機器人鐵礦石采制樣系統介紹

魏加棟

摘 要：大宗散裝鐵礦石物流采制樣工作流程比較煩瑣，對于大型鐵礦石專業碼頭和生產企業，傳統鐵礦石采制樣設備和化驗設備一般比較復雜，化驗結果和采制樣品質量受人工因素影響；本文引入一種機器人參與的全自動采制樣工藝流程，可以有效地減少人工勞動強度甚至取代人工，同時使得樣品質量和相應數據，避免人工因素影響。

關鍵詞：工業機器人；鐵礦石采制樣

0 引言

通過對比國內外鐵礦石采制樣流程，參照相關國際行業標準和國內相關標準，分析目前我國鐵礦石采制樣工藝流程的優、缺點，引入并改進一種更加符合我們國際行業趨勢和國內情況的鐵礦石采制樣工藝流程，并介紹這種流程的技術實現和在國內的應用情況。

1 傳統鐵礦石采制樣流程和機器人鐵礦石采制樣流程介紹

自2000年以來，我國鐵礦石進口量一直保持世界第一的位置，2014年鐵礦石進口量高達9.3億t，較2013年增加13.8%。鐵礦石屬于國家規定的法檢商品，按照國際貿易慣例，進口鐵礦石是以卸貨地的檢驗證書作為計價依據來進行貿易結算的。

因此，鐵礦石專業碼頭采制樣工作量很大。目前，大部分港口采用傳統鐵礦石采制樣工藝設備。通過了解澳大利亞和南非等國家的大型鐵礦石生產企業的鐵礦石采制樣工藝流程和相關作業標準，我們推出機器人采制樣工藝流程（俗稱大機械手采制樣方案）。

2 機器人鐵礦石采制化系統的設備組成

物料經過初級采樣機—送樣皮帶機—二級采樣機—緩沖斗—送樣皮帶機—樣品斗，最后到達樣品斗，這些設備同傳統取制樣系統設備基本一樣。

關鍵是樣品到達機器人系統后的處理。樣品斗一般約為80kg，經過機器人系統內的縮分機進行縮分——該縮分機為自動直線三出口縮分機，分別獲取粒度樣品40kg，分析樣品20kg，其余約20kg。粒度樣直接搬送到粒度測定單元進行粒度測試，分析樣品經過顎式破碎機破碎并縮分出3kg樣品，3kg樣品二分出兩個1.5kg樣品，進入水分測定單元；水分測定完畢后，其中一個水分樣品匯集成化學樣大樣，最后經過破碎縮分出500 kg化學分析樣，經過研磨后，樣品送入成分測定單元。

機器人水分測定單元主要設備有天平、自動烘箱等，其流程是，空盤稱重—接收水分樣品—重盤稱重—放入烘箱干燥（熱風循環烘箱或者紅外烘箱）—再稱重—記錄數據；最后將同一批次水分樣品按照標準要求進行匯總計算，得出水分含量數據。國內按照相關標準主要采用熱風循環烘箱，國外一些大型廠礦已經逐漸采用微波烘箱作為干燥設備——微波烘箱比熱風循環烘箱干燥時間更短，效率也更高一些。目前這種自動水分測定單元在煙臺港、日照港、曹妃甸、青島港等鐵礦石采制樣系統中都有應用。

機器人粒度測定單元主要設備有天平、自動多級篩分機、篩網存儲架等。機器人先根據樣品報檢要求將各級篩網從篩網架上取下，安裝在自動振篩機上，然后搬運粒度樣品倒入自動振篩機，自動振篩機按照設定流程執行篩分作業，篩分完畢自動對各粒級進行稱重，同時記錄稱重數據；稱重后的物料搬運倒入棄料皮帶機。目前這種自動粒度測定單元在寶鋼、青島港等鐵礦石采制樣系統中已有應用。

機器人成分測定單元主要設備由對輥破碎機、研磨機、無損XRF分析設備等組成。化學大樣先經過對輥破碎機破碎縮分后，送入自動研磨機研磨完畢，再送入XRF分析設備進行成分分析。市場上的自動研磨機主要有Herzog公司的Mill1500，Essa公司的BM2等型號。手持式XRF成分分析設備在國內采礦行業已經大量應用，但是應用到進口鐵礦石成分分析的，相對更加精密的儀器應用還不多。

上述應用方案的實現主要需要電氣自動控制技術、機器人應用技術、采制樣數據信息處理技術、機械結構設計等多種技術的綜合應用。

3 機器人鐵礦石應用方案技術應用特點

目前機器人鐵礦石應用方案中，在工藝流程方案確定后，首先應考慮機械設備系統布置，根據各機器人供應商提供的機器人載重和臂展等參數，選擇合適的機器人型號，再以機器人為核心，結合工藝流程，布置相關周邊設備；然后對機器人周邊設備進行自動化改進設計。主要設計內容有自動開關門密封熱風循環烘箱、自動多級密封振篩、自動成分測定分析儀、自動研磨機等設備。

電氣自動控制技術主要是以PLC應用技術為核心。

機器人應用技術是這套系統的核心技術。機器人逐漸成為一種標準設備供用戶選擇，目前我國機器人的主流品牌有ABB、庫卡、川崎、新松等。機器人供應時，除機器人本體外，還包含有控制器、示教器等設備。機器人應用技術包括機器人夾持具設計、機器人與控制系統通信和數據傳輸、機器人動作程序編寫和調試等幾個部分。

4 結論

綜上所述，機器人鐵礦石采制樣系統具有技術成熟，性能可靠，減少人工，運營維護簡單等優點，在一些新建港口的鐵礦石采制樣系統建設中已經被逐步采用；機器人鐵礦石采樣系統中，機器人主要起到物料搬運的作用，這樣可以避免人工接觸制樣粉塵、接觸烘箱高溫等惡劣環境，減少了制樣過程中的人工因素，大大降低鐵礦石采制樣過程中的人工成本，在我國人工成本逐漸增加，人口老齡化凸顯的趨勢下，機器人鐵礦石采制樣系統方案必將逐漸成為國內鐵礦石專業碼頭和大型鐵礦石生產洗選企業鐵礦石采制樣的首選方案。

參考文獻

[1]袁曉鷹.機器人技術在礦石機械化采制樣系統中的應用[M].北京：中國質檢出版社，2014.

[2]賀存君，等.鐵礦石機械取制樣系統工藝及設備[M].北京：冶金工業出版社，2011.