自動(dòng)控制系統(tǒng)在選礦過程中的應(yīng)用

李明亮 岳 峰

(1.包頭鑫達(dá)黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古 包頭 014060; 2.北京憶眾聯(lián)創(chuàng)電氣科技有限公司, 北京 100086)

電力節(jié)能

自動(dòng)控制系統(tǒng)在選礦過程中的應(yīng)用

李明亮1岳 峰2

(1.包頭鑫達(dá)黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古 包頭 014060; 2.北京憶眾聯(lián)創(chuàng)電氣科技有限公司, 北京 100086)

介紹了某黃金選礦廠破碎、磨礦分級(jí)、濃浸工藝流程及其存在的問題，通過對(duì)破碎、磨礦、濃浸控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造，穩(wěn)定了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)故障率，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

選礦； 破碎； 磨礦； 濃浸； 自動(dòng)控制系統(tǒng)

0 前言

隨著企業(yè)管理要求的不斷提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)越來越受到工礦企業(yè)的重視。企業(yè)信息化是當(dāng)今企業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志，直接影響企業(yè)的競爭力。同時(shí)，企業(yè)信息化正朝著過程控制與生產(chǎn)管理一體化的方向發(fā)展，形成了企業(yè)綜合自動(dòng)化的新模式。這種新型模式的自動(dòng)化管理信息系統(tǒng)正在得到廣泛應(yīng)用。本文以內(nèi)蒙古鑫達(dá)黃金礦業(yè)有限公司選礦過程為例，詳細(xì)介紹了模糊控制理論在選礦過程中的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目介紹

內(nèi)蒙古鑫達(dá)黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司是一大型黃金采選聯(lián)合企業(yè)，位于內(nèi)蒙古包頭市。1992年建成投產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模為300 t/d，經(jīng)過多次改擴(kuò)建，目前生產(chǎn)規(guī)模為2 000 t/d，本次技改工程新增生產(chǎn)能力2 500 t/d，改造后礦山總的生產(chǎn)能力達(dá)到了4 500 t/d。本次改造項(xiàng)目主要包括破碎車間、磨礦車間、濃縮浸吸車間等，工藝流程圖見圖1、圖2、圖3。

注：LTC0101～LTC0104為為改造后增加的料位計(jì)圖1 破碎工藝流程

注：DM01、DM02為改造后增加的濃度計(jì)； FI01、FI02為改造后增加的流量計(jì)圖2 磨礦工藝流程

破碎采用三段一閉路工藝流程，見圖1。礦石由2#皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)到選廠原礦倉，原礦倉內(nèi)的礦石經(jīng)重型板式給礦機(jī)給入C110顎式破碎機(jī)粗碎，產(chǎn)品經(jīng)1#膠帶輸送機(jī)給入HP400圓錐破碎機(jī)中碎，其產(chǎn)品經(jīng)2#膠帶輸送機(jī)給入2DYK3673圓振篩，篩上產(chǎn)品經(jīng)3#膠帶輸送機(jī)給入HP500圓錐破碎機(jī)細(xì)碎，HP500圓錐破碎機(jī)與2DYK3673圓振篩形成閉路，篩下產(chǎn)品經(jīng)4#膠帶輸送機(jī)給入粉礦倉。

磨礦采用兩段磨礦旋流器分級(jí)的工藝流程，見圖2。粉礦倉內(nèi)的物料經(jīng)皮帶給礦機(jī)、膠帶輸送機(jī)給入一段(MQY4270×6500)球磨機(jī)，球磨機(jī)排礦經(jīng)砂泵給入一段(Φ500×3)旋流器組，一段旋流器沉砂與一段球磨機(jī)構(gòu)成一段閉路磨礦，一段旋流器溢流給入由二段(MQY4270×6500)球磨機(jī)與二段(Φ500×3)旋流器組成的二段閉路磨礦系統(tǒng)，二段旋流器溢流經(jīng)除屑篩除屑后自流至NXZ- 24濃縮機(jī)濃縮，NXZ- 24濃縮機(jī)溢流水進(jìn)入回水系統(tǒng)，返回流程循環(huán)使用，濃縮機(jī)底流進(jìn)入氰化浸出系統(tǒng)。

在濃縮浸吸工藝中，NXZ- 24濃縮機(jī)底流濃度控制在40%左右，濃縮機(jī)底流礦漿進(jìn)入到2臺(tái)串聯(lián)Ф12×13 m浸出槽及5臺(tái)串聯(lián)Ф12×13 m浸吸槽，活性炭在最后一臺(tái)浸吸槽加入，由首臺(tái)浸吸槽提出載金炭進(jìn)入解吸電解系統(tǒng)。浸吸尾礦經(jīng)安全篩后進(jìn)入尾礦作業(yè)。

2 改造前存在的問題

改造前的設(shè)備處于現(xiàn)場手動(dòng)狀態(tài)，磨礦的給礦量、給水由人工調(diào)節(jié)，由此便存在以下問題：

(1)無法動(dòng)態(tài)調(diào)整給料量。當(dāng)?shù)V石性質(zhì)變化時(shí)，給礦設(shè)備不能自動(dòng)調(diào)整給礦量。給水由人工調(diào)節(jié)，給礦量變化時(shí)不能及時(shí)調(diào)整，影響產(chǎn)品合格率，且人工調(diào)節(jié)難以實(shí)時(shí)監(jiān)控礦倉料位，設(shè)備空轉(zhuǎn)率高，造成效率降低，能耗增加，也容易造成設(shè)備故障。

(2)旋流器給礦流量和濃度沒有動(dòng)態(tài)調(diào)整，無法達(dá)到理想的分級(jí)效果。

(3)分級(jí)機(jī)溢流濃度沒有檢測，更沒有動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，影響分級(jí)效果。

(4)工人直接接觸運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、粉塵及噪音，存在人身安全隱患，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，增加人力成本和管理的難度。

(5)由于缺乏對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)檢測，不能充分發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力，更在很大程度上影響了設(shè)備潛力的發(fā)揮。

(6)存在冗余的檢測、控制和調(diào)節(jié)手段，設(shè)備長期低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，不能保證生產(chǎn)指標(biāo)處于穩(wěn)定較佳的狀態(tài)，造成能耗、成本的增加。不能實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的早期診斷和及時(shí)維護(hù)，易使故障擴(kuò)大，發(fā)生嚴(yán)重設(shè)備事故，中斷生產(chǎn)。不能長期積累數(shù)據(jù)，決策人員無法依據(jù)過去的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析總結(jié)，提出更合理的生產(chǎn)計(jì)劃。粗放式的生產(chǎn)組織和管理，無法滿足現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)和管理要求。

上述問題的存在，在很大程度上影響了礦山的生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益。為此，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造。

3 自動(dòng)化系統(tǒng)改造

自動(dòng)化控制系統(tǒng)分三個(gè)部分：碎礦控制系統(tǒng)、磨礦控制系統(tǒng)和濃浸控制系統(tǒng)。

3.1 碎礦控制系統(tǒng)

本次改造在原礦倉，緩沖倉，粉礦倉分別加設(shè)料位計(jì)，見圖1、圖3。實(shí)現(xiàn)了破碎設(shè)備相互聯(lián)鎖，設(shè)備啟動(dòng)順序按照物料走向的逆向順序依次啟動(dòng)，正常停機(jī)的順序按照物料走向的正向順序依次延時(shí)停車，故障引起的緊急停車是故障設(shè)備之前的所有設(shè)備立即停車，故障設(shè)備之后的設(shè)備順序延時(shí)停車，有效的防止了皮帶堆礦事件的發(fā)生，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了生產(chǎn)效率。

圖3 改造后的碎礦控制系統(tǒng)

在鄂式破碎機(jī)和3#皮帶上安裝電流互感器，根據(jù)鄂式破碎機(jī)和4#皮帶的負(fù)荷情況，控制重板給礦機(jī)變頻器頻率，控制給料量，提高了工作效率。

在原礦倉、緩沖倉和粉料倉安裝料位計(jì)，實(shí)現(xiàn)了料位上下限報(bào)警和自動(dòng)停車，減少了設(shè)備空轉(zhuǎn)率。

在圓錐破碎機(jī)上安裝料位計(jì)和電流變送器，根據(jù)料位和電流情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)圓錐破碎機(jī)的給礦量，實(shí)現(xiàn)圓錐破碎機(jī)的恒功率控制，提高破碎效率，節(jié)省能源。

在皮帶上安裝了跑偏、拉繩、撕裂開關(guān)，保證皮帶的正常運(yùn)行。

3.2 磨礦控制系統(tǒng)

改造后的磨礦控制系統(tǒng)如圖2、圖4所示。本次改造在旋流器出入口分別加裝了流量計(jì)和濃度計(jì)實(shí)現(xiàn)了磨礦設(shè)備相互聯(lián)鎖，大大減少了人為誤操作給設(shè)備帶來的危害。

在7#皮帶輸送機(jī)上安裝皮帶秤，在皮帶給礦機(jī)上安裝變頻調(diào)速器，控制了球磨機(jī)的恒定給礦，同時(shí)統(tǒng)計(jì)球磨流程的處理量。

圖4 改造后的磨礦控制系統(tǒng)

圖5 改造后的濃浸控制系統(tǒng)

通過音頻和電流檢測，分析球磨機(jī)運(yùn)行狀況，采用先進(jìn)實(shí)效的自動(dòng)控制，通過優(yōu)化和修正給礦量、給水量，控制球磨機(jī)的磨礦濃度，使球磨機(jī)效率到達(dá)最佳的狀態(tài)。保證球磨機(jī)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，即其負(fù)荷、功率等參數(shù)控制在一個(gè)較理想的范圍，避免空磨或者“漲肚”的發(fā)生，從而提高球磨機(jī)生產(chǎn)的效率，提高球磨機(jī)的產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，充分發(fā)揮球磨機(jī)的潛能。由于球磨分級(jí)系統(tǒng)具有多參數(shù)大滯后的特點(diǎn)，所以在選礦過程中實(shí)時(shí)檢測球磨電流，球磨音頻、給礦量、給水量以及旋流器的給礦流量、濃度、壓力和旋流器溢流流量、濃度，不斷的對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行綜合分析，判斷球磨工作狀態(tài)及變化趨勢，通過模糊控制理論和手段，采用自診斷自校正技術(shù)，智能識(shí)別各種參數(shù)變化的特點(diǎn)和規(guī)律，自動(dòng)甄別和綜合判斷，使系統(tǒng)對(duì)球磨機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分析準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠，自動(dòng)而平穩(wěn)的調(diào)整使球磨機(jī)處于較佳的工作狀態(tài)，同時(shí)降低球磨機(jī)的故障率。

通過對(duì)旋流器泵池液位及旋流器給礦流量、濃度、壓力的檢測，進(jìn)行閉環(huán)控制，通過調(diào)節(jié)旋流器泵的頻率和泵池加水量來達(dá)到了理想的分級(jí)效果。

3.3 濃浸控制系統(tǒng)

改造后的濃浸控制系統(tǒng)如圖5所示，在濃縮機(jī)底流的一條管路安裝濃度計(jì)和調(diào)節(jié)閥，對(duì)濃密機(jī)底流進(jìn)行濃度檢測，根據(jù)濃密機(jī)濃度進(jìn)行排礦調(diào)節(jié)。

安裝氰化鈉流量計(jì)，實(shí)時(shí)顯示氰化鈉的流量，控制氰化鈉加藥泵，實(shí)現(xiàn)氰化鈉的自動(dòng)添加和計(jì)量。

對(duì)氰化鈉加藥車間的HCN氣量進(jìn)行在線監(jiān)測、顯示和報(bào)警，減少和杜絕安全事故的發(fā)生。

對(duì)浸出浸吸槽的液位進(jìn)行高低限檢測和報(bào)警，工人可以在控制室很方便的了解現(xiàn)場浸出浸吸槽的實(shí)際液位情況。

安裝尾礦泵池液位計(jì)，對(duì)尾礦泵采用變頻驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)尾礦輸送自動(dòng)控制。

4 改造效果

包頭鑫達(dá)選礦自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用后，達(dá)到了提高生產(chǎn)效率、降低能耗、提高選礦過程的回收率和精礦品位、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等目的，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1) 提高生產(chǎn)效率。充分發(fā)揮球磨機(jī)的運(yùn)行潛力，使球磨機(jī)達(dá)到最佳負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，可提高產(chǎn)量5%～10%。

(2) 節(jié)能降耗。由于實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的過程控制，從而提高了設(shè)備效率，減少了設(shè)備空轉(zhuǎn)，減少了人為因素，優(yōu)化了作業(yè)過程，減少了電、水資源的消耗，節(jié)電8%左右，節(jié)水5%左右。

(3)有效降低設(shè)備故障。由于實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過檢測數(shù)據(jù)分析，從而有效避免了由于人工巡檢無法檢測到的事故隱患，做到及時(shí)維護(hù)和更換設(shè)備，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

(4)提高回收率和精礦品位。由于實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的過程控制，球磨機(jī)達(dá)到了恒定給礦、比例給水，保證球磨機(jī)達(dá)到65%最佳濃度，從而保證進(jìn)入旋流器分級(jí)的礦漿濃細(xì)度，這是提高精礦品位和產(chǎn)品回收率的關(guān)鍵。

(5)管理實(shí)現(xiàn)精細(xì)化。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，并實(shí)時(shí)將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T。使辦公自動(dòng)化成為可能，加強(qiáng)生產(chǎn)管理、安全管理、成本管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理，提高企業(yè)的管理、信息化水平，降低管理成本。

(6)降低人力成本。自動(dòng)化改造完成后，將大大提高系統(tǒng)自診斷能力，減少設(shè)備維護(hù)維修的工作量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)和設(shè)備安全，通過智能化的測控手段，設(shè)備具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，使部分勞動(dòng)力解放出來，為優(yōu)化生產(chǎn)組織、人力資源配置提供了條件，降低了人員成本，改善了工作環(huán)境。

5 結(jié)論

(1)該系統(tǒng)的投入對(duì)包頭鑫達(dá)礦山產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。

(2)提高管理效率，降低管理成本。生產(chǎn)過程的數(shù)字化使管理自動(dòng)化成為可能，加強(qiáng)了生產(chǎn)管理、安全管理、成本管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理，提高了企業(yè)的管理、信息化水平，降低管理成本。

(3)提高人員素質(zhì)。通過信息化的管理，為企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、工藝檢測構(gòu)建平臺(tái)，能夠?yàn)槠髽I(yè)培養(yǎng)一批熟悉工藝、了解設(shè)備的技術(shù)骨干。

Application of Automatic Control System in Beneficiation Process

LI Ming-liang, YUE Feng

This paper introduces the process of crushing, grinding and classification, concentrated lea-ching, and the existing problems in a gold plant. Through transforming the control system of crushing, grinding, concentrated leaching into the automatic control system, the process flow is stabilized, production efficiency is improved, production failure rate is decreased, labor intensity is reduced, and finally remarkable economic and social benefits are gained.

beneficiation; crushing; grinding; concentrated leaching; automatic control system

2014-05-05

李明亮(1985—)，男，山東東營人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)任內(nèi)蒙古包頭鑫達(dá)黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司選冶廠副廠長。

TP273

B

1008-5122(2014)05-0034-05