蒙庫鐵礦卸礦站礦石品位自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用

陳 真

(富蘊(yùn)蒙庫鐵礦有限責(zé)任公司)

概況

原礦質(zhì)量是衡量采選生產(chǎn)的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 及時(shí)、準(zhǔn)確反映原礦質(zhì)量不僅有利于對(duì)原礦生產(chǎn)單位的考核,而且可以更有效地指導(dǎo)采選生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 尤其是隨著經(jīng)營管理的不斷深化和管理水平日益提高,原礦質(zhì)量作為考核原礦生產(chǎn)單位的經(jīng)營指標(biāo),其客觀性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性就變得更為重要。 找到一種快速在線檢測(cè)的方法,及時(shí)反映采場(chǎng)發(fā)礦品位,可快速指導(dǎo)礦山技術(shù)人員調(diào)整發(fā)礦位置有效控制原礦質(zhì)量。 確保礦石品位均衡、達(dá)標(biāo)也是后續(xù)選礦的迫切要求。

1 礦石品位監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

蒙庫鐵礦地下礦采出原礦全部通過有軌電機(jī)車運(yùn)輸至884m 水平地表卸礦站,是礦山出礦重要場(chǎng)地。 日常生產(chǎn)中,運(yùn)礦電機(jī)車在卸礦站過磅后,將礦石堆存在卸礦站,技術(shù)人員每日定期對(duì)礦堆進(jìn)行大量采樣化驗(yàn),來確保礦石品位。 采用人工采樣具有較大的隨機(jī)性,從而會(huì)導(dǎo)致對(duì)礦石品位整體把握不準(zhǔn)確,且采樣分析結(jié)果具有一定滯后性,不能有效指導(dǎo)生產(chǎn)。

建立卸礦站品位測(cè)定對(duì)蒙庫鐵礦生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義,一方面,884 電機(jī)車運(yùn)輸是全礦出礦通道,礦山地下礦山的出礦量、出礦品位不僅僅涉及到與外協(xié)隊(duì)伍之間的結(jié)算,更是對(duì)地下采礦-運(yùn)輸生產(chǎn)調(diào)度有著直接影響。

目前,卸礦站位置的礦石品位測(cè)定存在兩個(gè)比較突出的問題:

(1)隨機(jī)性。 現(xiàn)下采礦車間出礦品位通過在卸礦站堆場(chǎng)位置通過人工采樣進(jìn)行品位測(cè)定,采樣具有隨機(jī)性,人為參與影響因素較大。

(2)時(shí)效性。 當(dāng)下采樣—制樣—化驗(yàn)分析鏈條較長,通常有至少幾小時(shí)的延遲。 等化驗(yàn)結(jié)果出來后,該檢驗(yàn)批次礦石與后續(xù)多個(gè)班次礦石又進(jìn)行了混合,難以及時(shí)把握出礦的平均品位,更是難以指導(dǎo)井下出礦。

2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

卸礦站礦石品位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括:系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元、控制單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元三部分構(gòu)成,系統(tǒng)組成圖,如圖1 所示。 系統(tǒng)建設(shè)范圍覆蓋了礦石溜井RFID 識(shí)別系統(tǒng)、礦車車皮FRID 識(shí)別系統(tǒng)、礦車體積精準(zhǔn)檢測(cè)系統(tǒng)、軌道衡接口以及品位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),布置圖如圖2 所示。

圖1 卸礦站礦石品位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組成圖

圖2 卸礦站礦石品位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)布置圖

3 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施

通過在884m 水平礦石過磅環(huán)節(jié)通過智能化改造,實(shí)現(xiàn)礦石品位自動(dòng)、及時(shí)檢測(cè),用于把控進(jìn)入卸礦站礦石噸位和全鐵元素品位,實(shí)現(xiàn)出礦品位快速識(shí)別,利用自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù),降低人員工作強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。

采用激光掃描技術(shù)、無線電射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),開發(fā)針對(duì)鐵礦石體積精準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng),通過建立鐵礦石品位與比重模型,構(gòu)建智能化的礦石品位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。 系統(tǒng)開發(fā)的目標(biāo)如下:

(1)收發(fā)貨單位準(zhǔn)確識(shí)別每一趟運(yùn)輸?shù)V石的信息;

(2)車廂在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,自動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量車廂內(nèi)礦石的體積,并根據(jù)已有度量衡稱出的重量求出礦石比重;

(3)根據(jù)該礦點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)采樣實(shí)驗(yàn)建立的礦石品位與礦石比重之間的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出礦石品位;

(4)數(shù)據(jù)匯總儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫中,生成相關(guān)的報(bào)表,并且發(fā)送到指定的服務(wù)器;

(5)與采礦智能管理平臺(tái)進(jìn)行信息交互,反饋溜井品位情況;

(6)集成至三維可視化模塊,進(jìn)行可視化呈現(xiàn)、自動(dòng)報(bào)表輸出;

(7)與礦山電機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)通訊、聯(lián)動(dòng);

(8)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定、可靠。

4 實(shí)施效果

通過采用LMS 激光掃描儀及傳感器等,搭建礦石品位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),與現(xiàn)有指標(biāo)對(duì)比,完成前期制定實(shí)施目標(biāo)。 實(shí)施礦石品位智能自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過磅車輛噸位抓取、空車和重車車廂識(shí)別與體積檢測(cè),結(jié)合實(shí)現(xiàn)獲取的體重品位關(guān)系數(shù)據(jù)模型,快速獲得出礦平均品位信息,提高礦石品位準(zhǔn)確性、及時(shí)性,有效指導(dǎo)生產(chǎn)。

4.1 提升無人化指數(shù)及自動(dòng)化水平

該品位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要解決鐵礦石品位快速檢測(cè),與傳統(tǒng)堆場(chǎng)采樣分析相比,系統(tǒng)時(shí)效性高,在列車空車、重車過磅后,即可推算準(zhǔn)確的出礦品位。而實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)需采樣、制樣、化驗(yàn)滴定等,具有一定延遲。 采用本系統(tǒng)可提高數(shù)據(jù)時(shí)效性,有利于生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)效率提升。

本系統(tǒng)運(yùn)行不需人員在現(xiàn)場(chǎng),能夠完成自動(dòng)運(yùn)行與遠(yuǎn)程控制,提升礦山在過磅環(huán)節(jié)品位識(shí)別自動(dòng)化程度,節(jié)省部分化驗(yàn)人工工作量和費(fèi)用。

假設(shè)為了進(jìn)一步提高生產(chǎn),指導(dǎo)生產(chǎn),采用人工取樣來實(shí)現(xiàn)每車品位。 假設(shè)每4 小時(shí)列車采一綜合樣品來計(jì),日采樣量約為6 件,按化驗(yàn)分析的市場(chǎng)價(jià)格240 元估算(人工費(fèi)用+化驗(yàn)直接費(fèi)用+間接費(fèi)用),在忽略延遲性問題前提下,為了達(dá)到同樣優(yōu)化生產(chǎn)目的,需要每年多投入47.5 萬元。 而采用該系統(tǒng)后,不僅能夠達(dá)到預(yù)定目標(biāo),而且能夠過磅后即獲取品位信息,快速指導(dǎo)井下協(xié)調(diào)生產(chǎn)。

化驗(yàn)節(jié)約成本=6 件/天×240 元/件×330 天=47.5 萬/年

4.2 提升安全性能

系統(tǒng)實(shí)施后,可節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)一部分人工工作量,并且避免人員在現(xiàn)場(chǎng)取樣、過磅等危險(xiǎn)源接觸,安全系數(shù)大大提高。 由于安全成本難以直接量化,但安全在實(shí)際生產(chǎn)中作用無可替代,任何安全事故的發(fā)生對(duì)礦山都有著重大影響的。 系統(tǒng)實(shí)施后,對(duì)比同類型項(xiàng)目,實(shí)施后節(jié)約金額約為10 萬元/年。

4.3 效率提升、優(yōu)化管理

卸礦站是對(duì)外結(jié)算的重要環(huán)節(jié),以往常通過人工采樣和過磅來確定出礦質(zhì)量和數(shù)量,系統(tǒng)建設(shè)后,降低了人為因素在其中的參與程度。 同時(shí),快速獲取品位后,可以很好的指導(dǎo)前端生產(chǎn)采礦和出礦調(diào)度。 對(duì)比同類型地下礦山,通過效率提升的經(jīng)濟(jì)效益額度約為80 萬元/年。

結(jié)果表明,通過品位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用,主要解決鐵礦石品位快速檢測(cè),與傳統(tǒng)堆場(chǎng)采樣分析相比,系統(tǒng)時(shí)效性高,在列車空車、重車過磅后,即可推算準(zhǔn)確的出礦品位。 而實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)需采樣、制樣、化驗(yàn)滴定等,具有一定延遲。 采用本系統(tǒng)可提高數(shù)據(jù)時(shí)效性,有利于生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)效率提升。

5 結(jié)論

綜合上述,在卸礦站位置建立快速、穩(wěn)健的品位測(cè)定系統(tǒng),利用傳感設(shè)備、開發(fā)智能化軟硬件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)出礦品位、礦石量的快速與量化評(píng)價(jià)。

本系統(tǒng)運(yùn)行不需人員在現(xiàn)場(chǎng),能夠完成自動(dòng)運(yùn)行與遠(yuǎn)程控制,提升礦山在過磅環(huán)節(jié)品位識(shí)別自動(dòng)化程度,節(jié)省部分化驗(yàn)人工工作量和費(fèi)用。 可行性強(qiáng),安全可靠,前景廣闊。 為生產(chǎn)采礦和后續(xù)選礦提供指導(dǎo),提高礦山運(yùn)轉(zhuǎn)效率,有著重要意義。