水口山选矿厂自动化应用与开发

水口山选矿厂自动化应用与开发

20世纪20年代，中国有一家机械采矿厂，湖南水口山采矿厂是中国最早的采矿厂。新中国成立后,水口山在选矿指标、处理量和选矿科学技术等方面都有较大发展。20世纪50至60年代,水口山低频感应电炉熔锌浇注、冷却、脱模、运锭的工序自动化生产能力大大提高。改革开放初期,在国内国际环境的双重影响下,水口山用于生产方面的自动化技术并不多,最主要是因国内的科学技术远远落后于发达国家,自主创新能力不强,绝大部分技术和设备需要引进。如1988年我国开始引进QSL炼铅工艺谈判,至1993年试投产,因各种原因该工艺在我国未获成功,故难以推广。1998年我国有色工程设计研究总院和水口矿务局牵头,组织池州冶炼厂、河南豫光金铅集团和温州冶炼厂五方集资,进行氧气底吹熔炼———鼓风炉还原工业试验(水口山炼铅法)取得成功。水口山炼铅法是一项污染少、投资少、见效快的可取方案,之后在全国铅冶炼企业进行推广。经过多年的努力,一批具有行业特色的自动化产品与技术相继问世,并投入生产,如阳极自动线、阴极自动线、精铅铸型自动线、液压气压技术、y射线浓度计、超声波粒度测定仪、x荧光分析仪等在冶金生产中都发挥了重要作用。21世纪以来,水口山自动化技术应用与开发工作再上新台阶,并产生了质的飞跃。所有设计都实现了CAD设计,彻底甩掉了人工绘图,以具有21世纪先进水平的水口山“40万t”金铜综合回收产业升级改造项目的开工,标志着又迎来了一个水口山自动化应用与开发的春天。目前在水口山冶金自动化已经成为冶金工艺的一个重要组成部分,冶金自动化也正是靠着本身的实力与优势不断提升在生产中的地位与作用。1未来，色银行业对自动化技术的需求1.1色产资源性和质量的现状我国虽然是目前世界上最大的有色金属产品生产国,但是国内有色金属矿产资源保证程度比较低,同时我国有色金属深加工产品和新材料开发水平与发达国家差距较大,短时期内难以实现大量出口,有色金属产品进出口贸易长期存在巨额逆差。来自中国有色金属协会的数据:2011年我国有色金属进出口贸易总额创历史新高,达到1607亿美元,同比增长28%,增幅比“十一五”期间的平均增幅高7.3%,全年进出口贸易逆差额为744亿美元,同比增长8%;2013年我国有色金属行业运行情况仍为不振,而影响行业的主要问题还是下游需求不旺,产能过剩,有色金属行业销售收入利润仅为3.56%,同比下滑了0.36%。有色行业未来在种类和质量两方面的发展都存在着很多制约因素。在产能增加方面,首先是资源缺乏的矛盾日益突出,例如按目前的消耗水平,现有冶金矿产资源将很难保证本世纪内生产的需求;其次,能源结构不合理,二次能源利用还很不充分,能耗高;第三,推行高效、低耗、优质、污染少的绿色清洁生产虽已有了初步成效,但从总体上看还处于初始阶段。在品种质量方面,首先是淘汰落后工艺装备的任务还未完成,流程的全面优化和工艺装备的进一步优化还受各种条件的制约,大型设备依赖进口。其次在新品种开发方面原创性自主创新不多,产品质量的技术保障体系尚需完善。1.2自动化技术特点制约有色行业发展问题的解决,最终必须依靠冶金行业技术创新能力的增强,同时对冶金自动化技术提出了新的挑战。铅电解精炼是粗铅———精铅流程降低能耗和提高环境质量的瓶颈,目前现状和国际炼铅发展目标有相当大的差距,要向电流效率高于97%、直流电耗≤110kW/tPb、铅回收率高于99%、煤耗≤80kg/tPb的21世纪国际先进目标努力。对自动化技术的需求主要有:信息技术与系统工程技术相结合,不断优化操作工艺,提高技术性能指标;开发更多的专用仪表,特别是直接在线检测质量的仪表,采用数据融合技术;数学模型、专家系统和可视化技术相结合,保证冶炼过程顺利;时刻关注国外先进的自动化技术,对已引进的自动化技术进行消化和吸收。选矿自动化技术是在选矿生产中,采用仪表、自动装置、电子计算机等技术和设备,对选矿生产设备状态和选矿生产流程状况实行监测、模拟、控制,并对生产进行管理的技术。而矿物资源的贫化,选矿设备的大型化和智能化,以及选矿工艺的不断发展,对设备的效率和可靠性、过程参数的稳定及各段产品的质量提出了更高的要求。1.2.1系统启动和停机要求设计的程序自动操纵某些生产设备进行周期性操作,在破碎过程中对某些设备(如各段破碎机、皮带运输机、振动筛、油泵等)按流程要求进行顺序的启动或停机。1.2.2系统运行状况监视要求利用各种信号连锁装置和工业电视对破碎机、磨碎机、皮带运输机等的运转状态进行监测,对生产过程中各储矿仓排矿口和皮带转载漏斗等关键部位及料流进行监视。借助流程模拟盘、工业电视或屏幕显示器监视整个系统的运行状况。当某一工艺参数超出允许范围时,监视保护系统便自动地发出声光信号,进行报警或预报警,同时自动打开安全机构并停车。1.2.3选机测量及分析要求对重要工艺参量(如矿物粒度、矿浆浓度、矿仓料位、泵池和浮选机的液位、矿浆酸碱度、金属含量、矿量、水量、药剂量、电耗量等)进行连续测量、分析、指示或记录,同时将上述参量变换成电信号,以便计算机进行处理和储存,实现选矿过程和调度管理的自动化。1.2.4动检测仪表的建立现代化的选矿厂都普遍采用以计算机为中心的自动化管理系统。要求自动检测仪表提供的数据,由计算机计算出原矿处理量、金属回收率、精矿的品位和数量、电能和药剂的消耗量,并随时在计算机终端上显示出来,最后打字机打印出班、日、月生产报表,供调度管理使用。2数字经济技术提高了生产制造职能目前有色金属行业正处于低速时期,从积极的一面看,这也是推动自动化技术的大好时机。自动化技术的发展离不开各类传感器和数字科学计算机。传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的一种检测装置,简单说传感器就是将外界信号转换为电信号的装置。传感器由敏感组件和转换组件组成,能够满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求,是实现冶金工业自动检测和自动控制的首要环节。常用的传感器有压力传感器、温度传感器、流量传感器、位传感器等,这些传感器有效的组合,实现了冶金自动化的顺序控制、过程控制、传动控制以及运动控制,提高了冶金自动化系统的性能。数字计算机的全流程模拟,实现以科学为基础的设施和制造。采用计算机仿真技术、多媒体技术和计算力学技术,基于各种冶金模型,进行流程离线仿真和在线集成模拟,从而实现生产组织优化、生产流程优化、新生产流程设计和新产品开发。提升有色冶金生产制造职能。在生产组织管理方面,基于事例推理、专家知识的生产计划与运筹学中网络规划技术,提供快速调整作业计划的手段和能力,以提高生产组织的柔性和敏捷化程度;根据各工序参数,自动计算各工序的生产顺序计划及各工序的生产时间和等待时间,实现计划的全线跟踪和控制,并能根据现场要求和专家知识,进行灵活的调整;异常情况下的重组调度技术以及在多种工艺路线情况下,人机协同动态生产调度。在质量管理方面,基于数据挖掘,统计计算与神经网络分析技术,对产品的质量进行预报、跟踪和分析;根据生产过程数据和实际数据,判定在生产中发生的品质异常。在设备管理方面,采用生产设备的故障诊断与预报技术,建立设备故障、寿命预报模型,实现预测维护。在成本控制方面,采用数据挖掘与预报技术,建立动态成本模型预测生产成本;利用动态跟踪控制技术,优化原材料的配比、能