[发明专利]一种二段磨矿设备及其优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二段磨矿设备，还涉及该二段磨矿设备的优化控制方法。

背景技术

磨矿设备目前呈现出来的发展趋势有以下几点：磨机大型化；发展高效节能球磨机；发展细磨和超细磨设备。由于磨机直径发生了很大的变化因此磨矿过程也会产生一定的变化，磨机直径过大，会给生产带来一些新的问题。例如转速降低，容易导致钢球冲击作用变小，磨剥作用大，球和矿的接触少，球荷死区迅速增加，使单位容积产量下降，磨矿产品的电耗高，所以对于球磨机的直径设计不能超过一定的范围。

球磨机如果可以能突破临界转速，磨机的生产能力会有所提高，并且在在临界转速以上仍然随磨机转速的增加而增加，这样就能实现磨机小型化、生产能力大型化的目标，对于矿物加工、化工和建材等传统行业的磨矿发展都有非常重要的推动作用。超临速球磨机筒体内采用矿石和介质流导向机构改变了传统球磨机内被重力和离心力控制的介质和矿石流的运动轨迹，使矿石受到高速的冲击和磨剥作用，使常规球磨机在临界转速以上也能实现有效磨矿的作用，显著提高磨矿效率和速度。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种二段磨矿设备，还提供上述二段磨矿设备的优化控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种二段磨矿设备，依次包括摆式给矿机、给矿皮带、一段设备和和二段设备；所述一段设备包括一段磨机和一段螺旋分级机，所述二段设备包括二段磨机和二段螺旋分级机，所述摆式给矿机给矿口位于给矿皮带上方，所述一段磨机进料口位于给矿皮带传送终点下方，所述一段螺旋分级机进料口与一段磨机出料口连接，所述一段螺旋分级机粗料返回口与一段磨机进料口连接；所述一段螺旋分级机细料出口连接二段螺旋分级机进料口，所述二段螺旋分级机粗料返回口与二段磨机的进料口连接，所述二段磨机的出料口与二段螺旋分级机进料口连接，所述二段螺旋分级机细料出口与下一工序设备连接。

其中，所述二段磨矿设备的磨矿流程为：矿料通过摆式给矿机后经过给矿皮带传送到一段磨机内，矿料经一段磨机加工后进入一段螺旋分级机进行分级，分级后的粗矿料继续进入一段磨机继续加工，细矿料进入二段螺旋分级机继续筛选，筛选后的粗矿料进入二段磨机进行加工，细矿料进入下一生产工序，二段磨机加工后的矿料进入二段螺旋分级机继续分级。

一段磨矿浓度：85％～88％；二段磨矿浓度：80％～83％；二段溢流浓度：40％～45％；二段溢流细度：72+2％(-200目)。

上述二段磨矿设备的优化控制方法，包括如下步骤：

步骤1，建立磨矿过程优化问题的利润最大化模型：

其中，P为生产利润，F表示磨矿系统收入速率函数，w表示成本函数，k₀为当前时间，k_f、 k_g为τ_f、τ_g根据采样周期离散化后的值，N_f为预测步长；

步骤2，对步骤1中的利润最大化模型采用步进式搜索自寻优控制寻找最优控制参数，以获得最佳工作点。

其中，步骤1中，建立磨矿过程优化问题的利润最大化模型的方法为：

首先，建立磨矿过程的理想混合模型：

P_i＝D_i*S_i(2)；

其中：

Fi为给矿中粒级i的质量流(吨/小时)，i＝1，2，...n；

F₁为最粗的级别，F_n为最细的级别；

P_i为磨矿产品中第i个粒级的质量流(吨/小时)；

S_i为球磨机中第i个粒级的质量(吨)；

D_i为第i个级别的排矿比系数；

为第i个级别的单位体积排矿比系数；

R_i为第i个级别的破碎比系数，用于计算第i个粒级中被破碎的质量比；

A_ij为粒级j中的颗粒被破碎成粒级i的颗粒所占的比例；

V为给矿体积(包括固体和水)(M³)；

d为球磨机直径(米)；

L为磨矿长度(米)；

t为时间；

然后，求解微分方程(1)：

从而得到：

将式(2)代入(5)式则有：