选矿生产过程自动控制(曾云南)

1、 欢迎各位领导专家 参加选矿新技术研讨曾云南曾云南 破碎作业自动控制破碎作业自动控制 磨矿作业自动控制磨矿作业自动控制 选矿厂综合自动化系统选矿厂综合自动化系统 欧洲钢铁工业技术发展指南指出：欧洲钢铁工业技术发展指南指出： “对于降低生产成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗只能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现”。 要:第一部分第一部分 破碎作业控制1.1 破碎作业的典型控制策略1.2 超细碎-高压辊磨机监控1.3 破碎筛分作业控制1.4 破碎控制器及其应用1.1 1.1 破碎作业的典型控制策略破碎作业的典型控制策略 典型的挤满给矿控制策略 主参数控制选取了主传动电机功率和破碎机排矿

2、口尺寸两个参数作为被控变量，通过检测给矿量、压力、功率、油温、排矿口尺寸等来动态调整排矿口尺寸和给矿速率其目标函数是排矿口尺寸最小、给矿量最大。系统的所有控制动作均是向这两个目标逼近。 1.2 1.2 超细碎超细碎- -高压辊磨机监控高压辊磨机监控高压辊磨机运输胶带监控1.3 1.3 破碎筛分作业控制破碎筛分作业控制江铜德兴铜矿泗洲选矿厂江铜永平铜矿选厂破碎筛分圆锥破碎机典型挤满给矿控制器SANDVIK ASR工艺过程控制模块工艺过程控制模块DCU显示屏显示屏润滑系统控制模块润滑系统控制模块破碎机破碎机润滑站润滑站马矿院研制的几种破碎机控制器 美国AC 84”单缸液压圆锥 控制器在江铜德兴铜矿

3、应用国产圆锥PYD-2200破碎控制器在江铜德兴铜矿和江铜永平铜矿应用碎磨控制器在南京栖霞山铅锌矿应用破碎综合自动化系统控制站配置破碎综合自动化系统控制站配置100M/s 100M/s 光光 纤纤 工工 业业 以以 太太 网网工程师站 标准的办公室以太网标准的办公室以太网ET 200MET 200MET 200MET 200MET 200MET 200M厂调操作员站厂调操作员站1#1#系统站系统站破碎系统站破碎系统站S7-300S7-300S7-400S7-400WinCCWinCCWinCCWinCCET 200MET 200MET 200MS7-300S7-3002#2#系统站系统站破碎操

4、作员站WinCCWinCC矿调操作员站打印机第二部分第二部分 磨矿作业控制磨矿作业是整个选矿厂生产工艺流程中最关键的环节，它起着承上启下的作用，磨矿作业在选矿厂的基建投资和生产费用(主要是电耗、钢耗)中占有很大的比例。同时磨矿作业是整个选矿厂的“瓶颈”作业，直接关系到选矿生产的处理能力、磨矿产品的质量(粒度特性、单体解离度、磨矿产品的浓度等)，对后续作业(特别是浮选作业)的指标乃至整个选矿厂的经济技术指标有很大的影响。 属于物料性质方面的有：矿石可磨度、给料粒度、产品细度等； 属于磨机结构方面的有：磨机规格、型式、衬板形状等； 属于操作方面的有：介质形状、尺寸配比及材质、介质充填率、磨机转速率

5、、加球制度、料球比和磨矿浓度等。这些因素是相互影响。影响磨矿过程作业指标的因素磨机可改变的条件一旦磨机转速率固定，磨机中球负荷、物料负荷以及水量的总和，统称为磨机负荷，这3个因素是可控的。它是磨矿过程一个重要参数，直接影响到磨矿的效果。磨机磨机“胀肚胀肚”趋势趋势点点, ,即临界点，当即临界点，当电耳信号高于临界电耳信号高于临界点时，磨机工作正点时，磨机工作正常，控制过程稳定。常，控制过程稳定。当电耳信号接近临当电耳信号接近临界点时，说明磨机界点时，说明磨机具有具有“胀肚胀肚”趋势，趋势，控制过程进入控制过程进入“胀胀肚肚” ” 保护处理。保护处理。 双因素联合检测矿浆浓度控制矿浆流量去浮选水

6、粒度仪流量控制水流量控制矿浆压力液位测量液位控制调速泵轴承压力原矿粒度皮带调速磨机声音承重主机功率水无干扰SAG/AG 加料测量典型磨矿分级控制典型磨矿分级控制其基本思路是，将各种规格的钢球混装在1台加球机内，由加球滚筒随机抓取钢球放入球槽内，然后通过在球道上安装钢球类型检测和计数装置来精确计量和控制进入球磨机的钢球量和钢球配比，从而实现钢球的自动、定时、定量、按比例补加。 第三部分第三部分 选别作业控制.1 浮选过程控制的主要目标是：保持合格的最终精矿品位、提高有用成分的回收率、降低药剂等原材料的消耗量。用作浮选过程控制的控制变量主要有：浮选矿浆的pH值、浮选药剂量、浮选槽液位、浮选槽的充气

7、量等。 据奥托昆普公司的精确液位控制案例： 通过预先检测矿浆流量，来视上游矿浆量对液位的影响，并整浮选槽闸门和循环泵来补偿上游的波动。可使用现有PID控制回路，增加前馈补偿内容到PID输出，很容易对浮选槽液位进行调整和控制，以适应浮选情况改变。 3.1.1 3.1.1 浮选槽液位检测与控制浮选槽液位检测与控制带超声波物位计的液位计带超声波物位计的液位计 传感器传感器A A对准浮对准浮选槽泡沫，选槽泡沫，B B对对准浮球上相连的准浮球上相连的平板，平板位移平板，平板位移的变化即为矿浆的变化即为矿浆液位的变化液位的变化 , ,两两个超声波探头所个超声波探头所测物位差距测物位差距, ,即即为泡沫层厚

8、度为泡沫层厚度 。单PID与精确液位控制方案结果比较 PID控制 精确的液位控制3.1.2 加药控制选矿药剂的进步对我国选矿工艺的发展特别是提质降杂起到了重要作用，在浮选生产过程中有效地计量和控制浮选剂的添加量是十分必要的，如何精确地测量是整个浮选自动控制系统的关键。 马鞍山矿院为此开展了“程控加药机”“石灰乳自动添加装置”的研制与推广运用。SMCJSMCJ型石灰乳程控加药机已在德兴铜矿、南京栖霞山、唐钢司家营已在德兴铜矿、南京栖霞山、唐钢司家营等现场应用等现场应用浮选柱是一种矿浆与气泡逆向流动的设备。泡沫层的厚度以及浮选柱内矿浆液面的位置是影响浮选柱精矿品位和产率的重要因素。 稳定控制主要包

9、括3方面的内容：矿浆入料流量控制、浮选柱矿浆液位控制以及加药量控制等，其主要目的是使浮选柱在无人为因素影响的情况下能够在某个稳定的状态下工作，使浮选产品质量合格、产率最高。稳定控制的关键是控制浮选柱矿浆的液位。一种基于浮选柱偏流控制的优化控制策略 3.1.4 3.1.4 浮选泡沫图象分析技术浮选泡沫图象分析技术 泡沫浮选过程示意图浮选操作者观察浮选槽表面所形成的气泡状态所提供的信息(如泡沫的颜色，大小，流动速度以及气泡的易碎度)，来调整浮选槽液位和改变药剂制度等 。浮选泡沫图像系统浮选泡沫图像系统 浮选泡沫图像系统硬件组成浮选泡沫图像系统硬件组成 硬件：工业控制计算机、视频图像采集卡、高清晰度

10、彩色CCD摄像机和照明系统等 。浮选泡沫图像系统浮选泡沫图像系统软件：它主要包括图像质量检测，图像预处理，图像分割，图像分析，数据库建立，浮选模型及控制处理等。 3.2 磁(重)选作业控制 如：磁力脱水槽如：磁力脱水槽 、磁聚机、磁聚机 、高梯度磁选机、高梯度磁选机、磁选柱等作业控制磁选柱等作业控制( (略略) )。 在诸多选矿工艺中,磁选是一种少污染或无污染的选矿工艺。大力发展磁选技术，特别是发展节能、降耗的高效磁选设备，对国民经济建设有着十分重要的意义。近年来我国磁选设备研制进展很快，而且其作业过程大多数配备了自动控制系统，取得了良好的经济效益。 高效浓缩机的主要检测参数有：给矿量、给矿浓

11、度、底流流量、底流浓度、药剂流量、界面高度、驱动扭矩，对溢流水浊度要求高的地方还要检测溢流水的浊度；主要控制参数有：底流排放量和絮凝剂添加量。 第四部分第四部分 浓缩、输送浓缩、输送及三水平衡高效浓缩机微机控制系统 2.铁精矿输送管道系统 太钢尖山铁矿选矿厂生产出的铁精矿经102.487km（是我国第一条长距离铁精矿输送管道）的长距离管道系统进至太钢原料场，其最终废弃物尾矿是通过4台 53m浓缩机两级浓缩达到约404的高浓度后自流进入油隔离泵输送到尾矿库。 尖山铁精矿管道输送系统 浆体制备部分：此部分位于尖山铁矿选矿厂附近，主要由浓 缩机、大型搅拌储浆槽、浓缩机底流泵站、石灰乳制备间、除氧剂添

12、加设施等组成。 浆体输送及管线部分，主泵是由荷兰引进的2台输出最大压力为15.3 MPa的高压隔膜泵,管线为外径为2297 mm的直缝管，起点为尖主泵站，终点为太钢原料场附近的脱水车间， 脱水车间(终点站)设在太钢原料场附近，设有过滤车间、事故用流态化矿浆仓、浓缩机、污水净化站及带式输送机等。 测试系统：实际上是对浓缩机排出的待输送矿浆的各种工艺参数（如浓度、粒度等) 进行连续的在线测试。浓缩机排出的矿浆在输送前，首先经过一个连接有搅拌制浆装置的环路管道系统在环管中对矿浆的主要工艺参数进行严格的自动检测。只有在各项参数均符合输送要求的情况下，方才予以输送。若有参数不符台要求，则矿浆循环到搅拌制

13、浆装置中予以相应的白动处理，再重新进行参数测试。如此循环下去。 管道环路参数测试系统3.三水平衡及环水系统自动控制 歪头山歪头山矿尾矿矿尾矿坝静压坝静压回水远回水远程自控程自控系统系统 该系统通过控制环水泵站溢流水量从而增减 2#事故池供水量，而环水泵站溢流水量的大小则通过远程控制尾矿坝静压回水量大小来实现。 梅山铁矿选矿环水系统自动控制 浮选车间所需的环水由高位水池经环水总管提供，废水由过滤车间处理后送至环水储水池，再由环水泵站送至环水总管，整个流程过程中要消耗掉部分水量，由联合泵站抽河水补充高位水池。 4. 过滤设备作业控制过滤设备主要有盘式真空过滤机、水平带式真空过滤机、陶瓷过滤机等。

14、陶瓷过滤机自动方式有自动清洗和自动过滤。槽体内矿浆液面高度由超声波液位探头检测，根据检测结果控制给料阀的开闭，达到液位上限时自动停止给料，降到液位下限时自动补充给料。液位上、下限值根据生产需要自行设定。滤液罐里的滤液高度由检测器和滤液排放阀控制。自动过滤的程序是：启动搅拌器和圆盘启动真空泵(真空0.7)和滤液泵关闭槽底排放阀自来水供给返冲洗管路矿浆给人过滤机槽中圆盘浸入矿浆中滤盘抽真空压力差使滤饼形成滤饼脱水刮板从圆盘上刮下滤饼滤液对滤盘返冲洗输料皮带将精矿送人矿仓。 211213 KG1111GKM PSM400 PSM400配置图配置图 5.1 PSM4005.1 PSM400 超声波粒度

15、仪超声波粒度仪 粒度与浓度的计算公式粒度与浓度的计算公式 PCCSPCCS控制装置控制装置PFSAPFSA稳流装置稳流装置 PAFSPAFS空气过滤空气过滤柜柜VBSVBS阀门栓；阀门栓； PSTSPSTS粒度探头粒度探头装置；装置； PCAAPCAA标定取样标定取样装置。装置。 激光衍射原理简单示意 探测杆5 和带连接板7的端轴承6 组成了探针,探测杆5 的上部通过摇杆9 紧紧地与电感应变换器10连接杆相连。这个变换器用来测定夹住的分子11的规格，并以输出变换器电压12 的方式传递到微处理测量变换器-2上。 13121087117634512859流动的泥浆在在管管道道中中安安装装粒粒度度探

16、探头头在在槽槽中中安安装装粒粒度度探探头头 5.4 5.4 矿浆品位检测矿浆品位检测有代表性的产品芬兰奥托昆普的库里厄系列（Courier） 马鞍山矿院的马鞍山矿院的WDPFWDPF型在线分析仪型在线分析仪四川先达公司的CIT2000M型丹东东方测控的DF-5730型西北矿冶院的BYF100一型载流 5.4.1 Courier 3SLCourier 3SL品品位分析原理位分析原理 使用使用X X射线管为激发源，射线管为激发源，X X射线照射射线照射到被测样品时发射出到被测样品时发射出X X荧光射线，在元索荧光射线，在元索周期表中每一种元素对应一种特征的辐射周期表中每一种元素对应一种特征的辐射能

17、量即特征波长，基于这一原理，各种元能量即特征波长，基于这一原理，各种元素可相互分辨出来，通过确定每一元素的素可相互分辨出来，通过确定每一元素的单独荧光射线强度，可获得与矿样中元素单独荧光射线强度，可获得与矿样中元素含量成正比的信号，所测量的信号再转换含量成正比的信号，所测量的信号再转换成数字形式并应用于分析计算，最终得出成数字形式并应用于分析计算，最终得出样品所含元素及其品位。样品所含元素及其品位。 Courier 3SLCourier 3SL分析探头配置框图分析探头配置框图 使用高分使用高分辨率波长辨率波长色散分析色散分析技术，探技术，探头采用的头采用的分光晶体分光晶体是分析仪是分析仪的核心

18、部的核心部件，是奥件，是奥托昆普的托昆普的专利产品。专利产品。Courier 3SL系统组成框图 SSM:SSM:二次取样、二次取样、样品缩分组件样品缩分组件CSA:CSA:标定组标定组合式取样器合式取样器PCS:PCS:探头控制探头控制装置装置5.4.2 WDPF5.4.2 WDPF型微机多道型微机多道 多探头在线品位分析仪多探头在线品位分析仪 分析系统组成WDPF分析系统配置图分析系统配置图 第六部分第六部分 选矿厂综合自动化系统选矿厂综合自动化系统2.酒钢选矿厂综合自动化系统酒钢选矿厂综合自动化系统 太钢尖山铁矿选矿自动化系统网络太钢尖山铁矿选矿自动化系统网络 3.选矿自动化在首矿选矿自

19、动化在首矿 数字矿山建设中的作用数字矿山建设中的作用1.太钢尖山铁矿选矿自动化系统网络太钢尖山铁矿选矿自动化系统网络在工控机（OS站、ES站和监控机）上装有西门子的CP1613网卡，它是一块带有微处理器的网卡，支持TP和ITP两种网络协议，带有一个RJ45J接口和一个ITP接口。 在破碎、磨选、平峒系统的PLC站内，分别装有一快带有RJ45接口的通讯卡CP443-1，与环网连接中分别采用了TP和ITP的协议。 整个控制系统的硬件配置以西门子的S7系统为主体，现场采用了分布式I/O，各I/O站之间通过Profibus及DP协议进行数据的传输和交换。 2.酒钢选矿厂综合自动化系统酒钢选矿厂综合自动

20、化系统 管控一体化，实现“信息共享、动态分析、精细核算、降低成本”选矿生产过程控制系统包括：基础自动化系统、优化控制系统和生产过程多媒体监控系统基础自动化六大系统第二级是生产第二级是生产过程自动控制过程自动控制采、选、球团主流程的设备运行参数、工艺参数实现集中实时监控和图像视频监控；球团球团采矿采矿选矿选矿矿山物资能源网，对计量衡器、皮带秤及风、水、电、汽的计量、能源量能进行远程自动抄表，实时上网，集中监控3.首矿数字矿山建设中的选矿自动化首矿数字矿山建设中的选矿自动化计量计算机管理自动化控制三位一体三位一体信息化信息化基础基础 皮带秤风水电汽远程抄表计量衡器实时监控质检数据第一级是基础自动化，第一级是基础自动化，信号自动采集、设备信号自动采集、设备启停、工况监视等启停、工况监视等单体设单体设备备仪器仪表仪器仪表采掘、运输、破碎、选别、浓缩、尾矿等生产过程的工艺参数监测、能源消耗计量等执行装置执行装置第二级是生产第二级是生产过程自动控制过程自动控制球团球团采矿采矿选矿选矿四级四级( (管理层管理层) )三级三级( (执行层执行层) )一二级一二级(控制层控制层)第三级是生产执行第三级是生产执行系统系统(简称简称MES)生产运输质量在一、二级控制层和第四级ERP管理层之间架起了一座桥梁，实现了一至四级的全面集成。物资 设备 采、选、球团主流程的设备运行参