專利名稱：混勻礦智能化堆積控制方法
技術領域：
本發明涉及一種含鐵礦石原料的初步處理方法，特別是其混勻堆積過程的控制管理方法。
燒結礦生產原料中80％為混勻礦，一般參加混勻堆積配料的品種有20～30個，料槽的個數遠遠少于配料品種數，例如8個配料槽，造成在整個混勻堆積過程中，所有的品種不是同時按照同一配比進行堆積，最多有8個配料槽同時排料堆積，造成在某一堆積瞬間或某一個時間段(如小時、班次、天)的堆積成分(SiO2、TFe等)在堆積過程中引起的堆積波動。混勻礦質量(成分、粒度及其波動，以及礦石燒結性能)好壞對燒結礦質量影響極大，例如其中含SiO2和Fe的比率直接影響燒結礦的SiO2/Fe波動，因此，煉鐵行業一向是把控制好燒結礦質量(Fe/SiO2)作為高爐冶煉的第一要素，鐵礦石的成分、粒度燒結性能可以通過購礦、配礦來達到目標值，但為了使成分、粒度穩定，減少波動，則要通過混勻中和實現。混勻礦的堆積方式為(參見
圖1)原料來自礦石料場、付原料場和雜礦石料場，經皮帶機系統從料場送至數個大小不同的輸送槽(BH1、BH2…BHn)，原料由皮帶上的定位系統指定送到相應的料槽，每個料槽下部有定量給料器(CFW1、CFW2…CFWn)，可按照設定的速度向皮帶排料，這些皮帶上的料送至混勻堆料機(BS)，混勻堆料機以一定的速度沿料堆的長度方向來回運動，向混勻料場(BA)進行排料。但由于原料來源的不同，往往造成料堆沿長度和高度方向的成分偏差。現有技術中堆料的控制方法是將每個混勻料分成數個塊(block)，首先由生產計劃部門制定堆料計劃表，把大堆計劃規定的各品種，通過混勻配料槽按堆料計劃表首先堆積前面數個塊，通過調整最后一個塊的數量進行調整，只強調各槽不分品種、性狀用規定的時間堆完規定的量，使同一配料槽不分品種均以大致相同的速度切出，這樣，會造成各槽內品種之間和槽與槽之間某一化學成分(如SiO2)產生較大的堆積波動。現有技術中，美國專利申請US4701838公開了一種“多成分物質的定性及其處理方法”，是采用光譜分析儀監測混勻礦的成分，然后進行離線調整，該方法采用的儀器不適用在惡劣的環境下使用，設備成本較高，需要大量數據繪制回歸曲線，處理數據，因此不能實現再線控制。
本發明的目的是得到一種混勻礦智能化堆積控制方法，可以對混勻礦堆積過程進行在線控制，并可始終根據所需的成分進行堆料控制。
為實現上述目的，本發明是這樣實現的混勻礦智能化堆積控制方法，是對需要堆積的原料進行一定的劃分，首先控制進入配料槽的原料品種和數量，然后對各個配料槽的切出量進行動態配槽。
所述的控制進入配料槽的原料品種和數量，是依照堆積計劃表和預想成分表，并根據以往的工藝經驗和工藝要求，用模糊綜合評判原理以最能接近目標堆積成分為目的，計算各原料品種和數量的最佳值，得到大致計劃表，該堆料大致計劃表中給出各個輸送槽應輸送的原料品種、重量。
動態配槽是根據已經從定量給料器輸出原料的成分、數量，推算出已堆出的混勻礦中特定成分如SiO2、Fe的含量，再根據此值調整定量給料器的切出速度。
該方法還包括故障處理程序。
所述的故障處理程序為根據在線得到故障資料，根據故障的槽號對工作槽數進行調整，對正常工作槽確定切速大致范圍，重新給出各槽切出速度，計算當前各品種切完時間，即可輸出當前鐵、硅成分。
下面結合附圖對本發明進行詳細敘述。
圖1為混勻礦堆積工藝示意圖。
圖2為本發明混勻礦智能化堆積控制方法的模型結構圖。
圖3為本發明混勻礦智能化堆積控制方法的主程序圖。
圖4為圖1中編制大致計劃程序流程圖。
圖5為圖1中動態配槽程序流程圖。
圖6為圖1中故障處理程序流程圖。
圖7、8為本發明與對比例實施例堆積過程成分(SiO2、TFe)的預報精度對比圖。
本發明以制作“大致計劃”為核心，動態地對各槽品種的入槽量及出槽量進行動態更新，指示人工進行加槽作業。它分為以下幾個主要部分主程序、編制大致計劃、故障發生處理、故障恢復處理、計算定量給料器CFW的速度。
本發明的關鍵是對堆積控制方法進行兩步控制首先控制進入各個配料槽的原料品種和數量，即以大致計劃為核心，對混勻入槽品種、對入槽的各品種分配入槽量；然后調整各個配料槽定量給料器的切出速度進行動態配槽，這樣就可實現以質量為目標、指導人工添加入品種及各品種的入槽量及出槽速度設定，槽對堆料過程進行有效的控制，減少成分偏差。
參見圖2，本發明的模型結構為首先由計算機讀入原料科的堆積計劃和預想成分計算表，經事件驅動的用戶與模型接口、模型用事件接口分別驅動各個模塊，分別為編制大致計劃，即安排大小槽組品種后，安排成分相近品種，然后確定各槽品種，輸出大致計劃至用戶模型接口；在線核對入槽品種、確定定量給料器的切出速度，并輸出各槽切出速度方案至用戶接口；在線得到故障資料、觸發故障事件，調整并輸出各槽切出速度指導至用戶接口。
參見圖3，本發明混勻礦智能化堆積控制方法為啟動并初試化，置標志位，然后判斷是否收到消息，如未收到則重新判斷；如已收到消息，則分別運行編制大致計劃、堆積作業、故障處理、堆積結束子程序。
圖4是編制堆料大致計劃的流程框圖，本發明對于加入各個配料槽原料的控制過程為編制堆料大致計劃，其具體過程如下接受原料堆積計劃表和預想成分計算表，堆積計劃是根據生產實際經驗和工藝要求，由人工編制的標明每個品種(如海南礦、巴西礦等)應堆積的量；成分預想計算表與堆積計劃表配套，給出每個品種的十幾個成分如Si、Fe等。
用模糊綜合評判原理使用最接近目標堆積成分為目的進行各種原料品種和量的最佳值制作入槽計劃。
采用目前知識工程中最常用的知識表示模式，采用產生規則的描述方法，即過程表示法(知識表示模式)，采用的規則為1．堆積量＞一定噸數入大槽，＜一定噸數入小槽；2．成分品質相近的原料盡量入相同的槽；3．端部料最先切出；4．大小槽組在各自的量分配上盡量平衡；5．各槽的切出速度必須在定量給料器允許的范圍內6．所有原料必須在給定時間內切完；7．各槽切出速度的大致范圍的容量隨時間推移而減少等。
將上述數據整理成所需的數據結構，然后按照配料槽的大小分組分成所需的組如二組，即將量少的品種輸入小槽，量大的品種輸入大槽，并對每組各品種成分進行歸一化處理，對每組各品種的硅、鐵優先級進行加權，并模糊綜合判斷，將每組各品種按評判結果進行排序，將成分鄰近的品種放入相同槽中，按各槽入料的大致范圍，適當調整各槽品種搭配，再按工藝要求對已分配的料進行最后局部調整，即可得到大致計劃，返回主程序。
本發明的另一個要點是進行動態配槽，即根據已經堆出混勻礦的成分推算料堆的成分，再根據該推算值調整切出速度。這樣，可保證各槽的品種以最佳速度切出在皮帶上，使各層料的Fe、Si成分在任何斷面上總接近目標值(σSiO2＜0.32，σFe＜0.56)。它采用模糊數學領域的綜合評判方法和運籌學領域的非線性規則，到進工藝經驗到模型中使用的是知識表示方法，來形成模型中的規則，從而克服了不易用數學方法說明的方法。最佳的切出速度匹配計算的原則為在任何情況下，定量給料器按所應切出的速度切出的物料在成分上滿足距離大堆目標SiO2和TFe成分值的偏差最小，從而指導生產在堆積過程中的任何時刻堆出去的物料成分指標(SiO2和TFe)隨時跟蹤大堆的目標值。參見圖5，該流程為接受所有工作配料槽中的當前切出品種資料文件，然后在線核對當前時刻切換品種的輸送量，再根據剩余時間、各槽待堆物料量決定各槽切出速度大致范圍，決定非線性規化初始點X(X1、X2、X3)，根據現有上況適當調整規化條件，進行非線性規劃的復性調優，計算各槽切速的準確值、切出時間，將各槽品名、切速、完成時間的結果輸出，輸出計算后的硅、鐵成分，返回主程序。
參見圖6，本發明的故障處理程序為在線得到故障資料、槽號、故障時間、故障類型，并對工作槽數進行調整，然后記錄故障事件發生或結束時間，調整事件發生槽的剩余時間，重新確定該槽以后的切出能力，然后對正常工作槽確定切速大致范圍、規劃初始點、規劃條件，進行非線性規劃，給出各槽切出速度，并計算當前各品種切完時間，當前成分如鐵、硅等結果輸出，返回主程序。
與現有技術只強調各槽不分品種、性狀用規定的時間堆完規定的量相比，本發明在編制混勻礦大致計劃時就充分考慮各槽所配品種的化學成分、理化特性，根據規定的配槽計劃編制原則；建立一個以特定成分(如SiO2、Fe等)為質量管理目標的混勻礦堆積管理數學模型，由計算機自動編制最佳的配槽大致計劃，比人工編制快速、準確。本發明可自動提示配槽計劃，指導人工加槽作業，實現對堆積全過程中的質和量進行實時控制和管理，使整個堆積過程牢牢盯住目標成分，可以在一堆完整堆積過程中動態地糾正偏差，使一個大堆結束時，Si、Fe的均方差值總是在理想的目標之內。
下面結合效果介紹本發明的實施例。
本實施例混勻礦的設計堆高為12.4米，235,000噸。采用本發明方法控制前后分別堆積10堆混勻礦，各堆積10天24個班次(每堆供兩臺450平方米燒結機使用10天左右)，圖7、8為本發明和對比例混勻礦堆積過程成分(SiO2、TFe)的波動對照情況。從圖7、8中可以看出，采用本發明堆積控制方法后，無論SiO2還是TFe，在整個堆積過程其堆積波動均受到有效抑制，特別是作為目標成分代表的SiO2，其堆積波動所受到的抑制更是相當明顯。
表1為本發明和對比例在堆積全過程中的各堆成分堆積波動情況比較。其中，σTFe為TFe的標準偏差(此處為堆積全過程中的堆積波動)，RTFe為TFe的最大值和最小值之差值即極差值(為堆積波動)，σSiO2為SiO2的標準偏差(此處為堆積全過程中的堆積波動)，RSiO2為SiO2最大值與最小值之差即極差值(為堆積波動)。從表1可以看出，采用本發明之后，TFe的堆積波動得到明顯抑制，特別是SiO2每一堆的堆積波動從0.104％降至0.025％，其下降幅度達50％；同樣，在堆積全過程中引起的班與班之間的SiO2堆積最大值與最小值之差(R)值，也從0.47％降至0.22％，其下降幅度更是＞50％，可見其一直堆積成分波動的效果是及其顯著的。這樣可以確保燒結生產有一個穩定的原料條件，有利于長期生產出質量穩定的燒結礦。
表2給出了采用本發明方法前后燒結礦的質量統計，表明燒結礦SiO2、TFe和堿度(Cao/SiO2)的極差值均有所降低，一級品率提高，一級品率由89.83％提高到95.36％，堿度穩定率(±0.08％)由92.22％提高到97.95％，TFe穩定率(±0.5％)由94.61％提高到96.66％，使混勻礦和燒結礦的質量得到很大改善。
表1 表2
權利要求
1．混勻礦智能化堆積控制方法，是對需要堆積的原料進行一定的劃分，其特征在于首先控制進入配料槽的原料品種和數量，然后對各個配料槽的切出量進行動態配槽。
2．根據權利要求1所述的混勻礦智能化堆積控制方法，其特征在于所述的控制進入配料槽的原料品種和數量，是依照堆積計劃表和預想成分表，并根據以往的工藝經驗和工藝要求，用模糊綜合評判原理以最能接近目標堆積成分為目的，計算各原料品種和數量的最佳值，即可得到大致計劃表，該堆料大致計劃表中給出各個輸送槽應輸送的原料品種、重量。
3．根據權利要求1所述的混勻礦智能化堆積控制方法，其特征在于所述的動態配槽是根據已經從定量給料器輸出原料的成分、數量，推算出已堆出的混勻礦中特定成分如SiO2、Fe的含量，再根據此值調整定量給料器的切出速度。
4．根據權利要求1所述的混勻礦智能化堆積控制方法，其特征在于該方法還包括故障處理程序。
5．根據權利要求4所述的混勻礦智能化堆積控制方法，其特征在于所述的故障處理程序為在線得到故障資料，根據故障的槽號對工作槽數進行調整，對正常工作槽確定切速大致范圍，重新給出各槽切出速度，計算當前各品種切完時間，即可輸出當前鐵、硅成分。
全文摘要
本發明涉及一種混勻礦智能化堆積控制方法,包括制定大致計劃、動態配槽和故障處理,制定大致計劃是依照堆積計劃表和預想成分表,并根據經驗用模糊綜合評判原理以最能接近目標堆積成分為目的,計算各原料品種和數量的最佳值,即得到大致計劃表,然后對各個配料槽的切出量進行動態配槽,即根據已經從定量給料器輸出原料的成分、數量,推算出已堆出的混勻礦中特定成分如SiO
文檔編號G01N23/00GK1299051SQ0010042
公開日2001年6月13日 申請日期2000年1月31日 優先權日2000年1月31日
發明者嚴載盛, 徐麗華, 朱仁君 申請人:上海寶鋼集團公司