机器人铁矿石采制样系统介绍

魏加栋

摘 要：大宗散装铁矿石物流采制样工作流程比较烦琐，对于大型铁矿石专业码头和生产企业，传统铁矿石采制样设备和化验设备一般比较复杂，化验结果和采制样品质量受人工因素影响；本文引入一种机器人参与的全自动采制样工艺流程，可以有效地减少人工劳动强度甚至取代人工，同时使得样品质量和相应数据，避免人工因素影响。

关键词：工业机器人；铁矿石采制样

0 引言

通过对比国内外铁矿石采制样流程，参照相关国际行业标准和国内相关标准，分析目前我国铁矿石采制样工艺流程的优、缺点，引入并改进一种更加符合我们国际行业趋势和国内情况的铁矿石采制样工艺流程，并介绍这种流程的技术实现和在国内的应用情况。

1 传统铁矿石采制样流程和機器人铁矿石采制样流程介绍

自2000年以来，我国铁矿石进口量一直保持世界第一的位置，2014年铁矿石进口量高达9.3亿t，较2013年增加13.8%。铁矿石属于国家规定的法检商品，按照国际贸易惯例，进口铁矿石是以卸货地的检验证书作为计价依据来进行贸易结算的。

因此，铁矿石专业码头采制样工作量很大。目前，大部分港口采用传统铁矿石采制样工艺设备。通过了解澳大利亚和南非等国家的大型铁矿石生产企业的铁矿石采制样工艺流程和相关作业标准，我们推出机器人采制样工艺流程（俗称大机械手采制样方案）。

2 机器人铁矿石采制化系统的设备组成

物料经过初级采样机—送样皮带机—二级采样机—缓冲斗—送样皮带机—样品斗，最后到达样品斗，这些设备同传统取制样系统设备基本一样。

关键是样品到达机器人系统后的处理。样品斗一般约为80kg，经过机器人系统内的缩分机进行缩分——该缩分机为自动直线三出口缩分机，分别获取粒度样品40kg，分析样品20kg，其余约20kg。粒度样直接搬送到粒度测定单元进行粒度测试，分析样品经过颚式破碎机破碎并缩分出3kg样品，3kg样品二分出两个1.5kg样品，进入水分测定单元；水分测定完毕后，其中一个水分样品汇集成化学样大样，最后经过破碎缩分出500 kg化学分析样，经过研磨后，样品送入成分测定单元。

机器人水分测定单元主要设备有天平、自动烘箱等，其流程是，空盘称重—接收水分样品—重盘称重—放入烘箱干燥（热风循环烘箱或者红外烘箱）—再称重—记录数据；最后将同一批次水分样品按照标准要求进行汇总计算，得出水分含量数据。国内按照相关标准主要采用热风循环烘箱，国外一些大型厂矿已经逐渐采用微波烘箱作为干燥设备——微波烘箱比热风循环烘箱干燥时间更短，效率也更高一些。目前这种自动水分测定单元在烟台港、日照港、曹妃甸、青岛港等铁矿石采制样系统中都有应用。

机器人粒度测定单元主要设备有天平、自动多级筛分机、筛网存储架等。机器人先根据样品报检要求将各级筛网从筛网架上取下，安装在自动振筛机上，然后搬运粒度样品倒入自动振筛机，自动振筛机按照设定流程执行筛分作业，筛分完毕自动对各粒级进行称重，同时记录称重数据；称重后的物料搬运倒入弃料皮带机。目前这种自动粒度测定单元在宝钢、青岛港等铁矿石采制样系统中已有应用。

机器人成分测定单元主要设备由对辊破碎机、研磨机、无损XRF分析设备等组成。化学大样先经过对辊破碎机破碎缩分后，送入自动研磨机研磨完毕，再送入XRF分析设备进行成分分析。市场上的自动研磨机主要有Herzog公司的Mill1500，Essa公司的BM2等型号。手持式XRF成分分析设备在国内采矿行业已经大量应用，但是应用到进口铁矿石成分分析的，相对更加精密的仪器应用还不多。

上述应用方案的实现主要需要电气自动控制技术、机器人应用技术、采制样数据信息处理技术、机械结构设计等多种技术的综合应用。

3 机器人铁矿石应用方案技术应用特点

目前机器人铁矿石应用方案中，在工艺流程方案确定后，首先应考虑机械设备系统布置，根据各机器人供应商提供的机器人载重和臂展等参数，选择合适的机器人型号，再以机器人为核心，结合工艺流程，布置相关周边设备；然后对机器人周边设备进行自动化改进设计。主要设计内容有自动开关门密封热风循环烘箱、自动多级密封振筛、自动成分测定分析仪、自动研磨机等设备。

电气自动控制技术主要是以PLC应用技术为核心。

机器人应用技术是这套系统的核心技术。机器人逐渐成为一种标准设备供用户选择，目前我国机器人的主流品牌有ABB、库卡、川崎、新松等。机器人供应时，除机器人本体外，还包含有控制器、示教器等设备。机器人应用技术包括机器人夹持具设计、机器人与控制系统通信和数据传输、机器人动作程序编写和调试等几个部分。

4 结论

综上所述，机器人铁矿石采制样系统具有技术成熟，性能可靠，减少人工，运营维护简单等优点，在一些新建港口的铁矿石采制样系统建设中已经被逐步采用；机器人铁矿石采样系统中，机器人主要起到物料搬运的作用，这样可以避免人工接触制样粉尘、接触烘箱高温等恶劣环境，减少了制样过程中的人工因素，大大降低铁矿石采制样过程中的人工成本，在我国人工成本逐渐增加，人口老龄化凸显的趋势下，机器人铁矿石采制样系统方案必将逐渐成为国内铁矿石专业码头和大型铁矿石生产洗选企业铁矿石采制样的首选方案。

参考文献

[1]袁晓鹰.机器人技术在矿石机械化采制样系统中的应用[M].北京：中国质检出版社，2014.

[2]贺存君，等.铁矿石机械取制样系统工艺及设备[M].北京：冶金工业出版社，2011.