酒鋼選礦磨礦過程自動控制系統研究

曹 兵 孫洪碩 張立軍 蘇顯堂

（甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司）

在磁鐵礦選礦生產工藝中磁選機的給礦濃度和粒度是影響磁選機工作狀況的重要工藝參數。控制磨礦分級工藝參數是影響磁選機給礦濃度和粒度的重要手段。磨礦分級工藝參數的監控對控制磁選機精礦產品的品位和產量至關重要，因此必須保障磨礦分級的工藝參數運行在最佳的區間內。在磨選工藝過程中，首要保證磨礦分級系統效果，旋流器的給礦濃度和給礦壓力是影響其分級效果的主要因素，同時泵池液位是保證安全生產的關鍵條件［1-3］。依據典型的磨選工藝，設計高效實用的控制方案替代目前的人工調整方案，是實現磨選車間生產自動化的前提［4-5］。

1 磨選車間工藝參數分析

酒鋼集團選礦廠懸浮焙燒作業區磨磁區域工藝流程見圖1。

圖 1 磨選車間工藝流程

根據磨磁區域工藝流程，對以下磨選工藝參數進行控制。

（1）一段磁選機的給礦濃度。由于懸浮焙燒系統的出料量始終處于波動狀態，導致一段磁選的給礦濃度發生波動，影響一段磁選機的分選效果；因此，需要及時調整造漿泵攪拌槽上方的補加水開度，將給礦濃度穩定在工藝要求的范圍內，以保證磁選機的選別效果。

（2）造漿攪拌槽液位。由于通過調整造漿攪拌槽上方補加水開度穩定一段磁選機給礦濃度，必將引起造漿攪拌槽液位發生波動，為將攪拌槽液位穩定在安全區間，通過調整磁給泵的頻率，可防止造漿攪拌槽發生跑溢流和抽空事故。

（3）旋流器給礦濃度。由于一段磁選機精礦流量和立磨機磨后排礦流量隨機變化，導致旋流器的給礦濃度發生頻繁變化，必會影響旋流器溢流產品的粒度和產量，因此需要調整選給泵池上方的補加水開度，使選給泵池的濃度穩定在工藝范圍內，進而使旋流器的給礦濃度滿足旋流器生產要求。

（4）旋給泵池液位和旋流器給礦壓力。由于一段磁選機精礦流量和立磨機磨后排礦流量和補加水流量發生變化，造成泵池液位發生波動，通過調整旋給泵頻率，造成旋流器壓力發生變化，進而會影響旋流器的分級效率。因此，需要同時考慮旋流器給礦壓力和泵池液位地控制問題。

（5）立磨機補加水流量。由于穩定旋給泵池液位和旋流器給礦壓力、濃度過程中，會造成旋流器的沉砂濃度和流量發生波動，為了提高立磨機的磨礦效果，需要及時調整立磨機補加水開度，使立磨機磨礦濃度處在最佳的工況下，節能降耗。

2 磨選車間工藝參數過程控制設計

針對以上磨選區域工藝參數分析，對一段磁選機的給礦濃度、造漿攪拌槽液位、旋流器給礦濃度、旋給泵池液位及其給礦壓力和立磨機補加水流量等參數，通過PLC控制系統對其進行有效地控制，是磨選車間實現有效磨礦分級的重要前提。簡單、高效、可靠的自動控制技術是促進選礦工序的磨礦分級作業安全運行的關鍵因素之一。本文通過現場的實際控制問題，選用常規有效的控制方法對磨選區域工藝參數過程進行控制設計。

2.1 一段磁選機的給礦濃度控制

一段磁選機的給礦濃度大小是影響磁選機分選效果的關鍵因素。由于粉礦在懸浮焙燒系統中進行磁化焙燒一直處于流化狀態，致使經過焙燒后的出礦量處于波動之中，最終會導致造漿攪拌槽中的濃度忽高忽低，直接造成一段磁選機的分選效率下降。故為了提高一段磁選機的分選效率，需要根據一段磁選機的給礦濃度大小，及時調整造漿泵池上方的補加水調節閥開度調整補加水流量，保證一段磁選機的給礦濃度。一段磁選機的給礦濃度控制策略見圖2。

2.2 造漿泵池液位控制

穩定造漿泵池液位在一定的區間，防止其發生跑溢流或抽空的危險，是保證造漿過程安全運行的重要條件，因此必須通過及時調節磁給泵的頻率，消除由于造漿攪拌槽中的濃度發生波動導致泵池液位忽高忽低，最終將造漿泵池液位控制在工藝要求的范圍內。造漿泵池液位控制策略見圖3。

2.3 旋流器給礦濃度控制

旋流器給礦濃度的高低直接影響旋流器的分級效率，最終導致旋流器溢流的濃度和粒度發生變化。由于旋流器的給礦濃度受到的干擾因素很多，需要及時通過調節旋給泵池上方的補加水調節閥開度，將旋流器的給礦濃度快速地穩定在工藝要求的范圍內，因此需要根據人工調節補加水調節給礦濃度的經驗，制定可靠的模糊控制策略對給礦濃度進行自動控制。旋流器給礦濃度控制策略見圖4。

2.4 旋給泵池液位和旋流器給礦壓力

安全的泵池液位區間是關乎磨選分級的重要因素，旋流器的給礦壓力是影響旋流器分級效率的關鍵工藝參數。由于一段磁選機精礦流量和立磨機磨后排礦流量及補加水流量發生變化，造成泵池液位發生波動，通過調整旋給泵頻率，造成旋流器壓力發生變化，進而會影響旋流器的分級效率。因此，需要設計以給礦壓力為內環為輸入、以泵池液位為外環為輸入、以旋流器給礦泵頻率為輸出的先進的串級控制策略，將旋給泵池液位和旋流器給礦壓力穩定在工藝要求的范圍內。旋流器給礦濃度控制策略見圖5。

2.5 立磨機補加水流量

在將旋給泵池液位和旋流器給礦壓力、給礦濃度穩定在工藝要求范圍內的過程中，會造成旋流器的分級效率發生變化，引起旋流器的沉砂濃度和流量發生大的波動，為了提高立磨機的磨礦效果，需要及時調整立磨機補加水開度，使立磨機磨礦濃度處在最佳的工況下，節能降耗。立磨機補加水流量控制策略見圖6。

3 結 語

提高選礦自動化程度是未來選礦技術發展應用的大趨勢，實現自動一體化控制不但可以節省大量人力資源，還可以達到穩定生產過程、高效運行的目的。通過對酒鋼選礦廠磨礦過程工藝參數的分析與研究，分別對一段磁選機的給礦濃度、造漿泵池液位、旋流器給礦濃度、旋給泵池液位及其給礦壓力和立磨機補加水流量等控制方案進行設計，提出了實用的選礦廠磨礦過程自動控制策略，對磨選工藝進行了全流程優化，實現選礦廠降本增效、提產保質，同時對提高選礦廠磨礦過程的分級效率有著非常積極的意義。