学科前沿系列专题和研究方向

三、选矿生产过程的工程应用
赤铁矿选矿生产过程描述 酒钢选矿厂介绍
• 甘肃酒钢选矿厂是酒泉钢铁（集团）公司的原料---铁精 矿的生产厂
• 年处理铁矿石一期500万吨，二期300万吨 • 矿石含铁品位33%
工艺流程图
铁矿选矿生产过程流程图
选矿生产的主要过程
矿石处理 输入: 原矿石 设备: 振动筛, 皮带运输与卷扬系统 输出: 粉矿和块矿
综合生产指标
经 产量 生
营 质量 产
决 成本 计
策 部
利润
划 部
生产计划
作业计划 作业标准
质量、能源、成本、 设备（运行、检修）
生产 过程
管理
部
操
产量、能
源、成本、 设备检修
调
及运行、 度
原料、质 部
量
作
员
作业计划：
原料、能源、设备 作
（运行、检修）、 业
产量
班
操
工艺
作
技术
员
质量(产品质量)
部
成本（生产成本）
产量
工艺指标
生产过程管理与控制流程图
生产过程数据
生产指令
水、 煤、
电、
资源 资源 气、 调配 供应 原料
系统
工
设备 起停 顺序 过
业 生
控制回路 程
产
设定值 控
过
（工艺 制 参数、 系
程
给料量） 统
生产过程数据
早期生产过程操作与控制实施中主要由人来完成，造成金字
塔式管理结构
董事会 总经理
生产副总
计划部
酒钢选矿厂主要设备
被控系统的主要设备共525台 矿石处理 : 99台: 振动筛、皮带运输与卷扬系统等 竖炉焙烧 : 89台: 22竖炉, 4 干选机等 磨 矿 : 77台: 15球磨机, 5分级机, 20旋流器等 强 磁 选 : 68台: 15 磁选机等 弱 磁 选 : 99台:中磁机8台，弱磁机41台 浓缩脱水: 93台: 过滤机18台，真空泵18台等
综合生产指标 预报模型
最佳工艺指标目标值
控制回路设定 模型
预测补偿器
综合生产指标优化 工艺约束 统计过程控制 工艺指标 预报模型
反馈补偿器
回路优化设定值
工艺指标优化控制
PI控制器
非线性PI控制器
切换机制
智能过程控制
工业过程
混合智能优化控制方法结构图
• 将建模与控制相集成，预测与反馈相结合，智能方法与已有优化方 法相结合提出综合生产指标智能优化和工艺指标智能优化控制方法
– 综合生产指标智能优化由工艺指标设定模型、综合生产指标预报 模型、统计过程控制（SPC）、预报分析、反馈分析与调整组成
综合生产指标智能优化方法结构图
工艺指标智能优化控制方法
– 工艺指标智能优化控制方法由控制回路设定模型、工艺指标预测 模型、统计过程控制（SPC）、反馈补偿器合前馈补偿器组成
工艺指标智能优化控制方法结构图
…
分厂经理
…
副总 其他管理部门 其他分厂经理
计划调度部 … 其他管理部门
… 计划调度部 … 其他管理部门
生产车间 作业班
… …
生产车间 作业班
… 生产车间 作业班
… …
生产车间 作业班
生产过程
金字塔式管理结构
关键问题是如何构建综合自动化系统来实现扁平化管理和综合生 产指标优化
二、 智能综合自动化系统
管理
部
操
生 产量、能
产 计
源、成本、 设备检修
调
及运行、 度
划 原料、质 部
部量
作
员
作业计划：
原料、能源、设备 作
（运行、检修）、 业
产量
班
资源 调配
设备 起停 顺序
水、 煤、 电、
资源 气、
供应 原料 系统
工
业
过
生
程
产
控
过
制 系
程
统
ERP
MES
PCS
• 综合生产指标优化系统由综合生产指标优化子系统、工艺指标优化子 系统和过程控制子系统三层结构组成
ERP、MES 和 PCS的主要功能:将综合生产指标转化为生产计划、作业计 划，作业计划转化为作业标准，作业标准转化为生产指令，由操作者去 操作和控制生产过程
综合生产指标 生产计划
作业计划 作业标准
生产指令
生产过程数据
经 产量
营 质量
决 成本
策 部
利润
质量、能源、成本、 生产
设备（运行、检修） 过程
酒钢选矿厂现场照片
选矿过程智能综合自动化系统
系统结构：将智能综合自动化系统与选矿生产过程相结合
综合生产指标 生产计划
作业计划 工艺指标 优化设定值
经 产量
营 质量
决 成本
策 部
利润
生 产量、能
产 计
源、成本、 设备检修
调
及运行、 度
划 原料、质 部
部量
操
作
作业计划：
员百度文库
原料、能源、设备 作
（运行、检修）、 业
产量
班
操
工艺
作
技术
员
质量(产品质量)
部
过 控制回路 程 设定值 控 （工艺 制 参数、 系 给料量） 统
流程工业是我国国民经济的重要支柱产业之一 国民经济的支柱产业，工业产值占全国工业总产值的66
％ 钢产量连续9年世界第一 氧化铝、镁、稀土等产量世界第一 流程工业面临的突出问题是能耗高，资源消耗大 单位能耗高出先进国家30％以上 需要通过优化控制实现流程工业节能、降耗
一、 工业生产过程控制与管理流程
系统结构
智能综合自动化系统由企业资源计划系统（ERP）、生产执行系统（ MES）、生产过程控制系统（PCS）、综合生产指标优化系统和集成 支撑系统组成
集成支撑 系统
数据库
计算机网络
企业资源计划系统 （ERP）
生产执行系统 （MES）
生产过程控制系统 （PCS）
智能综合自动化系统结构图
综合 生产 指标 优化 系统
学科前沿系列专题和研究 方向
提纲
流程工业生产过程控制与管理流程 流程工业智能综合自动化系统 流程工业选矿生产过程的工程应用 流程工业自动化面临的重大任务 流程工业自动化技术的现状分析 流程工业自动化技术的主要目标 流程工业自动化主要的研究方向 流程工业自动化今后的推进任务
一、生产过程控制与管理流程
竖炉焙烧 输入: 块矿 设备: 竖炉, 干选机, 磁滑轮 输出: 有用矿石和废石
磨矿 输入: 粉矿和有用矿石 设备: 球磨机, 螺旋分级机, 水力旋流器 输出: 矿浆
磁选 输入: 矿浆 设备: 强磁机、弱磁机、脱水槽 输出: 磁选精矿和尾矿 精矿生产 输入: 强磁选精矿和脱水精矿 设备: 精矿浓缩大井 输出: 浓缩精矿 尾矿处理 输入: 尾矿 设备: 尾矿浓缩大井 输出: 浓缩尾矿
工 业 生 产 过 程
成本（生产成本）
产量
生产过程数据
综合生产指标优化
工艺指标优化 过程控制
混合智能优化控制方法
将智能行为和常规控制方法相结合，提出混合智能优化控制方法 该方法由综合生产指标优化、工艺指标优化和智能过程控制三层组成
综合生产指标优化目标值
工艺指标设定 模型
预测与反馈分 析调整模型