磨矿自动控制范文（精选8篇）
磨矿自动控制 第1篇
当磨机磨矿浓度较低时, 矿浆粘度也较小, 水在矿浆中的有效浓度增大, 故矿石下落时冲击力和研磨力均较强, 但由于矿粒较小, 磨机产量不发生多大变化。当磨机浓度增大时, 水的有效浓度降低, 矿浆粘度相对提高, 而水介质周围黏着的矿粒增多, 在相同磨矿速率下磨矿效率提高, 磨机产量也增加。而当磨机浓度过高时, 水的有效浓度进一步降低, 由于矿浆密度进一步减小, 矿浆粘度过大, 矿浆的流动性差, 进而磨矿介质的冲击力作用就会减弱, 磨矿速率降低, 磨机产量会下降。因此, 在其他条件不变时, 使磨机稳定在合适区域工作是使磨机工作效率提高的必要条件。
2 磨矿浓度自动控制的实现原理
系统工作时, 按当前给矿量比例控制给水, 在给水管路上安装电动阀和流量计, 构成给水闭环控制。当浓度发生变化时, 浓度控制器的输出将修改比例系数K, 从而修改了给水闭环的给定值, 给水闭环及时调节给水量, 保证浓度相对稳定。给矿浓度控制原理方框图如图1所示。
3 仪器仪表选型
(1) 流量检测:水流量检测选用分体型电磁流量计。
(2) 调节阀:水量调节选用电动调节阀。
(3) 矿浆浓度检测:选用超声波浓度计。
自动化仪表的选型必须适合选矿工艺现场要求, 并且经过长期运行, 实用可靠、成熟的产品。给水流量计采用智能电磁流量计, 它是一种电磁感应式流量仪表, 它由传感器和智能信号转换组成。它能测量各类到点液体的体积流量, 精度高、稳定性好, 不受被测液体稳定、压力、密度和导电率变化的影响。磨矿给水控制是计算机系统给定数据进行给矿即提前设定好的磨机磨矿浓度, 皮带秤智能控制器根据的给定额数值调整皮带上的给矿量, 同时输出对应的4~20m A信号给电动阀, 自动调节该给矿值状态下的阀门开度, 调节给水量。
4 PLC的控制系统
控制系统采用集散控制和集中管理的分布式控制模式, 集散型控制系统的上位机使用组态、编程实现实时监控, 下位机使用智能模拟输入模块采集现场数据, 通过PLC控制系统从而实现上位机与下位机之间的数据交换, 实现上位机对现场的实时监控。当系统系统一切准备就绪开始投入运行, 程序开始初始化即开关量模拟量I/O进行组态, 读取各种参数;然后PLC系统对球磨机恒定给矿值对给水进行自动调节。
4.1 控制系统的硬件配置
PLC控制系统硬件设计包括PLC机型的选择、输入/输出模块的选择、画出输入/输出端子的接线图的内容。
4.2 控制算法计算
矿浆浓度是指矿浆中所含固体质量的多少, 用百分数来表示。其计算公式为:
式中:
C——矿石在矿浆质量中的百分浓度, %;
Q1——矿浆中矿石的质量, t;
Q2——矿浆中水的质量, t;
我们选厂的工艺指标一段磨矿浓度在75%—85%, 磨机给矿量在200t/h左右, 则给水量需要36t/h—67t/h, 由此数据可知变化波动还是很大的。所以有必要实现给水的自动控制。
在PLC程序设定给定浓度, 根据浓度仪检测的浓度输出模拟信号传送给PLC与之前设定好的浓度作比较, 实际检测浓度若比设定浓度高, 则需要电磁流量计和给矿量的比例系数对加水电动阀进行控制, 加大水的流量以降低磨矿浓度;检测浓度低于设定浓度, 则需要减小水的流量。
4.3 PLC控制软件
PLC全部应用软件是采用梯形图、结构顺序框图语言编写的。该软件包括两本部分, 即控制程序和子程序库;
(1) 控制程序:包括控制算法的计算、采样及量化、限幅处理及开关量逻辑控制、模拟量的数据转换。
(2) 子程序库:模拟量I/O的组态, 超限报警处理、顺序控制、过程控制、参数指示等。
(3) 按已建立的数学运算, PLC内部程序发出控制信号, 通过流量调整装置, 控制磨机的补加水量, 保持磨机内要求的矿浆浓度。
5 结束语
磨矿浓度的自动控制, 是计算机代替人工对生产设备和工艺过程的在线操作和监控, 提高球磨机磨矿效率和产品质量, 在稳定磨矿细度的前提下尽可能提高磨机的处理能力, 提高产品质量和保证工艺过程的技术经济指标;并且还减轻工人劳动强度, 使一线操作人员由人工岗位操作变为巡视处理为主, 有较好的经济效益, 所以该系统具有推广的应用价值。
参考文献
[1]胡为柏等编.选矿自动化[J].长沙:中南矿业学院, 1984.
选矿厂磨矿分级过程控制系统研究 第2篇
关键词：选矿厂；磨矿分级过程；控制系统；工作原理
中图分类号：TP309
选矿厂磨矿分级的问题一直备受各类工程学家的关注和研究，磨矿这一环节是选矿厂在生产过程中的首要任务。由于磨矿所用的设备磨矿机具有容量极大、总体构造极为简单、生产率高、破损率高、有极好的稳定性等特点。因此被作为选矿厂磨矿分级的首选设备，并同时被广泛应用于水泥、采矿及陶瓷等各类行业中。
1 磨矿分级过程的现状及发展趋势
磨矿分级过程的发展大体上可以分为初级、稳定生产以及最优化生产三个阶段。
1.1 初级阶段
其初期阶段是处于20世纪50年代之前，此阶段中选矿厂生产的过程主要依赖于人工操作而非磨矿设备的生产，因此导致了所生产的矿物数量以及矿物质量极为不稳定，况且在不断发展的过程中矿物的机体性质以及物理特征也不断变化，这就给磨矿工作人员的手工操作造成了一定的困难，使磨矿分级过程中的难以保证生产指标的按时完成。同时磨矿工作人员的个人工作强度也不断增加，工作条件也较为恶劣，更在心理和生理上给工作人员造成一定的生产压力，使得生产量难以趋于稳定状态。但是随着社会的不断发展和信息化技术的逐渐普及，磨矿分级过程中也开始在一些采用相关的仪表以及信息化设备检测对一些项目进行较测，譬如在磨矿设备的回路中添加了皮带秤等。这样一来不但使磨矿的过程逐渐趋于简单化而且也在一定程度上减少了工作人员的劳动力，使工作人员的工作条件更加优化，同时也很大程度上提高了磨矿分级过程的稳定性以及生产效率。
1.2 稳定生产阶段
于稳定生产阶段而言，此阶段已处于20世纪60年代，这时较多的自动检测仪表如矿浆PH计、金属探测仪以及矿浆浓度计等都开始应用于磨矿分级过程中，使该过程实现了自动化生产的目标。在60年代后的几十年间发展更是迅速，使磨矿分级过程几乎可以通过对相关一起的数据进行调控来完成，大大提高了生产数量、质量以及生产的稳定性。后来计算机行业随之出现并被应用于采矿过程中来，磨矿分级过程中所遇到的难以解决的生产问题都交予现代控制技术去处理，这些技术的出先和发展都给磨矿分级过程带来了发展优势，使该过程处于极为稳定的控制状态。目前大多数国家的磨矿分级过程都处于该发展阶段。
1.3 最优化生产阶段
对于最优化生产阶段来说，这一阶段出现于10世纪90年代至21世纪初期，磨矿分级过程也随着控制理论的迅猛发展而实现了最优控制的目标。因为影响采矿的因素较为繁杂，而且所磨矿物的物理及化学性质差异较大，所以各个工作的车间及机组都通过计算机对其性质特点进行记录然后传送于统一的管理计算机中，从而完成对该磨矿分级过程的最优制，在南非的一些国家的磨矿分级过程已处于该阶段中。对于现今的计算机控制磨矿设备大多为球磨和棒磨，此类设备在我国已经被研究和试用多年，其主要是采用现代控制理论中的自适应控制控以及多变量控制等对球磨和棒磨进行控制，但是由于自磨机的工作原理及机制极为复杂而使专家们难以得到合理的解释及研究结果，而且进入自磨机的矿石的特征的多样化也会使自磨机的运作机理随之变化，这样一来就使工作人员难以掌握自磨机的作业原理及机制，因此我国的自磨磨矿还处于人工操作的阶段。
2 选矿厂在生产过程中存在的问题及其影响因素
2.1 选矿厂在生产过程中易存在的问题
由于在选矿厂磨矿分级的过程中需要人力对磨矿设备进行手动操作，因此磨矿量的多少不但取决于磨矿机的运作，更多的是由操作人员的个人专业水平及工作经验决定，所以在磨矿过程中如若有存在工作人员责任心不强或者个人操作不熟练等情况，就会使磨矿数量受到一定影响。
与此同时，在磨矿机磨矿的过场中需要水源的供应，但给水量的多少也需要工作人员进行手动调节。由于给水的过程中会受到矿量变化以及供水压力等因素的影响，从而导致磨矿机中磨球的浓度难以控制在平稳状态，这时亦会影响到磨矿量的多少，且在给水过程中如若水量失衡较为严重的话，还会引起磨矿设备有一定的故障发生。
2.2 影响磨矿分级的因素
磨矿作业会直接对磨矿产品的质量及其过程中的矿物处理能力造成影响，从而影响到生产的整体速率和该矿场的综合经济能力以及知名度，因此在磨矿过程中把握好对磨矿机的使用方法及力度是极为关键的。在磨矿分级过程中所产生的一系列参数的准确性是直接决定整个矿场的生产质量以及生产效率的主要因素，但是由于在磨矿分级的过程中会存在譬如生产过程较为缓慢、滞后时间过长、磨矿机工作机理太过复杂等问题，且磨矿系统的整体还具有时变性及非线性的特点，所以在选矿厂磨矿分级过程中会产生或多或少的干扰使此过程难度增加。与此同时，在磨矿分级过程中磨矿设备所发出的噪音一般高达100dB，会使工作人员的工作环境过于嘈杂而对工作人员在心理和生理上都造成一定的影响，从而使工作效率有所降低、生产量过少等情况发生。
综上看来，影响磨矿分级的因素可以分为多个方面。主要影响因素为所磨矿物的自身因素以及磨矿机的自身因素，对于所磨矿物而言，其自身的给料粒度、矿石的耐磨性、矿石粒的大小等都会对磨矿分级过程造成影响；对于磨矿机而言，其自身的规格、大小、衬板形状、型号等都会对磨矿分级过程造成影响。与此同时，在磨矿工作人员的操作过程中出现的例如磨矿物的形状以及其填充率、介质的尺寸以及相互之间的配合、介质的材料合成、加棒球的制度、磨矿设备的转速、所磨矿物的浓度以及料球比等问题也会使磨矿分级过程受到影响。
3 结束语
综上看来，虽然我国的磨矿分级过程正处于不断发展不断进步的局面，但是其间还存在较多的问题及漏洞，而且在相关技术上还需要更进一步的发展和提高，这就需要我国相关的工程家及工作人员不断研讨和创新的磨矿机器及设备，使我国磨矿分级过程更加优化。
参考文献：
[1]张亚茹，司马营选矿厂磨矿分级过程研究及应用[J].辽宁科技大学学报，2012（07）.
[2]李维山，汪兴亮，赵卫光.尖山铁矿选矿厂磨矿分级过程控制[J].中国矿业，1994（12）.
作者简介：李琦（1973.01-），男，内蒙古包头人，导师，副教授，硕士，研究方向：工业远程控制；斯琴（1986.06-），女，蒙古族，内蒙古包头人，本科，研究方向：控制工程。
磨矿自动控制 第3篇
关键词：磨矿分级,PID,模糊控制,给矿量,给定值
1 引 言
国内外许多单位对磨矿分级过程自动控制进行了研究, 大多采用数字PID的控制方案, 其对于给矿流量的控制、磨矿浓度的控制、溢流浓度的控制和泵池液位的控制都有较好的效果。而磨矿分级过程具有随机干扰因素多、过程机理复杂、非线性、大滞后、各环节变量相互耦合作用大等特点, 因而, 仅用以上方案实现控制目的是不够的。随着自动化技术的迅速发展, 通过工艺分析, 结合生产实际, 优化原有的复杂模型, 引入模糊控制理论, 选用模糊控制和PID控制相结合的方案, 即Fuzzy-PID控制方案。该方案在传统的闭环负反馈PID控制系统基础上, 引入对动态和随机因素适应性都更强的模糊控制器进行复合控制, 起到自适应PID控制器参数自校正的作用。这样既可继承模糊控制在大偏差时超调量小、调节时间短的优点;又可保持PID控制的无静差、稳定性好的优点[1,2,3,4]。
2 模糊控制基本原理
图1为模糊控制基本原理示意图。由图1可见, 模糊控制单元由模糊化、知识库、模糊推理和清晰化四个功能模块组成。模糊化的作用是将包括外界的参考输入、系统的输出或状态等精确量转换成模糊化量。在模糊控制中, 观测到的数据通常是清晰量。由于模糊控制器对数据的处理是基于模糊集合的方法, 因此首先必须对输入数据进行模糊化。在进行模糊化运算前, 需要对输入量进行尺度变换, 使其变换到相应的论域范围内, 这就是量化因子。知识库中包含了具体应用领域中的知识和要求的控制目标。它通常由数据库和模糊控制规则库两部分组成。数据库主要包括各种语言变量的隶属度函数、尺度变换因子以及模糊空间的分级数等。规则库包括了用模糊语言表示的一系列控制规则。模糊控制规则是模糊控制的核心。在模糊控制中, 主要应用的模糊控制规则有两种形式:状态评估模糊控制规则和目标评估模糊控制规则。状态评估模糊控制规则又是模糊控制中最常用的形式, 它是由一系列“IF-THEN”型的模糊条件语句构成。通过模糊推理得到的是模糊量, 而对于实际的控制则必须为清晰量 (精确量) , 因此要对模糊量进行解模糊。清晰化的作用就是将模糊推理得到的控制量 (模糊量) 变换成表示在论域范围的清晰量, 接着再将表示在论域范围的清晰量经尺度变换成实际的控制量[5]。
3 给矿量设定值控制算法
给矿量的多少直接影响着磨矿浓度、溢流浓度和磨机的状态, 其时间滞后较大、过程干扰因素多, 难以建立精确的数学模型, 因此采用模糊控制来实现给矿量给定值的控制算法。由于模糊控制的模糊化、知识库、模糊推理和清晰化四个步骤都有一套相应的实现方法, 但在工程实践中较为复杂, 而且控制器运算速度不够理想, 因此在本系统中根据控制的要求并结合工人的日常操作控制经验, 利用模糊控制的理论, 总结并设计出了一套磨机给矿量的模糊控制规则, 而该规则用PLC编程实现起来比较简单, 且控制效果较好。本文以云南某选矿厂磨浮作业自动控制项目为背景, 对磨矿控制系统的控制原理进行分析, 对磨矿给矿量的设定值提出了PID控制与模糊控制相结合的控制方案, 对磨机给矿量设定值的模糊算法进行了研究。
3.1 计算磨机的平均电流
磨机的电流量与负荷量有一动态峰值特性关系, 可根据电流量的大小和变化趋势判断磨机的负荷量。一般情况下, 负荷量增加, 设备电流量也增大。通过对磨机的电流进行在线检测, 可以判断磨机的负荷量状态。因此给矿量的设定和调整可以通过磨机电流的变化来确定和调整。设计程序时, 将采样周期设为1 s, 即1 s调用一次程序, 然后将瞬时电流进行累加, 通过经验公式反复取舍, 最终取900 s后的电流进行平均, 所得到的电流即为磨机平均电流, 用变量IA表示。
3.2 利用电流变化量进行判断
定义电流变化量IE为900 s后的平均电流IA和上一周期的平均电流相减后得到电流变化量;电流最终调整量ID为电流调整后得到的变化量。通过反复计算, 将电流变化量IE分成11个区间, 通过对比获得电流最终调整量ID的大小。其具体划分区间和各区间电流的变化情况如表1所示。
表1为磨机电流变化量的控制规则, 从表中可以看到, 随着电流变化量的不断增加, 电流最终调整量也在不断地增加, 当电流变化量IE≥0.015时, 电流最终调整量ID为正, 其最大值取为1;当电流变化量IE≤-0.015时, 电流最终调整量ID为负, 其最小值取为-1.5;当电流变化量IE∈[-0.015, 0.015]时, 电流最终调整量ID取值为0。
为了更清晰地反映电流变化量和电流最终调整量之间的关系。磨机电流变化量控制规则的柱状图如图2所示。
3.3 利用电流变化率进行判断
定义搜索步长IL为磨机电流计算步长, 计算900 s后的平均电流IA与参考电流IR的差值, 如果差值大于零, 就计算磨机电流变化率IEC (注:IEC= (IA-IR) /IR) 。通过反复计算, 将电流变化率IEC分成五个区间, 通过比较得到不同的搜索步长IL。并规定, 当出现胀肚现象时, IL为零。其具体划分区间和各区间搜索步长的变化情况如表2所示。
从表2中可以看到, 随着电流变化率IEC的不断增加, 搜索步长IL也在不断地增加, 当电流变化率IEC≤0.02时, 搜索步长IL为负, 取值为-0.5;当电流变化率IEC≥0.035时, 搜索步长IL为正, 而且随着电流变化率的不断增大, 搜索步长也在不断地增大, 最终搜索步长IL的最大值取为0.6;当电流变化率IEC∈[0.02, 0.035]之间时, 搜索步长IL取值为0, 也就是说在这个区间内发生了胀肚现象。
同样, 为了更清晰地反映电流变化率和搜索步长之间的关系, 磨机电流变化率的控制规则柱状图如图3所示。
3.4 给矿量给定值的确定
根据由电流变化量IE和电流变化率IEC所决定的控制规则来改变给矿量的给定值。即:
给定值=原给矿量+ID+IL (1)
当发生胀肚现象时, 则停止给矿, 并规定给定值为零。由于在本项目中磨机的最佳处理量为10～17 t/h之间, 因此当计算调整的给定值高于17 t/h时, 则限定给定值为17 t/h;当计算调整的给定值低于10 t/h时, 则限定给定值为10 t/h, 从而保证磨机既不发生胀肚现象, 也不会出现欠载现象, 充分发挥磨机的工作效率, 保证磨机的正常工作。如果发生胀肚现象, 则将电量累加和计数器清零, 重新开始进行电量累加和计数工作。
4 结束语
本文以云南选矿厂磨浮作业自动控制项目为背景, 针对磨矿分级过程具有随机干扰因素多、过程机理复杂、非线性、大滞后等特点, 通过工艺分析, 结合生产实际测试, 优化原有的复杂模型, 引入模糊控制理论, 选用模糊控制和PID控制相结合的方案, 即Fuzzy-PID控制方案, 对目前难以控制的给矿量设定值进行了控制, 通过测量与载荷紧密相关的磨机电流, 采用二维模糊控制器对给矿量设定值进行模糊控制, 提出了给矿量设定值的控制算法和控制规则。即首先采样并计算在900 s后的磨机平均电流, 然后利用电流变化量和电流变化率分别进行判断, 最终确定给矿量给定值。实际应用结果表明, 该方法能有效地避免磨机发生胀肚现象和欠载现象, 提高磨机的工作效率, 稳定磨机的各项工作指标。
参考文献
[1]董燧珍.FUZZY+PID自动控制技术在磨矿分级回路的应用[J].中国矿山工程, 2006, (1) :15-20.
[2]周克良, 张建荣.模糊-PID串级控制在磨机给矿量控制系统中的应用[J].煤矿机械, 2008, 29 (2) :162-164.
[3]刘厚乾.模糊控制在磨矿分级自动控制中的应用[J].金属矿山, 2001, 302 (8) :31-32.
[4]李九洲.球磨机给矿量显示系统的研制及应用[J].中国矿山工程, 1999, 15 (5) :34-36.
基于PLC现场总线的磨矿控制系统 第4篇
1.1 系统工艺
从地下开采出来的矿石叫做原矿,原矿的主要成分为有用矿物和脉石。原矿的品位一般都很低,不能直接进行冶炼,所以需要先进行加工,除去大部分脉石及有害成分,得到品位较高的精矿,供下一道工序使用。从原矿石中除去所含的脉石及有害元素,提高有用矿物的比例,或使共生的各种有用矿物彼此分离,得到一种或几种有用矿物的精品,这一加工过程叫做选矿。
攀枝花某公司选矿厂是以攀枝花钒钛磁铁矿为原料的选矿企业,攀枝花矿石性质特殊(理论品位只能达到57%左右),而且不同矿带的矿石在保证精矿品位合格时所需的磨矿细度差异很大。为提高精矿品位,该企业借鉴同行业的选磨工艺,在原来“一段磨矿分级、一粗、一精、二次选别”生产工艺流程的基础上,通过技术改造,改用“两段磨矿、粗精矿再磨再选”的阶磨阶选工艺流程,使铁精矿品位、产量都得到了较大提高。
1.2设备简介
该企业阶磨阶选工艺的主要设备有破碎机(粗破2台、中破6台、细破10台)、球磨机(16台)和磁选机(32台),其中磁选车间磨矿选别总共16个生产系列,采用两段闭路磨矿两段磁选流程。磨矿分级过程是选矿厂物料准备的最后一道工序,通过破碎、分级,使矿石单体解离或近于单体解离,经过选别达到金属富集和回收。因此磨矿过程直接影响选矿产品质量和金属回收率,是选矿厂生产的关键环节,且磨矿作业的能耗占选矿厂能耗的4 0%以上,因此磨矿过程实现自动控制具有重要意义。
1.3 自动控制目标
磨矿分级自动控制的目标:在保证磨矿粒度指标的前提下,实现磨机处理量的最优化。影响粒度指标的因素比较多,但是从回路控制的角度来讲,主要包括磨机给矿量控制、浓度控制、分级机溢流浓度控制、旋流器溢流浓度控制等。
2 控制方案
2.1 给矿控制
给矿控制的目标是通过改变摆式给矿机电机频率,使进入磨台的矿石量按设定值的要求变化。为了保证给矿精度,给矿控制采用闭环控制,系统结构图如图1所示。
系统采用电子皮带秤、P LC及交流变频调速器构成恒定给矿控制系统,由电子皮带秤实时连续检测给矿量,PLC输出给矿量控制信号,通过变频器调节皮带给矿机的电机转速,控制给矿量在所要求的给定值上,达到恒定给矿的目的。
2.2 浓度控制
磨矿的浓度,直接影响到矿粒在球磨机钢球周围的附着程度、矿浆的比重及其流动性,对提高排矿合格粒度的比率、避免矿石过粉碎、提高选别指标至关重要。由于磨机浓度具有滞后性,而且负载和干扰变化比较剧烈和频繁,经分析比较,浓度控制采用串级闭环控制,系统框图如图2所示。
系统工作时,按当前给矿量比例控制给水量。在给水管路上安装电动阀和流量计,构成给水闭环控制。当浓度发生变化时,浓度控制器的输出将修改比例系数K,从而修改给水闭环的给定值,给水闭环及时调节给水量,保证浓度相对稳定。
2.3 溢流浓度控制
溢流浓度控制是磨矿浓度控制最主要的目标。溢流浓度过低会导致浮选药剂不起泡,因此在保证粒度稳定的同时,还必须使溢流浓度稳定在一定的范围内。
溢流浓度主要通过电动阀控制排矿水量来控制,由于溢流浓度和溢流冲洗水、磨机填充率等变量存在非线性和不确定性关系,一般控制方式控制难度较大,考虑采用对被控对象参数、结构变化适应能力强的智能控制方式,系统结构图如图3所示。
3 控制系统的网络结构及程序结构
3.1 系统结构
在充分了解工艺的基础上,设计了以西门子PLC为中央控制器的控制系统。系统中的给矿机、分级机等是一个典型的以电机起、停和PID控制为主的系统,而矿浆的实时检测、给水量的调节也需要通过调节阀和变频器的控制来实现。
系统控制过程较多,16个生产系列中主要有给矿控制、磨机控制、返矿水量控制、粒度控制和分级机控制等,控制现场数据量大。
基于上述原因,考虑控制系统特点,采用基于现场总线(Fieldbus)的PLC控制系统。系统的现场总线选用目前全球工厂和自动化应用系统安装使用量最大的西门子现场总线,并采用协议中Profibus最典型的“主-从”通信。系统具有较高的传输速率(可达12Mbps),传输距离可以达到1000m。
以一个系列为例,现场中所有的ET200M远程I/O和变频器作为Profibus从站,通过远程分布式I/O对现场所有DI/DO、AI/AO设备进行连接与控制,PLC主站通过现场总线与从站交换信息,系统结构如图4所示。主站为西门子S7-300系列PLC(CPU 315-2DP),2个主站通过Profibus总线同时和上位监控层计算机相连,实现远程数据传输。由于2个主站在网络结构中相互独立,部分相关信息是通过Profibus通信实现互联,所以,一个主站网络发生问题不会影响到上位机以及其它主站的网络,增强了系统的可靠性。
车间各个远程I/O,分成给矿操作箱、加球控制箱、机旁操作柜和现场仪表柜等站点。其中给矿操作箱站点用于控制摆式给矿机起停及变频调节,以实现入磨台时的控制;一段和二段加球机站点用于一段和二段球磨机的自动加球,根据磨机运行状况自动调节加球的数量和速度;机旁操作柜站点主要用于实现一、二段磨机及相关设备的起停和联锁操作;现场仪表柜站点完成一、二段磨机相关参数(如粒度值、给水量等)的实时检测与控制。
3.2 系统PLC程序结构
系统的P L C程序结构主要采用模块化的编程方式,即把程序按设备和任务划分成若干个程序块,此程序块用FC(功能)来编写,它们相当于主循环程序OB1的子程序。系统程序除了组织块OB1之外,还可划分为7个子程序,具体介绍如下:
OB1(主程序):OB1是一个组织块,用于PLC的循环扫描,根据具体控制要求调用其他子程序,并与其它子程序一起共同完成整个系统的程序控制。
FC1(检修程序):主要用于检测所有的泵、阀门、电机等执行设备的动作是否正常,为了保证生产的安全可靠以及检修的方便,设备设置厂机旁和控制室操作2种选择方式。
FC 2(初始化程序):系统启动时将所有的D O、A I/A O量及其他具有记忆功能的存储器清零。
F C 3(模拟量处理程序):主要用于模拟量的软件滤波和量纲的统一。
FC 4(给矿控制程序):实现给矿量的实时检测,调节给矿电机的频率,达到恒定给矿的目的。
FC 5(磨矿浓度控制程序):包括对返砂量、返矿水量的调节和控制以及对矿浆浓度的检测。
FC6(溢流浓度控制程序):主要完成冲洗水量和溢流粒度的检测与控制。
FC7(球磨机控制程序):完成磨矿过程球磨机给球的自动加球控制。
FC8(故障报警程序):主要用于在控制室的控制屏上和人机界面(HMI)上显示系统各数字量、模拟量的当前值,以及系统的其他信息和意外报警等。
系统中涉及到的PID控制,可以采用PID系统功能块SFB41来完成,通过现场调试来不断调整SFB41的控制参数,从而达到较为理想的控制效果。
4 结语
P L C、变频器以及现场总线技术在磨矿控制系统中的应用,不仅提高了入磨矿量的稳定性,还实现了生产过程磨矿浓度、溢流浓度以及磨机给球的准确控制,使磨矿系统的连续性、准确性、可靠性大幅度提高,而且也使得磨矿能耗得到了较好控制。
参考文献
[1]孔凡才.自动控制原理与系统(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2002
[2]李方圆.变频器自动化工程实践[M].北京:电子工业出版社,2007
[3]练强,方福跃.阶磨阶选工艺在密地选矿厂的推广应用[J].矿业快报,2007,9
[4]何晓峰,陈夕松.西门子S7-300PLC在磨矿控制系统中应用[J].自动化技术与应用,2005,24(12)
磨矿自动控制 第5篇
从原矿石中除去所含的脉石及有害元素, 提高有用矿物的比例, 或使共生的各种有用矿物彼此分离, 得到一种或几种有用矿物的精品, 这一加工过程叫做选矿。
攀枝花某公司选矿厂是以攀枝花钒钛磁铁矿为原料的选矿企业, 攀枝花矿石性质特殊 (理论品位只能达到57%左右) , 而且不同矿带的矿石在保证精矿品位合格时所需的磨矿细度差异很大。为提高精矿品位, 在原来“一段磨矿分级、一粗、一精、二次选别”生产工艺流程的基础上, 通过技术改造, 改用“两段磨矿、粗精矿再磨再选”的阶磨阶选工艺流程, 不仅可以将铁精矿品位提高1.67%达到54.24%, 而且产量也得到了很大提高。
阶磨阶选工艺的主要设备有破碎机 (粗破2台、中破6台、细破10台) 、球磨机 (16台) 和磁选机 (32台) , 其中磁选车间磨矿选别总共16个生产系列, 采用两段闭路磨矿两段磁选流程。磨矿分级过程是选矿厂物料准备的最后一道工序, 矿石经过破碎、分级, 使矿石单体解离或近于单体解离, 经过选别达到金属富集和回收, 所以磨矿过程直接制约了选矿产品质量和金属回收率, 是影响选矿厂生产的关键环节, 且磨矿作业的能耗占选矿厂能耗的40%以上。因此磨矿过程实现自动控制具有重要意义。
2 自动控制目标
磨矿分级自动控制的目标:在保证磨矿粒度指标的前提下, 实现磨机处理量的最优化。影响粒度指标的因素比较多, 从回路控制的角度来讲, 主要包括磨机给矿量控制、浓度控制、分级机溢流浓度控制、旋流器溢流浓度控制等。
3 控制方案
3.1 给矿控制
给矿控制的目标是通过改变摆式给矿机给矿电机频率, 使进入磨台的矿石量按设定值的要求变化。为了保证给矿精度, 给矿控制采用闭环控制。给矿控制系统结构如图1所示。
系统采用电子皮带秤、PLC及交流变频调速器构成恒定给矿控制系统, 由电子皮带秤实时连续检测给矿量, PLC输出给矿量控制信号, 通过变频器调节皮带给矿机的电机转速, 控制给矿量在所要求的给定值上, 达到恒定给矿的目的。
3.2 浓度控制
磨矿的浓度, 直接影响到矿粒在球磨机钢球周围的附着程度、矿浆的比重及其流动性, 对提高排矿合格粒度的比率, 避免矿石过粉碎, 提高选别指标至关重要。由于磨机浓度具有滞后性, 而且负载和干扰变化比较剧烈和频繁, 经分析比较, 浓度控制采用串级闭环控制, 系统原理如图2所示。
系统工作时, 按当前给矿量比例控制给水量。在给水管路上安装电动阀和流量计, 构成给水闭环控制。当浓度发生变化时, 浓度控制器的输出将修改比例系数K, 从而修改了给水闭环的给定值, 给水闭环及时调节给水量, 保证浓度相对稳定。
3.3 溢流浓度控制
溢流浓度控制是磨矿浓度控制最主要的目标。溢流浓度过低会导致浮选药剂不起泡, 因此在保证粒度稳定的同时, 还必须使溢流浓度稳定在一定的范围内。
溢流浓度主要通过电动阀控制排矿水量来控制, 由于溢流浓度和溢流冲洗水、磨机填充率等变量存在非线性和不确定性关系, 一般控制方式控制难度较大, 考虑采用对被控对象参数、结构变化适应能力强的智能控制方式, 控制原理如图3所示。
4 控制系统的网络结构及配置
4.1 系统结构
在充分了解工艺的基础上, 设计以西门子PLC为中央控制器的控制系统。系统中的给矿机、分级机等是典型的以电机启、停和PID控制为主的系统, 而矿浆的实时检测、给水量的调节也需要通过调节阀和变频器的控制来实现。系统控制过程较多, 16个生产系列中主要有给矿控制、磨机控制、返矿水量控制、粒度控制和分级机控制等, 控制现场数据量大。
基于上述原因, 考虑控制系统特点, 采用基于现场总线的PLC控制系统。系统的现场总线选用目前全球工厂和自动化应用系统安装使用量最大的西门子现场总线, 并采用Profibus协议最典型的“主-从”通信方式。系统具有较高的传输速率 (可达12Mbps) , 传输距离可以达到1000m。
系列结构如图4所示, 现场中所有的ET200M远程I/O和变频器作为Profibus从站, 通过远程分布式I/O对现场所有DI/DO、AI/AO设备进行连接与控制, PLC主站通过现场总线与从站交换信息。主站为西门子S7-300系列PLC, 两个主站通过Profibus总线和上位监控层计算机相连, 实现远程数据传输。由于两个主站在网络结构中相互独立, 部分相关信息是通过Profibus通信实现互联, 所以, 当一个主站网络发生问题时, 不会影响到上位机以及其它主站的网络, 增强了系统的可靠性。
车间远程I/O包括给矿操作箱、加球控制箱、机旁操作柜和现场仪表柜等站点。其中给矿操作箱站点用于控制摆式给矿机起停及变频调节, 以实现入磨台时的控制;一段和二段加球机站点用于一段和二段球磨机的自动加球, 根据磨机运行状况自动调节加球的数量和速度;机旁操作柜主要用于实现一、二段磨机及相关设备的启停和联锁操作;现场仪表柜完成一、二段磨机相关参数 (如粒度值、给水量等) 的实时检测与控制。
4.2 系统PLC程序结构
系统PLC程序采用模块化的编程方式, 即把程序按设备和任务划分成若干个程序块, 这此程序块用FC (功能) 来编写, 相当于主循环程序OB1的子程序。系统程序包括:
(1) OB1 (主程序) :一个组织块, 用于PLC的循环扫描, 根据具体控制要求调用其他子程序, 并与其它子程序一起共同完成整个系统的程序控制。
(2) FC1 (检修程序) :主要用于检测所有的泵、阀门、电机等执行设备的动作是否正常, 为了保证生产的安全可靠以及检修的方便, 设备设置机旁和控制室操作两种选择方式。
(3) FC2 (初始化程序) :系统启动时将所有的DO、AI/AO量及其他具有记忆功能的存储器清零。
(4) FC3 (模拟量处理程序) :主要用于模拟量的软件滤波和量纲的统一。
(5) FC4 (给矿控制程序) :实现给矿量的实时检测, 调节给矿电机的频率, 达到恒定给矿的目的。
(6) FC5 (磨矿浓度控制程序) :实现返砂量、返矿水量的调节和控制以及对矿浆浓度的检测。
(7) FC6 (溢流浓度控制程序) :主要完成冲洗水量和溢流粒度的检测与控制。
(8) FC7 (球磨机控制程序) :完成磨矿过程球磨机的自动加球控制。
(9) FC8 (故障报警程序) :完成在控制室的控制屏上和人机界面 (HMI) 上显示系统各数字量、模拟量的当前值, 以及系统的其他信息和意外报警等。
5 结语
PLC、变频器以及现场总线技术在磨矿控制系统中的应用, 不仅提高了入磨矿量的稳定性, 还实现了生产过程磨矿浓度、溢流浓度以及磨机给球的准确控制, 使磨矿系统的连续性、准确性、可靠性得到大幅度提高。
摘要：介绍攀枝花某选矿厂生产工艺, 结合其磨矿流程控制目标, 设计基于PLC、变频器和现场总线控制的磨矿控制系统。
关键词：阶磨阶选,控制目标,PLC,变频器
参考文献
[1]孔凡才.自动控制原理与系统 (第2版) [M].北京:机械工业出版社, 2002
[2]李方圆.变频器自动化工程实践[M].北京:电子工业出版社, 2007
[3]练强, 方福跃.阶磨阶选工艺在密地选矿厂的推广应用[J].矿业快报, 2007, (9)
[4]何晓峰、陈夕松.西门子S7–300 PLC在磨矿控制系统中应用[J].自动化技术与应用, 2005, 24 (12)
磨矿自动控制 第6篇
湿法磨矿工艺目前也分开路磨矿和闭路磨矿两种工艺。开路磨矿工艺简单, 设备数量少, 装置占地小, 投资省, 无粉尘, 能耗低, 操作方便, 运行率高, 被国内企业广泛应用, 但开路磨矿工艺磨出的磷矿浆粒度分布呈现粗细两级分化的情况较明显;闭路磨矿工艺流程长, 投资大, 能耗相对较高, 有一定的操作难度, 应用闭路磨矿工艺的国内企业目前还不多, 但闭路磨矿工艺磨出的磷矿浆粒度分布较好。
云南云天化国际化工股份有限公司云峰分公司80 kt/a和75 kt/a磷酸装置配套的两套磨矿装置, 原设计为湿法开路磨矿工艺。80 kt/a磷酸装置配套磨矿装置磨机选用溢流型棒磨机 (直径2600 mm, 长4200 mm) , 75 kt/a磷酸装置配套磨矿装置磨机选用溢流型球磨机 (直径3200 mm, 长7000 mm) 。2004年, 公司对75 kt/a磷酸装置进行扩能改造, 拟将生产能力提高到200 kt/a。与此同时, 针对开路磨矿工艺存在的缺陷, 开展了两段闭路磨矿工艺技术的应用研究和工程设计, 将原来的开路磨矿改为两段闭路磨矿。2006年9月, 两
段闭路磨矿装置改造完工投入正常运行。
1开路磨矿工艺存在的问题
1) 研磨后矿浆粒度不符合装置要求。
开路磨矿工艺没有针对云南磷矿高硅高泥质含量、硬度大、难磨的特点进行优化, 磨出的磷矿浆粒度分布呈现粗细两级分化严重的现象, 与磷酸装置反应工序所要求的-0.15 mm正态分布相差甚远[1]。2006年1至8月开路磨矿装置磷矿浆粒度分布见表1。
对于云南的磷矿, 磷磷装置反应工序要获得较好的转化率, 一般要求磷矿浆粒度要达到-0.45 mm为100%, -0.15 mm80%, -0.07 mm50%。从表1可知, 对磷酸装置反应工序转化率影响较大的大颗粒 (+0.45 mm) 占8.04%, 合格颗粒 (-0.15 mm) 只有59.76%, 过细颗粒占43.40%。开路磨矿得到的矿浆粒度与磷酸装置反应工序要求的粒度分布差距较大, 最终必然导致反应不完全, 转化率低, 磷损失大。
2) 研磨后造成磷的损失。
2006年1至8月磷石膏中水溶磷和不溶磷含量见表2。
从表2可知, 磷石膏中不溶磷较高, 转化率低, 磷损失较大。2006年1至8月, 磷矿消耗为3.67 t/t P2O5 (干基, 30%标矿) , 硫酸消耗为2.68 t/tP2O5。
另外, 由于磷矿浆中大颗粒 (+0.45 mm) 高达 8.04%, 较粗的磷矿不但反应不完全, 还对矿浆输送泵、料浆循环泵、反应槽搅拌器浆叶、石膏料浆输送泵等设备产生严重的磨蚀, 给磷酸装置的正常生产带来较严重的影响。
2闭路磨矿工艺技术路线及指标确定
闭路磨矿工艺分为单段闭路磨矿、两段闭路磨矿和多段闭路磨矿。湿法磨矿装置研磨设备普遍采用溢流型棒磨机和球磨机。棒磨机为线接触, 对大颗粒的磷矿具有较好的研磨性能。球磨机为点接触, 磨矿选择性差。从磨矿装置生产规模、矿浆粒度及含固量要求、磷矿特点、建设场地、投资大小等多方面进行综合分析, 确定了“两台棒磨机+一台球磨机”与分级浓密设备相接合的两段闭路磨矿工艺及主要技术指标。
2.1两段闭路磨矿工艺技术路线
在原有磨矿装置的基础上, 增加一台溢流型棒磨机, 与原80kt/a磷酸装置配套的棒磨机作为一段磨矿, 原75 kt/a磷酸装置配套的球磨机作为二段磨矿, 配置一台斜窄流分级机和高效深锥型浓密机, 组成“两台棒磨机+一台球磨机”的两段闭路磨矿工艺, 并配套絮凝剂添加装置、矿浆输送设备, 采用DCS控制系统进行控制。经过擦洗脱泥的磷矿和工艺水经过计量后分别加入两台棒磨机进行湿法磨矿, 从棒磨机出来的矿浆经浓密机溢流水稀释后用矿浆泵送入分级机进行粒度分级, 粗粒度的矿浆从底流返回球磨机进行二次研磨后再次返回分级机进行粒度分级, 细粒度矿浆溢流至浓密机进行提浓, 合格矿浆从底流经矿浆泵送入矿浆贮槽进行贮存, 并用泵送到磷酸反应工序, 清水从浓密机溢流到水槽, 经溢流水泵送回系统循环使用。工艺流程见图1。
2.2两段闭路磨矿工艺主要技术指标
根据磷酸装置反应工序对磷矿浆质量的要求, 综合考虑磷矿浆物理性质及磨矿、分级、浓密设备的性能特点, 确定了进出棒磨机、分级机、球磨机、浓密机磷矿浆粒度及含固量指标。两段闭路磨矿工艺技术指标见表3。
3两段闭路磨矿工艺设备选择
75 kt/a磷酸装置进行扩能改造后, 磷酸装置的生产能力为280 kt/a, 按每生产1t磷酸 (100% P2O5) 消耗3.67t磷矿 (干基, 30% P2O5标矿) 计算, 每年需要消耗磷矿1030 kt, 每年按300天运行时间算, 每小时消耗磷矿143 t。因此, 两段闭路磨矿装置按150 t/h生产能力进行设备选型。
3.1棒磨机的选择
原80 kt/a磷酸装置配套的溢流型棒磨机, 直径2600 mm, 长4200 mm, 有效容积为20 m3, 作为两段闭路磨矿工艺的第一段, 最大进料粒度为30 mm, 出料粒度为2 mm以下时, 磨矿能力可达到80 t/h。因此, 再选择一台直径2700 mm、长3600 mm、有效容积为18 m3的溢流型棒磨机, 生产能力可达到70 t/h。两台棒磨机并联运行, 能满足生产要求。
3.2 分级机选择
磷酸装置配套湿法闭路磨矿工艺广泛采用的分级设备主要有水力旋流器和斜窄流分级机。
水力旋流器由一个圆柱体和与之连接的倒椎体组成。磷矿浆通过砂浆泵以一定压力 (一般为0.5～2.5 kgf/cm2) 和流速 (一般为5～12 m/s) 沿切线方向进入旋流器的圆筒, 矿浆以很快的速度沿筒壁旋转而产生离心力, 在离心力和重力的作用下, 粗颗粒的磷矿浆落到旋流器的底部, 而细颗粒磷矿浆从顶部溢流口流出。水力旋流器无运动部件, 构造简单, 单位容积的生产能力较大, 分级效率高, 占地面积小, 造价低。
斜窄流是指“在斜置且封闭、断面窄小而规整不变的通道内上升的连续流”, 斜窄流具有斜浅层和窄小断面上升流两种过程的基本特征和功用。斜窄流分级机利用浅层沉降原理缩短颗粒沉降的距离, 相应地提高单位占地面积产能;利用窄小过程断面缩短细粒溢出路程, 减小液流的水力半径和雷诺数, 增强固液二相边界的边壁效应以提高分级精度[2]。磷矿浆从斜板底部进入, 沿斜板上升流动, 粗粒度的矿粒落到斜板面上, 当达到一定量时, 沿斜板下滑进入分级机底部的粗料区返回球磨机进行二次研磨;细粒度的矿粒随液流上升进入分级机顶部并溢出, 作为合格粒度产品进入浓密机提浓。斜窄流分级机分级效率高, 运行稳定, 运行费用低。
通过对比分析, 综合考虑水力旋流器和斜窄流分级机在磷酸装置配套湿法闭路磨矿装置上的应用情况, 选择了某公司生产的单元集成式斜窄流分级机, 该公司根据磷矿浆粒度和生产能力要求, 对设备选型进行了计算, 确定分级机型号为KMLF-100/55, 该分级机分级面积为100 m2, 斜板倾斜角度为55°, 可满足公司闭路磨矿分级粒度及生产能力要求。
3.3浓密机选择
浓密机广泛应用于采矿、选矿、冶金、化工、环保等行业, 目的在于提高固液二相的浆体浓度或实现液固分离。浓密机可分为普通浓密机和高效浓密机两种。与普通浓密机相比, 高效浓密机具有明显的优势, 其最大特点是:通过添加絮凝剂, 加快沉降速度;通过增加斜板群, 增加沉降面积, 并降低固相颗粒在液相介质中的垂直沉降距离, 使得单位面积处理能力大幅度提高, 溢流含固量降低。因此, 两段闭路磨矿选择高效浓密机作为磷矿浆的浓密设备。
高效浓密机的生产能力和浓密效果除了与其结构及沉降面积有关外, 还与磷矿浆固相颗粒的粒度大小及分布、真密度和液体介质的温度、密度、粘度以及添加絮凝剂种类、用量等因素有关。为了满足生产能力及质量要求, 选择高效浓密机规格型号前, 对棒磨机生产的磷矿浆进行了初步沉降试验。试验在量筒内进行, 未添加絮凝剂, 磷矿浆含固量参照高效浓密机进料要求, 用水稀释到24%。由于条件限制, 未进行分级。试验用磷矿浆粒度分布见表4。
试验时, 用1000 mL的量筒取含固量为24%、干矿量为250 g的磷矿浆881 mL样品进行自然沉降, 每5 min记录1次浊相体积, 并计算出浊相含固量, 1 h后, 沉降速度明显变慢, 试验停止。试验结果见表5。
磷矿浆初步沉降试验结果表明, 试验用磷矿浆由于未进行分级, 粒度分布不均, 粗颗粒磷矿含量较高, 磷矿浆的提浓较困难。添加絮凝剂, 并采用高效深锥型浓密机可以得到浓度较高的磷矿浆。
根据试验结果和同行业使用经验, 选择一台HDNM17高效深锥浓密机, 直径17000 mm, 高12500 mm, 总沉降面积为227 m2, 并配置一套全自动絮凝剂添加装置, 通过添加絮凝剂提高沉降速度。该浓密机单位沉降面积日处理能力可达到16 t以上, 能满足公司两段闭路磨矿装置磷矿浆的浓密要求。
4两段闭路磨矿工艺应用效果
2006年9月, 闭路磨矿装置改造完工投入运行, 矿浆细度和粒级分布有了明显改善。2006年9至12月, 磷矿浆粒度分布见表6。
从表6可知, 闭路磨矿改造后, 磷矿浆中-0.45 mm磷矿浆从原来的91.96%提高到97.53%, +0.45 mm的磷矿浆从 8.04%降至2.47%, -0.15 mm磷矿浆从原来的59.76%提高到71.42%, -0.07 mm磷矿浆从原来的43.40%提高到49.44%。
磷矿浆粒度分布改善后, 磷酸装置的磷石膏中不溶磷明显下降。2006年9至12月, 磷石膏中水溶磷和不溶磷含量见表7。
从表7可知, 磷石膏中不溶磷明显下降, 80 kt/a磷酸装置从原来的1.6%降至0.96%, 200 kt/a磷酸装置从原来的1.48%降至0.88%。2006年9至12月, 磷矿消耗从3.67 t/t P2O5降至3.62 t/t P2O5, 硫酸消耗从2.68 t/t P2O5降至2.63 t/t P2O5。
另外, 磷矿粒度改善后, 特别是+0.45 mm磷矿浆减少后, 矿浆输送泵、料浆循环泵、反应槽搅拌器浆叶、石膏料浆输送泵等设备的磨蚀情况明显减弱, 检修工作量和费用下降, 设备运行率提高, 为磷酸装置的正常生产创造了较为有利的条件。
2007年, 通过对两段闭路磨矿工艺生产控制方法进行优化, 特别是强化分级机和浓密机的操作控制, 矿浆粒度进一步得到改善, 基本达到设计指标, 转化率进一步提高, 磷矿消耗继续下降。2007年主要技术指标见表8。
5结论
采用两段闭路磨矿工艺技术对磷酸装置配套湿法磨矿系统进行改造, 能有效解决开路磨矿工艺存在的粒度分布粗细两级分化问题, 增加-0.15 mm粒度百分比率, 提高磷酸装置磷矿中磷的转化率, 改善磷石膏结晶质量, 增强过滤和洗涤效果, 降低磷石膏中不溶磷和水溶磷含量, 从而达到降低磷矿和硫酸消耗的目的。
参考文献
[1]资学民.湿法磷酸装置配套湿法磨磷矿工艺的改进[J].磷肥与复肥, 2004, 19 (2) :35-36.
球磨机磨矿效果浅析 第7篇
一、球磨机在磨矿过程中的磨矿效果
关于球磨机在磨矿过程中的磨矿效果的阐述,本文主要从五个方面进行阐述和分析。第一个方面是磨机磨矿中的物料破碎粒度。第二个方面是球磨机在磨矿过程中的矿石硬度。下面进行详细的分析和阐述。
(1)简述球磨机磨矿中的物料破碎粒度。
在实际的生产过程中,球磨机的磨料能力和效果会根据现场的实际生产能力和物料的力度来进行调整。磨矿的粒度变化会影响着设备的生产能力,因此要实时的观察进入球磨机内部的物料具体粒度。需要注意的是,一旦在球磨机生产过程中出现物料力度的变化,会直接的影响着球磨机下道工艺设备螺旋分极机的工作。螺旋分极机会伴随着球磨机中的物料的大小来改变沉淀区域的沉沙面积和能力。在这种状况下,我们会采用插木板的方法来有效的调整螺旋分极机的矿砂溢流量的面积及溢流堰的高低。球磨机出来的物料经过一段时间的沉淀之后,最终的粒度应该在生产的要求水平之内。同时在球磨机生产过程中要有效的监督破碎机的生产情况,对破碎机的物料粒度有相应的要求。如果在生产过程中出现了粒度大小不一的情况,我们要第一时间检查球磨机中的物料粒度及其生产能力。
(2)简述球磨机在磨矿过程中的矿石硬度。
不同的矿石,皮带由于长时间磨损可能会漏矿,其硬度不相同,漏下的大多情况下是粉矿,特别是来自金鼎矿的矿石硬度相对大,集中进行添加,这一因素相对于同一矿石是固定的,会造成球磨机给矿不均匀,也无法进行调整。
二、球磨机在磨矿过程中问题和相关的解决方案
关于球磨机在磨矿过程中问题和相关的解决方案的分析,本文主要从三个方面进行阐述。第一个方面是球磨机在磨矿过程中出现的轴瓦过热的问题。第二个方面是球磨机在磨矿过程中出现的大齿圈翻面使用问题。第三个方面是球磨机在磨矿过程中出现的设备筒体裂纹现象。下面进行详细的分析和阐述。
(1)问题一:球磨机在磨矿过程中出现的轴瓦过热的问题。
球磨机在运行生产的过程中,基于球磨机的球面自动调节鞥努力能够很好的调节设备中的空轴和设备轴瓦之间的同轴度。这样就会有效的调整设备的磨料温度。球磨机在运行的过程总物料温度会从上下向下的降低,这样会导致设备的筒体出现过热膨胀问题,这一问题直接导致的问题就是弧形的导油槽之间的相互间隙不断的变小,一旦在这个时候进行设备停机操作就会导致已经进行过热膨胀的设备出现毛刺,并且会将毛刺不断的调整和磨平。设备的毛刺会对轴瓦的瓦口处进行不断的刮磨,这种刮磨现象会让轴瓦出现应力性过热,这样会直接关系到轴瓦的使用寿命和使用性能。
针对这种情况我们可以使用细油石针对轴瓦的轴颈位置进行一系列打磨处理,这样可以有效的防止轴瓦出现表面拉伤。我们也可以使用纱布在轴瓦的背面进行多次研磨,以让球磨机的轴瓦表面达到设计要求和使用要求。本文建议在选择设备润滑油的过程中,尽量的选择球磨机生产厂家推荐的润滑油,这样能够更好的匹配球磨机的设备润滑效果。需要注意的是设备的设计图纸中标注的设备两个主轴承的距离是在设备中空状态下的轴瓦中心距离。因此我们在设备的安装和运行过程中必须要充分的考虑到设备轴瓦出现过热膨胀变形的可能性。根据实际的使用情况来分析,在设备轴瓦还没有形成油膜的过程中,我们要采取细油石的研磨方式来对轴瓦进行研磨,这个过程中需要消耗大量的润滑油,因此润滑油在这一过程中非常的关键。一旦轴瓦的背面和设备的瓦座出现接触不良的现象,就会严重的影响轴瓦和中空轴的互相接触面积,润滑油的存在就会赢你选哪个到磨料的磨损,可以是磨料出现载荷过达的现象,载荷过达就会出现轴瓦周边的局部高温现象。因此我们在进行安装完毕球磨机启动的过程中,第一件事就是要在设备轴瓦之间加上专业润滑油。这是由于设备的轴瓦和设备的中空轴在磨合过程中会有微小的合金颗粒,专用润滑油的存在能够有效的对合金颗粒进行清除,因此为了防止轴瓦出现磨损现象,润滑油还是非常必要的,并且润滑油必须是设备厂家推荐使用的润滑油。在轴瓦研磨的过程中,只有轴瓦的表面出现连续的不间断的小点是才可以认为轴瓦研磨合格。轴瓦出现磨损的状况,最主要的就是要有效的避免轴瓦的间隙处出现细小的粉尘颗粒。
(2)问题二:球磨机在磨矿过程中出现的大齿圈翻面使用问题。
在球磨机维修的过程中,我们会将设备筒体上的大齿轮进行拆卸,通过整修齿轮上的非啮合表面来实现啮合面的重新使用。在齿圈拆卸的过程中,我们要最大限度的保证设备的螺纹孔和齿圈的上下表面不出现明显的划痕,因为划痕会严重的影响设备的使用精度。球磨机拆卸完毕后,要将齿圈周边的毛刺和划痕进行相应的处理,同时要将设备的工作应力去除,重新组装设备的两个齿轮。将重新组装的设备大齿轮有效的进行相应的技术处理,让大齿轮能够达到使用的精度要求。
(3)问题三:球磨机在磨矿过程中出现的设备筒体裂纹现象。
焊缝不符合焊接标准,其受力最大的部位位于筒体两端,也有可能产生裂纹。可直接导致焊缝的断裂,根据筒体受弯应力和剪应力的分析,除采用过渡钢板外,因此,端板与筒体的焊接至关重要。
摘要：我国现代工业已经发展到了一定的程度,我国的很多的工业设备都需要进行必要的调整和创新。本文提及的球磨机就是一个非常重要的工业设备,在物料的磨矿效果上来讲是一个非常重要的工业设备。因此有必要认真的对球磨机的磨矿效果进行分析和阐述。
关键词：球磨机,磨矿效果,分析,相关对策
参考文献
[1]段希祥,曹亦俊.球磨机介质工作理论与实践[M].北京:冶金工业出版社,1999.
[2]蔡祖光.陶瓷工业连续式球磨机[J].陶瓷工程,34(01):25-27.
单段开路湿法磨矿工艺技术的改进 第8篇
1 单段开路湿法磨矿工艺
1.1 工艺流程
磷矿石到生产现场,需控制原料进矿粒度≤30 mm,水份≤10%。首先将磷矿石初破碎和均化,经皮带输送至磷矿贮仓,根据产量和矿石水份,通过电子皮带秤计量后与水按一定比例加入到溢流型球磨机内研磨加工成矿浆。
湿磨矿水比的控制:采用电子皮带称测定矿石量信号,转子流量计与调节阀组成的计量系统自动调节水量后加入球磨机内,出磨的矿浆由密度仪监测,及时调节矿水比达到要求。出球磨机的矿浆经滚筒筛可筛除大块杂质后送入矿浆收集槽待用,滚筒筛筛除的大颗粒返回磷矿堆场(如图1)。
主要设备采用2台MQY3690(⌀3600×9000)湿式溢流型双仓球磨机,磨机有效容积83 m3,干基投料量130 t/h。
1.2 存在问题
料浆浓度能达到≥60%,但粒度组成不佳,适合反应和过滤的粒级含量-150～+10 μm较少,欠磨和过磨问题严重(如表1)。
2 一段一闭斜板分级浓密工艺
针对单段开路磨矿工艺存在问题,在对开路磨矿产品进行沉降试验后,结合类似装置的改造情况,最大限度利用现有布置和设备配置,采用一段一闭斜板分级浓密工艺对原开路磨矿工艺进行技术改造[2]。该工艺流程如图2。
2.1 工艺流程及特点
磷矿加工及均化系统不变,湿式溢流球磨机磨出的矿浆由渣浆泵杨送至斜窄流分级机进行分级,构成闭路。分级机的溢流液进入高效深锥浓密机进一步浓密,底流大颗粒进入球磨机再次研磨。浓密机上清液返回球磨机和分级机作为补水,底流为成品矿浆,由矿浆泵送入矿浆贮槽。本流程的特点是:
1)打破了传统两段一闭(棒磨和球磨)流程,充分利用现有两台⌀3600×9000球磨机,配以斜窄流分级机和深锥浓密机,实现底流稳定浓度62±1%。
2)改善矿浆粒度组成范围,提高矿浆细度,减少粗磨和过磨现象,保证矿浆-100目≥80%,适于萃取粒级-150～+10 μm的要求。
3)提高矿浆生产能力,处理干矿量由130 t/h增产到200 t/h。
2.2 主要设备及特性
一段一闭斜板分级浓密工艺主要设备及特性如表2。
本项技术改进关键设备完全利用原有球磨机,新增设备主要有斜窄流分级机和高效深锥浓密机。
斜窄流分级机是由专门设计的工程塑料元件插接而成,能有效防止板面粘泥结垢,耐磨性好,配置有5个斜板组合体,每个组合体含46对分级单元。各分级单元是独立和并列的,单独进料、分级、排放沉砂和溢流,日常检修维护更换方便。设备占地22 m2,有效沉降面积120 m2,生产效率较高。
高效深锥浓密机的主体设备⌀17×3.5/4.5,上部圆柱体高3.5 m,下部圆柱体深1 m,池体中心高度4.5 m,池底坡度11.6%。浓密机中心筒内投加絮凝剂。矿浆颗粒经压缩,由专门设计的耙板移向中部排料区。处理能力3～12 m3/m2·h,溢流液含固量≤200 mg/L,可完全作为磨机和分级机补水。同时配有自动提耙装置,随着池底物料和床层阻力变化自动提耙、降耙。
2.3 运行数据分析
2.3.1 矿浆质量
开路磨矿和闭路磨矿工艺所需原料原设计是全部采用擦洗矿,但实际生产中是按m(原矿)∶m(擦洗矿)=1∶1比例进行混配。运行后发现,浓密机底流含固量与磷矿含泥量有较大关系,含泥量越高底流含固量越不容易达到设计指标。从表3可以看到,经过均化后的磷矿指标稳定,闭路工艺所生产的矿浆含固量能稳定在62±1%,最高可达到65%。综合考虑输送时的设备性能和矿浆流动性,通常含固量控制在62%±1%,细度能达到技改设计指标-100目(150 μm)≥82%,-24目(625 μm)≥99%,特别是-100目粒级比例由开路的76%提高到86%。
2.3.2 矿浆粒级分布
粒级分布情况是开路磨矿改闭路磨矿设计中性能考核的重要指标之一。由下表可以看到,闭路磨矿工艺改善了粒级分布,其主要目的是分离400 μm(-45目)的大颗粒。闭路磨矿后400 μm以上的颗粒由开路的5%～7%下降到0.5%～1%;-154～+10 μm 的产率占了71.22%,比开路产率增加10%～20%;相反10 μm以下的细颗粒比开路减少。这进一步证明闭路磨矿在对大颗粒进行分级后没有造成过磨,矿浆品质明显好于开路工艺,粒级分布对比表如表4。
2.3.3 磷石膏中残磷含量
磷石膏中残磷含量是衡量装置总磷收率的控制指标。闭路磨矿矿浆粒级改善后,大颗粒含量降低,萃取槽内矿浆分解率提高,石膏中残磷降低。矿浆分级后磷石膏晶体更加整齐、稳定,有利于过滤,洗涤效果提高。磷石膏中残磷含量如表5。
注:残磷含量为枸溶磷和不溶磷含量之和。
2.3.4 装置生产能力和消耗
单段开路磨矿工艺改进后的另一个优势在于生产能力的提高。从表6可以看到,采用分级后,合格矿浆产量提高,有利于下游磷酸产能的提升,同时转化率、洗涤率、总磷收率都得到了提高。
注:装置能力指干矿量。
3 提高矿浆质量的措施
从前后两套工艺流程运行来看,要提高矿浆质量,努力获得更多萃取所需的-150～+10 μm粒级含量,+150 μm粗粒小于10%,-10 μm微泥量小于10%,固含量在60%～65%的矿浆,可从以下几方面进行优化。
3.1 稳定指标需要控制工艺
原设计使用全部擦洗矿,从经济性考虑可进行配矿均化处理,配矿比例不超过1∶1(原矿∶擦洗矿),减少含泥量带入。控制工艺旨在稳定指标,如原料中≥50 mm和≤0.074 mm磷矿≤10%,同时做好分级机和浓密机的监控,如分级机给料固含量≤40%,溢流固含量≤30%,溢流-150 μm粒级含量≥80%,浓密机底流固含量60%～62%等。
3.2 使用絮凝剂
根据矿浆的性质,合理选用高分子絮凝剂能有效改善浓缩过程。由斯托克斯公式可知:
undefined
上式中:ut为矿石颗粒自由沉降速度,m/s; d为 颗粒直径,m; Ps-PL为颗粒与流体的密度差,kg/m3; g为重力加速度,m/s2; μ为流体粘度,Pa·s。
浓密机中添加絮凝剂后,能使颗粒发生“凝聚”或“絮凝”,絮团长大,加快矿浆沉降速度,从而实现浓密的高效率。絮团的大小又与絮凝剂的分子量大小和添加速度有关。仅仅靠重力沉降效果有限。运行中发现,投加有机絮凝剂后,能大大提高沉降时间,使矿浆在浓密机中迅速生成澄清液和浓缩层。
絮凝剂的投加还需采用自动控制加药系统,高效浓密机使矿浆增浓的重要因素之一是加药量是否合适。加药少,不能很好沉降增浓,造成溢流跑浑。药量多,成本不经济,还不利于矿浆输送和后续的磷酸生产。采用自动配药、加药系统能精确控制絮凝剂的浓度和给料,保证絮凝效果。
3.3 浓密机中耙子的转动速度及自动提升装置
耙子的作用除能把底流物排出外,还能减低非牛顿型悬浮物系的表观粘度,加速沉聚过程。搅拌速度对絮团的沉降非常重要。絮凝剂缓慢、均匀的加入矿浆中,逐渐形成絮团,并慢慢长大。0.1～0.2 r/min搅拌不会破坏已长大的絮团 。矿浆底流增浓过程中,要求颗粒在槽中有足够的提留时间。在加料口以下的增浓段必须有足够的高度,以保证所需时间。在大型连续沉降过程中,耙子的有效运行非常关键,这就要求配备自动提升装置,在获得最大浓度时确保耙子的连续稳定运行。
传动装置中传动轴、耙架与主轴组装在一起,当主轴转动时,耙架随之转动,但提耙油缸活塞上升或下降时,耙架随着运动。当沉降到池底物料增多时,床层增厚,耙架阻力加大,主轴停止转动,提耙油缸带动耙架向上提升。延时几秒后主轴油开始转动,阻力减小到一定时耙架停留在此高度旋转工作,阻力进一步减小,耙架靠自身重量下降到正常位置。因此,浓密机的扭矩测定和正常提耙是保证矿浆质量的关键之一。
3.4 矿浆加料位置
料浆经中央进料送入液面下,要尽可能减小扰动,均匀而迅速的分散到整个液面。在浓密池外部可安装一脱气筒,以解决矿浆中含有空气而使固体颗粒比重降低而上浮,形成泡沫影响絮凝效果[3]。加料管将中心筒与池外相连,物料进入脱气筒后排气后,经加料管流进中心筒,进入浓密池内部。
4.结论
1)在湿法磷酸生产中,传统采用的单段开路湿法磨矿工艺易出现过磨和粗磨现象,技改后采用一段一闭斜板分级浓密工艺,实际运行证明,此工艺设计合理,打破了传统两段一闭(棒磨和球磨)技术,最大限度利用原有设备,投资约1100万元可完成整个改造,获得满足湿法磷酸萃取所需的合格矿浆。
2)一段一闭斜板分级浓密后,矿浆全部通过20目(750 μm)、35目(429 μm)筛、-100目(150 μm)平均产率由开路磨矿的76%提高到86%。
3)一段一闭斜板分级浓密生产的矿浆用于湿法磷酸生产,转化率由开路磨矿的94%～95%提高到95%～96%,洗涤率由95%～96%提高到97%～98%,总磷收率由90%～91%提高到92%～94%。若以年产30万吨磷酸生产装置计,总磷收率提高3%,每年可节约磷矿石3.6万吨(120×3%=3.6万吨),增加效益1000多万元,经济效益明显。
4)一段一闭斜板分级浓密工艺可以摆脱全部使用擦洗矿的局面,原矿和擦洗矿进行混配,调整好分级机、浓密机的给料和溢流含固量,摸索出最佳钢球装填量和矿浆通量,经过工艺控制,矿浆含固量可以达到65%,从输送流动性和水平衡综合考虑,建议稳定在62%±1%。
5)使用浮选矿浆后,需进一步摸索自磨矿浆和浮选矿浆混用比例的浓密工艺,满足后续磷酸生产。
参考文献
[1]资学民.湿法磷酸装置配套湿法磨磷矿工艺技术的改进[J].磷肥与复肥,2004(3):34-36.
[2]屠建春,瞿仁静,陆永军,等.湿法磷酸装置中原料的闭路湿磨工艺[J].云南冶金,2009(2):31-32.