廟溝鐵礦選礦自動化技術方案優化

石永軒

(河北鋼鐵集團礦業有限公司廟溝鐵礦)

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廟溝鐵礦選礦自動化技術方案優化

石永軒

(河北鋼鐵集團礦業有限公司廟溝鐵礦)

摘要廟溝鐵礦針對目前選礦工藝流程中的3段磨礦分級作業穩定性差，協調控制操作反應時間較長的問題提出了選礦自動化的優化設計方案，通過對磨礦分級作業進行自動化控制達到了降低生產成本、穩定工藝生產流程、提高鐵精礦品位的目的。

關鍵詞選礦自動化磨礦分級優化設計

磨礦作業是選礦廠工藝流程的重中之重，不僅要為后續選別作業提供合格的物料，同時也是耗能最多的作業。因此控制好磨礦分級作業對于節能降耗和提高設備作業率及穩定選礦指標意義重大[1]。為此，河北鋼鐵廟溝鐵礦磨礦流程通過采用選礦自動化方案力爭穩定工藝流程，提高設備作業率，降低設備能耗，改善勞動條件，增強企業競爭能力。

1原工藝流程存在的問題

廟溝鐵礦目前所用工藝流程較長，一旦入選原礦性質發生較大變化則會影響選礦指標的波動。按照目前的做法是工人憑自身經驗進行手動調節，對工藝過程的控制既不及時又不準確，往往需要很長時間才能將流程調節順暢。

2優化技術方案

廟溝鐵礦選礦廠磨礦流程采用3段磨礦，1段磨礦為5個系列，2段磨礦為2個系列，3段磨礦為1個系列。針對目前存在的問題，通過在生產流程中安裝選礦自動化設備就能及時準確的指示工藝流程中主要參數的變化，自動化設備則能夠根據檢測設備所測結果，準確及時的對有關變量進行調節，從而穩定選礦指標，節約能耗。

(1)1段磨礦分級主要設備為球磨機和螺旋分級機，螺旋分級機溢流進磁選機?？疾榘l現，1段磨機生產能力與設計生產能力接近，2段、3段磨機生產能力與設計生產能力值相差較大，說明1段磨機生產能力已接近飽和，2段、3段磨機生產能力還有較大富余。為此，針對1段磨礦采取的優化方案為將5臺QMG2 700 mm×3 600 mm球磨機更換成2臺QMG3 600 mm×5 000 mm球磨機，將5臺2FG-2000螺旋分級機更換為2組FX500 mm×4 mm旋流器。改造后1段磨礦分級為2個系列，1段磨機總臺時由現在的225 t/h提高到280 t/h。

(2)2段磨礦分級主要設備為2臺MQY3 200 mm×5 400 mm球磨機和2組FX350 mm×6 mm旋流器。

(3)3段磨礦分級主要設備為1臺VTM1500立磨機和1組FX350 mm×12 mm旋流器。將立磨機的給礦位置，由原來的上部給礦改造為下部給礦，預計可提高一倍處理量。

自動化改造后以上3段磨礦分級作業各自的閉合回路是一個自動控制的小循環，3段磨礦分級作業形成一個自動控制調節的大循環。以下主要針對1段磨礦分級作業自動化改造進行說明。

3自動化系統設計

3.1自動化系統網絡結構

自動化系統為3+2網絡結構：三層設備、兩層網絡。

三層設備包括：①執行層：現場設備；②控制層：控制設備；③管理層：操作設備。

兩層網絡包括：①控制網：現場設備與控制器之間的通信連接，系統設計了ProfiBus-DP 接口，方便實現與第三方設備、PLC系統、智能儀表、智能電氣設備的通信；②監控網：控制設備與管理層操作設備之間的通信連接，通過百兆以太網實現。

3.2系統硬件組成

根據選礦廠的特點，購置一套完全滿足要求的PLC控制系統。系統在主廠房內設置主控室1個，內設工程師兼OS操作員站1臺，OS操作員站2臺，實現現場生產過程的模擬顯示、操作指令下達、報警顯示、歷史記錄、數據存儲等功能。上位機系統與控制器采用100 MHz 以太網，通過工業交換機連接。PLC機柜置于磨礦車間低壓配電室內。系統的控制器采用西門子S7-400 控制系統，由1套S7-416 控制器組成。

4主要控制方法

(1)磨機負荷的檢測與礦量設定。合理的礦石裝載量是保證磨機處理效率的重要條件?？刂葡到y根據磨音頻譜的高低預判斷出磨機的負荷料位，再根據磨機的功率進行修正，多個因素相結合進行分析判斷，判斷出磨機的料位，適當控制給礦量，使磨機料位始終工作在最佳的料位范圍內。使用磨音頻譜儀檢測磨機礦石裝載量變化的情況。針對不同狀態、不同環境的磨機聲音在頻譜上存在差別，磨音頻譜分析儀能夠排除背景噪聲的干擾，自動分析出最能體現磨機狀態的特殊區域的頻率，這就能夠在排除干擾的前提下準確判斷磨機的狀態。

(2)球磨機定量加球控制。根據原礦鋼球消耗統計數據，計算自動加球頻次，實現自動加球，以保證有合適的介質充填率。磨機內的介質充填率影響磨機的磨礦效率。磨機的介質充填率過高，不僅磨礦效率不高，還增加能耗；磨機的介質充填率過低，磨礦效率低下，嚴重影響處理量與產品質量。

(3)螺旋分級機溢流粒度的控制。對于螺旋分級機，有其最適宜的分級礦漿濃度，在此適宜濃度下，當保持一定的分級粒度時，可獲得最大的生產率；而保持一定的生產率時，可得到最小的分離粒度。所以，分級機的排礦粒度應適當，且要保持均勻穩定，才能使分級過程正常進行，并獲得良好的分級效果。通過安裝粒度儀對螺旋分級機溢流粒度進行實時監測，通過控制螺旋分級機給礦水流量來控制螺旋分級機的分級粒度，將粒度值控制在給定值附近。

(4)旋流器溢流粒度的控制。通過安裝粒度儀對旋流器溢流粒度進行實時監測，通過控制旋流器

泵池補加水流量來控制旋流器的給礦礦漿濃度，通過變頻控制旋流器給礦渣漿泵的轉速來調節旋流器的處理流量與給礦壓力，將粒度值控制在給定值附近。系統通過對旋流器泵池液位、給礦濃度、給礦流量、給礦壓力、溢流粒度的模型分析，實現對旋流器給礦泵池補水流量、泵池液位和旋流器給礦壓力進行檢測、控制，達到最優的分級效果。

5磨礦分級自動化系統功能

該自動化技術方案執行后預期實現以下功能：

(1)實現對磨機運行狀態的檢測及控制。系統檢測磨機磨音、磨機功率，綜合分析這些參數判斷磨機負荷，并通過給礦量的調節達到穩定磨機負荷的目的。

(2)實現對磨機磨礦濃度的控制。系統檢測給礦量，并根據工藝給出的濃度設定值調節給礦水量，達到穩定磨礦濃度，提高磨礦效率的目的。

(3)實現磨機自動補加球控制。球荷球比也是影響磨礦效果的重要因素，根據現場工藝給出的球荷球比，對球磨機進行補加球，達到穩定鋼球配比，提高磨礦效率的目的。

(4)實現對螺旋分級機生產過程的控制。系統檢測通過粒度儀檢測螺旋分級機溢流粒度，再通過球磨機排礦水來調節螺旋分級機的分級濃度，從而調節溢流粒度，使溢流粒度穩定在給定的范圍內。

6結論

廟溝鐵礦通過自動化技術在選廠調度室對車間3段磨礦分級作業實行集中控制。通過控制室工控機顯示屏上的工藝流程畫面和視頻監控，方便操作人員根據礦石性質的變化及時進行參數調整和控制操作。提高了系統臺時、粒度合格率和金屬回收率，降低了球耗、電耗及襯板消耗等，避免和減少了設備故障的發生；同時方便了管理，減輕了工人勞動強度，提高了勞動生產率，經濟效益顯著。

參考文獻

[1]柴義曉，許維丹.選礦自動化技術探討[J].工礦自動化，2011(10):73-76.

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(收稿日期2016-01-21)

石永軒(1987—)，男，助理工程師，066000 河北省秦皇島市青龍縣。