Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Mahlanlage sowie Mahlanlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Mahlanlage (2) sowie ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Mahlanlage (2) umfassend eine Mahleinrichtung (12) zum Mahlen eines Stoffes (S) sowie eine Trenneinrichtung (20) zur Klassierung des gemahlenen Stoffes (S), mit folgenden Schritten:
a) es werden mindestens ein für den Betrieb der Mahlanlage (2) charakteristischer erster Parameter (P₁) und ein zweiter Parameter (P₂) ermittelt,
b) es wird die Ableitung des ersten Parameters (P₁) nach dem zweiten Parameter (P₂) ermittelt,
c) es wird das Vorzeichen der Ableitung ermittelt,
d) die Mahlanlage (2) wird in Abhängigkeit des Vorzeichens der Ableitung gesteuert und/oder geregelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Mahlanlage sowie eine Mahlanlage.

[0002] Die Mahlung ist ein mechanisches Verfahren, dessen Aufgabe eine Verringerung der Partikelgrößen fester Stoffe durch Überwindung der Bindekräfte in den Ausgangsteilchen ist. Der Mahlprozess wird dabei in einem geschlossenen Mahlkreis durchgeführt. Eine Mahlanlage umfasst neben der eigentlichen Mahleinrichtung, in der der Stoff gemahlen wird, außerdem eine Trenneinrichtung wie beispielsweise ein Hydrozyklon, mit welchem der gemahlene Stoff abhängig von der Körnung bzw. Korngröße getrennt, also klassiert wird. Dabei verlassen ausreichend gemahlene Teilchen (Fertigklasse) den Hydrozyklon über den Überlauf, die nicht ausreichend gemahlenen Teilchen im Unterlauf. Letztere werden zur Mahleinrichtung zurückgeführt und somit dem Mahlprozess wieder hinzugeführt.

[0003] Der Mahlprozess ist ein sehr aufwändiger und daher kostenintensiver Prozess, der aufgrund diverser Einflussgrößen nur schwer steuerbar ist. Es ist bekannt, dass der Mahlprozess sehr energieintensiv ist.

[0004] Um fortdauernd eine gewünschte Körnung im Endprodukt bei gleichzeitig konstant vorgegebenem Durchsatz des zu mahlenden Stoffes zu erreichen, werden Mahlanlagen häufig überdimensioniert ausgelegt. Der Betriebspunkt der Mahlanlage ist demzufolge häufig vom optimalen Betriebspunkt entfernt. Dies erhöht jedoch die Investitions- und Betriebskosten.

[0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Mahlanlage sowie eine Mahlanlage anzugeben, bei der die Effizienz gesteigert wird.

[0006] Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Mahlanlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Eine derartige Mahlanlage umfasst eine Mahleinrichtung zum Mahlen eines Stoffes sowie eine Trenneinrichtung zur Klassierung des gemahlenen Stoffes. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Es werden mindestens ein für den Betrieb der Mahlanlage charakteristischer erster Parameter und ein zweiter Parameter ermittelt,

b) es wird die Ableitung des ersten Parameters nach dem zweiten Parameter ermittelt,

c) es wird das Vorzeichen der Ableitung ermittelt,

d) die Mahlanlage wird in Abhängigkeit des Vorzeichens der Ableitung gesteuert und/oder geregelt.

[0007] Die Steuerung und/oder Regelung der Mahlanlage hat folgende Funktionen zu erfüllen:

• Regelung der Korngröße des Endproduktes entsprechend von vorgegebenen Forderungen;
• Steuerung der Materialströme, um zu verhindern, dass die kritischen Größen der variablen Parameter die zulässigen Werte nicht überschreiten.

[0008] Die Besonderheit des geschlossenen Systems "Mahleinrichtung-Trenneinrichtung" besteht darin, dass die Beschickung der Trenneinrichtung, insbesondere bei der Nassmahlung handelt es sich dabei vorzugsweise um ein Hydrozyklon, nicht autonom erfolgt, sondern von den Mahlergebnissen der Mahleinrichtung sowie von den Arbeitsergebnissen der Trenneinrichtung abhängt. Diese Besonderheit erfordert, bei der Steuerung des Prozesses ein gemeinsames System zu verwenden, das sowohl die Steuerung des Mahlzyklus, als auch der Klassierung in der Trenneinrichtung beinhaltet.

[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ziel, die Regelungsgenauigkeit zu erhöhen, die Energiekosten zu senken, die Korngröße am Ausgang der Trenneinrichtung zu stabilisieren, die spezifische Produktivität der Fertigklasse, die Energieintensität der Mahlung, die Effektivität der Klassierung in der Trenneinrichtung, der komplexe Überlastungsparameter in der Mahleinrichtung und Trenneinrichtung, die Umlaufbelastung, der Fertigklassengehalt in den Mahlprodukten unter Berücksichtigung der Prognose für den Fertigklassengehalt am Ausgang der Trenneinrichtung nach Betriebsarten des Pumpenaggregates ermittelt werden.

[0010] Die Regelung/Steuerung der Mahlanlage erfolgt in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Ableitung eines für die Mahlanlage ersten charakteristischen Parameters nach einem zweiten Parameter.

[0011] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Motorleistung eines Antriebsmotors der Mahleinrichtung und als zweiter Parameter das Füllvolumen der Mahleinrichtung mit dem zu mahlenden Stoff verwendet.

[0012] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter der Durchsatz der Mahleinrichtung und als zweiter Parameter das Füllvolumen der Mahleinrichtung mit dem zu mahlenden Stoff verwendet wird.

[0013] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Effektivität der Mahlung und als zweiter Parameter das Füllvolumen der Mahleinrichtung mit dem zu mahlenden Stoff verwendet.

[0014] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Zerkleinerungsenergie der Mahleinrichtung und als zweiter Parameter das Füllvolumen der Mahleinrichtung mit dem zu mahlenden Stoff verwendet.

[0015] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter der Durchsatz der Mahleinrichtung nach Fertigklasse und als zweiter Parameter die Umlaufbelastung verwendet.

[0016] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Effektivität der Klassierung und als zweiter Parameter die Umlaufbelastung verwendet.

[0017] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Effektivität der Klassierung und als zweiter Parameter der Druck am Einlauf der Trenneinrichtung verwendet.

[0018] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Effektivität der Klassierung und als zweiter Parameter die Beschickungsgutdichte verwendet.

[0019] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Klassierleistung nach der Fertigklasse und als zweiter Parameter der Durchsatz der Mahleinrichtung verwendet.

[0020] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter der Durchsatz der Mahleinrichtung nach Fertigklasse und als zweiter Parameter die Pulpendichte der Mahleinrichtung verwendet.

[0021] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Körnung am ersten Ausgang der Trenneinrichtung und als zweiter Parameter der Druck am Einlauf der Trenneinrichtung verwendet.

[0022] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Körnung an einem ersten Ausgang der Trenneinrichtung und als zweiter Parameter der Anteil der Unterkornklassen im Beschickungsgut der Trenneinrichtung verwendet.

[0023] Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erster Parameter die Körnung an einem zweiten Ausgang der Trenneinrichtung und als zweiter Parameter die Körnung an einem ersten Ausgang der Trenneinrichtung verwendet.

[0024] Ausgehend von den oben beschriebenen Parametern und den daraus gebildeten Ableitungen wird vorzugsweise die Zuführung des zu mahlenden Stoffes in die Mahleinrichtung:

• gesteigert, wenn das Vorzeichen der Ableitung positiv bzw. negativ ist,
• reduziert, wenn das Vorzeichen der Ableitung negativ bzw. positiv ist,
• stabilisiert, wenn die Ableitung null ist.

[0025] Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Mahlanlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 10. Erfindungsgemäß weist eine derartige Mahlanlage eine Mahleinrichtung zum Mahlen eines Stoffes sowie eine Trenneinrichtung zur Klassierung des gemahlenen Stoffes und eine Steuer-/Regeleinheit auf, in der eine Software zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert ist.

[0026] Diese Erfindung basiert auf folgenden Besonderheiten:

1. Für die Realisierung der vorgeschlagenen Steuerung des Mahlprozesses im Optimierungsbetrieb ist in einer Steuer-/Regeleinheit eine mathematisch gestützte Software zur optimalen Regelung des technologischen Mahl- und Klassierprozesses mit Ermittlung von Beschickungscharakteristiken und deren Ableitungen implementiert.

2. Es werden sowohl wirkliche, als auch die berechneten Parameter in der Steuer-Regeleinheit im Echtzeitbetrieb verwendet.

3. Die Regelung der Beschickungen der Mahl- und Trenneinrichtung erfolgt in Abhängigkeit von dem Wert der Ableitungen der Produktivität nach Fertigklasse, der Energieintensität (z. B. Bond), der Effektivität der Klassierung und der Qualität des Hydrozyklonüberlaufs nach dem Fertigklassengehalt bei vorgegebener Korngrößencharakteristik; unter Berücksichtigung des komplexen Überlastungsparameters in der Mahl- und Klassiereinrichtung.

[0027] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0028] Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

FIG 1

eine Mahlanlage,

FIG 2

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Motorleistung Pdv vom Füllvolumen F der Mahleinrichtung,

FIG 3

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit des Durchsatzes Qpm der Mahleinrichtung vom Füllvolumen F der Mahleinrichtung,

FIG 4

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Mahlung Efm vom Füllvolumen F der Mahleinrichtung,

FIG 5

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Zerkleinerungsenergie E der Mahleinrichtung vom Füllvolumen F der Mahleinrichtung,

FIG 6

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit des Durchsatzes Qpm gk der Mahleinrichtung nach Fertigklasse von der Umlaufbelastung C,

FIG 7

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg vom Druck P am Einlauf der Trenneinrichtung,

FIG 8

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg von der Umlaufbelastung C,

FIG 9

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg vom Druck P am Einlauf der Trenneinrichtung bei unterschiedlichen Werten der Pulpendichte R,

FIG 10

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg von der Beschickungsgutdichte Rpg der Trenneinrichtung,

FIG 11

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Klassierleistung nach der Fertigklasse Qcl von dem Durchsatz Qpm der Mahleinrichtung,

FIG 12

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit Durchsatzes Qpm gk der Mahleinrichtung nach Fertigklasse von der Pulpendichte der Mahleinrichtung Rcm,

FIG 13

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Körnung βsoll im Überlauf der Trenneinrichtung vom Druck P am Einlauf der Trenneinrichtung oder dem Anteil der Unterkornklassen im Beschickungsgut α bei unterschiedlichen Werten der Beschickungsgutdichte Rpg der Trenneinrichtung,

FIG 14

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Körnung am zweiten Ausgang der Trenneinrichtung y von der Körnung βsoll.

[0029] FIG 1 zeigt eine Mahlanlage 2, mit der ein zu mahlender Stoff S, wie beispielsweise Eisenerz enthaltendes Gestein gemahlen und klassiert wird. In diesem Fall handelt es sich um eine Nassmahlanlage. Zu Beginn des Mahlzyklus wird dem zu mahlenden Stoff S mittels einer Dosiereinrichtung 4 Wasser zugegeben. Die dabei entstehende Pulpe 6 befindet sich in einem Tank 8. Mittels einer Pumpe 10 wird die Pulpe 6 mit dem zu mahlenden Stoff S einer Mahleinrichtung 12, wie beispielsweise einer Kugelmühle zugeführt. Zum Mahlen des Stoffes S wird die Mahleinrichtung 12 von einem Antriebsmotor 14 angetrieben und in Drehung versetzt.

[0030] Während des Mahlvorgangs weist die Mahleinrichtung 12 ein Füllvolumen F mit der Pulpe 6 des zu mahlenden Stoffes S auf. Während der Mahlung wird die Partikelgröße des zu mahlenden Stoffes S durch Überwindung der Bindekräfte in den Ausgangsteilchen verringert.

[0031] Nach dem Mahlvorgang in der Mahleinrichtung 12 wird die Pulpe 6 in einen weiteren Tank 16 geleitet, wobei dieser wiederum durch eine Dosiereinrichtung 17 Wasser hinzugefügt werden kann. Aus dem Tank 16 wird die Pulpe 6 mittels einer Pumpe 18 einer Trenneinrichtung 20, im Ausführungsbeispiel ein Hydrozyklon, zugeführt. Hier erfolgt nun die Klassierung, also Trennung des gemahlenen Stoffes S. Jener Teil des gemahlenen Stoffes S, welcher vorgegebene Qualitätskriterien wie beispielsweise eine gewünschte Korngröße erfüllt, verlässt als Endprodukt EP die Trenneinrichtung an einem ersten Ausgang 22, der in diesem Fall durch den Hydrozyklonüberlauf gebildet wird. Jener Teil des gemahlenen Stoffes S, welche die Qualitätskriterien nicht erfüllt, verlässt die Trenneinrichtung 20 durch einen zweiten Ausgang 24, den Hydrozyklonunterlauf und wird über einen Rücklauf 26 schließlich der Mahleinrichtung 12 wieder zugeführt.

[0032] Um nun den Mahlprozess zu optimieren, das heißt um eine bestimmte vorgegebene Qualität des Endproduktes EP wie beispielsweise eine bestimmte Korngröße zu erhalten, bei gleichzeitiger Maximierung der Leistung der Mahlanlage, also um einen möglichst hohen Durchsatz des zu mahlenden Stoffes S zu erlangen und bei gleichzeitiger Minimierung des dafür benötigten Energieverbrauches wird nun das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt.

[0033] Dazu werden in einem Schritt a) mindestens ein für den Betrieb der Mahlanlage charakteristischer erster Parameter P₁ ermittelt. Im Ausführungsbeispiel ist der erste Parameter P₁ die Motorleistung Pdv des Antriebsmotors 14 der Mahleinrichtung 12. Die Motorleistung Pdv wird mit einer Messeinrichtung 28 gemessen und die entsprechenden Messsignale von einer Steuer- und Regeleinheit 30 erfasst. Als zweiter Parameter P₂ wird das Füllvolumen F der Mahleinrichtung 12 mit einer Messeinrichtung 32 gemessen und deren Messsignale ebenfalls von der Steuer- und Regeleinheit 30 erfasst.

[0034] Im Schritt b) wird dann von der Steuer- und Regeleinheit 30 die Ableitung des ersten Parameters P₁ nach dem zweiten Parameter P₂, in diesem Fall also die Ableitung der Motorleistung des Antriebsmotors Pdv nach dem Füllvolumen F ermittelt.

[0035] Ein Diagramm der Abhängigkeit der Motorleistung Pdv vom Füllvolumen F der Mahleinrichtung 12 ist in FIG 2 dargestellt. Man erkennt hierbei, dass zunächst mit ansteigendem Füllvolumen F die Motorleistung Pdv zunimmt und dann bei weiterem Füllvolumen diese wieder absinkt. Die Kurve weist also ein Maximum auf, welches als optimaler Betriebspunkt anzusehen ist. Die Mahlanlage 2 wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens derart gesteuert, dass dieser optimale Betriebspunkt erreicht wird. Der optimale Betriebspunkt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung der oben beschriebenen Kurve null ist.

[0036] In einem weiteren Schritt c) wird daher das Vorzeichen der Ableitung ermittelt.

[0037] Im Schritt d) wird die Mahlanlage 2 in Abhängigkeit des Vorzeichens der Ableitung gesteuert und/oder geregelt. Im Ausführungsbeispiel wird die Zuführung des zu mahlenden Stoffes S in die Mahleinrichtung 12 gesteigert, wenn das Vorzeichen der Ableitung positiv ist, reduziert wenn das Vorzeichen der Ableitung negativ ist und stabilisiert wenn die Ableitung null ist. Es kann aber auch bei andersartigen Zusammenhängen mit einem zweiten Parameter erforderlich sein, die Zuführung des zu mahlenden Stoffes S zu steigern, wenn das Vorzeichen der entsprechenden Ableitung negativ ist und zu reduzieren, wenn das Vorzeichen der Ableitung positiv ist.

[0038] Des Weiteren umfasst die Mahlanlage 2 weitere Messeinrichtungen zur Erfassung von Messgrößen, die zur Steuerung/Regelung der Mahlanlage 2 verwendet werden können. Es handelt sich dabei im Einzelnen um eine Messeinrichtung 34 für die Produktkorngröße am zweiten Ausgang 22 der Trenneinrichtung 20, eine Messeinrichtung 36 für den Pulpendruck des Beschickungsgutes der Trenneinrichtung 20, eine Messeinrichtung 38 für die Pulpendichte der Zirkulationslast, eine Messeinrichtung 40 für die Pulpendichte des Beschickungsgutes der Mahleinrichtung 12, eine Messeinrichtung 42 für die Antriebsleistung der Pumpe 10, eine Messeinrichtung 44 für die Motordrehzahl der Pumpe 10, eine Messeinrichtung 46 für die Motordrehzahl der Pumpe 18, eine Messeinrichtung 48 für die Antriebsleistung der Pumpe 18, eine Messeinrichtung 50 für die Pulpendichte des Beschickungsgutes, eine Messeinrichtung 52 für die Pulpendichte am Ausgang der Mahleinrichtung 12.

[0039] Außerdem umfasst die Mahlanlage 2 diverse Regler, die den Mahlprozess regeln. Es handelt sich dabei um einen Regler 56 zur Befüllung der Mahleinrichtung, einen Regler 58 für die Pulpendichte des Beschickungsgutes der Mahleinrichtung 12, einen Regler 60 für die Pulpendichte des Beschickungsgutes der Trenneinrichtung 20 und einen Regler 62 für den Pumpendruck am Eingang der Trenneinrichtung 20.

[0040] Als erste Parameter P₁ und zweite Parameter P₂ kommen aber noch eine Reihe von weiteren Größen in Frage. Eine Auswahl ist in den folgenden Figuren dargestellt.

[0041] FIG 3 zeigt ein Diagramm, bei dem als erster Parameter P1 die Leistung Qpm der Mahleinrichtung 12 in Abhängigkeit des zweiten Parameters P₂, nämlich des Füllvolumens F der Mahleinrichtung 12 dargestellt ist. Diese Kurve weist ebenfalls ein Maximum auf. Bevorzugt wird die Mahleinrichtung 12 in diesem Maximum betrieben.

[0042] FIG 4 zeigt ein Diagramm, bei dem als erster Parameter P₁ die Effektivität der Mahlung Efm und als zweiter Parameter P₂ das Füllvolumen F der Mahleinrichtung 12 dargestellt ist. Auch eine derartige Kurve weist ein Maximum auf, in dem der Mahlprozess bevorzugt betrieben wird.

[0043] FIG 5 zeigt ein weiteres Diagramm, bei dem als erster Parameter P₁ die Zerkleinerungsenergie E der Mahleinrichtung 12 und als zweiter Parameter P₂ das Füllvolumen F der Mahleinrichtung 12 und deren Abhängigkeiten dargestellt ist. Eine derartige Kurve weist ein Minimum auf, in dem wiederum das Verfahren bevorzugt betrieben wird.

[0044] In FIG 6 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem als erster Parameter P₁ der Durchsatz nach Fertigklasse Qpm gk der Mahleinrichtung 12 und als zweiter Parameter P₂ die die Umlaufbelastung C dargestellt ist. Die entsprechende Kurve weist wiederum ein Maximum auf, in dem der Mahlprozess bevorzugt betrieben wird.

[0045] FIG 7 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg vom Druck P am Einlauf der Trenneinrichtung.

[0046] FIG 8 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg von der Umlaufbelastung C.

[0047] FIG 9 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg vom Druck P am Einlauf der Trenneinrichtung bei unterschiedlichen Werten der Pulpendichte R.

[0048] FIG 10 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Efg von der Beschickungsgutdichte Rpg der Trenneinrichtung.

[0049] FIG 11 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Klassierleistung nach der Fertigklasse Qcl von dem Durchsatz Qpm der Mahleinrichtung von dem Durchsatz Qpm der Mahleinrichtung.

[0050] FIG 12 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit Durchsatzes Qpm gk der Mahleinrichtung nach Fertigklasse von der Pulpendichte der Mahleinrichtung Rcm.

[0051] FIG 13 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Körnung βsoll im Überlauf der Trenneinrichtung vom Druck P am Einlauf der Trenneinrichtung oder dem Anteil der Unterkornklassen im Beschickungsgut α bei unterschiedlichen Werten der Beschickungsgutdichte Rpg der Trenneinrichtung.

[0052] FIG 14 zeigt ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit des Fertigklassengehaltes y von der Körnung βsoll.

[0053] Analog zu den genannten Abhängigkeiten weist der Mahlprozess noch weitere charakteristische Parameter auf, deren Abhängigkeiten ebenfalls bekannt sind. Auch dabei treten Minima bzw. Maxima auf, die als optimale Betriebspunkte gelten und somit zur Steuerung/Regelung des Mahlprozesses verwendet werden können.

[0054] Insbesondere können derartige Parameter zur Optimierung der Effektivität der Klassierung in der Trenneinrichtung 20 verwendet werden. Hierdurch wird auch der gesamte Mahlprozess optimiert.

[0055] Die Steuerung der optimalen Effektivität der Klassierung in der Trenneinrichtung 20 wird unter den Bedingungen der vorgegebenen Qualitätskennzahlen für den Gehalt an Fertigklasse am ersten Ausgang 22 der Trenneinrichtung 20, der Maximierung der Fertigklasseproduktivität der Mahleinrichtung 12 unter Berücksichtigung der Umlaufbelastung sowie der Fertigklasseproduktivität unter Berücksichtigung der Dichte des Auslaufproduktes der Mahleinrichtung 12 und bei Maximierung der Ausbeute an Fertigklasse am ersten Ausgang 22 der Trenneinrichtung 20 realisiert.

[0056] Es wird eine kontinuierliche Verfolgung der Vorzeichen beispielsweise der Ableitungen der Effektivität der Klassierung in der Trenneinrichtung 20 nach der Umlaufbelastung, der Effektivität der Klassierung in der Trenneinrichtung 20 nach der Zeit durchgeführt. Kriterium für die Steuerung der Klassierungseffektivität ist die Effektivität der Klassierung in der Trenneinrichtung 20 zu maximieren.

[0057] Der Unterschied von den traditionellen zur Steuerung der Mahl- und Klassierprozesse besteht darin, dass die Effektivität der Klassierung in der Trenneinrichtung 20 steigt:

• bei positiven Werten der Ableitungen der Effektivität der Klassierung nach Pulpendruck am Eingang der Trenneinrichtung 20,
• bei positiven Werten der Ableitungen der Effektivität der Klassierung nach Umlaufbelastung,
• bei einem negativen Wert der Ableitung der Effektivität der Klassierung nach Zeit und einem negativen Wert der Ableitung der Beschickungsgutdichte der Trenneinrichtung 20 nach Zeit.

[0058] Man stabilisiert den Druck am Eingang der Trenneinrichtung 20 bei Erreichen optimaler Parameter bei Nullwerten der Ableitungen:

• der Effektivität der Klassierung vom Pulpendruck am Eingang der Trenneinrichtung 20,
• der Effektivität der Klassierung nach Zeit.

[0059] Man stabilisiert die Überlaufdichte in der Trenneinrichtung 20 bei Erreichen optimaler Parameter bei Nullwerten der Ableitungen:

• der Effektivität der Klassierung von der Umlaufbelastung.

[0060] Man stabilisiert die Prozessparameter der Zyklussteuerung bei Erreichen optimaler Parameter bei Nullwerten der Ableitungen:

• der Leistung der Mahleinrichtung 12 nach Füllvolumen F,
• der Klassierleistung nach Fertigklasse von der Belastung der Mahleinrichtung 12 nach Fertigklasse,
• der Leistung der Mahleinrichtung 12 nach Fertigklasse von der Überlaufdichte der Mahleinrichtung 12,
• der Leistung der Mahleinrichtung 12 nach Fertigklasse von der Umlaufbelastung.

[0061] Ebenso wird der Mahlprozess gesteuert/geregelt durch eine Optimierung der Körnung am Hydrozyklonüberlauf mittels Änderung der Pulpendichte durch eine Änderung der Wassermenge im Sumpf der Pumpe 18 der Trenneinrichtung 20.

[0062] Der Unterschied des o. g. Verfahrens zur Steuerung/Regelung der Mahl- und Klassierprozesse besteht darin, dass der vorgegebene Fertigklassengehalt im Hydrozyklonüberlauf erreicht wird bei:

• maximal zulässigen Werten des Pulpendruckes am Hydrozykloneinlauf,
• minimal zulässiger Pulpendichte am Hydrozykloneinlauf,
• dem optimalen Fertigklassengehalt in der Pulpe am Hydrozykloneinlauf,
• maximal zulässigem Fertigklassengehalt in Hydrozyklonsanden,
• maximaler Produktivität der Mühle zur Mahlung der Produkte und Klassierung der Pulpe in Hydrozyklonen.

[0063] Zusätzlich werden für den Schutz des technologischen Prozesses der Mahlanlage 2 und Mahleinrichtung 12 gegen Überlastung Regelkreise für den Schutz der Mahlanlage 2 nach Verarbeitungsstufen eingeschaltet: Mahlung, Klassierung, Schutz des Pulpenfüllstandes in den Sümpfen gegen Havariebetrieb, unter Berücksichtigung der Motorleistung der Mahleinrichtung 12, des Füllvolumens F der Mahleinrichtung.

[0064] Es werden ermittelt: die spezifische Energieintensität, die Umlaufbelastung, die Effektivität der Klassierung, die Ableitungen der o. g. Parameter sowie die Werte des komplexen Gesamtkriteriums der Mühlenüberlastung und des technologischen Prozesses nach Verarbeitungsstufen: Mahlung, Klassierung.

[0065] Es erfolgt die Festlegung des Anteiles des einzelnen Überlastungskriteriums von dem komplexen Gesamtkriterium, der Grenzwerte der statischen Einzelkriterien nach Motorleistung der Mahleinrichtung 12, nach Füllvolumen F der Mahleinrichtung 12, sowie der dynamischen Prozessparameter mit Einschätzung des Verstoßes gegen die Prozesstechnologie anhand der Vorzeichen der Ableitungen, die den Beginn der Überlastung kontrollieren.

[0066] Bei Überlastung und Störung des Betriebes der Mahlanlage 2, wird der Überlastungsbetrieb im Echtzeitbetrieb mittels Relationszeichen der Ableitungen kontrolliert:

• bei negativen Werten der Ableitungen der Produktivität nach Fertigklasse nach Dichte des Überlaufs der Mahleinrichtung 12,
• bei negativen Werten der Ableitungen der Motorleistung der Mahleinrichtung 12 nach Füllvolumen F der Mahleinrichtung mit Pulpe,
• bei positiven Werten der Ableitungen der Energieintensität nach Füllvolumen F der Mahleinrichtung 12 mit Pulpe.

[0067] Bei Überlastung und Störung des Hydrozyklons unter Berücksichtigung der Umlaufbelastung wird der Klassierbetrieb mittels der Vorzeichen der Ableitungen kontrolliert:

• bei negativen Werten der Ableitungen der Effektivität der Klassierung nach der Umlaufbelastung,
• bei negativen Werten der Ableitungen der Effektivität der Klassierung nach Pulpendruck am Hydrozykloneinlauf.

[0068] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung des Zerkleinerungsprozesse in Mahleinrichtungen 12 mit nicht regelbarem Antrieb und der Klassierung in Hydrozyklonen sichert die gleichzeitige aufeinander abgestimmte Funktion der oben genannten automatischen Steuerkreise bei rechtzeitiger Feststellung von Störfaktoren/Störgrößen und selbständige Führung der technologischen Prozesse mit optimalen Kennwerten in jedem beliebigen einzeln betrachteten Zeitabschnitt.

[0069] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Mahlanlage (2) umfassend eine Mahleinrichtung (12) zum Mahlen eines Stoffes (S) sowie eine Trenneinrichtung (20) zur Klassierung des gemahlenen Stoffes (S), mit folgenden Schritten:

a) es werden mindestens ein für den Betrieb der Mahlanlage (2) charakteristischer erster Parameter (P₁) und ein zweiter Parameter (P₂) ermittelt,

b) es wird die Ableitung des ersten Parameters (P₁) nach dem zweiten Parameter (P₂) ermittelt,

c) es wird das Vorzeichen der Ableitung ermittelt,

d) die Mahlanlage (2) wird in Abhängigkeit des Vorzeichens der Ableitung gesteuert und/oder geregelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem als Trenneinrichtung (20) ein Hydrozyklon verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Motorleistung (Pdv) eines Antriebsmotors (14) der Mahleinrichtung (12) und als zweiter Parameter (P₂) das Füllvolumen (F) der Mahleinrichtung (12) mit dem zu mahlenden Stoff (S) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) der Durchsatz der Mahleinrichtung (12) und als zweiter Parameter (P₂) das Füllvolumen (F) der Mahleinrichtung (12) mit dem zu mahlenden Stoff (S) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Effektivität der Mahlung und als zweiter Parameter (P₂) das Füllvolumen (F) der Mahleinrichtung (12) mit dem zu mahlenden Stoff (S) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Zerkleinerungsenergie der Mahleinrichtung (12) und als zweiter Parameter (P₂) das Füllvolumen (F) der Mahleinrichtung (12) mit dem zu mahlenden Stoff (S) verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) der Durchsatz der Mahleinrichtung (12) nach Fertigklasse und als zweiter Parameter (P₂) die Umlaufbelastung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Effektivität der Klassierung und als zweiter Parameter (P₂) die Umlaufbelastung verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Effektivität der Klassierung und als zweiter Parameter (P₂) der Druck am Einlauf der Trenneinrichtung (20) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Effektivität der Klassierung und als zweiter Parameter (P₂) die Beschickungsgutdichte verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Klassierleistung nach der Fertigklasse und als zweiter Parameter (P₂) der Durchsatz der Mahleinrichtung (12) verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) der Durchsatz der Mahleinrichtung (12) nach Fertigklasse und als zweiter Parameter (P₂) die Pulpendichte der Mahleinrichtung (12) verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Körnung am ersten Ausgang (22) der Trenneinrichtung (20) und als zweiter Parameter (P₂) der Druck am Einlauf der Trenneinrichtung (20) verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Körnung an einem ersten Ausgang (22) der Trenneinrichtung (20) und als zweiter Parameter (P₂) der Anteil der Unterkornklassen im Beschickungsgut der Trenneinrichtung (20) verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter (P₁) die Körnung an einem zweiten Ausgang (24) der Trenneinrichtung (20) und als zweiter Parameter (P₂) die Körnung an einem ersten Ausgang (22) der Trenneinrichtung verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 15,
bei dem die Zuführung des zu mahlenden Stoffes (S) in die Mahleinrichtung (12):

- gesteigert wird, wenn das Vorzeichen der Ableitung positiv bzw. negativ ist,

- reduziert wird, wenn das Vorzeichen der Ableitung negativ bzw. positiv ist,

- stabilisiert wird, wenn die Ableitung null ist.

17. Mahlanlage (2) mit einer Mahleinrichtung (12) zum Mahlen eines Stoffes (S) sowie mit einer Trenneinrichtung (20) zur Klassierung des gemahlenen Stoffes (S) und einer Steuer-/Regeleinheit (30), in der eine Software zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert ist.

Zeichnung