JPH04235758A - 整粒プラントの自動運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉱石を段階的に破砕し
、一定粒度の破砕成品を得る整粒プラントの自動運転制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】整粒プラントにおける原料の供給は、ヤ
ードに積み上げられた銘柄別積山材料をリクレーマによ
り切り出し、ベルトコンベヤで搬送して一旦ホッパに蓄
え、このホッパ下側のフィーダが供給量を制御しつつ破
砕機へ移送している。ここで、原料の破砕は破砕機を連
続して複数段に組み合わせた区間によって行うが、これ
らの破砕機を制御する従来の技術には、特公昭５６−３
６９８１号公報（以下、第１従来例という）、及び実開
昭６３−２０９５８号公報（以下、第２従来例という）
に記載された方法がある。

【０００３】第１従来例の方法は、破砕機主軸の支持油
圧値と主軸回転駆動メインモータの消費電流値とを検出
し負荷率を算出することにより、破砕機のクリアランス
を所定の値に調節する方法であり、また第２従来例の方
法は、原料を供給するフィーダの回転数と破砕機のクリ
アランスの初期値を設定し、整粒産物をサンプリングし
て品質チェックし、フィーダの供給量を増減する方法で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１従来例の方法によっては、電流値を制御媒体として用
いるために、負荷の検出精度が悪く、また支持油圧値は
破砕時に常時脈動が存在しており、これを制御情報とし
て用いると制御精度に劣るという問題点があった。

【０００５】また、上記第２従来例の方法によっては、
フィーダ回転数とクリアランスの自動初期設定を行うも
のであるが、破砕機の負荷状態の変化に対応した供給量
，クリアランスの制御がなされておらず、最大効率を得
る制御が不可能であるほか、整粒産物の品質制御はフィ
ーダからの供給量の増減によってのみ行われるため、篩
上産物の最大粒径の制御ができないいう問題点があった
。

【０００６】加えて、これらの従来例では、破砕機のク
リアランス、原料供給量等を個別に且つ安定操業中にの
み制御するものであって、整粒プラントの運転開始前、
運転開始時、安定操業中といった一連の流れを全体で制
御するものではなく、銘柄、品質等の設定条件によって
は、それぞれの移行期において円滑な運転が不可能にな
る可能性もあった。

【０００７】そこで、本発明が解決しようとする問題点
は、破砕機の負荷状態を考慮して、最大効率を得る制御
を行うとともに、整粒プラントの一連の運転状態の流れ
において連続運転を円滑に行うことのできる自動運転制
御方法を提案することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、整粒プラント
における制御を行うにあたり、運転手順を運転開始前、
運転開始直後、安定操業中に分割し、それぞれ、整粒プ
ラントの運転開始前には、この整粒プラントに供給する
原料の粒度を銘柄名及び原料積山のリクレーマ俯仰角度
に基づいた切り出し位置情報をもとに推定し、この推定
粒度から前記破砕機のクリアランス、最適負荷率、及び
フィーダによる原料供給量の初期値設定を行い、前記整
粒プラントの運転開始直後には、前記破砕機の負荷率を
検出し、この負荷率が前記最適負荷率内に収まるように
破砕機間の負荷配分及びクリアランスを制御して調整し
、前記整粒プラントの安定操業中においても、前記産物
をサンプリングして粒径の判定を行い、この粒径と予め
設定されている目標粒径との間に偏差が生じる場合は、
前記クリアランスを調整して前記偏差を解消する整粒プ
ラントの自動運転制御方法を提案して、上記課題を解決
している。

【０００９】なお、前記破砕機の負荷率は、この破砕機
が消費する電力量に基づいて算出する方法とすれば、よ
り好適な制御を可能にすることができる。さらに、前記
整粒プラントの運転開始前に異常負荷率を設定し、運転
中に前記破砕機がこの負荷率を超えた場合には前記クリ
アランスを一時的に大きくするように調整し、前記破砕
機を保護する方法を特徴とすればよりよい。

【００１０】

【作　　用】整粒プラントの運転開始前において、原料
の銘柄等の情報に基づき、破砕機のクリアランス、最適
負荷率、原料供給量の初期設定を行う。そして、整粒プ
ラントの運転開始直後に、前記破砕機の負荷率を検出し
、この値が前記最適負荷率内に収まるように破砕機間の
負荷配分及びクリアランスを制御して調整する。また、
前記整粒プラントの安定操業中においても、産物の粒径
をサンプリングによって検出し、クリアランスを調整す
ることにより産物を所望の粒径に調整する。

【００１１】また、電力量に基づいて負荷率を検出する
自動制御方法によっては、電流値による場合に比べて力
率等の誤差の影響を受け難く、特にモータの定格に対し
て負荷が小さい場合にも、より正確な負荷率を算出する
ことができる。さらに、負荷率が異常負荷率に達すると
クリアランスを一時的に大きくする自動制御方法によっ
ては、破砕機に過大な負荷を掛けることを回避すること
ができ、破砕部の破損、モータの焼損等を回避すること
ができる。

【００１２】

【実施例】図１は、整粒プラントのシステム構成図であ
る。リクレーマ２はヤードに貯蔵されている積山原料１
から所定の量の塊鉱を切り出す装置であって、この下流
側には切り出した塊鉱をベルトコンベヤ３及び振り分け
用コンベヤ４を介して貯留する２基のサージホッパ５，
５が配置されている。

【００１３】ここで原料となる鉱石は、第１系統、第２
系統の加工路に振り分けられ、それぞれ複数の破砕機及
び複数のスクリーンによって構成された加工路を通過し
、最終的に篩上産物と篩下産物とが生成される。第１系
統、第２系統は、同一の構成となっているために、以下
、第２系統の構成について説明する。まず、サージホッ
パ５の下流側にはフィーダ６を介して第１破砕機８を配
置しており、さらにその下流側には破砕機８で砕かれた
塊鉱を選別する第１スクリーン１７を配置している。 この破砕機８は、外殻たる傘状のコーンケーブとその内
側に配置される円錐状のマントルとによって構成され、
両者間に塊鉱を挟み込んで挽き砕く構造となっており、
両者間の距離（以下、クリアランスという）を調節する
ことにより生産される塊鉱の粒径を決定するものである
。そして、この第１スクリーン１７の下方にはこのスク
リーン１７を通過した塊鉱を再び選別する第２スクリー
ン１８を配置している。この第２スクリーン１８は基準
粒径以上の塊鉱と以下との塊鉱を選別し、前者を篩上産
物として産物搬送路Ａに、後者を篩下産物として産物搬
送路Ｂに供給している。なお、フィーダ７直後の搬送路
にはこの場所を通過する塊鉱の重量を秤量する秤量セン
サ７を配置している。

【００１４】また、第２破砕機９を第１スクリーン１７
に近接して配置しており、この破砕機９には第１スクリ
ーン１７において残留した所定の粒径以上の塊鉱が供給
される。この第２破砕機９の下流側には、所定の粒径以
下の塊鉱を選別する第３スクリーン１９を配置しており
、さらに下流側には第３スクリーン１９を通過した塊鉱
を選別する第４スクリーン２０を配置している。この第
４スクリーン２０で選別された基準粒径以上の塊鉱は産
物搬送路Ａに、基準粒径以下の塊鉱は産物搬送路Ｂに供
給される。

【００１５】一方、第３スクリーン１９の近傍には第３
破砕機１０を配置しており、この破砕機１０には第３ス
クリーン１９が選別した所定粒径以上の塊鉱が供給され
る。また、この下流側には第５スクリーン２１が配置さ
れ、このスクリーン２１に残留した所定の粒径以上の塊
鉱は第３スクリーン１９直前に戻され、未だ所定粒径以
下となっていない塊鉱は第３破砕機１０により再度破砕
される。すなわち、ここに第３スクリーン１９、第３破
砕機１０、第５スクリーン２１による閉回路が構成され
、大径の塊鉱がこの閉ループを巡回することによって順
次所定の粒径以下の塊鉱に砕かれる。なお、第３スクリ
ーン１９直後の搬送路には秤量センサ１１を配置してい
る。

【００１６】第５スクリーン２１の下流側には、第６ス
クリーン２２が配置されており、第５スクリーン２１を
通過した塊鉱はこの第６スクリーン２２によって基準粒
径以上とそれより小さい産物に選別され、前者を産物搬
送路Ａに、後者を搬送路Ｂに供給する。なお、これら産
物搬送路Ａ，Ｂの最下流部には、秤量センサ１２及び産
物の粒径を測定し品質のチェックを行うサンプラ１３を
配置している。

【００１７】また、自動運転制御装置１４は、上記した
破砕機等を総合的に制御する。第１図に示すように、ま
ず、塊鉱が積山原料１から切り出され、第１破砕機８に
到る間においては、この自動運転制御装置１４にはリク
レーマ２の俯仰角、フィーダ６の回転数、秤量センサ７
から得られる秤量値が入力され、反対に自動運転制御装
置１４はフィーダ６の回転数の制御を行う。

【００１８】次に、自動運転制御装置１４には、第２破
砕機９及び第３破砕機１０の消費電力が入力されてその
負荷率が算出され、同様にこれら破砕機９，１０の出口
側のクリアランスの値が入力される一方、この自動運転
制御装置１４はこれら破砕機９、１０に対し、クリアラ
ンスを出力する。また、第３破砕機１０直前に配置され
る秤量センサ１１から得られる秤量値も、自動運転制御
装置１４に入力される。

【００１９】加えて、篩上産物の搬送路Ａと篩下産物の
搬送路Ｂとの最下流部に配置された前記秤量センサ１２
からは秤量値が、また同位置に配置されたサンプラ１３
からは最終産物の粒度が、自動運転制御装置１４に入力
される。また、自動運転制御装置１４の近傍には、入出
力用端末１５及び運転計画を支持する上位計算機１６が
配置され、前者には切り出しベンチの値、後者から原料
鉱石の銘柄データが入力される。

【００２０】なお、図１には、第１系統の加工路に関し
てのみ自動運転制御装置１４の入出力関係を示している
が、第２系統に関しても自動運転制御装置１４により同
様の入出力関係が存在する。以上述べた整粒プラントの
構成に基づいて、以下にその作用を説明する。まず、整
粒プラントを運転するにあたり、自動運転制御装置１４
が破砕機９，１０等の初期設定を自動的に行う。

【００２１】自動運転制御装置１４は、過去の運転実績
により、原料の銘柄データ及び原料積山１の切り出しベ
ンチと、これら状態における第１，第２各系統別の秤量
値Ｔ／Ｈ及び各クリアランス値の運転データを蓄積して
おく。そして、運転開始にあたり、原料の銘柄データを
上位計算機１６から、またベンチの状態を入出力用端末
１５から読み込み、これらの値に基づいて破砕機９，１
０のクリアランス値ＣＬ、及びフィーダ６の回転数ＲＰ
Ｍを設定する。なお、この時の設定値は、例えば過去の
最新５データの平均値を取って求める。このように、運
転状態のそれ以前のデータが存在しない運転開始時には
、この初期設定値を用いるために、原料と破砕機の不整
合を防止することができ、破砕機９，１０の破損を防止
することができる。

【００２２】次に、整粒プラントの運転を開始すると、
原料は上記した加工手順によって順次破砕されていくが
、このとき、第２及び第３破砕機９，１０のクリアラン
スはこれら破砕機９，１０の負荷率をもとに制御される
。すなわち、この負荷率は、電力量を制御パラメータと
して、 によって求められるが、第２、第３破砕機９，１０の適
性負荷率は、銘柄を整粒鉱，切込み鉱等で分類し例えば
切込み鉱としては、図２（ａ），（ｂ）に示すように、
それぞれ第２，第３破砕機９，１０の負荷率は３５％、
２０％近傍に設定される。図３（ａ），（ｂ）は図２（
ａ）の一部を取り出したものであって、図３（ａ）は確
信度が「負荷小さい」状態を示し、また図３（ｂ）は確
信度が「負荷が大きい」状態を示している。また、図３
（ｃ）は同図（ａ），（ｂ）を重ね合せた図であって、
サンプルデータｎ＝１０の負荷率の平均値より確信度が
求まる。

【００２３】なお、制御パラメータを電流値ではなく、
電力量とする理由は以下の通りである。すなわち、電流
値による制御では、負荷率が変化すると電流Ｉ及び力率
　ｃｏｓθが変化し誤差が生じる。特に、破砕機のよう
にインダクションモータを使用し、定格に対して負荷が
小さい場合は、負荷変動に対して電流に比べて力率が大
きく変化し電流値の変動が小さいため、制御パラメータ
としては適さないからである。

【００２４】ここで、電力量Ｗは、電流Ｉ、電圧Ｖ、力
率　ｃｏｓθとして Ｗ＝Ｉ・Ｖ・ｃｏｓ　θ　　　　・・・（２）より求め
ることができる。また、上記クリアランスの設定ととも
に、プラント運転時の制御基準となる各種基準値を以下
のように設定する。

【００２５】まず、品質基準値として篩上産物、篩下産
物の粒度規格値を以下のように設定する。 　　次に、異常過負荷時の緊急非難負荷率を設定する。 すなわち、破砕機９，１０が過負荷の状態になった場合
、すなわち、負荷率が限界値に至った場合、破砕機のコ
ーンケーブやマントル、さらにモータを保護するために
、一時的にクリアランスを大きくする制御を行うが、例
えばこの限界値を８０％に設定する。なお、破砕機９，
１０の最大、最小クリアランス値も、この時に併せて設
定する。

【００２６】さらに、破砕機９，１０に掛かる負荷は原
料の銘柄によっても異なる（塊の量、塊の硬さ等）が、
入出力用端末１５から入力された原料名を予め記録され
ているデータに照会し、フィーダ６の回転数を制御して
原料供給量を所定の値に設定する。また、前記した閉回
路内に巡回する塊鉱の巡回量を適当な値にするために、
その最小量と最大量とを自動運転制御１４に予め設定し
、これに基づいて最大流量をオーバーすると予測された
時はフィーダ回転を減じ、最大流量以上の時はベルトコ
ンベヤ２３を停止し供給を一時ストップする制御を行う
。

【００２７】整粒プラントの運転を開始後、運転中にも
次のような運転制御が行われる。リクレーマ２により積
山材料１から切り出された塊鉱は、サージホッパ５に貯
留され、所定の量が貯留されるとフィーダ６，６を介し
て第１，第２系統の加工路に振り分けられるが、一定の
時間を経過した際（原料が、第３次破砕機を通過するま
での時間）には、第２、第３破砕機９，１０の負荷デー
タ（前記したように、電力量）を例えば３０秒毎に採取
し、最新１０データを平均するなどして負荷率を求める
。そして、この値をフィードバックすることにより、負
荷率が所定値となるように第２，第３破砕機９，１０の
クリアランス、フィーダ６の回転数を逐次変更すること
により制御を行う。

【００２８】すなわち、第３破砕機１０の負荷率が予め
設定された負荷率よりも大きければ、第２破砕機９のク
リアランスを小さくし、第３破砕機１０の負荷率を軽減
する。また、これにより第２破砕機９の負荷率が過大に
なることが予想されれば、フィーダ６の回転数を低減さ
せて処理する塊鉱の供給量を減少させる。また、逆に各
破砕機９，１０の負荷率が小さい場合は、これら破砕機
９，１０の負荷バランスを取りながらフィーダ６の回転
数を増大させ、より効率的な破砕処理を行わせる。

【００２９】また、閉回路内においては、運転開始当初
にはその流量は少なく、その後ある一定時間かかって漸
増するため、予め設定された負荷率の目標初期値までに
急激に原料供給量を増加させることが不可能である。そ
こで、秤量センサ１１の流量推移から予め設定された最
大処理値までの余裕量を勘案しつつ、徐々にフィーダ６
の回転数を上昇させ、運転開始の初期の段階から運転ロ
スを小さくしてより迅速に安定操業域にまで立ち上げる
制御を行う。

【００３０】一方、このような運転条件は、リクレーマ
２の切り出しベンチの変更、供給原料粒度のばらつきな
どにより変化する場合があり、最大処理流量をオーバー
することもある。この場合は、フィーダ６の回転数を低
減させて原料の供給量を減少させる必要があるが、フィ
ーダ６と閉回路までのタイムラグは６〜８分程度あり、
閉回路内の流量を急激に減少させることができないため
に、第２破砕機９への供給ベルトコンベヤ２３を一旦停
止させることによりその調節を行う。

【００３１】さらに、この調整を行っても負荷率が異常
負荷率に達する場合は、緊急非難方法としてクリアラン
スを一時的に大きくし、破砕機９，１０を保護するとと
もに、経時的負荷率の平滑化を図る。そして、この処置
により閉回路内の流量が漸減した後、さらに負荷率が最
小値以下となれば前記ベルトコンベヤ２３から順次上流
側へ運転を再開して、原料の供給を開始する。

【００３２】破砕処理の運転開始後、安定操業域に達し
たら、サンプラ１３を用いて産物の品質チェック（粒径
の検査）のためのサンプリングを実施する。産物の粒径
が上記した品質規格内であっても、例えば篩上産物中の
粒度分布構成が下限サイズ側（平均粒径が小さい場合）
であった時は過破砕であるため、破砕エネルギを浪費し
ており、篩上収率も低下することになる。このような場
合は、第３破砕機のクリアランスを大きくし、所望する
粒度分布が得られるようにする。

【００３３】また、篩上産物中の＋２５ｍｍ粒径産物が
規格外れの場合は、第３破砕機のクリアランスを小さく
することにより難無く所望の製品粒度を得ることができ
、スクリーン２０，２２の網目を取り替えることはない
。篩上産物中の−５ｍｍが規格外れの場合は、篩分け効
率が低下したことを意味し、処理流量（Ｔ／Ｈ）が多い
為充分篩分けされないで原料供給量を低減させる。さら
に、篩下産物中の＋１０ｍｍが規格はずれの時は、各ス
クリーン１８，２０，２２の網目が破損していることが
分かるので、入出力装置１５にこれを表示させる。

【００３４】上記のごとく自動運転制御装置１４は、サ
ンプリング起動指令を発し、産物の粒径、すなわち品質
を監視し、この品質が適当なものでない場合は、破砕機
９，１０のクリアランス及びフィーダ６の回転数に補正
を加える制御を適宜実行する。なお、塊鉱の粒度が変化
（粗大化）すると破砕機９，１０のマントル等の破損、
モータの焼損などの大事故を生じる恐れがあるため、上
記クリアランス及び供給量の変更時には、該当破砕機の
クリアランスを一時的に大きくし、またはベルトコンベ
ヤの運転を中止するなど緊急避難が行われる。

【００３５】このように、本実施例の整粒プラントでは
、原料銘柄や過去の運転結果等から破砕機のクリアラン
ス、原料供給量等を初期設定することができ、運転開始
時においても、各種原料に対する運転状態の不整合を防
止することができる。また、安定操業中においても、常
に最終産物の粒径を検出し、これに基づいて各破砕機９
，１０の負荷率を常に把握しながら、フィーダ６の回転
数及び破砕機９，１０等を最適条件に設定することがで
きるために、各破砕機の負荷バランスを最適な状態に保
つことができ、良好な品質を得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の整粒プラン
トの自動運転制御方法によっては、破砕機の負荷状態を
考慮して最大効率を得るとともに、運転開始時から安定
操業段階まで円滑な連続運転を行うことができる。また
、電力量によってクリアランスを制御する制御方法によ
っては、誤差がなく、よりきめ細な制御を可能とするこ
とができる。

【００３７】さらに、異常負荷率でクリアランスを一時
的に大きくする制御方法によっては、破砕機に過大な負
担を与えることを避けることができ、たとえ不適切な制
御が行われてもこれら装置を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の整粒プラントの構成の説明図である。

【図２】破砕機負荷率の制御方法を示す説明図である。

【図３】破砕機負荷率の制御方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　　　　　原料積山 ２　　　　　　リクレーマ ６　　　　　　フィーダ ８，９，１０　　　　　　破砕機 １７，１８，１９，２０，２１，２２　　　　　　　　
スクリーン １４　　　　自動運転制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原料たる鉱石の破砕を行い、段階的に
   篩い分けることによって所定粒径の産物を得る整粒プラ
   ントにおいて、破砕機にクリアランスの遠隔設定手段を
   設けて整粒破砕処理を行うに当たり、前記整粒プラント
   の運転開始前に、この整粒プラントに供給する原料の粒
   度を銘柄名及び原料積山のリクレーマ俯仰角度に基づい
   た切り出し位置情報をもとに推定し、この推定粒度から
   前記破砕機のクリアランス、最適負荷率、及びフィーダ
   による原料供給量の初期値設定を行い、前記整粒プラン
   トの運転開始直後に、前記破砕機の負荷率を検出し、こ
   の負荷率が前記最適負荷率内に収まるように破砕機間の
   負荷配分及びクリアランスを制御して調整し、前記整粒
   プラントの安定操業中においても、前記産物をサンプリ
   ングして粒径の判定を行い、この粒径と予め設定されて
   いる目標粒径との間に偏差が生じる場合は、前記クリア
   ランスを調整して前記偏差を解消することを特徴とする
   整粒プラントの自動運転制御方法。
2. 【請求項２】　　前記破砕機の負荷率は、この破砕機が
   消費する電力量に基づいて算出することを特徴とする請
   求項１記載の整粒プラントの自動運転制御装置。
3. 【請求項３】　　前記整粒プラントの運転開始前に異常
   負荷率を設定し、運転中に前記破砕機がこの負荷率を超
   えた場合には前記クリアランスを一時的に大きくするよ
   うに調整し、前記破砕機を保護することを特徴とする請
   求項１記載の整粒プラントの自動運転制御方法。