计。介绍了自动化设计的基本原则、设计范围、计算机控制系统、主要检测和控制项目等。该选矿工程的自动化设计对于稳定产品质量和设备正常工作状态具有积极作用，有利于实现矿山企业降本增效的目的。

选矿自动化 计算机控制系统

工业生产自动化控制是一门非常复杂的、实践性很强的多专业交叉学科，同时也是大规模工业生产所必需的关键技术。近几十年来，工业生产自动化技术发展迅速。选矿工艺流程的自动化设计以节约能源、降低生产成本、提高经济效益为目的，保证工艺生产过程的稳定、产品产量和质量的提高，保证人员及设备的安全，加强对原料、能源、成品的计量管理。

某铁矿属“鞍山式”沉积变质铁矿床，矿区内的矿石为低硫磷的酸性贫铁矿石。选矿厂设计年处理原矿2 000万t，采用单一磁选流程进行选别，选矿产品为单一铁精矿，铁品位不小于66%。在矿业形势低迷的大环境下，通过提升选矿厂生产的自动化水平，在选矿工艺和装备水平上向国际上先进的选矿厂看齐，设计并建成国际上先进的选矿厂，实现生产过程和管理的自动化和智能化，有利于降低人工成本，提高企业的经济效益。

1 选矿工艺流程

该选矿厂铁矿石粗碎设置在井下，粗碎产品粒度-250 mm。经提升装置提升至地表，采用中碎—细碎—筛分—干选抛废流程处理后，将-20 mm产品储存到中间储矿堆。经高压辊磨、湿式筛分后，-3 mm 产品进入主厂房磨选作业。主厂房设置3个系列，首先通过湿式预选进行抛尾，预选精矿给入一段球磨，一段球磨产品经过一段旋流器分级。沉砂返回一段磨矿，溢流给入一段磁选。磁选精矿给入二段旋流器，溢流给入高频细筛，沉砂与细筛筛上产物共同给入二段球磨。磨矿产品给入二段磁选，磁选精矿返回至二段旋流器进行分级，高频细筛筛下产品给入三段磁选，磁选精矿给入淘洗磁选机。淘洗磁选机尾矿返回至二段球磨，精矿为最终产品。经该流程处理，最终可得到品位为66%的合格铁精矿，在过滤车间脱水后，经汽车外运销售，尾矿则通过浓缩池浓缩后输送至充填站或尾矿库。

选矿厂主要车间有中细碎车间、筛分干选车间、中间储矿堆、高压辊磨车间、湿式筛分车间、废石仓、主厂房、过滤车间、转运站等。选矿厂为平地建厂，破碎、筛分车间在选矿厂区西面集中布置，主厂房、过滤车间在东面集中布置，功能分区清晰明确，便于统一管理。

2 选矿工程自动化设计

2.1 自动化设计基本原则

依据国家现行标准、规程的有关规定，结合工艺特点，在设计中设置必要的检测和自动控制项目，合理选择仪表，采用成熟可靠的设备，节省工程投资。综合最近几年选矿设计以及生产现场的具体条件考虑，力争使选矿厂工艺流程的各项生产指标达到国内先进水平。

为确保生产中各工艺环节生产指标的稳定，设计中采用计算机集中控制系统，对各个检测参数进行集中显示，对主要生产过程进行自动控制，并对有关参数限值进行报警，同时实现主要参数报表的打印。

2.2 自动化设计范围

设计内容主要包括缓冲矿仓系统、中细碎系统、筛分干选系统、废石仓系统、中间贮矿堆场系统、高压辊磨系统、湿式筛分系统、选矿主厂房系统、精矿浓缩池及底流泵站系统、精矿过滤系统、尾矿浓缩池及底流泵站系统、尾矿总砂泵站系统、尾矿事故泵站系统、循环水泵站系统、储水池系统、沉淀池系统、凝结水回水系统、压缩空气制备站系统等。

2.3 计算机控制系统

采用计算机控制系统来实现选矿工艺生产过程自动化是一个现代化企业不可缺少的控制手段。设计中全厂控制网络为基础自动化级控制系统网络，预留与第三方设备配备的独立控制系统(PLC等)通信接口合及制造执行系统(MES)接口。

基础自动化级控制系统由可编程逻辑控制器(PLC)来实现，主要完成原矿破碎、筛分、磨矿、选矿和过滤等工艺生产设备的顺序控制和生产工艺的过程控制；顺序控制能够实现生产设备连锁起动、连锁停车、事故紧急停车、事故状态下的自动判断和应对处理、事故停车状态下的起停处理、事故报警处理、事故故障分析等功能，满足生产工艺设备系统性、安全性、灵活性控制的要求；过程控制则是对产品生产的工艺过程进行控制，是生产企业提高产品质量、降低生产成本的根本保证。全厂控制方式确定为“远程优先”，现场就地操作设置“急停”按扭。

2.4 主要检测与控制项目

主要检测项目包括各系统电机的运行状态、料仓料位、泵池液位、皮带速度、给矿泵出口压力、流量、浓度等，通过对检测数据进行指示、记录、累计、报警并触发连锁控制，从而实现自动调节的目的；主要控制项目包括旋流器溢流粒度控制、给矿量控制、球磨机加水量控制、矿浆泵液位控制等。

以旋流器溢流粒度自动化控制为例。影响旋流器溢流粒度的因素有旋流器给矿压力、旋流器给矿浓度，采集的现场信号有磨机给矿量、给水量、球磨机功率、旋流器给矿浓度、旋流器给矿压力、流量、矿浆池液位及溢流粒度等。当旋流器溢流粒度波动时，优化控制系统通过模糊化、解模糊等过程，对影响该量的各因数进行权衡后，首先输出信号至旋流器给矿泵变频器，通过改变频率来调整旋流器的给矿压力。同时，矿浆泵池的液位通过球磨机出口加水来控制，间接改变了旋流器的给矿浓度，使溢流粒度逐步稳定在期望值范围内。如果通过以上调整后溢流粒度仍然不能满足要求，系统则通过调整一段球磨机给矿量及加水量来实现对溢流粒度的二次调节。

3 结 语

自动化设计是将选矿厂建设成为一座现代化矿山必不可少的手段。通过采用自动化设计，能确保生产中流程及设备的稳定，提高产品产量与质量，大幅降低工人的劳动强度，改善工作环境，同时可实现节约能源、降低生产成本、提高经济效益的目的。

2015-11-24)

彭 成(1987—)，男，助理工程师，063700 河北省唐山市滦县。