淺談某鐵礦選礦自動化工程設(shè)計

彭 成 姚俊元 景 巍

(河鋼集團礦業(yè)有限公司)

淺談某鐵礦選礦自動化工程設(shè)計

彭 成 姚俊元 景 巍

(河鋼集團礦業(yè)有限公司)

某選廠采用單一磨礦—磁選流程處理低硫磷酸性貧鐵礦石。為實現(xiàn)選礦廠生產(chǎn)自動化，以降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，在分析選礦工藝流程的基礎(chǔ)上，對選礦工程進行了自動化設(shè)計。介紹了自動化設(shè)計的基本原則、設(shè)計范圍、計算機控制系統(tǒng)、主要檢測和控制項目等。該選礦工程的自動化設(shè)計對于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備正常工作狀態(tài)具有積極作用，有利于實現(xiàn)礦山企業(yè)降本增效的目的。

選礦自動化 計算機控制系統(tǒng)

工業(yè)生產(chǎn)自動化控制是一門非常復(fù)雜的、實踐性很強的多專業(yè)交叉學(xué)科，同時也是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)所必需的關(guān)鍵技術(shù)。近幾十年來，工業(yè)生產(chǎn)自動化技術(shù)發(fā)展迅速。選礦工藝流程的自動化設(shè)計以節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益為目的，保證工藝生產(chǎn)過程的穩(wěn)定、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，保證人員及設(shè)備的安全，加強對原料、能源、成品的計量管理。

某鐵礦屬“鞍山式”沉積變質(zhì)鐵礦床，礦區(qū)內(nèi)的礦石為低硫磷的酸性貧鐵礦石。選礦廠設(shè)計年處理原礦2 000萬t，采用單一磁選流程進行選別，選礦產(chǎn)品為單一鐵精礦，鐵品位不小于66%。在礦業(yè)形勢低迷的大環(huán)境下，通過提升選礦廠生產(chǎn)的自動化水平，在選礦工藝和裝備水平上向國際上先進的選礦廠看齊，設(shè)計并建成國際上先進的選礦廠，實現(xiàn)生產(chǎn)過程和管理的自動化和智能化，有利于降低人工成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 選礦工藝流程

該選礦廠鐵礦石粗碎設(shè)置在井下，粗碎產(chǎn)品粒度-250 mm。經(jīng)提升裝置提升至地表，采用中碎—細碎—篩分—干選拋廢流程處理后，將-20 mm產(chǎn)品儲存到中間儲礦堆。經(jīng)高壓輥磨、濕式篩分后，-3 mm 產(chǎn)品進入主廠房磨選作業(yè)。主廠房設(shè)置3個系列，首先通過濕式預(yù)選進行拋尾，預(yù)選精礦給入一段球磨，一段球磨產(chǎn)品經(jīng)過一段旋流器分級。沉砂返回一段磨礦，溢流給入一段磁選。磁選精礦給入二段旋流器，溢流給入高頻細篩，沉砂與細篩篩上產(chǎn)物共同給入二段球磨。磨礦產(chǎn)品給入二段磁選，磁選精礦返回至二段旋流器進行分級，高頻細篩篩下產(chǎn)品給入三段磁選，磁選精礦給入淘洗磁選機。淘洗磁選機尾礦返回至二段球磨，精礦為最終產(chǎn)品。經(jīng)該流程處理，最終可得到品位為66%的合格鐵精礦，在過濾車間脫水后，經(jīng)汽車外運銷售，尾礦則通過濃縮池濃縮后輸送至充填站或尾礦庫。

選礦廠主要車間有中細碎車間、篩分干選車間、中間儲礦堆、高壓輥磨車間、濕式篩分車間、廢石倉、主廠房、過濾車間、轉(zhuǎn)運站等。選礦廠為平地建廠，破碎、篩分車間在選礦廠區(qū)西面集中布置，主廠房、過濾車間在東面集中布置，功能分區(qū)清晰明確，便于統(tǒng)一管理。

2 選礦工程自動化設(shè)計

2.1 自動化設(shè)計基本原則

依據(jù)國家現(xiàn)行標準、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合工藝特點，在設(shè)計中設(shè)置必要的檢測和自動控制項目，合理選擇儀表，采用成熟可靠的設(shè)備，節(jié)省工程投資。綜合最近幾年選礦設(shè)計以及生產(chǎn)現(xiàn)場的具體條件考慮，力爭使選礦廠工藝流程的各項生產(chǎn)指標達到國內(nèi)先進水平。

為確保生產(chǎn)中各工藝環(huán)節(jié)生產(chǎn)指標的穩(wěn)定，設(shè)計中采用計算機集中控制系統(tǒng)，對各個檢測參數(shù)進行集中顯示，對主要生產(chǎn)過程進行自動控制，并對有關(guān)參數(shù)限值進行報警，同時實現(xiàn)主要參數(shù)報表的打印。

2.2 自動化設(shè)計范圍

設(shè)計內(nèi)容主要包括緩沖礦倉系統(tǒng)、中細碎系統(tǒng)、篩分干選系統(tǒng)、廢石倉系統(tǒng)、中間貯礦堆場系統(tǒng)、高壓輥磨系統(tǒng)、濕式篩分系統(tǒng)、選礦主廠房系統(tǒng)、精礦濃縮池及底流泵站系統(tǒng)、精礦過濾系統(tǒng)、尾礦濃縮池及底流泵站系統(tǒng)、尾礦總砂泵站系統(tǒng)、尾礦事故泵站系統(tǒng)、循環(huán)水泵站系統(tǒng)、儲水池系統(tǒng)、沉淀池系統(tǒng)、凝結(jié)水回水系統(tǒng)、壓縮空氣制備站系統(tǒng)等。

2.3 計算機控制系統(tǒng)

采用計算機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)選礦工藝生產(chǎn)過程自動化是一個現(xiàn)代化企業(yè)不可缺少的控制手段。設(shè)計中全廠控制網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)自動化級控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)留與第三方設(shè)備配備的獨立控制系統(tǒng)(PLC等)通信接口合及制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)接口。

基礎(chǔ)自動化級控制系統(tǒng)由可編程邏輯控制器(PLC)來實現(xiàn)，主要完成原礦破碎、篩分、磨礦、選礦和過濾等工藝生產(chǎn)設(shè)備的順序控制和生產(chǎn)工藝的過程控制；順序控制能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備連鎖起動、連鎖停車、事故緊急停車、事故狀態(tài)下的自動判斷和應(yīng)對處理、事故停車狀態(tài)下的起停處理、事故報警處理、事故故障分析等功能，滿足生產(chǎn)工藝設(shè)備系統(tǒng)性、安全性、靈活性控制的要求；過程控制則是對產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過程進行控制，是生產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的根本保證。全廠控制方式確定為“遠程優(yōu)先”，現(xiàn)場就地操作設(shè)置“急?！卑磁?。

2.4 主要檢測與控制項目

主要檢測項目包括各系統(tǒng)電機的運行狀態(tài)、料倉料位、泵池液位、皮帶速度、給礦泵出口壓力、流量、濃度等，通過對檢測數(shù)據(jù)進行指示、記錄、累計、報警并觸發(fā)連鎖控制，從而實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的；主要控制項目包括旋流器溢流粒度控制、給礦量控制、球磨機加水量控制、礦漿泵液位控制等。

以旋流器溢流粒度自動化控制為例。影響旋流器溢流粒度的因素有旋流器給礦壓力、旋流器給礦濃度，采集的現(xiàn)場信號有磨機給礦量、給水量、球磨機功率、旋流器給礦濃度、旋流器給礦壓力、流量、礦漿池液位及溢流粒度等。當旋流器溢流粒度波動時，優(yōu)化控制系統(tǒng)通過模糊化、解模糊等過程，對影響該量的各因數(shù)進行權(quán)衡后，首先輸出信號至旋流器給礦泵變頻器，通過改變頻率來調(diào)整旋流器的給礦壓力。同時，礦漿泵池的液位通過球磨機出口加水來控制，間接改變了旋流器的給礦濃度，使溢流粒度逐步穩(wěn)定在期望值范圍內(nèi)。如果通過以上調(diào)整后溢流粒度仍然不能滿足要求，系統(tǒng)則通過調(diào)整一段球磨機給礦量及加水量來實現(xiàn)對溢流粒度的二次調(diào)節(jié)。

3 結(jié) 語

自動化設(shè)計是將選礦廠建設(shè)成為一座現(xiàn)代化礦山必不可少的手段。通過采用自動化設(shè)計，能確保生產(chǎn)中流程及設(shè)備的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量，大幅降低工人的勞動強度，改善工作環(huán)境，同時可實現(xiàn)節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的目的。

2015-11-24)

彭 成(1987—)，男，助理工程師，063700 河北省唐山市灤縣。