浓度是由矿浆在“压缩区’’停留的时间来决定,当给料和排料速度一定时,固液相分界面的高度就决定了排出矿浆的浓度,高度增加会使底流浓度相对提高。
但由于“压缩区”沉降速度小,增加固液分界面的高度并不能大幅度地增加底流浓度,因此,可以通过调节底流泵的速度和计量泵泵速以维持矿浆有一个衡定的界面,进而获得比较稳定的底流浓度。
若絮凝剂用量过少,对矿浆的絮凝作用不大,将导致溢流跑浑,底流浓度降低,不能很好地起到浓密的作用;若絮凝剂用量过多,浓密机底部会形成絮凝块即所谓“岛状物’’,严重时使整个沉泥凝结一体,造成耙子阻力增大,扭矩升高,最后导致驱动装置停止转动。
根据浓缩过程的工艺特点,考虑到底流泵转速、絮凝剂添加量与大井界面、底流浓度之间具有强耦合、强非线性,其中一个输入的变化都会引起两个输出的改变,每个输出又都与两个输入相关,为了得到到合格浓度底流矿浆和防止溢流水泡浑,在底流浓度仪表检测、絮凝剂添加计量和底流泵变频调速的基础上,设计了解耦控制器,其控制方法结构如图6所示。
235 图5浓缩过程工艺流程简图 图6浓缩过程底流浓度、界面高度控制方法结构图 虽然我国铁矿部分选矿工艺技术和精矿质量已达到国际先进水平,但我国铁矿石贫、杂、细及种类多的特点,在不断推广以磁选一反浮选、高效磁选等为代表的高质量铁精矿选矿技术的同时,使得选矿对控制的要求也越来越高,以上只是讨论了部分比较重要的、影响工艺指标的控制回路的实现方法和控制策略。
计算机控制系统的监控计算机主要实现以下功能:按操作员、系统工程师、管理人员的不同级别进行注册,实现用户控制权限管理功能;按操作规程要求,实现开车前的现场联络和操作方式(联动/单动)选择功能;工艺流程画面显示、设备状态描述及过程参数的动态显示功能;设备的起动、停止控制功能(软手动单机启停功能和全线联动启停功能);工艺参数设定与调整及回路控制参数在线整定功能;工艺参数趋势曲线(实时趋势及历史趋势)显示与打印功能;历史数据采集与自动归档存储功能;事件记录功能(操作员操作记录,工艺参数或设备状态与控制方式改变,报警产生、确认等);数据统计分析功能;报警显示功能(按时间顺序,按优先级别、按故障点所处区域等);实时报警/事件信息打印功能;生产报表自动或随时生成打印功能;监控系统硬件故障诊断与状态监视功能;系统在线组态与维护等功能。
多媒体监控系统 针对选矿厂生产工艺特点,比如设备大型化、生产过程连续化、生产工艺复杂、自动化程度高等特点,采用多媒体监控系统,配合控制系统完成对各主要生产过程的实际场景以及设备运行状态进行实时监控,从而保证生产过程的稳定运行;对要害岗位(如破碎、磨矿、浓缩等生产过程)、关键设备、生产现场等进行监控,在主控室、办公室、调度室等设置多媒体监控计算机,显示现场图象,方便工作人员对现场异常情况做出及时的判断和决定,可以减少巡检人员的作业,达到减员增效的目的。
生产执行系统 生产执行系统充分利用选矿生产过程控制系统和选矿厂计量系统的信息,实现了 236管控一体化,达到信息其享,动态分析,精细核算、降低成本的目的。
该系统包括如下:汁划统计管理子系统;生J“调度管理子系统;设备管理子系统;质量管理子系统:能源计量管理子系统;成本监控了系统;综合查询子系统:系统集成接口。
通过计算机网络与数据库, 将选矿生产过程的l,IES和PCS有效地集成,实现生产过稃管理和过程控制的一体 *w_m*”“5_** ** m¥ mi。
日F川维护费用;尾矿输送浓度提高后,新水单耗得到了降低。
由于自动化系统的自效控制以及多媒体系统的远程监控,减轻了工人劳动强度,提高了劳动生产率,实现了生产作业岗位减员50%的目标。
图8、图9分别为一段、二段磨矿过程的控制效果曲线。
2004年8月22日,酒钢选矿综合自动化系统改造项目通过了国家教育部组织的鉴定,以工程院院士李伯虎、孙传尧、吴澄、孙优贤、王天然、封锡盛为首的鉴定委 阻8一段膏矿分级过程运行曲线 圈9二殷磨矿分级过程运行自螋员会,认为该项目在大型选矿生产过程实现综合自动化方面有重大突破,整体技术处于国际领先水平。
该项目获“2005年教育部提名国家科技进步一等奖”。
除了在黑色矿山应用外,选矿综合自动化思想在黄会和有色系统也得到了成功应用。
排山楼金矿选矿综合自动化系统由我公司面负责自动化系统的设计、成套、软件编程、设备安装及现场调试工作,全部工程在10个月内完成;该系统白投运以来,取得了巨大的经济效益与社会效益,生产过程并项技术指标符合要求,其中黄金回收率提高1%以上,选矿成本由73 03元/吨降为37元/吨。
另外在有色系统中,针对中国铝业中卅l公司选矿拜尔法示范工程——选矿车间工艺生产流程,在选矿拜尔法生产过程管控一体化框架下建立了选矿过程综合自动化系统,该系统不仅保证了选矿生产过程安全可靠运行,且实现磨矿粒度、磨机负荷、浮选过程铝硅比的优化控制,达到提高选矿品位与回收率、降低消耗、减少环境污染的目标,通过磨矿、浮选作业,将选矿车问的关键工艺参数“铝硅比”从原矿的5 72提高到耩矿的11.5以上,为后续的拜尔法氧化铝生产创造了必要的条件。
4结束语 由东大自动化提出的选矿生产过程全流程综合自动化系统己在三大行业(黑色、黄金和有色系统)得到了成功的应用,取得了较好的应用效果,该综合自动化思想已经推广到钢铁、电力、环保等行业,并建立一批样板工程。
东大自动化具有很强的大型综合自动化系统的设计与实施能力与经验,拥有一支由专业技术人员组成的工程队伍;公司汇集了一批国内自动化领域一流的专业技术人才和管理人才,现有员工100多人,工程技术人员占总人数80%,技术人员全部具有本科以上学历,其中硕士、博士占全部员工的35%;公司专门成立了选矿自动化工程部,拥有从事选矿工艺、控制系统设计、电气、仪表的专业化人才;在系统设计、系统集成、安装施工、软件开发等方面积累了大量经验;公司在钢铁、有色、黄金、电力、环保等行业完成了50余项大型自动化工程项目,获得国家科技进步二等奖两项,省部级特等奖、一等奖8项。
公司董事长柴天佑院士,现兼任国务院学位委员会学科评议组成员、国家863计划先进制造与自动化领域专家委员会副主任、国家973计划项目首席科学家,曾任国际自动控制联和会(IFAC)技术局成员及IFAC制造与仪表技术协调委员会主席,在多变量智能解耦、自适应控制技术和连续工业综合自动化技术领域取得了系统性和创造性的研究成果,并应用到生产实际,解决了许多控制难题。
公司的研发基地为东北大学自动化研究中心,该中心拥有一批专门从事选矿过程控制与生产管理研发的博士和博士后人员;中心成立了国家863/CIMS流程工业综合自动化工程实验室,实验室配备了RockWell、Honeywell、Foxboro等实验平台和专业的培训教师。
东大自动化针对流程行业的生产过程,研发了一批专有技术,如基于企业资源计划(ERP)/制造执行系统(MES)/过程控制系统(PCS)三层结构的综合自动化设计技术、基于先进控制技术的EIC集散控制系统设计技术、以综合生产指标为目标的选矿过程智能优化控制技术、基于案例推理的磨矿系统智能优化设定方法、球磨
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