Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer zweistufigen Mahlanlage sowie Mahlanlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine zweistufige Mahlanlage und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer zweistufigen Mahlanlage (2), wobei eine erste Stufe (A) eine SAG-Mühle (4) zum Mahlen eines Stoffes (S) und einen Klassierer (8) zur Klassierung des gemahlenen Stoffes (S) umfasst und eine zweite Stufe (B) eine Pebble-Mühle (14), ein Hydrozyklon (16) und einen Klassierer (26) umfasst, mit folgenden Schritten:
a) es werden mindestens ein für den Betrieb der Mahlanlage (2) 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 (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 zweistufigen 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. Zur Durchführung ist es bekannt mehrstufige Mahlanlagen zu verwenden. Beispielsweise umfasst dabei die erste Stufe eine SAG-Mühle (Semiautogenmühle), bei der die Mahlung mit Hilfe von einem kleinen Zusatz von Kugeln als Mahlkörper durchgeführt wird.

[0003] Die zweite Stufe umfasst eine Pebblemühle. Der Mahlprozess in der Pebblemühle wird durch Grobgut aus der SAG-Mühle unterstützt. Diese Teile werden hier Pebble und die Mühle Pebble-Mühle genannt. Die Pebbles werden nach der ersten Mahlstufe innerhalb der SAG-Mühle aussortiert und durch eine Regeleinrichtung in die Pebble-Mühle transportiert.

[0004] Das Feingut der SAG-Mühle wird zu einer Trenneinrichtung bzw. Klassierer zugeführt, wo das aussortierte Kleingut zur magnetischen Separation transportiert wird, während das Grobgut in die SAG-Mühle zurückgeschickt wird. Das gleiche passiert mit den Pebbles nach Durchlaufen der SAG-Mühle, die nicht von der Pebble-Mühle aufgenommen werden konnten.

[0005] Ein ähnlicher Prozess findet in der zweiten Mahlstufe statt, wobei die Pebbles als Mahlgut zur SAG-Mühle befördert werden. Das Mahlgut der Pebble-Mühle wird durch das Feingut der Hydrozyklone ergänzt, das als Zwischenprodukt der zweiten magnetischen Separation kommt.

[0006] Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Mahlanlage sowie eine Mahlanlage anzugeben, bei der die Effizienz gesteigert wird.

[0007] Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer zweistufigen Mahlanlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. 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.

[0008] Der Ansatzpunkt dieses Verfahrens ist die Ermittlung der streng definierten optimalen Betriebsarten der Mahlprozesse mit Ermittlung der Ableitungen und Belastungscharakteristiken und ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Regelung der Mahlung in den Mahleinrichtungen eine Betriebsart der maximal möglichen Einwirkung der Mahlkörper in der SAG-Mühle (Erz und Kugeln) und in der Pebble-Mühle (Pebble), auf die Zerkleinerungseffektivität der Erzteilchen sicher gestellt wird.

[0009] Es werden Abhängigkeiten zwischen der Effektivität der Produktmahlung bei Änderung des Volumens und der Zusammensetzung des Mahlmediums in der SAG-Mühle unter Berücksichtigung der Regelung des Verhältnisses Erz-Mahlkugeln und des Verhältnisses Sand-Pebble in der Pebble-Mühle ermittelt.

[0010] Dabei erfolgt die Regelung der Prozesse auch unter Berücksichtigung der Temperatur in den Mühlen bei Änderung der Energieintensität und Parameter der Produktklassierung, mit Ermittlung der Ableitungen der Belastungscharakteristiken.

[0011] Die Regelung der Belastungen erfolgt in Abhängigkeit vom Ableitungswert der Parameter der Mahl- und Klassierungsprozesse nach dem Kriterium der Leistungsmaximierung der Mahl- und Klassieraggregate, bei minimalem Verbrauch der Energieressourcen und der Stabilisierung der Produktqualität nach der Körnung des Hydrozyklonüberlaufs in den vorgegebenen Grenzwerten durch die optimale Regelung der Betriebsarten während der Regelung der technologischen, energetischen und wärmetechnischen Parameter der Mahl- und Klassierprozesse.

[0012] Für die Realisierung der automatischen Steuerung der Kaskade im Optimierungsbetrieb gelten folgende Bestimmungen:

1. Im Kontrollsystem werden im Echtzeitbetrieb sowohl tatsächliche, als auch berechnete Kennzahlen verwendet.

2. Erarbeitung der Software für das System der optimalen Regelung des technologischen Mahlprozesses, der Klassierung mit Ermittlung der Belastungscharakteristiken und deren Ableitungen.

3. Für die Änderung Kenndaten der Mahlprodukte wird im Steuerungssystem eine aktive Suche der Regelungsparameter verwendet, um die Stabilisierungs- und Optimierungsbetriebe der Mahlung zu sichern.

[0013] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0014] Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Mahlanlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 10. Eine erfindungsgemäße Mahlanlage weist eine erste Stufe auf, umfassend eine SAG-Mühle zum Mahlen eines Stoffes und einen Klassierer zur Klassierung des gemahlenen Stoffes sowie eine zweite Stufe, umfassend eine Pebble-Mühle, ein Hydrozyklon und einen Klassierer sowie eine Steuer-/Regeleinheit, in der eine Software zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert ist.

[0015] 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.

[0016] 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 der Mühlentrommel Fkug+Fr,

FIG 3

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität E von der Kugelmasse in der Mühle Qkug,

FIG 4

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität E vom Verhältnis Erz-Mahlkugeln in der SAG-Mühle K,

FIG 5

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität E der SAG-Mühle von der Produktivität nach Ausgangserz Qr,

FIG 6

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Temperaturdifferenzen in der Pebble-Mühle dTmgr von der Temperaturdifferenz in der SAG-Mühle dTpsm bei unterschiedlichen Betriebsarten,

FIG 7

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Temperaturdifferenzen in der SAG-Mühle dTpsm von der Energieintensität E,

FIG 8

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Produktivität der Pebble-Mühle nach Fertigklasse Qgk von der Umlaufbelastung C,

FIG 9

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Produktivität der SAG-Mühle nach Ausgangserz Qr vom Verhältnis Flüssig/Feststoff in der SAG-Mühle,

FIG 10

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Motorleistung der SAG-Mühle Pdv bei unterschiedlichen Pulpendichten im Überlauf Rclm,

FIG 11

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität E von der Trommelbefüllung der SAG-Mühle mit Erz- und Mahlkugeln Fr+Fkug bei unterschiedlichen Betriebsarten,

FIG 12

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität E der SAG-Mühle von der Pulpendichte im Klassiererüberlauf Rclk,

FIG 13

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität E vom Verhältnis Flüssig/Feststoff in der SAG-Mühle W/F,

FIG 14

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit des Füllvolumens der Trommel der SAG-Mühle F von der Produktivität nach Ausgangserz Qr,

FIG 15

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit des Füllvolumens F vom Verhältnis Flüssig/Feststoff in der SAG-Mühle W/F,

FIG 16

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Motorleistung der Pebble-Mühle Ndv von der Masse der Sande und der Pebbles Qg+Qs,

FIG 17

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Motoleistung der Pebble-Mühle Ndv von der Masse der Pebbles Qg,

FIG 18

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Motorleistung der Pebble-Mühle Ndv von der Schrottmasse in der Mühle Qckr,

FIG 19

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Motorleistung der Pebble-Mühle Ndv von der Pulpendichte Rclm,

FIG 20

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Motorleistung der Pebble-Mühle Ndv vom Verhältnis Sande/Pebble im Mühlenüberlauf Qs/Qg,

FIG 21

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität der Pebble-Mühle E von der Masse der Sanden und der Pebbles Qs+Qg,

FIG 22

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Korngröße des Hydrozyklon-Überlaufs Sclg vom Druck am Hydrozykloneinlauf P,

FIG 23

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Effektivität der Klassierung Eklz vom Druck am Hydrozykloneinlauf P bei unterschiedlichen Pulpendichten,

FIG 24

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Temperaturdifferenzen am Ein- und Auslauf des Materials dTmgr von der Schrottmasse in der Pebble-Mühle Qckr bei unterschiedlichen Betriebsarten,

FIG 25

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Temperaturdifferenzen am Ein- und Auslauf des Materials dTmgr von der Motorleistung der Pebble-Mühle Ndv,

FIG 26

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität in der Pebble-Mühle E2 vom Vorhandensein der Sande und der Pebbles Qg+Qs,

FIG 27

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Energieintensität E in der Pebble-Mühle vom Verhältnis in der Mühle Sande/Pebble Qs/Qg,

FIG 28

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Körnung im Überlauf des Zyklons β vom Druck am Hydrozyklon-Einlauf P bei unterschiedlichen Werten der Beschickungsgutdichte des Hydrozyklons,

FIG 29

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit der Körnung im Überlauf des Hydrozyklons β* vom Fertigklassengehalt im Beschickungsgut α*,

FIG 30

ein Diagramm mit der qualitativen Abhängigkeit des Fertigklassengehalts in den Sanden y von der Fertigklasse im Überlauf β*,

FIG 31

ein Schaubild über einen Kurzalgorithmus zur Regelung der Korngröße des Hydrozyklonüberlaufs anhand der Parameter einer Zielfunktion gemäß FIG 29.

[0017] FIG 1 zeigt eine mehrstufige Mahlanlage 2, mit der ein zu mahlender Stoff S, wie bspw. Eisenerz enthaltendes Gestein gemahlen und klassiert wird. Die Mahlanlage 2 umfasst zwei Stufen, eine erste Stufe A und eine zweite Stufe B. Der zu mahlende Stoff S wird zunächst der ersten Stufe A der Mahlanlage 2 zugeführt, wo er zunächst einer SAG-Mühle 4 zugeführt und gemahlen wird. Zu deren Antrieb verfügt die SAG-Mühle 4 über Mühlenmotor 6. Nach dem Mahlvorgang gelangt ein Teil des gemahlenen Stoffes S in einen Klassierer 8, in welchem der gemahlene Stoff S abhängig von der Körnung bzw. Korngröße getrennt, also klassiert wird. Dabei verlassen ausreichend gemahlene Teilchen des Stoffes S den Klassierer 8 über den Überlauf 10, die nicht ausreichend gemahlenen Teilchen verlassen den Klassierer 8 durch den Unterlauf 12 und werden zur SAG-Mühle 4 zurückgeführt.

[0018] Ein weiterer Teil des gemahlenen Stoffes S wird der zweiten Stufe der Mahlanlage 2 zugeführt, wo er in eine Pebble-Mühle 14 gelangt, die von einem Mühlenmotor 15 angetrieben wird. Die zweite Stufe der Mahlanlage 2 weist weiterhin einen Hydrozyklon 16 auf, welcher aus einem Tank 18 mittels einer Pumpe 20 gespeist wird. Der Hydrozyklon weist einen Überlauf 22 und einen Unterlauf 24 auf, wodurch die Pebble-Mühle 14 mit zu mahlendem Stoff gespeist wird. Dieser wird mittels der Pebbles, welche durch die SAG-Mühle 4 zugeführt wurden gemahlen. Ein Teil des die Pebble-Mühle 14 verlassenden Materials wird in die SAG-Mühle 4 zurückgeführt, während ein weiterer Teil in einen Klassierer 26 geleitet wird, der von einem Motor 28 angetrieben wird. Der Klassierer 26 weist einen Überlauf 30 und einen Unterlauf 32 auf. Teilchen, die den Klassierer 26 durch den Unterlauf 32 verlassen, werden zur Pebble-Mühle 14 zurückgeführt.

[0019] Des Weiteren umfasst die Mahlanlage 2 Messeinrichtungen zur Erfassung von Messgrößen 34, die zur Steuerung/Regelung der Mahlanlage 2 verwendet werden. Es handelt sich dabei im Einzelnen um eine Messeinrichtung 40 zur Erfassung des Gewichts des der SAG-Mühle 4 zuzuführenden Stoffes S, eine Messeinrichtung 42 zur Erfassung des Gewichts des Schrotts, eine Messeinrichtung 44 zur Erfassung des Gewichts der Sande des Klassierers 8, eine Messeinrichtung 46 zur Erfassung des Wasserverbrauchs, eine Messeinrichtung 48 zur Erfassung der Temperatur am Einlauf der SAG-Mühle 4, eine Messeinrichtung 50 zur Erfassung des Füllvolumens der SAG-Mühle 4, eine Messeinrichtung 52 zur Erfassung der Antriebsleistung des Klassierers 8, eine Messeinrichtung 54 zur Erfassung der Antriebsleistung der SAG-Mühle 4, eine Messeinrichtung 56 zur Erfassung der Temperatur am Auslauf der SAG-Mühle 4, eine Messeinrichtung 58 zur Erfassung der Überlaufdichte des Klassierers 8, eine Messeinrichtung 60 zur Erfassung des Gewichts der Pebbles, eine Messeinrichtung 62 zur Erfassung der Korngröße im Überlauf 22 des Hydrozyklons 16, eine Messeinrichtung 64 zur Erfassung der Temperatur am Einlauf der Pebble-Mühle 14, eine Messeinrichtung 66 zur Erfassung des Schrottaustrags, eine Messeinrichtung 68 zur Erfassung der Wasseraufgabe, eine Messeinrichtung 70 zur Erfassung der Pulpedichte am Einlauf des Hydrozyklons 16, eine Messeinrichtung 72 zur Erfassung der Sanddichte am Unterlauf 24 des Hydrozyklons 16, eine Messeinrichtung 74 zur Erfassung der Antriebsleistung des Klassierers 26, eine Messeinrichtung 76 zur Erfassung der Drehzahl der Pumpe 20, eine Messeinrichtung 78 zur Erfassung der Antriebsleistung der Pebble-Mühle 14, eine Messeinrichtung 80 zur Erfassung der Überlaufdichte des Klassierers 26, eine Messeinrichtung 82 zur Erfassung der Dichte am Überlauf der Pebble-Mühle 14, eine Messeinrichtung 84 zur Erfassung der Temperatur am Auslauf der Pebble-Mühle 14.

[0020] Außerdem umfasst die Mahlanlage 2 diverse Regler, die den Mahlprozess regeln. Es handelt sich dabei um einen Regler 86 zur Beschickung der Mahleinrichtung 4 mit dem zu mahlenden Stoff S, hier der Erzaufgabe, einen Regler 88 zur Regelung der Wasserzufuhr, einen Regler 90 zur Regelung der Mühlenbeschickung der Pebble-Mühle 14, einen Regler 92 zur Regelung der Wasserzufuhr des Tanks 18, einen Regler 94 zur Regelung der Drehzahl der Pumpe 20, einen Regler 96 zur Regelung der Schrottzuführung.

[0021] Die Messgrößen 34 werden von einer Steuer-/Regeleinheit 100 erfasst. Diese berechnet anhand der Messgrößen 34 Steuergrößen 98, welche sie an die oben genannten Regler weiterleitet.

[0022] Die Mahlanlage 2 wird nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert/geregelt. Dazu werden die folgenden Schritte durchgeführt:

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.

[0023] Die Steuerung/Regelung erfolgt durch die Nutzung einiger Regelkreise und der im Folgenden aufgeführten Parameter nach dem vorstehend genannten Schema:

[0024] Es erfolgt eine Optimierung der Beschickung der SAG-Mühle 4 bei einem optimalen Verhältnis Erz-Mahlkugeln und der optimalen Beschickung mit dem zu mahlenden Stoff S nach dem Minimierungskriterium der spezifischen Energieintensität unter Berücksichtigung des Temperaturregimes der Mahlprozesse.

[0025] Die Zonen einer optimalen Mühlenbeschickung für die Mahlung der Produkte in der SAG-Mühlen 4 werden auf der Grundlage der nichtlinearen Abhängigkeiten: Pdv=f(Fkug+Fr) (vgl. FIG 2); E=f(Qr/Qkug) (vgl. FIG 4); E=f(Qr) (vgl. FIG 5); dTpsm =f(E) (vgl. FIG 7); E=f(Fr+Fkug) (vgl. FIG 11); F=f(Qr) (vgl. FIG 14) ermittelt.

[0026] Der Mahlkugelverbrauch wird entsprechend der statistischen spezifischen Norm für den Mahlkugelverbrauch bei der Mahlung einer Tonne des Ausgangserzes kontrolliert. Davon ausgehend wird die tatsächliche Mahlkugelfüllung der SAG-Mühle 4 im Echtzeitbetrieb kontrolliert. Die Ermittlung der Zeit für die Mahlkugelnachfüllung erfolgt auf der Grundlage der Abhängigkeiten (vgl. FIG 2, 3, 4, 11) nach entsprechendem Algorithmus.

[0027] Die Regelung zur Beseitigung der Unter- oder Überbelastung der SAG-Mühle 4 wird wie folgt durchgeführt.

[0028] Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Zuführung des Beschickungsgutes in die SAG-Mühle 4 steigt:

• bei einem positiven Wert des Verhältnisses der Ableitung der Motorleistung Pdv zur Ableitung des Füllvolumen der SAG-Mühle 4 mit Erz- und Mahlkugelfüllung Fkug+Fr (vgl. FIG 2),
• bei einem negativen Wert des Verhältnisses der Ableitung der Energieintensität E zur Ableitung des Verhältnisses Erz/Mahlkugeln K nach Zeit (vgl. FIG 4),
• bei einem positiven Wert der Ableitung der Energieintensität E nach Zeit, bei einem negativen Wert der Ableitung der Trommelfüllung nach Zeit Qr (vgl. FIG 5),
• bei einem positiven Wert der Ableitung des Füllvolumens mit Erz F nach Zeit und einem negativen Wert der Ableitung der Mühlenproduktivität nach Ausgangserz Qr nach Zeit (vgl. FIG 14).

[0029] Die Zuführung des Beschickungsgutes in die SAG-Mühle 4 wird verringert:

• bei einem negativen Wert des Verhältnisses der Ableitung der Motorleistung Pdv zur Ableitung des Füllvolumen der SAG-Mühle 4 mit Erz- und Mahlkugelfüllung Fkug+Fr (vgl. FIG 2),
• bei einem positiven Wert des Verhältnisses der Ableitung der Energieintensität E zur Ableitung des Verhältnisses Erz/Mahlkugeln K nach Zeit (vgl. FIG 4),
• bei einem negativen Wert der Ableitung der Energieintensität E nach Zeit, bei einem positiven Wert der Ableitung der Trommelfüllung nach Zeit Qr (vgl. FIG 5),
• bei einem negativen Wert der Ableitung des Füllvolumens mit Erz F nach Zeit und einem positiven Wert der Ableitung der Mühlenproduktivität nach Ausgangserz Qr nach Zeit (vgl. FIG 14).

[0030] Stabilisierung des Aufgabeprozesses für die Mahlung nach Beschickung der SAG-Mühle 4 bei Erreichen optimaler Parameter nach Füllvolumen der Trommel F mit der Erzmasse und Mahlkugeln bei Nullwerten der Ableitungen:

• der Motorleistung der SAG-Mühle 4 Pdv zum Füllvolumen F der Mühlentrommel, dPdv/dF(kug+r)=0 (vgl. FIG 2),
• der Energieintensität E zum Füllvolumen F der Mühlentrommel, dE/dF(kug+r)=0 (vgl. FIG 11),
• der Energieintensität E vom Verhältnis «Erz und Mahlkugeln», dE/ d(Qr/Qkug)=0 (vgl. FIG 4).

[0031] Bei der zweistufigen SAG-Mahlung des Erzmediums der Kl. +100mm mit einer Pebble-Mühle 14 ergibt sich die Notwendigkeit, den Pebble aus der SAG-Mühle 4 in die Pebble-Mühle 14 unter Berücksichtigung der Nachbeschickung der SAG-Mühle 4 der ersten Stufe mit Ausgangserz, also dem zu mahlenden Stoff S zu befördern.

[0032] Als Signal der Nichteinhaltung des optimalen Wertes unter Berücksichtigung des Verhältnisses Erz/Mahlkugeln in der SAG-Mühle 4 dienen:

• ein positiver Wert des Verhältnisses der Ableitung der spezifischen Energieintensität E zur Ableitung des Faktorverhältnisses Erz/Mahlkugeln K nach Zeit (vgl. FIG 4),
• ein positiver Wert des Verhältnisses der Ableitungen der spezifischen Energieintensität E zum Füllvolumen der SAG-Mühle 4 mit Erz- und Mahlkugelfüllung Fr+Fkug (vgl. FIG 11), dabei kommt es zur Störung der Wärmefahrweise der Mahlung, die zusätzlich den Verschleiß des Mahlmaterials der Kl. +100mm signalisiert,
• ein positiver Wert der Ableitung der Energieeffektivität E nach Zeit und ein negativer Wert der Ableitung der Temperaturdifferenz der Materialien dTpsm in der SAG-Mühle 4 nach Zeit (vgl. FIG 7).

[0033] Bei Erhöhung der Energieintensität sinkt die Temperaturdifferenz der Materialien am Ein- und Ausgang des Materials, d.h. die SAG-Mühle 4 befindet sich in einem Leerlauf und verlangt Belastung. Die Temperaturfahrweise muss einen Anstieg anstreben.

[0034] In diesem Falle wird vom der Steuer-/Regeleinheit 100 dem Regler 90 eine Aufgabe erteilt, den Pebble aus der SAG-Mühle 4 zu entfernen und der Pebble-Mühle 14 zuzuführen, dabei wird dem Regler 86 für die schrittweise Beschickung der SAG-Mühle 4 ebenso die Aufgabe erteilt, diese mit dem Ausgangserz bis zum Umschlagen der o.g. Ableitungen in den Gegenwert zu beschicken.

[0035] Ferner erfolgt eine Optimierung der Regelung des Wasserhaushaltes in der SAG-Mühle 4.

[0036] Die Zonen einer optimalen Regelung des Wasserhaushaltes in der SAG-Mühle 4 werden auf der Grundlage der nichtlinearen Abhängigkeiten: Pdv=f(Rclm) (vgl. FIG 10); E=f(Rclk) (vgl. FIG 12); E=f(W/F) (vgl. FIG 13); Qr=f(W/F) (vgl. FIG 9); F=f(W/F) (vgl. FIG 15) ermittelt.

[0037] Der Wasserhaushalt wird wie folgt geregelt:

[0038] Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Wasserzufuhr der SAG-Mühle 4 steigt:

• bei positiven Werten des Verhältnisses der Ableitung der Leistung Pdv zur Ableitung der Pulpendichte im Mühlenüberlauf Rclm (vgl. FIG 10),
• bei einem negativen Wert des Verhältnisses der Ableitung der Energieintensität E zur Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F (vgl. FIG 13),
• bei einem positiven Wert des Verhältnisses der Ableitung der Mühlenproduktivität nach Ausgangserz Qr zur Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F (vgl. FIG 9),
• bei einem positiven Wert der Ableitung des Füllvolumens der SAG-Mühle 4 F nach Zeit und einem negativen Wert der Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F nach Zeit (vgl. FIG 15).

[0039] Die Wasserzufuhr der Mühle wird verringert:

• bei negativen Werten des Verhältnisses der Ableitung der Leistung Pdv zur Ableitung der Pulpendichte im Mühlenüberlauf Rclm (vgl. FIG 10),
• bei einem positiven Wert des Verhältnisses der Ableitung der Energieintensität E zur Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F (vgl. FIG 13),
• bei einem negativen Wert des Verhältnisses der Ableitung der Mühlenproduktivität nach Ausgangserz Qr zur Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F (vgl. FIG 9),
• bei einem negativen Wert der Ableitung des Füllvolumens der SAG-Mühle 4 F nach Zeit und einem negativen Wert der Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F nach Zeit (vgl. FIG 15).

[0040] Es erfolgt eine Stabilisierung der Wasserzufuhr der SAG-Mühle 4 bei Nullwerten der:

• Ableitung der Motorleistung Pdv zur Ableitung der Pulpendichte im Mühlenüberlauf Rclm (vgl. FIG 10),
• Ableitung der Energieintensität E zur Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F (vgl. FIG 13),
• Ableitung der Mühlenproduktivität nach Ausgangserz Qr zur Ableitung des Verhältnisses Flüssig/Feststoff W/F (vgl. FIG 9) .

[0041] Ferner erfolgt eine Optimierung der Produktivitätsregelung einer Pebble-Mühle 14 nach Fertigklasse unter Berücksichtigung der Kriteriumsminimierung der spezifischen Energieintensität.

[0042] Die Zonen einer optimalen Mühlenproduktivität bei der Produktmahlung nach Fertigklasse in der Pebble-Mühle 14 werden auf der Grundlage von nichtlinearen Abhängigkeiten: E=f(Qs+Qg) (vgl. FIG 21); Qgk=f(C) (vgl. FIG 8); dTmgr=f(dTpsm) (vgl. FIG 6); N=f(Qs/Qg) (vgl. FIG 16); N=f(Qg) (vgl. FIG 17); N=f(qckr) (vgl. FIG 18); N=f(Qs/Qg) (vgl. FIG 20); N=f(Rclm) (vgl. FIG 19); (dTmrg)=f(N) (vgl. FIG 25), (dTmrg)=f(Qckr) (vgl. FIG 24); E=f(Qs/Qg) (vgl. FIG 27); β=f(P) (vgl. FIG 28); β=f(α) (vgl. FIG 29); y =f(β) (vgl. FIG 30) ermittelt.

[0043] Die Regelung des Mahlbetriebes in der Pebble-Mühle 14 wird wie folgt durchgeführt.

[0044] Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschickung des Pebbles in die Pebble-Mühle 14 steigt:

• bei positiven Werten des Verhältnisses der Ableitung der Energieintensität E2 zu der Ableitung des Verhältnis Sande / Pebble Qs/Qg (vgl. FIG 27),
• bei einem positiven Wert der Ableitung der Energieintensität E nach Zeit und einem negativen Wert der Ableitung der Masse der Sand- und Pebblefüllung nach Zeit Qs+Qg (vgl. FIG 21),
• bei einem positiven Verhältnis der Ableitung der Motorleistung der Pebble-Mühle 4 Ndv zu der Ableitung des Pebblegewichtes Qg (vgl. FIG 17).

[0045] Die Beschickung des Pebbles in die Pebble-Mühle 14 wird verringert:

• bei negativen Werten des Verhältnisses der Ableitung der Energieintensität E2 zu der Ableitung des Verhältnis Sande / Pebble Qs/Qg (vgl. FIG 27),
• bei einem negativen Wert der Ableitung der Energieintensität E nach Zeit und einem positiven Wert der Ableitung der Masse der Sand- und Pebblefüllung nach Zeit Qs+Qg (vgl. FIG 21),
• bei einem negativen Verhältnis der Ableitung der Motorleistung der Pebble-Mühle 4 Ndv zu der Ableitung des Pebblegewichtes Qg (vgl. FIG 17).

[0046] Bei Erreichen der optimalen Mühlenproduktivität nach Fertigklasse bei einem Nullwert des Verhältnisses der Ableitung der Produktivität Qgk zur Ableitung der Umlaufbelastung C (vgl. FIG 8) erfolgt die Einstellung der Beschickung des Pebbles in die Pebble-Mühle 14 bis zum Nullwert des Verhältnisses der Ableitung der Energieintensität E2 zur Ableitung des Verhältnisses Sande / Pebble Qs/Qg (vgl. FIG 27) und dem Nullwert des Verhältnisses der Ableitung der Motorleistung der Pebble-Mühle 14 Ndv zu der Ableitung des Pebblegewichtes Qg (vgl. FIG 17).

[0047] Ferner erfolgt eine Optimierung des Mahlprozesses bei schwer mahlbaren Körnern in einer Pebble-Mühle 14.

[0048] Bei der Mahlung der Sande in der Pebble-Mühle 14 verschleißt der Pebble-Mahlkörper (Klasse+20 mm) und wird zum Schrott, der z.B. aus dem Material (Kl. -15-0,044mm) besteht, welches in der Pebble-Mühle 14 eine Masse aus schwer mahlbaren Körnern bildet. Bei Anhäufung des Materials der kritischen Klasse in der Pebble-Mühle 14 sinkt rapide die Mühlenproduktivität nach Fertigprodukt. Für die Mahlung der kritischen Klasse ist erforderlich, dieses Material aus der Pebble-Mühle 14 zu entnehmen, um dieses Material in der SAG-Mühle 4 zu dem Zeitpunkt der meisten Effektivität der SAG-Mühle nachzumahlen. Die Entnahmeregelung des Materials der kritischen Klasse erfolgt unter Berücksichtigung der thermischen, technologischen und energetischen Parameter, die Betriebsarten in der SAG-Mühle der SAG-Mahlung und Pebble-Mahlung berücksichtigen.

[0049] Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Signal der Steuer-/Regeleinheit 100 zur Überführung der verschlissenen Mahlkörper aus der Pebble-Mühle 14 in die SAG-Mühle 4 der ersten Stufe A bei:

• dem Nullwert des Verhältnisses der Ableitungen der Energieintensität E und des Verhältnisses Erz/Mahlkugeln K (vgl. FIG 4),
• einem negativen Wert der Ableitung der Energieintensität E, einem negativen Wert der Ableitung der Temperaturdifferenz des Materials in der SAG-Mühle 4 dTpsm nach Zeit (vgl. FIG 7) erteilt wird.

[0050] Die Zeit der Schrottentnahme endet bei:

• einem positiven Wert der Ableitung der Temperaturdifferenz des Materials in der Pebble-Mühle 4 dTmgr nach Zeit und einem positiven Wert der Ableitung des Schrottes Qckr nach Zeit (vgl. FIG 24),
• einem positiven Wert der Ableitung der Motorleistung der Pebble-Mühle 14 Ndv nach Zeit und einem positiven Wert der Ableitung des Schrottes Qckr nach Zeit (vgl. FIG 18),
• bei einem positiven Wert der Ableitungen des Verhältnisses der Energieintensität E2 zum Verhältnis Sande/Pebble Qs/Qg (vgl. FIG 27).

[0051] Ferner erfolgt eine Optimierung der Stabilisierung der Körnung im Überlauf 22 des Hydrozyklons 16 der Pebble-Mühle 14 in den vorgegebenen Grenzwerten.

[0052] Die Zonen des maximalen Fertigklassengehalltes im Überlauf β in vorgegebenen Grenzwerten bei maximaler Mühlenproduktivität für die Mahlung der Produkte und Pulpenklassierung im Hydrozyklon 16 werden auf der Grundlage der nichtlinearen Abhängigkeiten des Fertigklassengehaltes im Überlauf 22 β =f(P), (vgl. FIG 28) ; β =f(α) (vgl. FIG 29) ; β =f(ν) y=f (β) (vgl. FIG 30) ermittelt.

[0053] Der Prozess wird wie folgt geregelt:

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Druck am Hydrozykloneinlauf steigt bei:

• negativen Werten der Ableitung des Fertigklassengehaltes nach Zeit (vgl. FIG 28),
• einem negativen Wert der Ableitung des Druckes am Hydrozykloneinlauf nach Zeit (vgl. FIG 28) und nach der Stabilisierung der Fertigklasse zur Erhöhung des Fertigklassengehaltes, dabei wird der Korrekturblock für die Beschickungsgutdichte des Hydrozyklons 16 (vgl. FIG 31) eingeschaltet bei:
• dem Verhältnis der Ableitungen der Dichte des Hydrozyklonüberlaufs 22 nach Zeit dRcg/dt > 0,
• bei Verhältnis der Ableitungen des Fertigklassengehaltes im Hydrozyklonüberlauf 22 nach Zeit dβ/dt < 0.

[0054] In FIG 31 ist dieser Korrekturblock näher dargestellt. Er umfasst:

• eine Prozedur 200 - Kontrolle der Korngröße des Hydrozyklonüberlaufs , dβ/dt<0,
• eine Prozedur 202 - Korrektur des Druckes am Hydrozykloneinlauf nach einer Ableitung dP1/dt,
• eine Prozedur 204 - Korrektur der Pulpendichte am Hydrozykloneinlauf nach einer Ableitung dR/dt,
• eine Prozedur 206 - Korrektur des Druckes am Hydrozykloneinlauf nach einer Ableitung dP2/dt.

[0055] Für den Schutz der Kaskade gegen Überlastung werden spezielle Regelkreise aktiviert. Die Mahlung, Klassierung, Pulpenstand im Tank.

[0056] Es werden ermittelt: Die spezifische Energieintensität der Mahlzyklen, die Umlaufbelastung, die Körnung der Klassierungsprodukte im Überlauf der Hydrozyklone, die Ableitungen der o.g. Parameter, sowie die Werte des komplexen Gesamtkriteriums der Überlastung der Mühle und des technologischen Prozesses.

[0057] Es erfolgt die Festlegung des Anteiles des einzelnen Überlastungskriteriums von dem komplexen Gesamtkriterium, der Grenzwerte der statischen Einzelkriterien nach Motorleistungen der Mühlen, nach Füllvolumen der SAG-Mühle 4 und Pebble-Mühle 14, der dynamischen Prozessparameter mit Verstoßeinschätzung der Prozesstechnologie anhand der Zeichen der Ableitungen, die den Beginn der Überlastung kontrollieren.

[0058] Bei Überlastung und Betriebsstörung in der SAG-Mühle 4 wird der Überlastungsbetrieb im Echtzeitbetrieb mittels Relationszeichen der Ableitungen kontrolliert: dQr/dW/F<0 (vgl. FIG 9); dPdv/dF<0 (vgl. FIG 2); dE/dF>0 (vgl. FIG 11).

[0059] Bei Überlastung und Betriebsstörung in der Pebble-Mühle 14 erfolgt die Kontrolle unter Berücksichtigung der Umlaufbelastung C mittels Zeichen der Ableitung dQgk/dC<0 (vgl. FIG 8), sowie ähnlich anhand des Pulpendruckes am Hydrozykloneinlauf dβ/dP<0 (vgl. FIG 28).

[0060] Die Überlastung des Füllvolumens F nach dem oberen und unteren Füllstand wird mittels Füllstandsmesser, die in Tanks installiert sind, kontrolliert.

[0061] Bei Erreichen eines stabilen grenzwertigen komplexen Gesamtkriteriums der Überlastung Ip > Idop verringert man die Mühlenbeschickung schrittweise bis zur vollständigen Einstellung der Beschickung bei stabilem Umschlagen der o.g. Zeichen der Ableitungen in den Gegenwert.

[0062] 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 zweistufigen Mahlanlage (2), wobei eine erste Stufe (A) eine SAG-Mühle (4) zum Mahlen eines Stoffes (S) und einen Klassierer (8) zur Klassierung des gemahlenen Stoffes (S) umfasst und eine zweite Stufe (B) eine Pebble-Mühle (14), ein Hydrozyklon (16) und einen Klassierer (26) umfasst, mit folgenden Schritten:

a) es werden mindestens ein für den Betrieb der Mahlanlage (2) 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 (2) wird in Abhängigkeit des Vorzeichens der Ableitung gesteuert und/oder geregelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem als erster Parameter die Motorleistung (Pdv) der SAG-Mühle (4) und als zweiter Parameter das Füllvolumen der SAG-Mühle 4 mit dem zu mahlenden Stoff (S) und Mahlkugeln (Fkug+Fr).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem als erster Parameter die Energieintensität (E) und als zweiter Parameter das Verhältnisses von zu mahlendem Stoff (S) zu Mahlkugeln (K) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter die Energieintensität (E) und als zweiter Parameter die Zeit verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter das Füllvolumen (F) der SAG-Mühle (4) und als zweiter Parameter die Produktivität (Qr) der SAG-Mühle (4) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter die Energieintensität (E) und als zweiter Parameter das Füllvolumen der SAG-Mühle (4) mit dem zu mahlenden Stoff (S) und Mahlkugeln (Fkug+Fr) verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter die Motorleistung (Pdv) der SAG-Mühle (4) und als zweiter Parameter die Pulpendichte im Mühlenüberlauf (Rclm) verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter die Energieintensität (E) und als zweiter Parameter das Verhältnis Flüssigkeit/Feststoff in der SAG-Mühle (4) (W/F) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als erster Parameter die Produktivität der SAG-Mühle (4) nach Ausgangserz (Qr) und als zweiter Parameter das Verhältnis Flüssigkeit/Feststoff in der SAG-Mühle (4) (W/F) verwendet wird.

10. Mahlanlage (2), mit einer ersten Stufe (A), umfassend eine SAG-Mühle (4) zum Mahlen eines Stoffes (S) und einen Klassierer (8) zur Klassierung des gemahlenen Stoffes (S) und mit einer zweiten Stufe (B), umfassend eine Pebble-Mühle (14), ein Hydrozyklon (16) und einen Klassierer (26) sowie mit einer Steuer-/Regeleinheit (100), in der eine Software zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert ist.

Zeichnung