新型高效分级浓缩箱一室排矿浓度自动控制系统.pdf

4 4 有色金属 选矿郜分 2 0 0 7 年第1 期 新型高效分级浓缩箱一室排矿浓度自动控制系统 李世厚，郑富昭 昆明理工大学国土资源学院，昆明6 5 0 0 9 3 摘要针对攀枝花钢铁集团公司选钛厂运行的新型高效分级浓缩箱一室排矿浓度手工操作劳动强度大、操作不 及时、工艺指标不稳定等问题，研制了对一室的排矿浓度进行自动调节的自动控制系统。该自动控制的实施，对于降低 工人劳动强度、工艺参数的稳定和选钛厂经济效益的提高都具有十分重要的意义。 关键词浓缩箱；排矿浓度；控制系统 中图分类号T D 9 2 1 ．5文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 7 0 1 0 3 由攀枝花钢铁集团公司矿业公司设计研究院与 选钛厂共同研制的新型高效分级浓缩箱，设备工艺 技术先进、结构合理，适于处理给矿粒度宽、低浓度 的磁选厂尾矿矿浆。矿浆经此设备一次完成分级、浓 缩和脱泥作业，分级出满足选钛作业要求的粗粒级、 细粒级和微细粒级尾矿三种产品，解决了原有二段 浓缩分级设备分级效率低、脱泥效果差、生产能力低 及筛网磨损快等生产技术存在的问题【l 】。 新型高效分级浓缩箱具有前后两个分级浓缩 室，结构如图l 所示。对前 一室 后 二室 分级浓缩 室排矿采用手动悬吊锥阀进行调节，调节阀门开度 的大小，就调节了排矿管流量的大小。在给矿量基本 保持不变的情况下，也就调节了粗细粒级在一、二室 内的沉降时间，最终结果是调节了一、二室排矿的浓 度和细度。对一室排矿锥阀的调节好坏，直接影响到 一、二室排矿的粒度特性，影响到下面的选别、筛分 工艺指标的实现。 分级浓缩箱一室排矿产品粒度粗、沉降速度快。 按工艺要求，一室排矿产品中的粒度 0 ．1 m m 粒级含 量应大于7 0 ％为好[ 1 1 。为满足这一粒度要求，操作工 人要将一室的排矿浓度调节在3 0 ％左右。工人调节 排矿浓度是根据给矿量的多少、给矿粒度粗细、给矿 浓度大小等因素，来操作分级箱一室顶部的排矿调 节手轮。转动手轮就能提高或降低悬吊于手轮丝杆 下部的锥阀高度，改变锥阀高度就改变了排矿口的 流通面积，增减了排矿浓度。但工人调节锥阀的劳动 强度大、时间长、精度低，通常在精心操作下才能够 短时间保证排矿浓度2 8 ％左右。 为了进一步提高新型高效分级浓缩箱整机性 能、稳定工艺指标，对其排矿浓度进行自动调节，用 自动化仪表对原来的人工调节阀进行自动控制是很 有必要的。这既可以解决人工操作不及时， _ [ 艺指标 差和易阻塞排矿口的问题，也可以解决工人劳动强 度大和设备作业率低等问题，同时对选钛厂生产的 顺利进行、提高选钛厂经济效益、推进自动化进程都 具有非常重要的意义。 粗粒产品纲粒产品 图1 分级浓缩箱结构图 F i g 1 S t r u c t u r ed r a w i n go fg r a d e r l自动控制系统的结构及原理 浓度自动控制系统的工作过程分级浓缩箱排 矿管排出的矿浆浓度，由微压差浓度传感器检测，检 测出来的浓度值由调节器中的比较机构与要求的浓 度给定值进行比较。当两个值有差值时，调节单元将 差值按一定的数学规律处理或运算，输出能够指挥 执行单元工作的调节作用信号。执行单元按照调节 作用信号的大小和性质输出相应的动能 或位移量 来提高或降低悬吊在执行器下端的锥阀塞高度，从 而调节排矿浓度，直至排矿浓度值与浓度给定值的 偏差消除。当检测出来的浓度值与要求的浓度值相 等时，调节单元的输出为零，执行单元不工作，这时 锥阀塞停下不动，保持在现有高度，排矿浓度在给定 值上稳定下来。 收稿日期2 0 0 6 1 0 2 3 作者简介李世厚 1 9 5 6 一 ，男，重庆人，副教授，硕士研究生导师，从事选矿自动化方面教学研究工作。 万方数据 2 0 0 7 年第1 期李世厚等新型高效分级浓缩箱一室排矿浓度自动控制系统 4 5 系统的控制原理见图2 。 C 图2 控制系统结构框图 F i g2 S t r u c t u r ed r a w i n go fc o n t r o ls y s t e m 2 控制系统的主要组成部分及设计 图3 系统的设备连接图 F i g3E q u i p m e n tc o n n e c td r a w i n g 阀塞 排 矿 2 ．1 传感器 传感器是系统信息输入的主要窗口，为系统提 供赖以进行处理和决策控制所必需的原始信息【2 】。某 个具体过程、物态的动态检测或自动控制能否实现， 归根结底为能否找到一些恰当的传感器来忠实地、 迅速地、全面地反映该物态或过程的特征，并把它变 换为便于识别、传输、接收、处理和控制的信号。传感 器很大程度上影响和决定了系统的性能。针对该控 制过程的特点，传感器选用昆明理工大学自行研制 的微压差浓度传感器，该传感器是一种电动组合仪 表变送器，还可用来测量流体、蒸汽或气体的压力、 压差、负压等物理量，测量范围0 ～0 ．2 5 k P a 工作压 力0 ．0 1 m P a ，精度2 ．5 ％，输出信号4 。2 0 m A 。它是将分 级浓缩箱浓度产生的微压差水压信号加以测量并转 换成电流信号输出的一种传感器，所输出的直流电 流大小就代表了分级浓缩箱排矿管矿浆的浓度大 小。该传感器主要由浓度测量部分和转换部分组成。 2 ．2 调节器 调节器选用D ’r A 2 1 0 1 抗积分饱和电动指示调 节仪。所谓调节器饱和是指其输出值达到限幅值的 一种状态。当调节器达到饱和时，输出为恒值，输入 量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使 调节器退出饱和。饱和的调节器暂时隔断了输入与 输出间的联系，相当于使该调节环开环【3 】。抗积分饱 和电动指示调节仪是在电动指示调节仪基础上，附 加抗积分饱和限制器而制成的，这种调节仪在自动 状态下的积分信号将不会超过其极限值，并且当输 入偏差改变极性时，调节器的输出能及时反向按P 1 调节规律动作，消除积分饱和现象。当调节器处于手 动状态时，调节器没有输出限幅作用，调节器的输出 值不受限幅设定值影响，具有较好的应付事故能力。 这样可以在分级浓缩箱开车时或给矿量发生大范围 波动时，避免由于长时间大偏差所引起的积分饱和 现象，使排矿浓度平稳无超调地达到给定值，适时地 进入正常调节状态。 2 ．3 执行机构 执行机构主要由伺服机构和电动直行程执行器 组成。伺服放大器选用架装式F C 0 1 伺服放大器， 其作用是将调节单元输出的调节信号的大小和性质 转换成具有驱动执行器电动机工作的强电输出。电 动直行程执行器选用新型的Z K Z 一5 1 0 C 型。它的作 用是将伺服放大器输出的电能变成动能，去直线推 动悬吊于轴下方的排矿锥阀上下移动，以调青排矿 浓度的大小。 2 ．4 自动报警装置 自动报警装置主要由电流转换器、带上下限报 警的报警仪和电铃组成。电流转换器选用D Z L 一 2 0 0 0 型。报警仪选用X C L 一1 0 2 型，其上、下限可以 任意设定，电铃选用交流电铃。当浓度超过上限值 时或低于下限值时，自动报警，当分级浓缩箱断矿， 系统中的配电箱、传感器、执行机构出现故障以及 5 A 空气自动开关跳闸时均会自动报警，以警示现 场人员采取相应的措施，保证设备的安全和生产的 顺利进行。 自动控制系统的设备和仪表主要分装在二三个部 位，电动直行程执行器安装在分级浓缩箱一室顶部， 取代了原来的手轮装置；微压差浓度传感器安装在 分级浓缩箱一室顶部右侧面原来水位指示器附近， 以便于观看和维护；其它仪器仪表集中安装在一个 仪表控制箱内，仪表控制箱安装在现场操作平台j 二， 这样布局比较合理，也便于操作和管理。 3 工业运行与考察 该自动控制系统研制完成，在昆明理1 二大学选 矿自动化实验室进行了一个月的可靠性试验后，运 至现场，安装调试、投入使用。并于1 9 9 3 年l1 月 1 5 ～3 0 日进行了取样考察，考察结果如表l 。于1 1 月 2 7 。3 0 日对分级浓缩箱一室给矿、排矿、溢流进行了 7 2 h 的取样筛析，结果见表2 【2 1 。为了考察数据的重复 性，控制系统在运行了三个月后，于1 9 9 5 年1 月 2 4 ～2 7 日又组织了8 1 h 的连续考察，其结果见表3 。 情隶度测量值 定一。 给一 万方数据 ．4 6 ． 有色金属 选矿部分 2 0 0 7 年第1 期 表11 1 月1 5 ～3 0 日进行的取样考察结果 表3 T a bl S a m p l i n ga n a l y s i sr e s u l ti nN o v e m b e r15t o3 0 T a b3 注浓度控制值为3 0 ．O O ％ 由表1 可知，浓度控制值为3 0 ．0 0 ％，考察浓度 值为3 0 ．3 2 ％，控制精度为9 8 ．9 3 ％。按要求 0 ．1 m m 大于7 0 ％，实际为7 8 ．1 4 ％，粒度合格率为1 0 0 ％。 表2给矿、排矿、溢流筛析考察结果 T a b2 F e e d i n gm i n e r a l ，d r a i n i n gm i n e r a l ，o v e r f l o w i n g a n ds c r e e n i n ga n a l y s i sr e s u l t 由表2 可知，一室按一0 ．1 m m 计算的分级效率为 6 4 ．5 6 ％。 由表3 可知，浓度控制值为2 8 ．0 0 ％，考察浓度 值为2 8 ．7 0 ％，控制精度为9 7 ．5 0 ％， 0 ．1 m m 含量为 7 8 ．7 1 ％，粒度合格率为1 0 0 ％。 重复性考察结果 D u p l i c a t i o nc h e c k i n gr e s u l t 注浓度控制值为2 8 ．0 0 ％ 4 结语 整个控制系统采用自动化仪表代替人工对排矿 闸阀进行手动操作，对排矿浓度进行自动检测、定量 显示和自动控制，还能够对断矿、浓度超值和系统出 现的故障进行全功能报警和保护。系统的运行减轻 了工人的劳动强度，也降低了分级浓缩箱在高浓度 排矿时排矿口堵塞的故障率。系统设计先进，布局合 理，操作简单，运行可靠。经现场投入使用，浓度控制 精度为9 8 ．2 ％，粒度控制合格率1 0 0 ％。完全达到了 设计要求。特别是用微压差浓度传感器在无隔离介 质的情况下测量粗粒级高浓度矿浆浓度，既无射线 污染，又不磨损部件，在国内属首创。具有很好的推 广前景和实用价值。 参考文献 [ 1 ] 攀枝花矿山设计研究院，选钛厂．新型高效分级浓缩箱 研制报告[ R ] ．1 9 9 0 ． [ 2 ] 苏震．选矿自动化[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 5 ． [ 3 ] 胡寿松．自动控制原理[ M3 ．北京科学出版社，2 0 0 1 ． 下转第4 0 页 万方数据 破碎与磨矿是选矿工艺的重要组成部分，其能 [ 3 ] 妻箬爹篆兰嚣葛雾言罢设计碎磨流程的选择与计算 耗占选矿厂总能耗的比重较大，在基建投资和生产 E J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 1 2 2 8 3 1 ． 量、含水量和碎磨作业的规模等。 [ 6 ] 张光烈自磨技术的发展及其有关问题的评述⋯- 中国 一业垌翌蒌塞鬻要崇竺詈娶璺黧竺譬三芎，要茎霎。7 ，荔凿毒鬻蓑羔及生产特点综述Ⅲ有色金属． 孝苎亨乎堡粤早奎型，字辱苎草竺的基础上，最后经 u1 1 Ⅲ9 9 8 。懈 聊删1 “ 4 川1 - 胜- 4 。8 ．“““1 “””一⋯“1 。“⋯ 投资和生产成本权衡后，才能决定。 [ 8 ] 刘仁梁．城门山铜硫矿自磨矿半工业性试验与设计研究 参考文献 [ 9 ] 王先华，丁乾玲．节能降耗，提高矿山效益[ J ] ．有色冶金 I N F L U E N C Eo FC L A Yo NN ⅡN E R A LP R o C E S S I N G L A N GP i n g z h e n , R A OQ i l i n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A B S T R A C T T h em u dm a yi n f l u e n c et h ee f f e c t o fo r ec r u s h i n ga n dg r i n d i n g ．I no r d e rt oa n a l y s e st h ei n f l u e n c ea n d S O l V et h ep r o b l e m ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h r e ed i f f e r e n tw a y s ts e m i - a u t o g e n o u sg r i n d i n g ，w a s h i n go r ea n dt h e c r u s he q u i p m e n tu p g r a d e ．T h ei n v e s t m e n to ft h es e m i - a u t o g e n o u sg r i n d i n gw i l lc o s tal o ta n di ti si n f l u e n c e d g r e a t l yb yt h e o r eq u a l i t y ．T h ei n v e s t m e n to fw a s h i n go r ei s l o w , b u tt h eo r ep r o c e s s i n gw i l lb e c o m ev e r y c o m p l e x ．T ou p g r a d et h ec r u s he q u i p m e n tw i l li n f l u e n c et h eo r i g i n a lf l o wal i t t l e ，b u tt h i sm e t h o do n l yc a n r e d u c et h ei n f l u e n c eo ft h em u do r ei nac e r t a i ne x t e n t ．I nv i r t u eo fe x p e r i m e n tm e t h o d ，t h ec o s ta n a l y s e so f t h ei n v e s t m e n ta n dt h ep r o d u c t i o n ，w ec a na d o p tt h ei d e a lp r o p o s a l 。 K E YW O R D S o r ew i t h c l a y ； r o c kp r o e e s s i n g ；a u t o g e n o u sg r i n d i n g ；s e m i - a u t o g e n o u sg r i n d i n g ；o r e w a s h i n g 阶、 俞 俞 偷 仓 介 仓 仓 岔 仓 夼 夼 岔 仓 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 偷 夼 岔 僚 岔 岔 仓 岔 令 岔 信 上接第4 6 页 T H E A U T OC o N T R o LS Y S T E Mo FP U P L ED E N S I T Yo FE F F I C I E N TG R A D E R HS h i h o u , Z H E N GF u z h a o E n g i n e e r i n gI n s t i t u t eo fL a n dR e s o u r c e , K u n m i n gU n i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y , K u n m i n g6 5 0 0 9 3 , C h i n a I nt h ev i e wo ft h es i t u a t i o no ft h ee f f i c i e n t g r a d e ri nP a n z h i h u ai r o na n ds t e e lc o m p a n y ，w h i c h h a v e h a r do p e r a t i o n s ，d e l a y i n ga c t i o na n dc h a n g e a b l et e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r ，w eh a v ed e s i g n e dac o n t r o l s y s t e m t or e a l i z et h ea u t or e g u l a t i o nt ot h ep u p l ed e n s i t y ．I ti s v e r ys i g n i f i c a n tt o u t i l i z et h ec o n t r o ls y s t e mt o r e d u c et h em a n u a ll a b o u ri n t e n s i t y ，s t a b i l i z et h et e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e ra n di m p r o v ee c o n o m i cr e t u r n s ． K E YW O R D S g r a d e r ；p u p l ed e n s i t y ；c o n t r o ls y s t e m 万方数据