浅谈铬铁渣处理的控制系统

张文斌

（山西太钢工程技术有限公司电气科，山西 太原 030009）

生产实践·应用技术

生产实践·应用技术

浅谈铬铁渣处理的控制系统

张文斌

（山西太钢工程技术有限公司电气科，山西 太原 030009）

主要介绍了高碳铬铁渣处理系统的工艺流程、控制系统的硬件配置和主要功能。通过介绍使读者了解高碳铬铁渣处理系统的控制过程及思路。

铬铁渣 工艺流程 功能

近年来，国家节能减排、清洁生产等节能高效生产政策推出，对于企业高效经济生产提出了更高的要求。在太钢集团公司万邦炉料有限公司30万t节能型高碳铬铁项目生产运行后，在生产30万t/年高碳铬铁的同时，根据所使用铬矿品位的不同约产生36～42万t的炉渣，其中干渣量约为10～12万t，水渣量约为25～30万t。根据生产铬铁干渣实际检验，干渣中约含有质量分数为3%高碳铬铁金属颗粒，具有金属回收价值。

1 项目介绍

根据铬铁干渣实际检验报告，太钢高碳铬铁渣综合回收项目具有节能减排、清洁生产、提高产品成品率的优点。项目流程为：根据重力选矿方法进行分选，先将铬铁渣破碎筛分分级，然后利用渣铁密度相差较大的原理，将钢渣、铬铁渣进行分选分类。该项目根据工艺流程共分为上料、破碎、筛分、浮选、成品等几个系统。作为国内第一条铬铁渣综合回收项目，其建成后具有技术先进、高效、实用、安全等特点，对于相关企业具有一定的借鉴作用。

2 工艺流程

经过铬铁冶炼后，待扒到渣盘中的炉渣凝固成为干渣后，通过装载机从浇注挎转运到成品挎中，利用天车抓斗送入原矿料仓。

铬铁渣经过料仓下板式给料机进入颚式破碎机进行破碎，破碎后粒度小于100 mm。破碎后物料经胶带运输机送入反击式破碎机细碎，细碎后物料通过胶带输送机送入圆振动筛分级，小于25 mm颗粒成为合格颗粒经胶带运输机、斗式提升机与胶带运输机送入中间缓冲料仓，大于25 mm颗粒通过胶带运输机返回反击式破碎机循环破碎。

破碎后物料从中间缓冲仓经胶带运输机转运进入选别系统，首先利用双层振动筛分级，将炉渣分为0～2 mm、2～8 mm和8～25 mm三个等级。

8～25 mm粒度的炉渣通过溜槽送入粗粒度跳汰机，跳汰机采用水作为介质，由于金属矿和炉渣比重不同，将金属与炉渣分离，分别通过胶带运输机输送到存料堆堆存，中间矿渣通过胶带机转运回粗粒破碎机破碎后再进入双层振动筛循环；2～8 mm粒度的炉渣通过溜槽送入细粒度跳汰机，通过跳汰机将金属与炉渣分离，分别通过胶带运输机输送到存料堆堆存；0～2 mm炉渣通过溜槽送入溜槽选矿机，通过溜槽将金属与炉渣分离，含水金属料通过溜槽利用高频脱水筛脱水后，通过胶带运输机输送到存料堆堆存。

每个渣堆都有控水功能，渣堆控出水自流回污水池，利用渣浆泵送入水处理系统循环。脱水筛筛下矿浆与溜槽选矿机尾矿进入地下料坑，然后通过渣浆泵送入水处理系统。物料经水系统处理后，底流通过沉淀后利用抓斗进入水渣堆场，澄清液收集后循环利用。

粗跳汰机、细跳汰机、溜槽选矿机的重力分选介质为水。渣堆有控水功能，渣堆控出水送入水处理系统，进行循环使用。工艺流程图如下页图1所示。

3 硬件配置

在铬铁渣回收项目中，系统采用一套SIEMENS S7-400 PLC作为主站，采用S7-300作为从站，和采用ET200远程站构成控制系统，HMI采用WinCC7.0 SP2组态软件，PLC与操作站之间采用工业以太网实现控制系统的信息、数据的传递和交换。IO模板选用西门子ET200M相关模板，所选的接口模板和IO模板支持在线更改配置、模块自诊断等功能，数字量模板支持时标功能，时钟精度1 ms，即开关量状态的改变由PLC处理，再由工控机和WinCC处理并显示出来，其延时在1 s以内，但发生的时间是由IO模板记录并传送到系统中的，其分辨率达到1 ms。采用现场总线技术，即PROFIBUS总线系统，将变频器、软启动器、远程站、执行器等相关独立设备或单体控制设备通过其与主控系统进行通讯，获取相关数据状态，发送控制命令。分系统粗粒跳汰机、细粒跳汰机、水系统、除尘系统等各采用一套PLC（S7-300）系统，各个分系统与主系统通过以太网总线与主系统通讯。系统采用2个操作员站、1个工程师站和1台服务器对相关设备进行集中监视、操作、参数计算设定及控制。并配有视频监控系统，对项目各区域进行实时监控。系统网络配置图如图2所示。

图1 工艺流程图

4 系统介绍

本项目中的三电控制系统可实现高碳铬铁渣回收处理生产过程中的工艺控制、系统运行监控以及生产中关键工艺参数的监视、报警和归档等功能，并实现对回收工艺要求的精确控制，保证生产的高效稳定运行，对整体工艺生产过程实现质量跟踪和自动化管理。

电气系统设计中，每台设备均设有集中控制和机旁控制两种控制方式。在机旁均设有按钮盒或控制箱，装有控制方式选择开关，设有中控、零位、机旁三种选择方式。中控控制时，PLC按预先编制的程序，将工艺流程线上的设备按照工艺要求顺序启动与停车；机旁控制时，人工可在机旁单独开、停设备，以便于单机试车；零位控制时，中控及机旁均不能开车，以确保检修人员的安全。

图2 系统网络配置图

PLC系统是连接电气控制系统与人机操作系统之间的关键纽带，PLC主要对整个工艺流程进行自动控制。PLC程序包括工艺流程顺序控制、现场实时数据显示程序、故障诊断程序、过程控制运行程序等。系统程序具有一定的自检自诊断能力，在系统运行时，先根据现场采集状态信号，自动检查系统初始条件，并随时监测系统各部分是否正常。当系统外部具备运行条件时，系统程序将根据工艺流程进行启动和停止操作，在工艺流程控制程序中，包括了上料、破碎、筛分、浮选、成品等程序，在以上控制流程中，含有单体手动程序和系统工艺全自动运行程序，程序根据操作员的指令，按照工艺流程实施运行，程序按照逆流程启动运行，按照顺流程停止运行。当操作失误或系统出现异常，能给出故障信息及故障处理方法，以帮助操作人员排除故障。在生产过程的自动控制系统中，控制系统程序具有完备的过程监控和故障保护措施以及实时报警能力，为操作人员尽可能的提供高效和完备自动化控制，减少人为错误造成的设备损坏和人身伤害。同时故障诊断程序可将故障操作及故障原因记录在案，以备查询和排查原因。现场实时显示程序将现场采集的数据状态信号通过处理后，反馈给上位机，通过上位机显示后供给操作人员查看。

操作员站的HMI画面由工艺流程画面、故障报警画面、实时操作画面、现场数据监控画面、报表打印画面、实时趋势画面等画面组成。在工艺流程画面组态有上料、破碎、筛分、浮选、成品等工艺流程画面，在这些组态画面上，汇集和显示有关的运行信息，操作员通过工艺流程画面，可以对机组的运行工况进行监视和控制，操作员通过输入登录信息后，获取操作权限，进行相应的设备操作和参数设置，通过切换选择进行全线自动和单体手动操作方式。现场数据监控画面可以监控系统内每一个模拟量和数字量。故障报警画面显示故障报警信息并确认报警，同时提供故障处理操作指导。在实时趋势画面中可以获得关键参数的实时趋势信息和历史趋势信息，方便操作员多数据曲线观察。对于生产信息如消耗原料的数量即原始铬铁矿渣的吨数，生产的成品数量即0～2 mm、2～8 mm和8～25 mm三个等级的精选后的铬铁渣吨数，生产过程中消耗的水、天然气、蒸汽等数据，都可通过网络传送给工厂生产管理系统。在其他画面还有打印报表、操作记录、控制驱动装置、调整过程设定值和偏差等。两台操作员站独立运行，其中一台发生故障不影响另一台的正常操作。

5 结语

本项目控制系统经过施工、调试、试运行、正常生产等环节，现已稳定生产了一年多，实际年产量为15万t。由于在设计当初就本着先进、高效、实用、安全等特点，在投入生产后，整个系统运行稳定，故障率低，便于操作，安全可靠。为集团公司的节能减排、清洁生产、提高产品成品率发挥了一定的作用。

（编辑：张伟）

Discussion on Ferrochrome Slag Processing Control

Zhang Wenbing
（Electrical Section of Shanxi Taigang Engineering&Technology Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030009）

This article mainly introduces process flow of high carbon ferrochrome slag，hardware configure and main function of control system.Through the introduction reader can know control process and thinking of high carbon ferrochrome slag processing system.

ferrochrome slag，process flow，control system

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.23

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1672-1152（2015）06-0064-03

生产实践·应用技术

2015-09-08

张文斌（1971—），男，主要从事冶金电气设计，工程师。E-mail:tgsjyzwb@163.com