水口山選礦廠自動(dòng)化應(yīng)用與開(kāi)發(fā)

水口山選礦廠自動(dòng)化應(yīng)用與開(kāi)發(fā)

20世紀(jì)20年代，中國(guó)有一家機(jī)械采礦廠，湖南水口山采礦廠是中國(guó)最早的采礦廠。新中國(guó)成立后,水口山在選礦指標(biāo)、處理量和選礦科學(xué)技術(shù)等方面都有較大發(fā)展。20世紀(jì)50至60年代,水口山低頻感應(yīng)電爐熔鋅澆注、冷卻、脫模、運(yùn)錠的工序自動(dòng)化生產(chǎn)能力大大提高。改革開(kāi)放初期,在國(guó)內(nèi)國(guó)際環(huán)境的雙重影響下,水口山用于生產(chǎn)方面的自動(dòng)化技術(shù)并不多,最主要是因國(guó)內(nèi)的科學(xué)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,自主創(chuàng)新能力不強(qiáng),絕大部分技術(shù)和設(shè)備需要引進(jìn)。如1988年我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)QSL煉鉛工藝談判,至1993年試投產(chǎn),因各種原因該工藝在我國(guó)未獲成功,故難以推廣。1998年我國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院和水口礦務(wù)局牽頭,組織池州冶煉廠、河南豫光金鉛集團(tuán)和溫州冶煉廠五方集資,進(jìn)行氧氣底吹熔煉———鼓風(fēng)爐還原工業(yè)試驗(yàn)(水口山煉鉛法)取得成功。水口山煉鉛法是一項(xiàng)污染少、投資少、見(jiàn)效快的可取方案,之后在全國(guó)鉛冶煉企業(yè)進(jìn)行推廣。經(jīng)過(guò)多年的努力,一批具有行業(yè)特色的自動(dòng)化產(chǎn)品與技術(shù)相繼問(wèn)世,并投入生產(chǎn),如陽(yáng)極自動(dòng)線、陰極自動(dòng)線、精鉛鑄型自動(dòng)線、液壓氣壓技術(shù)、y射線濃度計(jì)、超聲波粒度測(cè)定儀、x熒光分析儀等在冶金生產(chǎn)中都發(fā)揮了重要作用。21世紀(jì)以來(lái),水口山自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)工作再上新臺(tái)階,并產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。所有設(shè)計(jì)都實(shí)現(xiàn)了CAD設(shè)計(jì),徹底甩掉了人工繪圖,以具有21世紀(jì)先進(jìn)水平的水口山“40萬(wàn)t”金銅綜合回收產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造項(xiàng)目的開(kāi)工,標(biāo)志著又迎來(lái)了一個(gè)水口山自動(dòng)化應(yīng)用與開(kāi)發(fā)的春天。目前在水口山冶金自動(dòng)化已經(jīng)成為冶金工藝的一個(gè)重要組成部分,冶金自動(dòng)化也正是靠著本身的實(shí)力與優(yōu)勢(shì)不斷提升在生產(chǎn)中的地位與作用。1未來(lái)，色銀行業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的需求1.1色產(chǎn)資源性和質(zhì)量的現(xiàn)狀我國(guó)雖然是目前世界上最大的有色金屬產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó),但是國(guó)內(nèi)有色金屬礦產(chǎn)資源保證程度比較低,同時(shí)我國(guó)有色金屬深加工產(chǎn)品和新材料開(kāi)發(fā)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大,短時(shí)期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)大量出口,有色金屬產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易長(zhǎng)期存在巨額逆差。來(lái)自中國(guó)有色金屬協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù):2011年我國(guó)有色金屬進(jìn)出口貿(mào)易總額創(chuàng)歷史新高,達(dá)到1607億美元,同比增長(zhǎng)28%,增幅比“十一五”期間的平均增幅高7.3%,全年進(jìn)出口貿(mào)易逆差額為744億美元,同比增長(zhǎng)8%;2013年我國(guó)有色金屬行業(yè)運(yùn)行情況仍為不振,而影響行業(yè)的主要問(wèn)題還是下游需求不旺,產(chǎn)能過(guò)剩,有色金屬行業(yè)銷(xiāo)售收入利潤(rùn)僅為3.56%,同比下滑了0.36%。有色行業(yè)未來(lái)在種類(lèi)和質(zhì)量?jī)煞矫娴陌l(fā)展都存在著很多制約因素。在產(chǎn)能增加方面,首先是資源缺乏的矛盾日益突出,例如按目前的消耗水平,現(xiàn)有冶金礦產(chǎn)資源將很難保證本世紀(jì)內(nèi)生產(chǎn)的需求;其次,能源結(jié)構(gòu)不合理,二次能源利用還很不充分,能耗高;第三,推行高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、污染少的綠色清潔生產(chǎn)雖已有了初步成效,但從總體上看還處于初始階段。在品種質(zhì)量方面,首先是淘汰落后工藝裝備的任務(wù)還未完成,流程的全面優(yōu)化和工藝裝備的進(jìn)一步優(yōu)化還受各種條件的制約,大型設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口。其次在新品種開(kāi)發(fā)方面原創(chuàng)性自主創(chuàng)新不多,產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)保障體系尚需完善。1.2自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)制約有色行業(yè)發(fā)展問(wèn)題的解決,最終必須依靠冶金行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的增強(qiáng),同時(shí)對(duì)冶金自動(dòng)化技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。鉛電解精煉是粗鉛———精鉛流程降低能耗和提高環(huán)境質(zhì)量的瓶頸,目前現(xiàn)狀和國(guó)際煉鉛發(fā)展目標(biāo)有相當(dāng)大的差距,要向電流效率高于97%、直流電耗≤110kW/tPb、鉛回收率高于99%、煤耗≤80kg/tPb的21世紀(jì)國(guó)際先進(jìn)目標(biāo)努力。對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的需求主要有:信息技術(shù)與系統(tǒng)工程技術(shù)相結(jié)合,不斷優(yōu)化操作工藝,提高技術(shù)性能指標(biāo);開(kāi)發(fā)更多的專(zhuān)用儀表,特別是直接在線檢測(cè)質(zhì)量的儀表,采用數(shù)據(jù)融合技術(shù);數(shù)學(xué)模型、專(zhuān)家系統(tǒng)和可視化技術(shù)相結(jié)合,保證冶煉過(guò)程順利;時(shí)刻關(guān)注國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù),對(duì)已引進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行消化和吸收。選礦自動(dòng)化技術(shù)是在選礦生產(chǎn)中,采用儀表、自動(dòng)裝置、電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)和設(shè)備,對(duì)選礦生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)和選礦生產(chǎn)流程狀況實(shí)行監(jiān)測(cè)、模擬、控制,并對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行管理的技術(shù)。而礦物資源的貧化,選礦設(shè)備的大型化和智能化,以及選礦工藝的不斷發(fā)展,對(duì)設(shè)備的效率和可靠性、過(guò)程參數(shù)的穩(wěn)定及各段產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。1.2.1系統(tǒng)啟動(dòng)和停機(jī)要求設(shè)計(jì)的程序自動(dòng)操縱某些生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行周期性操作,在破碎過(guò)程中對(duì)某些設(shè)備(如各段破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、振動(dòng)篩、油泵等)按流程要求進(jìn)行順序的啟動(dòng)或停機(jī)。1.2.2系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)視要求利用各種信號(hào)連鎖裝置和工業(yè)電視對(duì)破碎機(jī)、磨碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各儲(chǔ)礦倉(cāng)排礦口和皮帶轉(zhuǎn)載漏斗等關(guān)鍵部位及料流進(jìn)行監(jiān)視。借助流程模擬盤(pán)、工業(yè)電視或屏幕顯示器監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。當(dāng)某一工藝參數(shù)超出允許范圍時(shí),監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)便自動(dòng)地發(fā)出聲光信號(hào),進(jìn)行報(bào)警或預(yù)報(bào)警,同時(shí)自動(dòng)打開(kāi)安全機(jī)構(gòu)并停車(chē)。1.2.3選機(jī)測(cè)量及分析要求對(duì)重要工藝參量(如礦物粒度、礦漿濃度、礦倉(cāng)料位、泵池和浮選機(jī)的液位、礦漿酸堿度、金屬含量、礦量、水量、藥劑量、電耗量等)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量、分析、指示或記錄,同時(shí)將上述參量變換成電信號(hào),以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和儲(chǔ)存,實(shí)現(xiàn)選礦過(guò)程和調(diào)度管理的自動(dòng)化。1.2.4動(dòng)檢測(cè)儀表的建立現(xiàn)代化的選礦廠都普遍采用以計(jì)算機(jī)為中心的自動(dòng)化管理系統(tǒng)。要求自動(dòng)檢測(cè)儀表提供的數(shù)據(jù),由計(jì)算機(jī)計(jì)算出原礦處理量、金屬回收率、精礦的品位和數(shù)量、電能和藥劑的消耗量,并隨時(shí)在計(jì)算機(jī)終端上顯示出來(lái),最后打字機(jī)打印出班、日、月生產(chǎn)報(bào)表,供調(diào)度管理使用。2數(shù)字經(jīng)濟(jì)技術(shù)提高了生產(chǎn)制造職能目前有色金屬行業(yè)正處于低速時(shí)期,從積極的一面看,這也是推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的大好時(shí)機(jī)。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)各類(lèi)傳感器和數(shù)字科學(xué)計(jì)算機(jī)。傳感器就是能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的一種檢測(cè)裝置,簡(jiǎn)單說(shuō)傳感器就是將外界信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。傳感器由敏感組件和轉(zhuǎn)換組件組成,能夠滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求,是實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。常用的傳感器有壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、位傳感器等,這些傳感器有效的組合,實(shí)現(xiàn)了冶金自動(dòng)化的順序控制、過(guò)程控制、傳動(dòng)控制以及運(yùn)動(dòng)控制,提高了冶金自動(dòng)化系統(tǒng)的性能。數(shù)字計(jì)算機(jī)的全流程模擬,實(shí)現(xiàn)以科學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)施和制造。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和計(jì)算力學(xué)技術(shù),基于各種冶金模型,進(jìn)行流程離線仿真和在線集成模擬,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織優(yōu)化、生產(chǎn)流程優(yōu)化、新生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。提升有色冶金生產(chǎn)制造職能。在生產(chǎn)組織管理方面,基于事例推理、專(zhuān)家知識(shí)的生產(chǎn)計(jì)劃與運(yùn)籌學(xué)中網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù),提供快速調(diào)整作業(yè)計(jì)劃的手段和能力,以提高生產(chǎn)組織的柔性和敏捷化程度;根據(jù)各工序參數(shù),自動(dòng)計(jì)算各工序的生產(chǎn)順序計(jì)劃及各工序的生產(chǎn)時(shí)間和等待時(shí)間,實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的全線跟蹤和控制,并能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求和專(zhuān)家知識(shí),進(jìn)行靈活的調(diào)整;異常情況下的重組調(diào)度技術(shù)以及在多種工藝路線情況下,人機(jī)協(xié)同動(dòng)態(tài)生產(chǎn)調(diào)度。在質(zhì)量管理方面,基于數(shù)據(jù)挖掘,統(tǒng)計(jì)計(jì)算與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù),對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行預(yù)報(bào)、跟蹤和分析;根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù),判定在生產(chǎn)中發(fā)生的品質(zhì)異常。在設(shè)備管理方面,采用生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷與預(yù)報(bào)技術(shù),建立設(shè)備故障、壽命預(yù)報(bào)模型,實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)維護(hù)。在成本控制方面,采用數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)報(bào)技術(shù),建立動(dòng)態(tài)成本模型預(yù)測(cè)生產(chǎn)成本;利用動(dòng)態(tài)跟蹤控制技術(shù),優(yōu)化原材料的配比、能