酒鋼選礦磨礦過程自動(dòng)控制系統(tǒng)研究

曹 兵 孫洪碩 張立軍 蘇顯堂

（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司）

在磁鐵礦選礦生產(chǎn)工藝中磁選機(jī)的給礦濃度和粒度是影響磁選機(jī)工作狀況的重要工藝參數(shù)。控制磨礦分級(jí)工藝參數(shù)是影響磁選機(jī)給礦濃度和粒度的重要手段。磨礦分級(jí)工藝參數(shù)的監(jiān)控對(duì)控制磁選機(jī)精礦產(chǎn)品的品位和產(chǎn)量至關(guān)重要，因此必須保障磨礦分級(jí)的工藝參數(shù)運(yùn)行在最佳的區(qū)間內(nèi)。在磨選工藝過程中，首要保證磨礦分級(jí)系統(tǒng)效果，旋流器的給礦濃度和給礦壓力是影響其分級(jí)效果的主要因素，同時(shí)泵池液位是保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵條件［1-3］。依據(jù)典型的磨選工藝，設(shè)計(jì)高效實(shí)用的控制方案替代目前的人工調(diào)整方案，是實(shí)現(xiàn)磨選車間生產(chǎn)自動(dòng)化的前提［4-5］。

1 磨選車間工藝參數(shù)分析

酒鋼集團(tuán)選礦廠懸浮焙燒作業(yè)區(qū)磨磁區(qū)域工藝流程見圖1。

圖 1 磨選車間工藝流程

根據(jù)磨磁區(qū)域工藝流程，對(duì)以下磨選工藝參數(shù)進(jìn)行控制。

（1）一段磁選機(jī)的給礦濃度。由于懸浮焙燒系統(tǒng)的出料量始終處于波動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致一段磁選的給礦濃度發(fā)生波動(dòng)，影響一段磁選機(jī)的分選效果；因此，需要及時(shí)調(diào)整造漿泵攪拌槽上方的補(bǔ)加水開度，將給礦濃度穩(wěn)定在工藝要求的范圍內(nèi)，以保證磁選機(jī)的選別效果。

（2）造漿攪拌槽液位。由于通過調(diào)整造漿攪拌槽上方補(bǔ)加水開度穩(wěn)定一段磁選機(jī)給礦濃度，必將引起造漿攪拌槽液位發(fā)生波動(dòng)，為將攪拌槽液位穩(wěn)定在安全區(qū)間，通過調(diào)整磁給泵的頻率，可防止造漿攪拌槽發(fā)生跑溢流和抽空事故。

（3）旋流器給礦濃度。由于一段磁選機(jī)精礦流量和立磨機(jī)磨后排礦流量隨機(jī)變化，導(dǎo)致旋流器的給礦濃度發(fā)生頻繁變化，必會(huì)影響旋流器溢流產(chǎn)品的粒度和產(chǎn)量，因此需要調(diào)整選給泵池上方的補(bǔ)加水開度，使選給泵池的濃度穩(wěn)定在工藝范圍內(nèi)，進(jìn)而使旋流器的給礦濃度滿足旋流器生產(chǎn)要求。

（4）旋給泵池液位和旋流器給礦壓力。由于一段磁選機(jī)精礦流量和立磨機(jī)磨后排礦流量和補(bǔ)加水流量發(fā)生變化，造成泵池液位發(fā)生波動(dòng)，通過調(diào)整旋給泵頻率，造成旋流器壓力發(fā)生變化，進(jìn)而會(huì)影響旋流器的分級(jí)效率。因此，需要同時(shí)考慮旋流器給礦壓力和泵池液位地控制問題。

（5）立磨機(jī)補(bǔ)加水流量。由于穩(wěn)定旋給泵池液位和旋流器給礦壓力、濃度過程中，會(huì)造成旋流器的沉砂濃度和流量發(fā)生波動(dòng)，為了提高立磨機(jī)的磨礦效果，需要及時(shí)調(diào)整立磨機(jī)補(bǔ)加水開度，使立磨機(jī)磨礦濃度處在最佳的工況下，節(jié)能降耗。

2 磨選車間工藝參數(shù)過程控制設(shè)計(jì)

針對(duì)以上磨選區(qū)域工藝參數(shù)分析，對(duì)一段磁選機(jī)的給礦濃度、造漿攪拌槽液位、旋流器給礦濃度、旋給泵池液位及其給礦壓力和立磨機(jī)補(bǔ)加水流量等參數(shù)，通過PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行有效地控制，是磨選車間實(shí)現(xiàn)有效磨礦分級(jí)的重要前提。簡(jiǎn)單、高效、可靠的自動(dòng)控制技術(shù)是促進(jìn)選礦工序的磨礦分級(jí)作業(yè)安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。本文通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際控制問題，選用常規(guī)有效的控制方法對(duì)磨選區(qū)域工藝參數(shù)過程進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。

2.1 一段磁選機(jī)的給礦濃度控制

一段磁選機(jī)的給礦濃度大小是影響磁選機(jī)分選效果的關(guān)鍵因素。由于粉礦在懸浮焙燒系統(tǒng)中進(jìn)行磁化焙燒一直處于流化狀態(tài)，致使經(jīng)過焙燒后的出礦量處于波動(dòng)之中，最終會(huì)導(dǎo)致造漿攪拌槽中的濃度忽高忽低，直接造成一段磁選機(jī)的分選效率下降。故為了提高一段磁選機(jī)的分選效率，需要根據(jù)一段磁選機(jī)的給礦濃度大小，及時(shí)調(diào)整造漿泵池上方的補(bǔ)加水調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整補(bǔ)加水流量，保證一段磁選機(jī)的給礦濃度。一段磁選機(jī)的給礦濃度控制策略見圖2。

2.2 造漿泵池液位控制

穩(wěn)定造漿泵池液位在一定的區(qū)間，防止其發(fā)生跑溢流或抽空的危險(xiǎn)，是保證造漿過程安全運(yùn)行的重要條件，因此必須通過及時(shí)調(diào)節(jié)磁給泵的頻率，消除由于造漿攪拌槽中的濃度發(fā)生波動(dòng)導(dǎo)致泵池液位忽高忽低，最終將造漿泵池液位控制在工藝要求的范圍內(nèi)。造漿泵池液位控制策略見圖3。

2.3 旋流器給礦濃度控制

旋流器給礦濃度的高低直接影響旋流器的分級(jí)效率，最終導(dǎo)致旋流器溢流的濃度和粒度發(fā)生變化。由于旋流器的給礦濃度受到的干擾因素很多，需要及時(shí)通過調(diào)節(jié)旋給泵池上方的補(bǔ)加水調(diào)節(jié)閥開度，將旋流器的給礦濃度快速地穩(wěn)定在工藝要求的范圍內(nèi)，因此需要根據(jù)人工調(diào)節(jié)補(bǔ)加水調(diào)節(jié)給礦濃度的經(jīng)驗(yàn)，制定可靠的模糊控制策略對(duì)給礦濃度進(jìn)行自動(dòng)控制。旋流器給礦濃度控制策略見圖4。

2.4 旋給泵池液位和旋流器給礦壓力

安全的泵池液位區(qū)間是關(guān)乎磨選分級(jí)的重要因素，旋流器的給礦壓力是影響旋流器分級(jí)效率的關(guān)鍵工藝參數(shù)。由于一段磁選機(jī)精礦流量和立磨機(jī)磨后排礦流量及補(bǔ)加水流量發(fā)生變化，造成泵池液位發(fā)生波動(dòng)，通過調(diào)整旋給泵頻率，造成旋流器壓力發(fā)生變化，進(jìn)而會(huì)影響旋流器的分級(jí)效率。因此，需要設(shè)計(jì)以給礦壓力為內(nèi)環(huán)為輸入、以泵池液位為外環(huán)為輸入、以旋流器給礦泵頻率為輸出的先進(jìn)的串級(jí)控制策略，將旋給泵池液位和旋流器給礦壓力穩(wěn)定在工藝要求的范圍內(nèi)。旋流器給礦濃度控制策略見圖5。

2.5 立磨機(jī)補(bǔ)加水流量

在將旋給泵池液位和旋流器給礦壓力、給礦濃度穩(wěn)定在工藝要求范圍內(nèi)的過程中，會(huì)造成旋流器的分級(jí)效率發(fā)生變化，引起旋流器的沉砂濃度和流量發(fā)生大的波動(dòng)，為了提高立磨機(jī)的磨礦效果，需要及時(shí)調(diào)整立磨機(jī)補(bǔ)加水開度，使立磨機(jī)磨礦濃度處在最佳的工況下，節(jié)能降耗。立磨機(jī)補(bǔ)加水流量控制策略見圖6。

3 結(jié) 語

提高選礦自動(dòng)化程度是未來選礦技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的大趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)一體化控制不但可以節(jié)省大量人力資源，還可以達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)過程、高效運(yùn)行的目的。通過對(duì)酒鋼選礦廠磨礦過程工藝參數(shù)的分析與研究，分別對(duì)一段磁選機(jī)的給礦濃度、造漿泵池液位、旋流器給礦濃度、旋給泵池液位及其給礦壓力和立磨機(jī)補(bǔ)加水流量等控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出了實(shí)用的選礦廠磨礦過程自動(dòng)控制策略，對(duì)磨選工藝進(jìn)行了全流程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)選礦廠降本增效、提產(chǎn)保質(zhì)，同時(shí)對(duì)提高選礦廠磨礦過程的分級(jí)效率有著非常積極的意義。