尾砂充填智能控制系统的应用

尾砂充填智能控制系统的应用

新的尾砂填充技术是在垂直细砂填充技术的基础上发展起来的。1新型无砂储存砂填充技术1.1新型无砂储存法和尾砂填充系统新型无砂仓尾砂充填工艺系统见图1。图1中,选厂尾矿经渣浆泵通过31.2旋流器尾砂充填充填用的胶凝剂通过水泥罐车输入水泥仓备用,选厂排出的低浓度尾矿经尾矿泵送入旋流器进行浓缩脱水,旋流器底流自流进入搅拌桶,需要胶结充填时,启动水泥仓底部的螺旋给料机向搅拌桶按充填工艺要求的比例添加胶凝剂,高浓度尾砂和凝聚剂经搅拌桶充分搅拌混匀后,通过井下管网充填至井下采空区。充填工艺流程见图2。2充填过程工艺参数检测仪表及执行机构充填智能控制系统网络架构由监控站(IPC计算机系统)、S7-400PLC控制器主站、ET200/I/O分站及充填过程工艺参数检测仪表与执行机构组成3水泥管道测量现场自动检测仪表有E+H压力计、核浓度计、矿浆流量计、电流变送器、雷达料位计、超声料位计、电磁流量计。执行机构有电动排渣阀、变频器、气动开关阀、螺旋给料机、电动开关阀、电动调节阀、螺旋秤。主要检测参数有旋流器组进砂浓度、进砂流量、进砂压力,旋流器组底流浓度和流量,搅拌桶电流,胶凝材料流量、给料频率,水泥仓料位,排污坑液位;补加水流量等。4填充工艺过程的智能控制4.1阀门远程自动控制尾矿输送控制涉及的主要设备有2台尾矿库输送电动开关阀门,1台充填尾砂输送电动阀门和3台旋流器溢流电动阀门。通过远程自动操作电动阀门控制选厂尾矿输送流向。6台阀门远程自动控制设计有3种操作方式:(1)阀门单体远程开关启停及开关状态的监测控制;(2)一键阀门切换控制,即一键切换尾矿阀门与充填阀门,使尾矿快速由流向尾矿库切换至流向充填站,或是由流向充填站切换至流向尾矿库,一键切换逻辑控制原理见图4;(3)排污坑液位自动监测和控制。4.2旋流器控制回路旋流器控制涉及的主要设备有1台旋流器组(由12台旋流器组成),1台旋流器压力计和2台尾矿输送渣浆泵。影响旋流器运行的主要因素有进砂浓度和进砂压力,进砂浓度由选矿工艺条件决定,因此旋流器控制回路的设计主要是旋流器进砂压力的控制。通过旋流器压力计检测和反馈进砂压力值,采用PID模糊控制渣浆泵变频器,调整渣浆泵转速控制旋流器进砂压力,同时辅以远程启闭旋流器进料气动阀来控制旋流器的运行数量,达到进一步调整和控制旋流器进料压力的目的4.3基于螺旋给料机的工艺优化控制模式涉及的主要设备有3台气动排渣阀,1台放砂管流量计,1台放砂管浓度计,2台搅拌桶电机,1台浓度水调节阀,1台螺旋电子称,1台水泥仓料位计。制浆控制回路是充填工艺控制的重要部分,即通过螺旋给料机按充填料浆所需的灰砂比进行准确的加灰控制,共分为定频给料控制、定量给料控制、优化给料控制等3种模式。文中主要介绍优化控制模式,首先采用双回路恒值控制,即通过旋流器底流放砂流量、浓度的检测值,结合浓度对应的容重和预设的灰沙比综合计算出预定加灰给料的质量;然后根据螺旋电子称反馈的实时质量通过PLC内部的PID进行计算调节,自动控制螺旋给料机变频器的频率,达到实时调整和控制给灰量的目的。当放砂管中尾砂的浓度发生变化时,系统将自动选择相应的容重进行计算。4.4排污池液位检测经搅拌桶搅拌均匀的充填料浆自桶上沿自流至充填料斗,由充填料斗经充填钻孔管自流至井下充填管网。充填料斗安装于排污池中,池边上方安装有液位计,池中一角安装有排污泵。控制回路主要通过液位计检测池中液位和反馈远程自动切换尾矿输送控制。排污池液位设定高、中、低3个限值。当充填料斗堵塞或井下料浆输送管网堵塞时,料浆便会溢出充填料斗至排污池中,液位计则会检测到液位上升。当液位达到中限值时,充填系统自动将尾矿充填输送模式切换至尾矿库输送模式;当液位继续上升到高限值时,排污泵自动开启进行排污作业;当液位降到低限值时,排污泵自动停止工作。4.5降低灰浆对管道的腐蚀充填前充填管道需要加水润洗,以降低管道阻力,充填结束后冲洗管道,降低灰浆对管道的腐蚀。冲洗水来自于选厂生产供水管网,通过远程启闭电动开关阀控制充填前的润管和充填后的洗管工序。5充填系统的运行中钢刘塘坊矿业公司尾砂充填智能控制系统通过一键切换远程控制和故障状态下的智能切换,使充填系统涉及的选厂、充填站和尾矿库的生产达到无缝衔接,高效运行。