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我国铁矿资源丰富,但品位普遍较低,脉石成分复杂,连生紧密,难以直接入炉冶炼,因此我国选矿厂普遍采用磨矿—磁选—浮选工艺流程来提高铁精矿品位。其中浮选过程是选矿环节中最为关键和重要的生产环节,是根据矿物表面物理化学性质的差异(矿石颗粒表面亲水性疏水性性质的差异),将浮选矿浆分离成品位合格的精矿和尾矿。浮选过程精矿品位和尾矿品位是反映精矿中有用矿物的金属含量和损失在尾矿中的金属含量,是表征浮选过程产品质量和生产效率的关键工艺技术指标。浮选生产过程运行控制的目标是将精矿品位和尾矿品位控制在目标值范围内,尽可能提高精矿品位、降低尾矿品位,最终提高精矿品位和金属回收率,对于提高浮选过程产品质量、降低消耗、提高经济效益具有重要意义。 精矿品位和尾矿品位与浮选药剂存在着强非线性、不确定性等综合复杂特性,随给矿浓度、给矿量、给矿粒度、给矿品位和矿石成分等边界条件变化而变化,难以建立精确数学模型,且难以在线连续检测,因此难以采用已有的控制方法将精矿品位和尾矿品位控制在目标值范围内。只能依靠操作员凭经验对浮选药剂进行设定,当边界条件和运行工况频繁变化时,人工手动控制方式不能及时准确的对浮选药剂进行设定,常常造成浮选过程“跑槽”、“冒槽”和“不刮泡”等现象发生,精矿品位和尾矿品位波动严重、浮选药剂消耗大、精矿品位低、金属回收率低。 本文依托国家863高技术计划项目“选矿工业过程综合自动化系统研究与开发”,结合鞍钢集团弓长岭矿业公司“浮选柱提纯磁铁精矿工艺技术研究”项目,以将精矿品位和尾矿品位控制在目标值范围内,并尽可能提高精矿品位、降低尾矿品位为目标,开展了磁铁矿浮选过程智能控制系统的研究,取得了如下成果:提出了由浮选药剂智能设定和浮选药剂开/关控制、浓密机底流浓度Fuzzy-PID复合控制、浮选液位PID参数自适应模糊控制等过程控制所组成的磁铁矿浮选过程智能运行控制方法;设计和开发了实现上述智能运行控制方法的智能控制软件,研制了由智能控制软件,数据库,PLC控制系统,监控计算机,核子浓度计、电磁流量计和压力传感器等检测仪表,变频器、电动调节阀和加药电磁阀等执行机构组成的磁铁矿浮选过程智能控制系统,并成功应用于鞍钢集团弓长岭矿业公司磁铁矿浮选过程,取得了显著的应用效果。本文的主要研究工作归纳如下: 1.提出了将精矿品位和尾矿品位控制在目标值范围内的智能运行控制方法。该方法由浮选药剂智能设定和浮选药剂开/关控制、浓密机底流浓度Fuzzy-PID复合控制、浮选液位PID参数自适应模糊控制等过程控制组成。 浮选药剂智能设定由单位药剂预设定模型、前馈补偿模型、反馈补偿模型和浮选药剂量计算模型组成。其中,单位药剂预设定模型根据浮选过程给矿边界条件矿浆浓度设定值、给矿量设定值,给矿粒度、给矿品位,以及精矿品位目标值和尾矿品位目标值,采用规则推理技术设定出单位药剂预设定值;反馈补偿模型根据精矿品位和尾矿品位目标值与实际值的偏差,采用模糊推理技术对单位药剂预设定值进行反馈补偿,以克服不确定性干扰的影向;前馈补偿模型根据给矿浓度和给矿流量期望值与实际值的偏差,采用模糊推理技术对单位药剂预设定值进行前馈补偿值,从而得到单位药剂设定值;浮选药剂量计算模型根据单位药剂设定值和浮选给矿量给出浮选过程所需浮选药剂加入量设定值。 2.设计和开发了磁铁矿浮选过程智能控制系统。设计和开发了实现上述智能运行控制方法的磁铁矿浮选过程智能控制软件,研制了由智能控制软件,数据库,PLC控制系统,监控计算机,核子浓度计、电磁流量计和压力传感器等检测仪表,变频器、电动调节阀和加药电磁阀等执行机构组成的磁铁矿浮选过程智能控制系统。 3.将设计和开发的磁铁矿浮选过程智能控制系统应用于由4台浓密机、1台矿浆搅拌桶、3台浮选柱、6台矿浆循环泵、1套加药装置、1台磁选机,以及精矿槽和尾矿槽等设备组成的磁铁矿浮选过程,取得显著的应用效果。运行结果表明:精矿品位提高了0.52%、尾矿品位降低了4.00%、药剂消耗降低了17.5%、年经济效益427.19万元。 工业应用结果表明本文所提出的磁铁矿浮选过程智能运行控制方法及智能控制系统对于实现其它浮选过程的运行控制具有推广应用价值,对于难以建立过程精确数学模型的复杂工业过程的运行控制具有借鉴意义。