磁选精矿和尾矿精矿生产输入课件

1、实现综合生产指标优化的工业过程智能综合自动化系统柴天佑东北大学国家冶金自动化工程技术研究中心1. 引 言 2. 工业过程智能综合自动化系统3. 选矿生产过程智能综合自动化系统及其工程应用 4. 结 论提 纲 1.引 言 1.1 我国流程工业生产过程的现状（1）流程工业已成为经济发展的支柱产业我国流程工业产值占全国工业总产值的66%，国民经济支柱产业。其中,矿产采选业和其后续加工业产值约占全国GDP的30%,全国矿山企业实现利润360.31亿元。 矿业企业发展问题研究报告(国家经贸委研究室)（2）流程工业已成为制约我国工业发展的瓶颈降低资源消耗成为发展我国工业的关键。我国资源消耗平均高于发达国家

2、30以上。我国流程工业劳动生产率低，成本高，资源消耗大，环境污染严重，综合竞争力弱。 1.2 工业过程智能综合自动化是解决上述问题的关键造成我国流程工业综合竞争力弱的关键是综合自动化程度低流程工业过程是复杂的生产过程原材料成分波动大,比如:矿产资源品位低，采、选、冶生产过程复杂。实现工业过程的综合生产指标（产品质量、产量、成本和消耗）优化的工业系统是复杂系统。多变量强耦合，强非线性，而且生产边界条件变化频繁，难以用数学模型描述。综合生产指标以及相关的关键工艺参数往往不能连续在线测量，而且又难以用控制系统的输入输出模型来描述，常规的优化方法难以应用。工艺技术处于国际先进水平。国内流程工业过程大多

3、为劳动密集型企业，具有金字塔式的多层管理模式，生产计划与调度、质量、能源、成本、设备等管理主要靠人工操作，生产过程的关键工艺参数指标（如选矿过程的磨矿粒度、精矿品位、尾矿品位等）靠离线化验、人工控制，生产过程的自动化水平低，直接造成劳动生产率低，生产成本高，资源消耗大，环境污染严重，综合竞争力弱。 实现流程工业过程智能综合自动化是提高企业竞争力的重要手段之一十六大报告明确指出“实现工业化仍然是我国现代化进程中艰巨的历史性任务。信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥

4、的新型工业化路子。”现代管理之父杜拉克指出:“知识生产力将日益成为一个国家、一个产业、一家公司的竞争实力的决定性因素”，“无论什么传统产业，之所以能发展壮大，就是因为它们围绕知识和信息进行了重组。” 欧洲钢铁工业技术发展指南：“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。” 过程控制、过程优化、生产调度、企业管理和经济决策五层结构的综合自动化系统 (Theodore J. Williams,1989)1.3 综合自动化系统的研究现状1.3.1 系统结构 过程稳定化、过程优化、过程管理三层结构组成的选矿生产过程自动化系统 (Houseman,

5、 et al. 2001) 基于企业资源计划（ERP）/制造执行系统（MES）/过程控制系统（PCS）三层结构的金矿企业综合自动化系统 (柴天佑、金以慧等, 2003) ERP(Enterprise Resource Planning)PCS(Process Control System)MES (Manufacturing Execution System) 模型方面 以往建模方法研究主要集中在为控制器设计而建立被控对象的动态模型。采用微分方程、状态空间、差分方程、传递函数以及最小二乘等参数估计方法来建立被控对象的动态数学模型近年来，针对具体的工业过程，将机理模型与智能方法相结合提出了性能参

6、数的预报模型。采用机理模型与经验模型为主的生产流程动态模拟方法，在石化工业中得到成功应用。1.3.2 模型与优化方法 优化方法 早期的优化控制集中在过程单元的优化控制上，以控制系统自身的性能指标为优化控制目标，要求优化指标能用控制系统的输入与输出的精确数学模型来描述静态优化控制寻求具有稳态工况的工业过程（如石化等）的最优稳态工况，其优化目标函数是与利润、产量、资源消耗等经济指标相关的函数，采用优化算法寻求最优工况解来协调控制器，实现工业过程的稳态优化由于工况条件的频繁变化和原材料的波动使得工业过程难以达到稳态工况，稳态模型不能完全描述工业过程的在线动态行为，针对石化过程的基于模型预测控制的在线

7、动态优化控制方法相继提出冶金工业过程不仅要求控制系统能保证控制回路的精度，而且要求实现与产品质量、收率等相关的工艺指标的优化，提出了由底层控制与上层监控两层结构组成的基于工艺指标的集成优化控制方法使工业过程的管理从金字塔式的多层结构走向扁平化的综合自动化系统的结构；实现综合生产指标优化的综合自动化系统的结构；流程工业智能综合自动化所需要的模型（例如综合生产指标与控制器参数之间的动态关系）研究；为了获得企业的整体效益，以实现企业全局优化为目标的优化控制方法。1.4 最新进展回路优化设定值综合生产指标：产量、质量、 成本、消耗生产计划系统各工序生产指标生产调度系统各工序关键工艺参数工艺指标优化控制

8、系统过程控制系统生产过程图1 生产过程管理与控制一体化框图生产过程管理系统生产计划制造执行生产过程控制系统综合生产指标：产量、质量、 成本、消耗生产过程 生产过程管理与控制一体化2.工业过程智能综合自动化系统2.1 系统结构与功能 铁矿选矿生产过程流程图图10 铁矿选矿生产过程流程图3.1 选矿生产过程简介3. 选矿生产过程智能综合自动化系统废石原矿粉矿块矿焙烧矿石处理磨矿强磁选过程脱水过程尾矿坝废石山有用矿石尾矿处理过程精矿处理过程精矿尾矿精矿尾矿精矿库弱磁选过程精矿 尾矿选矿生产的主要过程矿石处理输入: 原矿石设备: 振动筛, 皮带运输与卷扬系统输出: 粉矿和块矿竖炉焙烧 输入: 块矿设备

9、: 竖炉, 干选机, 磁滑轮输出: 有用矿石和废石磨 矿输入: 粉矿和有用矿石设备: 球磨机, 螺旋分级机, 水力旋流器输出: 矿浆磁选输入: 矿浆设备: 强磁机、弱磁机、脱水槽输出: 磁选精矿和尾矿精矿生产输入: 强磁选精矿和脱水精矿设备: 精矿浓缩大井输出: 浓缩精矿尾矿处理输入: 尾矿设备: 尾矿浓缩大井输出: 浓缩尾矿3.2 选矿生产过程智能综合自动化系统 系统结构与功能图11 综合生产指标优化的选矿过程智能综合自动化系统结构图 生产统计 生产计划管理 生产统计 生产分析 scheduling 物料平衡 生产调度系统 生产信息管理 调度执行 日常数据采集 生产报告 设备管理 设备文件

10、设备操作信息收集 设备操作 设备维护 物料管理 固定资产 质量管理 质量信息管理 质量索引统计 质量统计 质量分析 综合查询与决策 调度信息 计划和统计信息 能量信息 动态成本控制信息 质量控制信息 设备管理信息 决策支持 选矿生产管理系统 能源管理 能源信息管理 能源消耗数据统计 能源消耗分析 scheduling 能源统计管理 成本计划 成本核算 成本监控 成本分析 动态成本控制 成本控制 选矿过程生产管理系统功能生产计划系统 生产作业计划 物料计划 能源计划 生产成本计划 设备采购计划图13 选矿过程生产管理系统功能树 3.3.2 智能优化控制策略竖炉焙烧过程图17 焙烧过程智能优化控制

11、策略炉膛负压等过程参数磁选管回收率化验过程台时处理量目标值炉膛负压等过程参数磁选管回收率化验过程台时处理量目标值18磨矿过程图 18 磨矿过程智能优化控制策略磨矿粒度化验过程处理量目标值193.4 综合自动化系统在酒钢选矿厂的工程应用3.4.1 酒钢选矿厂介绍甘肃酒钢选矿厂是酒泉钢铁（集团）公司的原料-铁精矿的生产厂年处理铁矿石一期500万吨，二期300万吨矿石含铁品位33%酒钢选矿厂主要设备矿石处理 : 99台: 振动筛、皮带运输与卷扬系统等竖炉焙烧 : 89台: 22竖炉, 4 干选机等 磨 矿 : 77台: 15球磨机, 5分级机, 20旋流器等强 磁 选 : 68台: 15 磁选机等弱

12、 磁 选 : 99台:中磁机8台，弱磁机41台浓缩脱水: 93台: 过滤机18台，真空泵18台等系统所设计的设备总共525台。酒钢选矿厂厂景3.4.2 综合自动化系统的结构硬件结构图19 综合自动化系统的硬件结构 控制系统照片 软件结构Softwareof integratedautomationsystemManufacturing Execution SystemOptimal control systemRoasting optimizationMilling optimizationProcesscontrol systemDry dressingRoastingMillingMagn

13、etic dressingDehydratingRaw materials sievingCondensingPlanning and statistics SchedulingEnergy managementDynamic cost controlQuality controlEquipment managementViewing and decision support 矿石处理控制软件界面Panoramic view of the FactoryMonitoring view of raw ores processingOperation panel ofraw ores proces

14、sing 竖炉焙烧过程控制软件界面 Panoramic view of twenty-two roasters Monitoring view of shaft roasterMonitoring view of operation parameters Operation panel of control system 磨矿过程控制软件界面 Monitoring view of milling process Operation panel of control system 磁选过程控制软件界面Operation panel of Magnetic dressing process 浓缩过

15、程控制软件界面 Monitoring view of condensing process Operation panel of condensing process 竖炉焙烧过程优化控制软件界面 磨矿过程优化控制软件界面Y1W1W2Y2U1W1: 燃烧室温度设定值 , Y1: 燃烧室温度, W2: 加热煤气流量设定值 , Y2: 加热煤气流量, U1: 加热煤气阀门开度 图 20 竖炉焙烧过程实际控制曲线3.4.3 应用效果 竖炉焙烧过程W3Y3U2W4Y4U3W3: 给矿量设定值, Y3: 给矿量, U2: 给矿机电振频率, W4: 给水量设定值, Y4: 给水量, U3: 给水阀门开度

16、图 21 磨矿过程实际控制曲线 磨矿过程提高了选矿生产过程的生产效率、产品质量，减少了消耗、节约了能源、减少了环境污染 竖炉焙烧过程 竖炉台时产率: 提高 0.7 T/h (从 24.9 T/h 到 25.62T/h) 磁选管回收率: 提高 2% 磨矿过程 磨矿粒度 (-200目): 强磁选 ：提高 3.76% (从 72.96% 到 76.72%) 弱磁选 ：提高 2.46% (从 73.70% 到 76.16%) 强弱磁粒度合格率 强磁选 ：提高6.75(从86.89到93.64) 弱磁选 ：提高7.43(从86.68到94.11) 球磨机断料次数：平均减少53.5次/月 磁选过程：泵的运

17、行周期提高了50以上 阀门使用周期延长2倍以上 从而实现了酒钢选矿厂综合生产指标的优化：金属回收率 ：提高 2.01%(从77.24%到79.25% )精 矿 品 位 ：提高0.57%原矿处理量：增加12万吨年设备运转率 ：提高 2.98% 减 员 : 50% （减员237人） 全 厂 节 电：725.40千瓦时/年 成 本：降低2.14元吨4. 结 论选矿生产过程智能综合自动化系统实现了优化控制、优化运行和优化管理。提高了金属回收率、精矿品位，增加了原矿处理量，减少了资源消耗，改善了操作环境，提高了设备运转率，实现了减员增效。 该系统可以推广应用于铜矿、铝矿、金矿等选矿行业和过程工业。 4.1 实现综合生产指标优化的工业过程智能综合自动化系统是用高新技术改造和提升传统产业，用信息化带动工业化，走新型工业化道路的基础。信息时代，现代大工业生产中，现