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采矿球磨机的控制系统设计
发布时间：2013-04-17 08:40 来源：未知
一、磨矿过程控制
(1)磨矿控制概述。通过安装在主厂房内的检测设备、驱动执行设备、添加计量设备等，对磨选主厂生产流程中的各设备运行的工况、生产流程的工艺参数等进行自动检测，并由磨选主厂控制系统对自动检测的数据进行自动采集。通过对采集数据进行的分析，由磨选主厂PLC控制系统根据生产的状况及要求，对磨选主厂的生产设备、工艺参数、工艺过程进行自动控制和操作。
对于选矿来说，将有用矿物与脉石分离是选矿生产的基本任务。矿石经破碎、磨细、旋流、磁选使有用矿物分离而又不过粉碎，是选矿获得较好工艺指标的基础。因此，按设计要求控制磨矿浓度和分级粒度，是磨矿分级流程作业的目的。
(2)自动加球控制。由于球磨机的钢球充填率是根据生产一段时间后，实际测定钢球的球耗，在此基础上正常补充钢球即可，这也是通常所说的人工加球，人工加球的缺点是：刚加过球后球磨机的钢球量高，加球前球磨机的钢球量少，且钢球比也不均匀，球磨机中间停车时间常被忽略不计，时间长后球磨机的钢球不是过多就是亏球。为了避免此类现象，本方案采用自动加球机，自动加球机根据球磨机开车分时分量自动加球。
控制好球磨机的钢球充填率还要控制好球磨机的磨矿浓度、矿石装载量，就能够使球磨机达到较高的矿石处理效率。
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(3)磨矿效率检测。磨机功率、音强与负荷关系如图1所示。
由图1可以看出，球磨机运行过程中，当矿石充填率低时，电耳信号高，功率随着充填率增高，电耳信号降低，同时功率消耗增高；达到一定充填率时，电耳继续降低，但是功率开始下降。磨机“胀肚”与空砸预处理保护：通过实物标定可以将磨机“胀肚”趋势点的电耳信号作为“胀肚”信号比较值——即临界点，当电耳信号高于临界点时，磨机工作正常，按原定控制过程工作。当电耳信号接近临界点时，说明磨机具有“胀肚”趋势，控制过程进入“胀肚”预先处理保护部分。
(4)磨矿浓度控制。在球磨机的状态、旋流器的状态、以及后流程的生产状况都好的情况下，由专家控制系统作出矿性的分析，判断出逐步提高或减少球磨机的给矿量和给水量，直至达到球磨机给矿量的上限值或下限值，自动寻找磨矿新的稳定生产平衡点。
由于在罗河铁矿选矿厂设计中，一段球磨矿石在入磨前加入了电子皮带秤，一段球磨机的入磨矿量有计量。一段旋流器的沉砂返回到一段球磨机，对一段旋流分级返砂量及浓度可以由工业试验取得，同样经取样标定后取一组或几组具有代表性的量，根据一段球磨机磨矿浓度要求建模算出一段磨矿补加水量，把算出的补加水量作为给定进行自动控制，可达到控制一段磨矿浓度的要求。
二段球磨机磨矿浓度，二段旋流器的沉砂返回到二段球磨机，对二段旋流分级返砂量及浓度，同样经取样标定后取一组或几组具有代表性的量，即可建模算出二段磨矿补加水量，把算出的补加水量作为给定进行自动控制，也可达到控制二段磨矿浓度的要求。
一、旋流器分级过程控制
旋流器是一种应用广泛的离心分级设备。其结构简单，本身无运动部件，操作容易，体积小处理量大，分级效果好，占地面积小，矿浆在其内停留的数量和时间少，维护方便。然而，在生产过程中影响旋流器工作效率的因素很多，如旋流器的固有参数：内径、给矿口尺寸、溢流管直径、沉砂口直径、溢流管插入深度、柱体高度、锥角等，外部参数：矿石性质、给矿压力、矿浆浓度、给矿量等。这些参数均会影响到旋流器的分级效率，但对旋流器自身工艺而言，固有参数和矿石性质不可控的情况下，则给矿压力和给矿浓度直接影响到旋流器的分级效率。随着选矿自动化的发展，旋流器自动化正是解决这些问题的关键所在，传统的人工调节方式既不准确也不及时。而旋流器自动控制系统的应用，不但克服了人工调节的缺点，而且还可以改善旋流器的分级性能，为选矿厂带来直接的经济效益，同时减轻了岗位工人的劳动强度。以下将对旋流器的过程控制方案进行具体分析：
(1)对旋流器的给矿管内的给矿压力进行检测，并将该压力调整和控制在某一较好的区间范围。即通过变频器对旋流器的给矿砂泵进行控速，通过控制给矿体积量来达到控制给矿压力的目的。
(2)对旋流器的给矿浓度进行检测（浓度是间接反映溢流粒度的一个重要指标，不同的溢流浓度会分离出不同的矿物粒度，建立溢流浓度和溢流粒度的关系数学模型，根据数学模型控制给入旋流器的给矿浓度）。结合工艺需要的分离粒度，通过调节矿浆泵池的补加水阀，进行补加水量的调节。使旋流器的给矿浓度稳定在能够分离出合格粒度的浓度上。由此，控制系统通过上述的控制调整，在保证分离出工艺要求粒度的基础上，来提高旋流器的分级效率。
三、浮选选硫过程控制
罗河铁矿选矿厂的新磨选系统的选别工艺设计，是浮选硫后再进行磁选。其浮选硫的工艺为：一次粗选、一次扫选和二次精选工艺。根据罗河铁矿选矿厂浮选硫的流程配置，对罗河铁矿选矿厂工艺过程实施控制如下：
(1)浮选的启／停与监控。由于浮选硫的生产配置是按磨矿系统对应配置的。所以，在启动流程进行生产时，控制系统将按照对应系列，启动浮选硫生产系统。
同时，控制系统对浮选设备的运行状态，进行实时的自动跟踪和监控，在设备出现异常状况时，控制系统会自动地进行处理或进行报警提示。
(2)浮选药剂添加与控制。浮选药剂添加的控制实施，将采用控制系统的自动控制调整，与岗位人员通过现场显示触摸屏，进行少量调整的方式。具体实现方式如下：
a系统自动加药控制。由于在磨矿控制环节控制系统对球磨机的给矿量进行了实时的检测，所以，控制系统可根据现时生产的处理矿量，对浮选硫系统的黄药和2#油进行药剂量的配比添加。
b局部点位的少量调整。在某些点位环节，还可由岗位人员视工艺的具体情况通过加药系统的触摸屏进行少量的药剂量调整。其好处是采用了数字化操作和显示，岗位人员经过短时间的操作和熟悉后，调整加药的数字概念非常清晰，便于迅速调整工艺出现的小偏差。
c药剂具体的添加系统。对浮选药剂的自动添加拟选用我院自主研发的SMCJ型程控加药机。该加药机采用SIEMENS(西门子)的S7-200 PLC作为主控制器，其可靠性优于单板机或单片机控制系统。加药机可以根据现场工艺要求选择加药方式，可以选择人工给定加药量和系统自动设定加药量。同时，该加药机通过PROFIBUS工业总线网络实现与整个控制系统融为一体。
(3)浮选槽液位检测与控制。保证浮选槽的液面高度（即浮选槽的液位），使刮板能够很好地挂出泡沫，也是提高浮选效果的重要保证。因此，对浮选槽的液位进行检测，同时通过放矿阀来控制调整浮选槽的液位高度，使浮选槽的液面维持在较好的高度上（建议设备选购浮选槽时，要配置电动可调的放矿阀）
(4)硫浮选控制特点。
A控制系统可根据球磨开机的系列，对浮选流程进行生产自动配置，并启动选配的浮选流程进行生产。
B．控制系统对浮选设备的运行状态，进行实时的自动跟踪和监控，对设备出现异常状态进行处理或进行报警警示。
C．根据磨选生产实时的处理矿量进行药剂量的配比添加（主要指粗选部分，后流程小量调整可由加药系统微调）。
