1.引言
銅冶煉過程產(chǎn)生的附屬產(chǎn)物--爐渣，含銅相對較高，是寶貴的銅資源。當前，國內(nèi)外技術(shù)先進的銅冶煉廠都采用銅冶煉渣選礦方法，回收冶煉渣中的銅元素，降低金屬損失率。白銀有色集團銅冶煉渣選礦系統(tǒng)磨礦物料是混合銅冶煉爐渣，由經(jīng)過一段粗碎、半自磨后的銅冶煉白銀爐渣、閃速爐渣和轉(zhuǎn)爐爐渣混合而成(表1)，終端產(chǎn)品為品位24%的單一銅精礦，銅回收率86.0%。其中，長約24米、重量達520噸的￠5.5*9.5M溢流型球磨機，是銅冶煉渣磨選系統(tǒng)中大型重要關(guān)鍵設(shè)備，是破碎機之后，對銅冶煉渣繼續(xù)粉碎，以得到符合選礦工藝要求、更細顆粒產(chǎn)品的機械設(shè)備，具有破碎比高、適應(yīng)性強、處理渣料能力大的特點;其正常運行與否直接關(guān)聯(lián)磨礦的細度、質(zhì)量，對渣選礦系統(tǒng)有舉足輕重的影響。
表1. 白銀有色集團銅冶煉渣選礦系統(tǒng)球磨物料構(gòu)成
2.￠5.5*9.5M溢流型球磨機構(gòu)成及工藝參數(shù)
由表1可知：銅冶煉渣料較一般銅礦石密度高、硬度大;因此對磨礦工藝中的球磨設(shè)備要求更高，以達到較好的磨礦粒度和磨礦產(chǎn)出率。白銀有色集團天誠選礦公司銅冶煉渣選礦工藝為：一段粗碎、半自磨加球磨構(gòu)成閉路磨礦分級回路;兩次粗選、掃選和三次閉路精選構(gòu)成浮選工藝，中礦集中返回溢流型球磨機復(fù)磨。為保證球磨機磨礦粒度滿足生產(chǎn)工藝要求，球磨機裝球直徑不超過40mm，工藝流程如下：
圖1. 銅冶煉渣選礦原則工藝流程圖
選用中信重工機械股份有限公司制造的￠5.5*9.5M溢流型球磨機，做為磨礦系統(tǒng)主要設(shè)備。其構(gòu)成部件有：給料小車、主軸承、筒體部、傳動部、主電機、慢速驅(qū)動裝置、頂起裝置、潤滑用途的全靜壓軸承液壓站、電控部分等，同時采用DCS控制，如圖2所示：
圖2. ￠5.5*9.5M溢流型球磨機結(jié)構(gòu)組成
根據(jù)銅冶煉渣磨選流程及物料性質(zhì)，設(shè)計計算溢流型球磨機工藝參數(shù)如下：
表2. 銅冶煉渣選礦￠5.5*9.5M溢流型球磨機工藝參數(shù)
3. ￠5.5*9.5M溢流型球磨機工作原理、結(jié)構(gòu)特點
結(jié)合銅冶煉渣磨選流程、物料性質(zhì)及球磨機工藝參數(shù)特點等，￠5.5*9.5M溢流型球磨機性能參數(shù)設(shè)計如表3：
表3. ￠5.5*9.5M溢流型球磨機技術(shù)性能參數(shù)
工作原理：
4800KW同步電機以200r/min工作轉(zhuǎn)速，驅(qū)動傳動部小齒輪軸組運轉(zhuǎn)，經(jīng)過大、小齒輪嚙合，帶動內(nèi)徑5.5m的球磨機筒體部以13.8r/min工作轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。預(yù)裝入筒體中的研磨介質(zhì)—直徑小于40mm鋼球，受到摩擦力和離心力綜合作用，隨筒體旋轉(zhuǎn)做圓周運動，并被提升至一定高度，當鋼球自重大于圓周運動綜合作用力時，鋼球在自重影響下，以一定的初始線速度做拋物線運動;而投入￠5.5*9.5M溢流型球磨機粒度為1.5mm的銅冶煉渣，同時受下落鋼球撞擊、鋼球之間、鋼球與磨機筒體壁耐磨襯板間附加壓碎及磨剝作用而被粉碎，借助于球磨機筒體內(nèi)水的沖力，將被磨碎合格物料經(jīng)波浪形隔板溢流，送出球磨機筒體外至出料部，完成球磨機磨礦過程，得到粒度0.047mm的合格球磨物料。并經(jīng)砂泵輸送至旋流器分級、溢流，獲得80%-325目的磨礦產(chǎn)品，進而輸入浮選作業(yè)。
結(jié)構(gòu)特點：
為方便運輸、現(xiàn)場安裝等，￠5.5*9.5M溢流型球磨機主要部件--筒體部，分為三段，由兩端中空軸、端蓋及圓筒組成。筒體與筒體、筒體與端蓋間采用止口定位，精密配合。進出料端蓋及筒體內(nèi)裝有螺栓固定襯板：筒體襯板斷面呈波浪形，端部襯板裝有提升條，以避免端蓋和筒體磨損過快。筒體襯板與筒體間、端襯板與端蓋間墊有橡膠墊，緩沖鋼球沖擊筒體及提高襯板與筒體內(nèi)壁貼合的緊密度。筒體外表面螺母配以橡膠密封環(huán)和金屬壓圈，防止磨漿外溢。
支承球磨機回轉(zhuǎn)部的兩個Sn-Pb銅合金￠2800mm主軸承，是具有自動調(diào)心功能的靜壓滑動軸承，裝有鉑熱電阻探頭，動態(tài)監(jiān)控軸承及中空軸溫度。120°銅合金軸襯的主軸承軸瓦有2個機加工高壓油腔，球磨機啟動前及運轉(zhuǎn)中持續(xù)供給的高壓油，經(jīng)分流馬達進入油腔，形成自動靜壓油膜補償，并保持>0.2mm連續(xù)靜壓油膜厚度，以保證軸頸與銅瓦完全隔離，降低機器啟動沖擊負荷，延長主軸承使用壽命。
大齒輪、小齒輪軸組、齒輪罩等部件組成￠5.5*9.5M溢流型球磨機傳動部。合金鋼材質(zhì)的大、小齒輪斜齒嚙合傳動，以便傳輸更大的傳動力、減小傳動沖擊，使球磨機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，延長傳動件使用壽命。同時，采用噴霧潤滑裝置定時定量自動噴注潤滑油，在大齒輪表面形成潤滑油膜;小齒輪軸承潤滑則由球磨機靜壓軸承液壓站供油完成。
45W制動電機、行星減速器、D60VC1600氣動離合器等，構(gòu)成￠5.5*9.5M溢流型球磨機MMZ6型慢速驅(qū)動裝置，用于機器檢修及更換筒體內(nèi)部襯板。慢速驅(qū)動裝置工作轉(zhuǎn)速1.3r/min，啟動時主電機不結(jié)合，而主電機工作時，慢速驅(qū)動則斷開。
頂起裝置包括移動式液壓油泵站、平衡閥、液壓千斤頂組及托架等。停機檢查、維修主軸承軸瓦時，頂起裝置能夠頂起筒體，其千斤頂頂起速度20～30mm/min，負荷同步性能不低于99%。
4.DCS控制系統(tǒng)
合理的磨礦濃度是提高球磨機磨礦效率的關(guān)鍵條件，根據(jù)球磨機給礦量實現(xiàn)給水量的比例控制方法，是一種有效的自動化控制手段。球磨機入口給水量控制通過電磁流量計、DCS系統(tǒng)PID回路、調(diào)節(jié)閥形成恒定給水閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中，給水量與給礦量成比例，給水量設(shè)定值受給礦量的控制，以達到磨礦產(chǎn)品滿足一定濃度的要求。
白銀有色集團銅冶煉渣選礦系統(tǒng)中，￠5.5*9.5M溢流型球磨機采用電儀一體化的DCS自動控制系統(tǒng)，由操作站、控制站、通訊總線及I/O接口組成?？刂葡到y(tǒng)集成、組態(tài)使用Wincc與Step7軟件，通過TCP/IP OPC-SERVER通信接口及Profibus DP現(xiàn)場總線與檢測儀表、PLC控制柜及電控部分通訊，實現(xiàn)無縫連接，實時顯示運行、故障、溫度等各種工況信號，對球磨機磨礦工藝參數(shù)實施監(jiān)控，從而連續(xù)檢測和自動控制磨礦生產(chǎn)過程。
DCS控制系統(tǒng)通訊總線、控制單元采用冗余配置;同時通過中控DCS轉(zhuǎn)換開關(guān)，在設(shè)備自帶PLC柜與DCS控制系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換，PLC I/O點數(shù)冗余為10%。PLC控制柜利用可編程控制器、液晶觸摸屏進行控制，完成球磨機主軸承潤滑、小齒輪軸承潤滑控制、保護，協(xié)調(diào)球磨機電控系統(tǒng)各設(shè)備間的聯(lián)鎖，包括：潤滑站控制，保護和聯(lián)鎖，采集及處理溫度信號、油壓信號、油流信號的功能。
DCS控制系統(tǒng)中，設(shè)計使用標準儀表傳輸信號:電動型4～20mA.DC和Pt100電阻信號。現(xiàn)場儀表有：測量溫度的雙金屬溫度計、Pt100熱電阻;測量壓力的普通彈簧管壓力表、差壓變送器;測量循環(huán)水和礦漿流量的電磁流量計等。
控制閥固有流量特性的選擇確定為：液位定值調(diào)節(jié)采用直線特性控制閥，流量、壓力、溫度等定值調(diào)節(jié)采用百分比特性控制閥。由于氣動式執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、便于維修，因此該DCS控制系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)以氣動方式為主，對于相對較偏遠的控制閥，設(shè)計采用電動式，如：循環(huán)水控制閥。
￠5.5*9.5M溢流型球磨機DCS系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)和離散控制功能，方便工程師定義控制器多種處理速度，以不同速度運行連續(xù)控制和聯(lián)鎖邏輯控制，并組態(tài)為1:1冗余，同時，不中斷正在運行程序或?qū)⒖刂妻D(zhuǎn)換至后備處理器的情況下，在線編程、修改。對于連續(xù)控制，設(shè)計為可以完成基本調(diào)節(jié)和先進控制，并提供算法如：PID控制、平方/開方、加/減/乘/除四則運算、分段線性化、超前/滯后、延時、高/中/低選擇、變化率限制、質(zhì)量流量補償運算、累計和平均、采樣和保持、用戶自定義功能塊。離散控制則提供：開關(guān)控制、與/或/非邏輯、計數(shù)/計時、自定義功能塊等算法。
DCS控制系統(tǒng)操作站設(shè)計具有如下的操作界面：
總貌界面—顯示球磨機運行狀態(tài)及生產(chǎn)全過程參數(shù)變量狀態(tài)、測定值、設(shè)定值、控制方式(手動/自動狀態(tài))、高低報警等信息。從各顯示塊可調(diào)出查看其它界面;
分組界面—以模擬儀表表盤形式按預(yù)設(shè)定分組，并顯示多個回路信息：如過程參數(shù)變量測定值、調(diào)節(jié)器設(shè)定值、輸出值、控制方式等，每秒更新一次變量值;
單點界面(調(diào)整界面)--顯示一個參數(shù)、控制點的全部信息和適時、歷史趨勢;
趨勢界面—顯示數(shù)據(jù)高速路上任何數(shù)據(jù)點的趨勢，在同一坐標軸上顯示多個變量的趨勢記錄曲線;
報警界面—顯示正在運行過程參數(shù)報警和系統(tǒng)硬件故障報警，并區(qū)別報警優(yōu)先級別、狀態(tài)，包括：報警時間、過程變量名、過程變量說明、過程變量當前值、報警設(shè)定值、過程變量工程單位、報警優(yōu)先級別等;
圖形界面—CRT顯示生產(chǎn)裝置圖片、工藝流程圖、設(shè)備簡圖、單線圖等，包括字母數(shù)字字符及圖形符號等;
棒圖—顯示過程變量變化，如：液位等;
此外，設(shè)計具有報表、歷史數(shù)據(jù)存儲、I/O卡件帶電插拔等功能。
圖3顯示為溢流型球磨機PLC控制柜觸摸屏情況：
圖3. ￠5.5*9.5M溢流型球磨機PLC控制柜觸摸屏
圖4顯示為溢流型球磨機DCS控制總貌界面：
圖4. ￠5.5*9.5M溢流型球磨機DCS控制總貌界面
5. 結(jié)束語
對銅冶煉渣選礦系統(tǒng)￠5.5*9.5M溢流型球磨機及DCS控制的闡述，目的在于：a.為該類設(shè)備在銅冶煉渣選礦中的應(yīng)用及設(shè)計，提供參考依據(jù)及理論基礎(chǔ);b.為同類型設(shè)備在其它選礦系統(tǒng)中的應(yīng)用及設(shè)計提供必要的實踐參考知識;c.同時也做為該類型設(shè)備及DCS控制在日常生產(chǎn)、檢修過程中的參考及指導(dǎo)。
參考文獻：
[1]中國瑞林工程技術(shù)有限公司.白銀銅冶煉渣資源綜合利用工程初步設(shè)計[A]。2010年
[2]于鳳銀等.銅冶煉渣選礦￠5.5*9.5M溢流型球磨機及DCS控制,甘肅省白銀市，《甘肅冶金》[J]，2013年第1期
聲明：
“銅冶煉渣選礦系統(tǒng)￠5.5*9.5M溢流型球磨機及DCS控制” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：白銀有色集團
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