专利名称：混匀矿智能化堆积控制方法
技术领域：
本发明涉及一种含铁矿石原料的初步处理方法，特别是其混匀堆积过程的控制管理方法。
烧结矿生产原料中80％为混匀矿，一般参加混匀堆积配料的品种有20～30个，料槽的个数远远少于配料品种数，例如8个配料槽，造成在整个混匀堆积过程中，所有的品种不是同时按照同一配比进行堆积，最多有8个配料槽同时排料堆积，造成在某一堆积瞬间或某一个时间段(如小时、班次、天)的堆积成分(SiO2、TFe等)在堆积过程中引起的堆积波动。混匀矿质量(成分、粒度及其波动，以及矿石烧结性能)好坏对烧结矿质量影响极大，例如其中含SiO2和Fe的比率直接影响烧结矿的SiO2/Fe波动，因此，炼铁行业一向是把控制好烧结矿质量(Fe/SiO2)作为高炉冶炼的第一要素，铁矿石的成分、粒度烧结性能可以通过购矿、配矿来达到目标值，但为了使成分、粒度稳定，减少波动，则要通过混匀中和实现。混匀矿的堆积方式为(参见
图1)原料来自矿石料场、付原料场和杂矿石料场，经皮带机系统从料场送至数个大小不同的输送槽(BH1、BH2…BHn)，原料由皮带上的定位系统指定送到相应的料槽，每个料槽下部有定量给料器(CFW1、CFW2…CFWn)，可按照设定的速度向皮带排料，这些皮带上的料送至混匀堆料机(BS)，混匀堆料机以一定的速度沿料堆的长度方向来回运动，向混匀料场(BA)进行排料。但由于原料来源的不同，往往造成料堆沿长度和高度方向的成分偏差。现有技术中堆料的控制方法是将每个混匀料分成数个块(block)，首先由生产计划部门制定堆料计划表，把大堆计划规定的各品种，通过混匀配料槽按堆料计划表首先堆积前面数个块，通过调整最后一个块的数量进行调整，只强调各槽不分品种、性状用规定的时间堆完规定的量，使同一配料槽不分品种均以大致相同的速度切出，这样，会造成各槽内品种之间和槽与槽之间某一化学成分(如SiO2)产生较大的堆积波动。现有技术中，美国专利申请US4701838公开了一种“多成分物质的定性及其处理方法”，是采用光谱分析仪监测混匀矿的成分，然后进行离线调整，该方法采用的仪器不适用在恶劣的环境下使用，设备成本较高，需要大量数据绘制回归曲线，处理数据，因此不能实现再线控制。
本发明的目的是得到一种混匀矿智能化堆积控制方法，可以对混匀矿堆积过程进行在线控制，并可始终根据所需的成分进行堆料控制。
为实现上述目的，本发明是这样实现的混匀矿智能化堆积控制方法，是对需要堆积的原料进行一定的划分，首先控制进入配料槽的原料品种和数量，然后对各个配料槽的切出量进行动态配槽。
所述的控制进入配料槽的原料品种和数量，是依照堆积计划表和预想成分表，并根据以往的工艺经验和工艺要求，用模糊综合评判原理以最能接近目标堆积成分为目的，计算各原料品种和数量的最佳值，得到大致计划表，该堆料大致计划表中给出各个输送槽应输送的原料品种、重量。
动态配槽是根据已经从定量给料器输出原料的成分、数量，推算出已堆出的混匀矿中特定成分如SiO2、Fe的含量，再根据此值调整定量给料器的切出速度。
该方法还包括故障处理程序。
所述的故障处理程序为根据在线得到故障资料，根据故障的槽号对工作槽数进行调整，对正常工作槽确定切速大致范围，重新给出各槽切出速度，计算当前各品种切完时间，即可输出当前铁、硅成分。
下面结合附图对本发明进行详细叙述。
图1为混匀矿堆积工艺示意图。
图2为本发明混匀矿智能化堆积控制方法的模型结构图。
图3为本发明混匀矿智能化堆积控制方法的主程序图。
图4为图1中编制大致计划程序流程图。
图5为图1中动态配槽程序流程图。
图6为图1中故障处理程序流程图。
图7、8为本发明与对比例实施例堆积过程成分(SiO2、TFe)的预报精度对比图。
本发明以制作“大致计划”为核心，动态地对各槽品种的入槽量及出槽量进行动态更新，指示人工进行加槽作业。它分为以下几个主要部分主程序、编制大致计划、故障发生处理、故障恢复处理、计算定量给料器CFW的速度。
本发明的关键是对堆积控制方法进行两步控制首先控制进入各个配料槽的原料品种和数量，即以大致计划为核心，对混匀入槽品种、对入槽的各品种分配入槽量；然后调整各个配料槽定量给料器的切出速度进行动态配槽，这样就可实现以质量为目标、指导人工添加入品种及各品种的入槽量及出槽速度设定，槽对堆料过程进行有效的控制，减少成分偏差。
参见图2，本发明的模型结构为首先由计算机读入原料科的堆积计划和预想成分计算表，经事件驱动的用户与模型接口、模型用事件接口分别驱动各个模块，分别为编制大致计划，即安排大小槽组品种后，安排成分相近品种，然后确定各槽品种，输出大致计划至用户模型接口；在线核对入槽品种、确定定量给料器的切出速度，并输出各槽切出速度方案至用户接口；在线得到故障资料、触发故障事件，调整并输出各槽切出速度指导至用户接口。
参见图3，本发明混匀矿智能化堆积控制方法为启动并初试化，置标志位，然后判断是否收到消息，如未收到则重新判断；如已收到消息，则分别运行编制大致计划、堆积作业、故障处理、堆积结束子程序。
图4是编制堆料大致计划的流程框图，本发明对于加入各个配料槽原料的控制过程为编制堆料大致计划，其具体过程如下接受原料堆积计划表和预想成分计算表，堆积计划是根据生产实际经验和工艺要求，由人工编制的标明每个品种(如海南矿、巴西矿等)应堆积的量；成分预想计算表与堆积计划表配套，给出每个品种的十几个成分如Si、Fe等。
用模糊综合评判原理使用最接近目标堆积成分为目的进行各种原料品种和量的最佳值制作入槽计划。
采用目前知识工程中最常用的知识表示模式，采用产生规则的描述方法，即过程表示法(知识表示模式)，采用的规则为1．堆积量＞一定吨数入大槽，＜一定吨数入小槽；2．成分品质相近的原料尽量入相同的槽；3．端部料最先切出；4．大小槽组在各自的量分配上尽量平衡；5．各槽的切出速度必须在定量给料器允许的范围内6．所有原料必须在给定时间内切完；7．各槽切出速度的大致范围的容量随时间推移而减少等。
将上述数据整理成所需的数据结构，然后按照配料槽的大小分组分成所需的组如二组，即将量少的品种输入小槽，量大的品种输入大槽，并对每组各品种成分进行归一化处理，对每组各品种的硅、铁优先级进行加权，并模糊综合判断，将每组各品种按评判结果进行排序，将成分邻近的品种放入相同槽中，按各槽入料的大致范围，适当调整各槽品种搭配，再按工艺要求对已分配的料进行最后局部调整，即可得到大致计划，返回主程序。
本发明的另一个要点是进行动态配槽，即根据已经堆出混匀矿的成分推算料堆的成分，再根据该推算值调整切出速度。这样，可保证各槽的品种以最佳速度切出在皮带上，使各层料的Fe、Si成分在任何断面上总接近目标值(σSiO2＜0.32，σFe＜0.56)。它采用模糊数学领域的综合评判方法和运筹学领域的非线性规则，到进工艺经验到模型中使用的是知识表示方法，来形成模型中的规则，从而克服了不易用数学方法说明的方法。最佳的切出速度匹配计算的原则为在任何情况下，定量给料器按所应切出的速度切出的物料在成分上满足距离大堆目标SiO2和TFe成分值的偏差最小，从而指导生产在堆积过程中的任何时刻堆出去的物料成分指标(SiO2和TFe)随时跟踪大堆的目标值。参见图5，该流程为接受所有工作配料槽中的当前切出品种资料文件，然后在线核对当前时刻切换品种的输送量，再根据剩余时间、各槽待堆物料量决定各槽切出速度大致范围，决定非线性规化初始点X(X1、X2、X3)，根据现有上况适当调整规化条件，进行非线性规划的复性调优，计算各槽切速的准确值、切出时间，将各槽品名、切速、完成时间的结果输出，输出计算后的硅、铁成分，返回主程序。
参见图6，本发明的故障处理程序为在线得到故障资料、槽号、故障时间、故障类型，并对工作槽数进行调整，然后记录故障事件发生或结束时间，调整事件发生槽的剩余时间，重新确定该槽以后的切出能力，然后对正常工作槽确定切速大致范围、规划初始点、规划条件，进行非线性规划，给出各槽切出速度，并计算当前各品种切完时间，当前成分如铁、硅等结果输出，返回主程序。
与现有技术只强调各槽不分品种、性状用规定的时间堆完规定的量相比，本发明在编制混匀矿大致计划时就充分考虑各槽所配品种的化学成分、理化特性，根据规定的配槽计划编制原则；建立一个以特定成分(如SiO2、Fe等)为质量管理目标的混匀矿堆积管理数学模型，由计算机自动编制最佳的配槽大致计划，比人工编制快速、准确。本发明可自动提示配槽计划，指导人工加槽作业，实现对堆积全过程中的质和量进行实时控制和管理，使整个堆积过程牢牢盯住目标成分，可以在一堆完整堆积过程中动态地纠正偏差，使一个大堆结束时，Si、Fe的均方差值总是在理想的目标之内。
下面结合效果介绍本发明的实施例。
本实施例混匀矿的设计堆高为12.4米，235,000吨。采用本发明方法控制前后分别堆积10堆混匀矿，各堆积10天24个班次(每堆供两台450平方米烧结机使用10天左右)，图7、8为本发明和对比例混匀矿堆积过程成分(SiO2、TFe)的波动对照情况。从图7、8中可以看出，采用本发明堆积控制方法后，无论SiO2还是TFe，在整个堆积过程其堆积波动均受到有效抑制，特别是作为目标成分代表的SiO2，其堆积波动所受到的抑制更是相当明显。
表1为本发明和对比例在堆积全过程中的各堆成分堆积波动情况比较。其中，σTFe为TFe的标准偏差(此处为堆积全过程中的堆积波动)，RTFe为TFe的最大值和最小值之差值即极差值(为堆积波动)，σSiO2为SiO2的标准偏差(此处为堆积全过程中的堆积波动)，RSiO2为SiO2最大值与最小值之差即极差值(为堆积波动)。从表1可以看出，采用本发明之后，TFe的堆积波动得到明显抑制，特别是SiO2每一堆的堆积波动从0.104％降至0.025％，其下降幅度达50％；同样，在堆积全过程中引起的班与班之间的SiO2堆积最大值与最小值之差(R)值，也从0.47％降至0.22％，其下降幅度更是＞50％，可见其一直堆积成分波动的效果是及其显著的。这样可以确保烧结生产有一个稳定的原料条件，有利于长期生产出质量稳定的烧结矿。
表2给出了采用本发明方法前后烧结矿的质量统计，表明烧结矿SiO2、TFe和碱度(Cao/SiO2)的极差值均有所降低，一级品率提高，一级品率由89.83％提高到95.36％，碱度稳定率(±0.08％)由92.22％提高到97.95％，TFe稳定率(±0.5％)由94.61％提高到96.66％，使混匀矿和烧结矿的质量得到很大改善。
表1 表2
权利要求
1．混匀矿智能化堆积控制方法，是对需要堆积的原料进行一定的划分，其特征在于首先控制进入配料槽的原料品种和数量，然后对各个配料槽的切出量进行动态配槽。
2．根据权利要求1所述的混匀矿智能化堆积控制方法，其特征在于所述的控制进入配料槽的原料品种和数量，是依照堆积计划表和预想成分表，并根据以往的工艺经验和工艺要求，用模糊综合评判原理以最能接近目标堆积成分为目的，计算各原料品种和数量的最佳值，即可得到大致计划表，该堆料大致计划表中给出各个输送槽应输送的原料品种、重量。
3．根据权利要求1所述的混匀矿智能化堆积控制方法，其特征在于所述的动态配槽是根据已经从定量给料器输出原料的成分、数量，推算出已堆出的混匀矿中特定成分如SiO2、Fe的含量，再根据此值调整定量给料器的切出速度。
4．根据权利要求1所述的混匀矿智能化堆积控制方法，其特征在于该方法还包括故障处理程序。
5．根据权利要求4所述的混匀矿智能化堆积控制方法，其特征在于所述的故障处理程序为在线得到故障资料，根据故障的槽号对工作槽数进行调整，对正常工作槽确定切速大致范围，重新给出各槽切出速度，计算当前各品种切完时间，即可输出当前铁、硅成分。
全文摘要
本发明涉及一种混匀矿智能化堆积控制方法,包括制定大致计划、动态配槽和故障处理,制定大致计划是依照堆积计划表和预想成分表,并根据经验用模糊综合评判原理以最能接近目标堆积成分为目的,计算各原料品种和数量的最佳值,即得到大致计划表,然后对各个配料槽的切出量进行动态配槽,即根据已经从定量给料器输出原料的成分、数量,推算出已堆出的混匀矿中特定成分如SiO
文档编号G01N23/00GK1299051SQ0010042
公开日2001年6月13日 申请日期2000年1月31日 优先权日2000年1月31日
发明者严载盛, 徐丽华, 朱仁君 申请人:上海宝钢集团公司