一种钒钛和普通铁精粉精准混匀系统及方法与流程

本专利申请属于钒钛磁铁矿综合应用技术领域，更具体地说，是涉及一种钒钛和普通铁精粉精准混匀系统及方法。

背景技术：

钒和钛在自然界主要存在钒钛磁铁矿中，提取主要方法是炼钢转炉提取法，两种元素在钢铁、化学、航空航天、国防等领域的作用巨大。我国钒钛磁铁矿主要分布在攀西（四川攀枝花-西昌）和河北省承德地区。钒钛磁铁矿经破碎加工的钒钛铁精粉直接生产的烧结矿化学性能波动范围大、转鼓指数偏低，返矿率高等缺陷，困扰钒钛烧结矿高重量生产。并且，单纯的钒钛烧结矿在高炉还原铁水的过程中流动性能差，是造成高炉炉矿产生波动的主要原因，给后序炼钢生产和提取钒钛造成很大困难。

钒钛铁精粉冶炼烧结矿前的配料工艺加入一定比例普通铁精粉精准混匀，对烧结、高炉、炼钢三大工序产生系列积极作用，但是钒钛铁精粉和普通铁精粉无法从外观进行识别，因此需要提供一种钒钛和普通铁精粉精准混匀系统和方法，保证钒钛铁精粉和普通铁精粉实际生产过程中混匀误差小于1%的精度。提高钒钛烧结矿物理和化学整体性能，同时减少返矿率，提升钒钛烧结矿产量和重量，从根本上改善高炉铁水流动性能，最终实现转炉炼钢顺利生产，同时低成本提取钒和钛两种宝贵金属。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种钒钛和普通铁精粉精准混匀系统及方法，提高钒钛烧结矿物理和化学整体性能，同时减少返矿率，提升钒钛烧结矿产量和重量，从根本上改善高炉铁水流动性能，最终实现转炉炼钢顺利生产，同时低成本提取钒和钛两种宝贵金属。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种钒钛和普通铁精粉精准混匀方法，包括如下步骤：

步骤a、对钒钛铁精粉和普通铁精粉的料仓（物流车辆）精准定位，对两种物料的称取装置进行实物校准；

步骤b、对钒钛铁精粉进行预处理，确保钒钛铁精粉的松散均匀性；

步骤c、将普通铁精粉和预处理后的钒钛铁精粉分别在不同位置逐份精准称取混匀；

步骤d、对步骤c中两种铁精粉的混匀精度分别进行验证和控制；

步骤e、将每一份不同位置的单圆盘配加的单种铁粉经过自动化应用程序按次序输出的同时，完成多份钒钛铁精粉和普通铁精粉的总体混匀输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤a中的料仓精准定位是指，在料仓处设置与运输车辆对应的电子定位，只有运输车辆在电子定位范围内才可以卸料，当卸料确认完成后，该运输车辆才可以完成回空确认，杜绝司机不在电子定位范围内进行的强行卸车现象，避免物料混淆；

步骤a中的称取装置为圆盘配料设备，圆盘配料设备包括若干个相互对应的圆盘配料机和皮带秤，钒钛铁精粉和普通铁精粉均采用单圆盘对物料进行逐份精准称取。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤b中的预处理包括对钒钛铁精粉进行粘度处理，在圆盘配料设备的配料圆盘出口处设置自动振动器，当钒钛铁精粉粘度超差时，自动振动器发生振动动作，保证钒钛铁精粉物理性质的松散，以及不发生波动情况下均匀配料（也即波动处理）。

一种钒钛和普通铁精粉精准混匀系统，用于实现上述方法，包括中控室，中控室内有彼此连接的中控上位机和中控下位机plc，以及与中控室内的plc连接的料仓精准定位系统、若干个单套称取混匀系统、预处理系统、混匀精度验证系统、多套混匀系统，其中：

料仓精准定位系统包括与运输车辆的货运纸质票据对应的ic卡和电子标签（电子标签采用无线射频识别技术），ic卡的存储信息通过物流管理系统与中控上位机中的中控自动点车系统连接，中控室还信息连接有显示屏、摄像机和无线定位基站，电子标签设置在运输车辆上，显示屏、摄像机和无线定位基站均设置在卸料（也就是料仓）处，电子标签与无线定位基站对应连接实现对运输车辆的无线精准定位，只有当无线定位基站形成的电子围栏与运输车辆的电子标签反馈的车辆实际位置相符后，位置相符信息反馈给中控室，中控室通过显示屏显示可以卸车指令，同时摄像机拍摄运输车辆的卸车过程，当摄像机向中控室完成拍照卸车确认后，中控室通过物流管理系统更新ic卡的卸车确认信息，使该运输车辆完成回空确认，杜绝司机不在无线定位基站形成的电子围栏内进行的强行卸车现象，避免物料混淆；

单套混匀设备包括与运输车辆的ic卡对应的料仓、设置在料仓上方的铁篦子、与料仓出口对应的圆盘配料机、设置在圆盘配料机出口处的自动振动器、与圆盘配料机的出口对应的皮带秤，皮带秤的出口与多套混匀系统对应，圆盘配料机、自动振动器和皮带秤均与中控室内的plc连接，无线定位基站的误差距离小于相邻圆盘配料机的圆盘间隔；

预处理系统包括设置在料仓仓壁上的振动给料器、设置在料仓出口处的粘块分离板，振动给料器与中控室内的plc连接；

混匀精度验证系统包括与中控室内的plc分别连接的皮带秤流量检测装置、报警器、圆盘配料量调节器和振动频率调节器，圆盘配料量调节器依次通过变频器、电动机和减速机连接圆盘配料机；振动给料器连接plc内部调节器（或者也可以加设一个振动频率调节器，通过振动频率调节器将plc与振动给料器连接）；中控室内的plc通过流量检测装置实时获得皮带秤中物料的重量，在满足超差报警纠错条件时，通过圆盘配料量调节器对相应圆盘配料机的配料量进行调节，调节后如果仍然不满足且该圆盘为钒钛铁精粉，则在满足振动调节条件时，通过plc内部调节器或振动频率调节器控制相应钒钛铁精粉的料仓仓壁上的振动给料器进行振动；

多套混匀系统包括与所有皮带秤的出口对应的总混合料大皮带机，总混合料大皮带机与总混匀系统对应连接，关于总混匀系统，是另外一套设备系统，与本文方案无关，所以不再赘述。

本发明技术方案的进一步改进在于：无线定位基站的误差≤0.3米，圆盘配料机和皮带秤的误差均≤1%，铁篦子的开孔规格为250mm*250mm*30mm，相邻圆盘配料机的圆盘间隔距离为1-2m，相邻料仓上的铁篦子的间隔距离也为1-2m。

本发明技术方案的进一步改进在于：超差报警纠错条件为：在物料的实际重量超过理论重量1%以上和持续时间2秒以上，同时满足这两种情况；

振动调节条件为：在钒钛铁精粉物料的实际重量超过理论重量1%以上和持续时间5秒以上，同时满足这两种情况。

本发明技术方案的进一步改进在于：plc内部调节器为pid调节器，pid调节器的调节方式为手动/自动结合方式。如果采取加设振动频率调节器的方案，则振动频率调节器也为pid调节器。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：本发明实现钒钛和普通铁精粉混匀质量误差小于1%的精度，改变烧结机单纯钒粉或普粉粗放配料现状，解决制约提取钒和钛过程中烧结、炼铁、炼钢三大工序不能长周期顺利生产难题，提高钒钛烧结矿物理和化学整体性能，同时减少返矿率，提升钒钛烧结矿产量和重量，从根本上改善高炉铁水流动性能，最终实现转炉炼钢顺利生产，同时低成本提取钒和钛两种宝贵金属

解决了钒钛和普通铁精粉混料，及单圆盘配加皮带秤精准难题。保证钒钛铁精粉和普通铁精粉不发生混料情况下，对两种铁精粉先按照理论要求进行单圆盘配加。控制配加质量大小的皮带秤进行实物校准，保证皮带秤称量过程和数据真实可靠，以该数据作为实际配加质量与理论要求质量进行实时在线比较，在〖（皮带秤称量数据-理论要求质量数据）/皮带秤称量数据〗*100%≤1%情况下稳定配加输出，保证单圆盘单料种实际配料精度误差小于等于1%。多个配料圆盘钒钛和普通铁精粉最终混匀的控制，按照（每个配料圆盘距离/皮带速度）的时间先后进行控制配料圆盘启动和停止间隔，保证多套圆盘的钒钛和普通铁精粉完全叠加一起精准混匀。

本发明通过圆盘配料机进行配料，圆盘配料机的主要功能是给其他设备提供料物供应，使用圆盘配料机能够让物料均匀的进入一个设备从而让下一道工序可以正常工作，节省劳动力，而且保护了设备的性能，延长整个生产线设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的圆盘配料设备布置简图；

图3为本发明的车辆和料仓精准定位防止混料事故流程图；

图4为本发明的自动配料超差报警纠错功能块图；

其中：1、料仓，2、铁篦子，3、圆盘配料机，4、皮带秤，5、振动给料器，6、粘块分离板，7、总混合料大皮带机，8、皮带秤出口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种钒钛和普通铁精粉精准混匀方法，包括如下步骤：

步骤a、对钒钛铁精粉和普通铁精粉的料仓（料仓与物流车辆呼应）精准定位，对两种物料的称取装置进行实物校准；本步骤中的料仓精准定位是指，在料仓处设置与运输车辆对应的电子定位，只有运输车辆在电子定位范围内才可以卸料，当卸料确认完成后，该运输车辆才可以完成回空确认，杜绝司机不在电子定位范围内进行的强行卸车现象，避免物料混淆；

本步骤中的称取装置为圆盘配料设备，圆盘配料设备包括若干个相互对应的圆盘配料机3和皮带秤4，钒钛铁精粉和普通铁精粉均采用单圆盘对物料进行逐份精准称取。

步骤b、对钒钛铁精粉进行预处理，确保钒钛铁精粉的松散均匀性；本步骤中的预处理包括对钒钛铁精粉进行粘度处理，在圆盘配料设备的配料圆盘出口处设置自动振动器，当钒钛铁精粉粘度超差时，自动振动器发生振动动作，保证钒钛铁精粉物理性质的松散，以及不发生波动情况下均匀配料。

步骤c、将普通铁精粉和预处理后的钒钛铁精粉分别在不同位置逐份精准称取混匀；

步骤d、对步骤c中两种铁精粉的混匀精度分别进行验证和控制；

步骤e、将每一份不同位置的单圆盘配加的单种铁粉经过自动化应用程序按次序输出的同时，完成多份钒钛铁精粉和普通铁精粉的总体混匀输出。

一种钒钛和普通铁精粉精准混匀系统，用于实现上述混匀方法，包括中控室，以及与中控室内的plc连接的料仓精准定位系统、若干个单套称取混匀系统、预处理系统、混匀精度验证系统、多套混匀系统，其中：

料仓精准定位系统包括与运输车辆的货运纸质票据对应的ic卡和电子标签（电子标签采用无线射频识别技术），ic卡的存储信息通过物流管理系统与中控室的中控自动点车系统连接，中控室还信息连接有显示屏、摄像机和无线定位基站，电子标签设置在运输车辆上，显示屏、摄像机和无线定位基站均设置在卸料（即料仓）处，电子标签与无线定位基站对应连接实现对运输车辆的无线精准定位，只有当无线定位基站形成的电子围栏与运输车辆的电子标签反馈的车辆实际位置相符后，位置相符信息反馈给中控室，中控室通过显示屏显示可以卸车指令，同时摄像机拍摄运输车辆的卸车过程，当摄像机向中控室完成拍照卸车确认后，中控室通过物流管理系统更新ic卡的卸车确认信息，使该运输车辆完成回空确认，杜绝司机不在无线定位基站形成的电子围栏内进行的强行卸车现象，避免物料混淆；

单套混匀设备包括与运输车辆的ic卡对应的料仓1、设置在料仓1上方的铁篦子2、与料仓1出口对应的圆盘配料机3、设置在圆盘配料机3出口处的自动振动器、与圆盘配料机3的出口对应的皮带秤4，皮带秤4的皮带秤出口8与多套混匀系统对应，圆盘配料机3、自动振动器和皮带秤4均与中控室内的plc连接，无线定位基站的误差距离小于相邻圆盘配料机3的圆盘间隔；

预处理系统包括设置在料仓1仓壁上的振动给料器5、设置在料仓1出口处的粘块分离板6，振动给料器5与中控室内的plc连接；

混匀精度验证系统包括与中控室内的plc分别连接的皮带秤4流量检测装置、报警器、圆盘配料量调节器，圆盘配料量调节器还依次通过变频器、电动机和减速机连接圆盘配料机3；振动给料器5连接plc内部调节器（或者也可以加设一个振动频率调节器，通过振动频率调节器将plc与振动给料器连接）；中控室内的plc通过流量检测装置实时获得皮带秤4中物料的重量，在满足超差报警纠错条件时，通过圆盘配料量调节器对相应圆盘配料机3的配料量进行调节，调节后如果仍然不满足且该圆盘为钒钛铁精粉，则在满足振动调节条件时，通过plc内部调节器或振动频率调节器控制相应钒钛铁精粉的料仓1仓壁上的振动给料器5进行振动；plc内部调节器或振动频率调节器为pid调节器，pid调节器的调节方式为手动/自动结合方式；

多套混匀系统包括与所有皮带秤4的出口对应的总混合料大皮带机7，总混合料大皮带机7与总混匀系统对应连接，关于总混匀系统，是另外一套设备系统，与本文方案无关，所以不再赘述。

无线定位基站的误差≤0.3米，圆盘配料机3和皮带秤4的误差均≤1%，铁篦子2的开孔规格为250mm*250mm*30mm，相邻圆盘配料机3的圆盘间隔距离为1-2m，相邻料仓1上的铁篦子2的间隔距离也为1-2m。

超差报警纠错条件为：在物料的实际重量超过理论重量1%以上和持续时间2秒以上，同时满足这两种情况；振动调节条件为：在物料的实际重量超过理论重量1%以上和持续时间5秒以上，同时满足这两种情况。

本发明实施过程为：载有钒钛铁精粉和普通铁精粉的汽运车辆在进入原料场前依据货运纸质票据进行ic卡和电子标签的绑定，ic卡和电子标签在精准混匀系统是车辆识别的唯一标识，从源头解决钒钛铁精粉和普通铁精粉无法从外观识别的难题。ic卡信息包括：铁粉来源（或厂家）、品种、净重、车辆牌号、司机姓名等信息。该ic卡信息经物流管理系统上传至生产环节的中控室，中控人员根据生产需要分配车辆到具体圆盘配料机3的配料圆盘的铁篦子2上面卸车。每个配料圆盘铁篦子2后面正中央安装显示屏，配料圆盘每隔30米的上面6米高的支柱安装无线定位基站，每个无线定位基站对30米区域进行三维立体覆盖，基站信号与车辆绑定的电子标签完成车辆误差小于0.3米的精准定位。车辆进入配料圆盘通过无线定位基站形成的电子围栏范围进行定位，同时配料圆盘铁篦子2的显示屏显示该车信息，无线定位基站的电子围栏与该车辆实际位置相符后，显示屏告知司机“可以卸车”指令，同时ic卡更新“卸车确认”信息，该车辆能够回空确认。如果司机在无线定位基站的电子围栏以外强行卸车，该车ic卡不能更新卸车信息，该车辆无法回空确认和返厂。每个配料圆盘之间间隔1.2米，车辆定位小于0.3米的误差小于圆盘间隔，定位精度和回空系统双重制约机制保证不发生混料事故。

皮带秤4是钒钛铁精粉和普通铁精粉精准混匀的基准设备，实际生产过程中圆盘配料机3的配料圆盘数量多达15-25个、配套的皮带秤4也是15-25台。皮带秤4的精度对于混匀精度至关重要，对所有参加配料生产的配料圆盘进行实物校准。皮带秤4的称量数据可信程度达到国际标准化要求的水准。使用皮带秤4称量质量（重量）的数据作为单个圆盘配加钒钛铁精粉和普通铁精粉实际质量，同样达到国际化水平。保证所有生产配料圆盘的钒钛铁精粉和普通铁精粉处于高精度范围内。

钒钛铁精粉粘度大，易结块，进入圆盘配料机3的配料圆盘上面的料仓1易粘附在料仓1仓壁，造成钒钛铁精粉圆盘配加过程发生断续大幅度长时间振荡事故。其中钒钛铁精粉中的粘块和冻块使用250mm*250mm*30mm(长*宽*厚）规格铁篦子2分离大块和杂物，铁篦子2下面钒钛铁精粉基本满足圆盘配料要求。钒钛铁精粉料仓1仓壁的振动给料器5在实际质量超过理论质量10%以上和持续时间5秒情况下，振动器发生间歇振动，增加粘度大的钒钛铁精粉流动性能，料仓出口增加粘块分离板6，同时配料圆盘出口处设置自动振动器，上述措施保证钒钛铁精粉物理性质的松散，以及不发生波动情况下将钒钛铁精粉松散均匀落入皮带秤4。

钒钛铁精粉自动应用控制程序的完善。plc内部调节器为pid调节器，pid调节器对松散稳定流量的物料（普通铁精粉）经过2-3个振动周期（15-35秒）达到稳定运行，钒钛铁精粉粘度大，易结块，造成pid调节器长时间处于振荡不稳定状态。pid调节器采用手/自动结合方式保证钒钛铁精粉经过3-5个振动周期（35-55秒）达到稳定运行。皮带秤、圆盘配料量调节器、变频器、plc、电动机、减速机、配料圆盘组成单个圆盘钒钛铁精粉和普通铁精粉混匀系统，使每个圆盘实际配加的铁粉质量与理论要求质量满足〖（皮带秤称量数据-理论要求质量数据）/皮带秤称量数据〗*100%≤1%。

配料过程超差纠错和报警。研制配料过程中实际质量超过理论质量超过1%以上偏差2秒钟，pid调节器依据正负偏差采取相应的pid参数进行实时在线纠错。如果超差在10秒钟以上没有调整到1%以内偏差，系统自动启动应急报警信号或是停止配料指令，保证配料过程全程监控。