长期以来, 在我国的选矿厂中, 磨矿分级作业基本上都是采用人工控制。虽然操作工人在生产实践中积累了丰富的操作经验, 也总结了一系列的操作要领, 但由于磨矿分级作业过程复杂, 人工控制又存在滞后性, 这些都严重影响磨矿效果。另外, 随着生产规模的不断扩大和矿石日趋贫细杂, 操作和维护好这些昂贵的大型磨矿设备, 仅靠人工控制显然是不行的。江西铜业公司德兴铜矿大山选矿厂磨浮车间在磨矿回路中采用计算机控制, 实现了磨矿回路作业的自动检测和自动调节。木文结合其应用情况, 从选矿工艺的角度出发, 对计算机控制的原理、过程和存在的问题进行简单介绍和分析。

1 磨矿系统简介 1.1 工艺装配

德兴铜矿大山选矿厂前3万系统从美国MPSI(Minera Proeessing Systems INC)公司引进4台ϕ5.5m×8.5m溢流型球磨机分别与旋流器分级设备组成闭路磨矿系统。该系统包括皮带给矿部分、磨矿主机部分、砂泵旋流器分级部分和计算机控制部分。前3万共有4个系列, 单系列日处理能力为7500t, 每个系列工艺与装备均一样, 即由ϕ5.5m×8.5m溢流型球磨机与ϕ660mm水力旋流器组(7台/组)、406/355mm瓦尔曼泵组成。

1.2 每系列设施配置

(1) 给矿部分。主要有:①给矿机MEXICAN共8台, ②液压可调速驱动马达75HP1台, ③B1000普通胶带运输机1条, ④电子皮带称1套。

(2) 磨机部分。主要有:①ϕ5.5m×8.5m溢流型球磨机主机1台(包括筒体、端盖、大小齿轮、中空轴等); ②Airflex5.1 VC1600磨机传动离合器(空气离合器)1台, 把小齿轮轴与磨机传动电机相联, 空气压力为70370kg/m²; ③小齿轮润滑系统1套; ④主轴润滑系统1套, 为主轴提供连续地静压与动压润滑; ⑤主轴液压系统(筒体顶起及止推)1套, 主要用于球磨机顶起和径向止推作用; ⑥大齿轮喷雾系统1套; ⑦衬板机械手, 4个系列共用1台, 最大提升为907.2kg, 用于衬板检修升降; ⑧微拖装置, 4个系列共用1台, 55.2kW球磨机低速旋转装置, 主要用于维修时盘车和长时间静止再启动时松散物料用, 转速为0.1转/分; ⑨驱动电机(同步电机)1台, TS型功率为4042.5kW。

(3) 砂泵旋流器分级部分。  主要有:①砂泵:Warman泵16/14TU-AH型, 原设计安装2台(1台备用), 后改为安装1台, 检修时整体更换。②旋流器:ϕ660KREBS水力旋流器7台。

(4) 计算机控制及操作部分。

2 工艺控制过程 2.1 砂泵功率控制皮带给矿

(1) 控制原理。这个控制网络有就地给矿控制AUTO和远程给定控制RSP, 远程控制是把测量砂泵功率作为给定值, 当砂泵功率低于其额定功率时, 选择开关投入AUTO位, 执行矿量与皮带速度的单回路控制。当砂泵功率大于其额定功率时, 选择开关自动投入RSP位, 通过调节台效来达到稳定砂泵功率的目的。

(2) 控制过程。选AUTO位时, 根据所需台效, 可设计一个SP值, 该回路输出调节皮带速度，使皮带给矿量稳定在SP值(设定值)上(本厂设计台效为326t/h)。同时, 现场电子皮带秤向计算机控制系统提供一个与给矿量成正比的模拟信号, 该信号作为给矿回路的PV(过程变量)值, 回路的输出作为皮带速度的控制信号, PV值也可以作为给矿补加水回路的远程给定, 达到比例给水的目的(本厂给矿补加水设计为120t/h)。选RSP位时，则反之。

(3) 给矿量。给矿补加水(前补加水)及砂泵功率算法如下:给矿干矿量=皮带称显示-水分量(为矿量的3%)。

前补加水量:在比例给水条件下, 矿水比为1:0.3, 前补加水量=实际台效×0.3。

功率算法=功率系数×工作电压×工作电流。

给矿补加水一般控制在100~140t/h, 额定功率为374.98kW。

2.2 泵池液位控制砂泵速度

(1) 控制原理:现场液位检测仪向计算机控制系统提供一个与泵池液位成正比的模拟信号, 该信号作为回路的PV值, 回路的输出作为砂泵电机变频调速装置的控制信号, 调节砂泵速度, 达到稳定液位的目的。

(2) 控制过程:将回路选择手动MAN控制方式。根据所需泵速, 可以手动输入一个VO(阀位输出)值, 使砂泵电机工作在一个固定的转速上。如果回路选择AUTO方式, 则根据所需液位, 设定一个SP值, 那么变化的回路输出值随时改变泵速, 从而使液位稳定在SP值上, 实际液位设计为65%(±20%波动)。

2.3 旋流器给矿浓度控制泵池补加水

(1) 控制原理:现场核子浓度计向DCS(分布式控制系统)提供一个与给矿浓度成正比的模拟信号, 该信号作为回路的PV值, 回路的输出作为泵池补加水回路的远程给定, 从而达到稳定给矿浓度的目的。

(2) 控制过程:将泵池补加水(后补加水)回路选择为AUTO位, 根据所需流量的大小, 可以设定一个SP值, 则变化的回路输出随时改变阀位的开度, 使后补加水量稳定在SP位上, 如果将浓度回路选择AUTO方式, 同时将泵池补加水回路选择RSP方式, 则可一起构成一个串级控制回路, 从而通过改变泵池补加水达到稳定给矿浓度的目的。

(3) 旋流器给矿浓度算法=100×[(ρ_m-ρ_w)/(ρ_s-ρ_w)]×(ρ_s/ρ_m), 浓度设计值为59%。式中:ρ_w=1(水的密度), ρ_s=2.7(固体的密度), ρ_m为控制回路中实际的矿浆密度模拟信号。

前3万t磨矿控制见图 1。

3 监控功能

监控功能主要是指在球磨机运行中, 对其电机、小齿轮等主要部位的温度进行监控, 图 2显示了所有与球磨机和旋流器给液泵有关的RTD(电阻式温度探测器)点。

1^#~4^#、6^#、9^#~21^#DSR(屏幕直接代用符号)用于应答RTD的报警, 每个温度点都有其报警温度和跳闸温度, 一旦超过其报警温度, 计算机便会发出报警信号, 提醒操作人员及时处理。如故障未消除, 温度仍持续上升, 一旦超过跳闸温度, 便会自动停机以保护设备。

4 磨矿效果

磨矿细度是磨矿作业的质量指标, 是评价磨矿效果的主要依据, 附表是大山选矿厂1991年至1993年前3万t球磨机历年运行指标。

从附表可见, 在计算机控制下, 磨机能力与效率逐年提高, 1993年的指标已基本达到设计要求(设计-0.074mm占65%, 台效315t/h), 这充分显示了计算机控制的优越性。另外, 由于计算机控制系统具有完善的监控性能, 可以有效地防止设备事故的发生, 4台球磨机从投产至今, 未出过任何设备事故。

5 结语

(1) 选矿过程参数的测定往往是在含有粗糙和腐蚀的固体颗粒的矿浆中进行, 检测仪表易被矿浆粘附和腐蚀, 导致仪表失灵或检测数据失真。

(2) 由于技术和设备方面的原因, 目前是以旋流器溢流浓度为最终控制参数, 如想进一步提高磨矿效果, 必须尽快过渡到以粒度(-0.074mm含量)为最终控制参数的阶段。

(3) 闭路磨矿过程参数多, 各个参数之间又相互影响、相互制约, 因此必须尽快建立数学模型, 改变目前分级控制的状态, 以提高磨矿效果。