華潤(rùn)水泥（永定）有限公司4 500 t/d生產(chǎn)線生料制備系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)中信重工LGM5024立磨，與之配套的立磨金屬剔除、檢測(cè)與旁路系統(tǒng)由集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）、金屬探測(cè)儀、電磁式除鐵器、永磁式自卸除鐵器、旁路氣動(dòng)閥、外排倉(cāng)等組成。本文主要介紹該生產(chǎn)線生料立磨系統(tǒng)的金屬檢測(cè)、剔除與旁路系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

  1、工藝流程

  來自配料站的原料經(jīng)入磨皮帶輸送至生料立磨系統(tǒng)的下料口；在皮帶下料口下方設(shè)置一個(gè)雙向氣動(dòng)閥，一路經(jīng)星型下料器（又名分格輪）進(jìn)入立磨研磨，一路進(jìn)入外排倉(cāng)；立磨的排渣經(jīng)過循環(huán)斗式提升機(jī)再次提升至入磨皮帶，形成一個(gè)循環(huán)回路；而細(xì)度合格的生料粉則經(jīng)選粉機(jī)選出進(jìn)入下一道物料分離的程序。為防止金屬物對(duì)輥面和磨盤造成損傷，金屬物的檢測(cè)和剔除對(duì)立磨的安全、高效運(yùn)行起了重要作用。生料制備立磨系統(tǒng)的工藝流程見圖1。

圖1 生料立磨系統(tǒng)工藝流程

  2、金屬剔除、檢測(cè)和旁路系統(tǒng)的組成和作用

  立磨金屬剔除、檢測(cè)與旁路系統(tǒng)由集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）、金屬探測(cè)儀、電磁式除鐵器、永磁式自卸除鐵器、旁路氣動(dòng)閥、外排倉(cāng)等組成。

  DCS：實(shí)現(xiàn)電磁式和永磁式除鐵器等設(shè)備的控制和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控；接收金屬探測(cè)儀的信號(hào)發(fā)出金屬報(bào)警和實(shí)現(xiàn)帶金屬物料自動(dòng)旁路至外排倉(cāng)的功能。

  永磁式自卸除鐵器：是除鐵的第一道防線，通過永磁鐵和自卸裝置，將下方通過的皮帶上的鐵質(zhì)金屬除去。

  電磁式除鐵器：該設(shè)備和永磁式除鐵器工作原理相似，通過電磁鐵（需要通電勵(lì)磁）和手動(dòng)卸料裝置，將下方皮帶上的鐵質(zhì)金屬除去。

  金屬探測(cè)儀：發(fā)現(xiàn)金屬（含非鐵質(zhì)磁性金屬）并發(fā)出信號(hào)給DCS系統(tǒng)，為旁路氣動(dòng)閥動(dòng)作提供依據(jù)。

  旁路氣動(dòng)閥：是立磨系統(tǒng)旁路至外排倉(cāng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)DCS指示動(dòng)作。

  外排倉(cāng)：是立磨系統(tǒng)帶金屬物料和緊急止料時(shí)物料的臨時(shí)存儲(chǔ)倉(cāng)體。

  立磨系統(tǒng)的金屬剔除、檢測(cè)和旁路控制見圖2。

圖2 立磨系統(tǒng)的金屬檢測(cè)和旁路控制

  3、金屬剔除、檢測(cè)和旁路系統(tǒng)的工作原理

  3.1 第一防線——永磁式自卸除鐵器

  該除鐵器安裝于圖1中的①位置。工作時(shí)，依靠永磁鐵產(chǎn)生的磁力，使得下方皮帶上通過的物料中的鐵質(zhì)磁性材料被吸附在帶自卸裝置的卸料皮帶上，當(dāng)自卸裝置帶著吸附的鐵質(zhì)物料運(yùn)行到側(cè)面（皮帶面范圍外），由于磁力減弱和自卸裝置的作用，使得金屬物脫離自卸裝置，落到入磨皮帶外的金屬物收集區(qū)域。

  該除鐵器型號(hào)為：RCYC-10，適應(yīng)皮帶寬：1 000mm，懸掛高度：300mm，適應(yīng)帶速：≤2.5m/s，磁感應(yīng)強(qiáng)度≥70mT，動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下，0.1~35kg不同形狀和體積的磁性金屬物自然混合物料除鐵率達(dá)到95%以上，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際需要。

  3.2 第二防線——金屬檢測(cè)和旁路外排系統(tǒng)

  經(jīng)過永磁式除鐵器，絕大部分鐵質(zhì)磁性材料已經(jīng)除去，但對(duì)一些非磁性金屬物，除鐵器是無能為力的。為此，在進(jìn)入立磨前設(shè)置了圖1中②位置的金屬探測(cè)儀，該探測(cè)儀可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸送皮帶上金屬物質(zhì)，發(fā)送（發(fā)現(xiàn)金屬）信號(hào)至DCS系統(tǒng)。

  DCS控制時(shí)序如圖3所示，其邏輯時(shí)序原理：發(fā)現(xiàn)金屬（上升沿）→定時(shí)器T1開始T1延時(shí)→發(fā)出驅(qū)動(dòng)H0，氣動(dòng)閥旁路并保持→金屬物消失（下降沿） →定時(shí)器T2開始T2延時(shí)→復(fù)位驅(qū)動(dòng)H0，氣動(dòng)閥恢復(fù)入磨狀態(tài)。

圖3 金屬檢測(cè)和旁路系統(tǒng)DCS控制時(shí)序

  3.3 第三防線——電磁式除鐵器的循環(huán)篩除 

  經(jīng)過前兩道防線，基本可以防止新進(jìn)料中金屬物入磨體，但立磨系統(tǒng)的循環(huán)研磨特性使得過程中可能再次混入金屬物并富集。利用循環(huán)特性，將安裝于圖1中的③、④位置的電磁除鐵器與自動(dòng)旁路系統(tǒng)配合，將外排倉(cāng)和立磨循環(huán)物料通過循環(huán)斗式提升機(jī)返回金屬探測(cè)器前的皮帶，進(jìn)行循環(huán)篩除。由于電磁鐵產(chǎn)生相對(duì)于永磁式更強(qiáng)的磁場(chǎng)，對(duì)深埋在物料中避開了前兩防線磁性金屬有更好的篩除效果。且由于通過了永磁式除鐵器之后，鐵質(zhì)材料較少，選用手動(dòng)卸料裝置節(jié)約成本，可滿足工藝要求。

  該除鐵器型號(hào)為：PDC-8，適應(yīng)皮帶寬：800mm，懸掛高度：300mm，適應(yīng)帶速：≤2.5m/s，勵(lì)磁功率：5kW，磁感應(yīng)強(qiáng)度≥70mT，手動(dòng)行走裝置：SDX-1.1-3，許用負(fù)載：3t，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際需要。

  4、應(yīng)用注意事項(xiàng)及實(shí)效

  實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意如下事項(xiàng)：

  1）斗式提升機(jī)的回料點(diǎn)必須在金屬探測(cè)器前，確保物料經(jīng)過金屬探測(cè)儀等反復(fù)篩選。

  2）金屬探測(cè)器的選型和安裝、調(diào)試必須嚴(yán)格控制，避免誤報(bào)，確保穩(wěn)定性。

  3）自動(dòng)旁路系統(tǒng)從發(fā)現(xiàn)金屬發(fā)出驅(qū)動(dòng)的延時(shí)T1及金屬信號(hào)消失停止驅(qū)動(dòng)延時(shí)T2，需考慮皮帶運(yùn)行速度、DCS系統(tǒng)延遲、旁路氣動(dòng)閥動(dòng)作時(shí)間等，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)相結(jié)合綜合確定。

  4）各除鐵器的安裝高度應(yīng)按照出廠安裝要求確定，避免過高或偏離造成有效磁場(chǎng)范圍沒有覆蓋物料輸送范圍。

  5）各除鐵器周邊均為強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且自卸式存在甩料區(qū)，應(yīng)注意設(shè)置安全防護(hù)區(qū)及警示標(biāo)識(shí)。

  5、應(yīng)用效果

  該系統(tǒng)自2011年8月10日正式下料同步投入使用后，金屬探測(cè)及旁路系統(tǒng)誤動(dòng)作次數(shù)（有記錄以來5次）可控，整體除鐵率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有效地剔除了各類金屬物，降低了金屬物給生料立磨帶來的損害，取得了良好效果，保證了設(shè)備的安全性，整體達(dá)到設(shè)計(jì)要求，得到了工藝人員和設(shè)備檢修人員的認(rèn)可。