庙沟铁矿选矿自动化技术方案优化

石永轩

(河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿)



庙沟铁矿选矿自动化技术方案优化

石永轩

(河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿)

摘要庙沟铁矿针对目前选矿工艺流程中的3段磨矿分级作业稳定性差，协调控制操作反应时间较长的问题提出了选矿自动化的优化设计方案，通过对磨矿分级作业进行自动化控制达到了降低生产成本、稳定工艺生产流程、提高铁精矿品位的目的。

关键词选矿自动化磨矿分级优化设计

磨矿作业是选矿厂工艺流程的重中之重，不仅要为后续选别作业提供合格的物料，同时也是耗能最多的作业。因此控制好磨矿分级作业对于节能降耗和提高设备作业率及稳定选矿指标意义重大[1]。为此，河北钢铁庙沟铁矿磨矿流程通过采用选矿自动化方案力争稳定工艺流程，提高设备作业率，降低设备能耗，改善劳动条件，增强企业竞争能力。

1原工艺流程存在的问题

庙沟铁矿目前所用工艺流程较长，一旦入选原矿性质发生较大变化则会影响选矿指标的波动。按照目前的做法是工人凭自身经验进行手动调节，对工艺过程的控制既不及时又不准确，往往需要很长时间才能将流程调节顺畅。

2优化技术方案

庙沟铁矿选矿厂磨矿流程采用3段磨矿，1段磨矿为5个系列，2段磨矿为2个系列，3段磨矿为1个系列。针对目前存在的问题，通过在生产流程中安装选矿自动化设备就能及时准确的指示工艺流程中主要参数的变化，自动化设备则能够根据检测设备所测结果，准确及时的对有关变量进行调节，从而稳定选矿指标，节约能耗。

(1)1段磨矿分级主要设备为球磨机和螺旋分级机，螺旋分级机溢流进磁选机。考查发现，1段磨机生产能力与设计生产能力接近，2段、3段磨机生产能力与设计生产能力值相差较大，说明1段磨机生产能力已接近饱和，2段、3段磨机生产能力还有较大富余。为此，针对1段磨矿采取的优化方案为将5台QMG2 700 mm×3 600 mm球磨机更换成2台QMG3 600 mm×5 000 mm球磨机，将5台2FG-2000螺旋分级机更换为2组FX500 mm×4 mm旋流器。改造后1段磨矿分级为2个系列，1段磨机总台时由现在的225 t/h提高到280 t/h。

(2)2段磨矿分级主要设备为2台MQY3 200 mm×5 400 mm球磨机和2组FX350 mm×6 mm旋流器。

(3)3段磨矿分级主要设备为1台VTM1500立磨机和1组FX350 mm×12 mm旋流器。将立磨机的给矿位置，由原来的上部给矿改造为下部给矿，预计可提高一倍处理量。

自动化改造后以上3段磨矿分级作业各自的闭合回路是一个自动控制的小循环，3段磨矿分级作业形成一个自动控制调节的大循环。以下主要针对1段磨矿分级作业自动化改造进行说明。

3自动化系统设计

3.1自动化系统网络结构

自动化系统为3+2网络结构：三层设备、两层网络。

三层设备包括：①执行层：现场设备；②控制层：控制设备；③管理层：操作设备。

两层网络包括：①控制网：现场设备与控制器之间的通信连接，系统设计了ProfiBus-DP 接口，方便实现与第三方设备、PLC系统、智能仪表、智能电气设备的通信；②监控网：控制设备与管理层操作设备之间的通信连接，通过百兆以太网实现。

3.2系统硬件组成

根据选矿厂的特点，购置一套完全满足要求的PLC控制系统。系统在主厂房内设置主控室1个，内设工程师兼OS操作员站1台，OS操作员站2台，实现现场生产过程的模拟显示、操作指令下达、报警显示、历史记录、数据存储等功能。上位机系统与控制器采用100 MHz 以太网，通过工业交换机连接。PLC机柜置于磨矿车间低压配电室内。系统的控制器采用西门子S7-400 控制系统，由1套S7-416 控制器组成。

4主要控制方法

(1)磨机负荷的检测与矿量设定。合理的矿石装载量是保证磨机处理效率的重要条件。控制系统根据磨音频谱的高低预判断出磨机的负荷料位，再根据磨机的功率进行修正，多个因素相结合进行分析判断，判断出磨机的料位，适当控制给矿量，使磨机料位始终工作在最佳的料位范围内。使用磨音频谱仪检测磨机矿石装载量变化的情况。针对不同状态、不同环境的磨机声音在频谱上存在差别，磨音频谱分析仪能够排除背景噪声的干扰，自动分析出最能体现磨机状态的特殊区域的频率，这就能够在排除干扰的前提下准确判断磨机的状态。

(2)球磨机定量加球控制。根据原矿钢球消耗统计数据，计算自动加球频次，实现自动加球，以保证有合适的介质充填率。磨机内的介质充填率影响磨机的磨矿效率。磨机的介质充填率过高，不仅磨矿效率不高，还增加能耗；磨机的介质充填率过低，磨矿效率低下，严重影响处理量与产品质量。

(3)螺旋分级机溢流粒度的控制。对于螺旋分级机，有其最适宜的分级矿浆浓度，在此适宜浓度下，当保持一定的分级粒度时，可获得最大的生产率；而保持一定的生产率时，可得到最小的分离粒度。所以，分级机的排矿粒度应适当，且要保持均匀稳定，才能使分级过程正常进行，并获得良好的分级效果。通过安装粒度仪对螺旋分级机溢流粒度进行实时监测，通过控制螺旋分级机给矿水流量来控制螺旋分级机的分级粒度，将粒度值控制在给定值附近。

(4)旋流器溢流粒度的控制。通过安装粒度仪对旋流器溢流粒度进行实时监测，通过控制旋流器

泵池补加水流量来控制旋流器的给矿矿浆浓度，通过变频控制旋流器给矿渣浆泵的转速来调节旋流器的处理流量与给矿压力，将粒度值控制在给定值附近。系统通过对旋流器泵池液位、给矿浓度、给矿流量、给矿压力、溢流粒度的模型分析，实现对旋流器给矿泵池补水流量、泵池液位和旋流器给矿压力进行检测、控制，达到最优的分级效果。

5磨矿分级自动化系统功能

该自动化技术方案执行后预期实现以下功能：

(1)实现对磨机运行状态的检测及控制。系统检测磨机磨音、磨机功率，综合分析这些参数判断磨机负荷，并通过给矿量的调节达到稳定磨机负荷的目的。

(2)实现对磨机磨矿浓度的控制。系统检测给矿量，并根据工艺给出的浓度设定值调节给矿水量，达到稳定磨矿浓度，提高磨矿效率的目的。

(3)实现磨机自动补加球控制。球荷球比也是影响磨矿效果的重要因素，根据现场工艺给出的球荷球比，对球磨机进行补加球，达到稳定钢球配比，提高磨矿效率的目的。

(4)实现对螺旋分级机生产过程的控制。系统检测通过粒度仪检测螺旋分级机溢流粒度，再通过球磨机排矿水来调节螺旋分级机的分级浓度，从而调节溢流粒度，使溢流粒度稳定在给定的范围内。

6结论

庙沟铁矿通过自动化技术在选厂调度室对车间3段磨矿分级作业实行集中控制。通过控制室工控机显示屏上的工艺流程画面和视频监控，方便操作人员根据矿石性质的变化及时进行参数调整和控制操作。提高了系统台时、粒度合格率和金属回收率，降低了球耗、电耗及衬板消耗等，避免和减少了设备故障的发生；同时方便了管理，减轻了工人劳动强度，提高了劳动生产率，经济效益显著。

参考文献

[1]柴义晓，许维丹.选矿自动化技术探讨[J].工矿自动化，2011(10):73-76.

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(收稿日期2016-01-21)

石永轩(1987—)，男，助理工程师，066000 河北省秦皇岛市青龙县。