CN113739578A - 一种自动配加料冶炼钛渣的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动配加料冶炼钛渣的方法。该方法包括：实时收集钛料仓的钛矿余量信息、还原剂仓的还原剂余量信息和电炉输入功率；基于钛矿余量信息对钛料仓进行补料操作，并且基于还原剂余量信息对还原剂仓进行补料操作；基于设定的电炉输入功率以及设定的电炉输入功率与钛矿下料速度的比例实时调整钛料仓的下料速度；基于钛料仓的下料速度以及预设的钛矿与还原剂的比例实时调整还原剂仓的下料速度。本公开还提供了使用该方法自动配加料冶炼钛渣的系统。该方法和系统通过对上料、配料、加料、供电在内的全套自动控制，实现钛渣冶炼过程中料仓自动补料和下料控制。有效提高了生产效率，降低生产成本。

Description

一种自动配加料冶炼钛渣的方法和系统

技术领域

本发明涉及钛渣冶炼技术领域，尤其涉及一种自动配加料冶炼钛渣的方法和系统。

背景技术

钛渣可以作为硫酸钛白、海绵钛、氯化法钛白工业生产的主要原料，因此钛渣生产是钛产业链发展的重要基础。目前国内外钛渣冶炼技术按炉型结构可分为：圆形电炉、矩形电炉；按供电方式可分为：直流电炉、交流电炉；按冶炼工艺可分为：间断冶炼、连续冶炼。

在钛渣冶炼过程中需要将钛渣和还原剂按照预定的配比输送至钛渣冶炼炉内。国内钛渣冶炼企业多采用人工判断配上料时机及配上料量、人为控制加料及送电匹配制度。这对职工经验及操作水平要求较高。而且，钛渣生产稳定性差、标准化差异较大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种自动配加料冶炼钛渣的方法和系统，其从上料至冶炼的全流程进行智能化的自动控制，有效提高了生产效率，降低生产成本，同时也提升了钛渣冶炼加工的稳定性。

根据本发明的一方面，提供一种自动配加料冶炼钛渣的方法，该方法包括以下步骤：

实时收集钛料仓的钛矿余量信息、还原剂仓的还原剂余量信息和电炉输入功率；

基于钛矿余量信息对钛料仓进行补料操作，并且基于还原剂余量信息对还原剂仓进行补料操作；

基于电炉输入功率以及预设的电炉输入功率与钛矿下料速度的比例实时调整钛料仓的下料速度；

基于钛料仓的下料速度以及预设的钛矿与还原剂的比例实时调整还原剂仓的下料速度。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括为每个钛料仓和还原剂仓各自设定余量下限，当钛料仓或还原剂仓达到自身的余量下限时启动补料操作。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括设定多组供料点，每组供料点都包括一个钛料仓和一个还原剂仓，每个钛料仓和每个还原剂仓各自设有余量下限，每个钛料仓的余量下限与其他钛料仓的余量下限均不同，每个还原剂仓的余量下限与其他还原剂仓的余量下限均不同。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括当多个同种类的料仓同时达到余量下限时，优先给余量下限位置最低的料仓补料，其他料仓按余量下限由低到高的顺序排队等候。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括将多组供料点标识为主供料点和次要供料点，并且按照预设的主供料点和次要供料点的供料比例以及主供料点和次要供料点的数量控制各个供料点的料仓的下料速度。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括根据该组供料点的钛矿的品位自动调整该组中钛矿与还原剂的下料比例以及还原剂仓的下料速度。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括为每个钛料仓和每个还原剂仓各自设定余量上限，在补料时，当物料余量达到余量上限时停止补料操作。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括收集每个料仓的重量信息，基于料仓的重量确定料仓中物料的余量信息。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括收集每个料仓的料位高度信息，基于料仓的料位高度信息确定料仓中物料的余量信息。

根据本发明的一方面，提供一种自动配加料冶炼钛渣的系统，该系统包括：

供料机构，供料机构包括至少一个供料点，每个供料点包括钛料仓和对应的还原剂仓，钛料仓具有实时收集该仓内的钛矿余量信息的第一传感器，还原剂仓具有实时收集该仓内的还原剂余量信息的第二传感器，钛料仓和对应的还原剂仓中的每一个都设有下料装置，下料装置控制各自的料仓的下料速度；

补料机构，补料机构用于将钛矿输送至钛料仓以及将还原剂输送至还原剂仓；

电炉，电炉连接至钛料仓和还原剂仓并且接收来自钛料仓和还原剂仓的物料；

控制器，控制器从第一传感器和第二传感器接收信息，并且基于该信息控制补料机构对钛料仓和还原剂仓进行补料操作，控制器还基于电炉输入功率以及预设的电炉输入功率与钛矿下料速度的比例控制钛料仓的下料装置实时调整钛料仓的下料速度，并且基于钛料仓的下料速度以及预设的钛矿与还原剂的下料比例控制还原剂仓的下料装置实时调整还原剂仓的下料速度。

根据本发明的一个实施例，第一传感器和/或第二传感器选自重量传感器或料位计。

根据本发明的一个实施例，每个料仓均安装有上限料位计及下限料位计。

根据本发明的一个实施例，每个料仓在各自的下料管上安装下料装置，钛料仓和还原剂仓的下料管都连接至主加料管，主加料管连接至电炉。

本发明所公开的自动配加料冶炼钛渣的方法和系统通过对上料、配料、加料、供电在内的全套自动控制，实现钛渣冶炼过程中料仓自动补料、自动下料控制。有效提高了生产效率，降低生产成本，同时也显著提升了钛渣冶炼加工的稳定性。本公开基于输入功率及计算参数自动计算钛矿和还原剂的下料速度，并根据设计的供料点的位置和数量匹配每个供料点的下料速度，能够对各供料点的下料速度同步自动纠正，精确、及时地调整下料速度，提升钛渣冶炼的质量。

附图说明

图1为根据本公开的自动配加料冶炼钛渣的系统的结构示意图；

图2为根据一些实施例的单个供料点的结构示意图；

图3为根据本公开的自动配加料冶炼钛渣的方法的流程图。

附图标记说明

100供料机构，110钛料仓，111钛料仓的下限料位计，112钛料仓的上限料位计，120还原剂仓，121还原剂仓的下限料位计，122还原剂仓的上限料位计，200补料机构，300电炉，400控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参考图1和图2，图中示出了根据本公开的一些实施例的自动配加料冶炼钛渣的系统。该系统总体包括供料机构100、补料机构200、电炉300和控制器400。

其中供料机构100可以包括至少一个供料点。在图1所示的实施例中，供料机构100包括3个供料点。可以根据需要将供料点设为主供料点和次要供料点。主供料点和次要供料点按照预定的比例设定供料量。主供料点和次要供料点也可以根据需要进行转换。每个供料点包括钛料仓110和对应的还原剂仓120。钛料仓110具有实时收集该仓内的钛矿余量信息的传感器。传感器可以采用例如重量传感器或检测该仓内的钛矿高度的传感器。

该传感器将所收集到的钛矿余量信息传递给控制器。

每个还原剂仓120也具有实时收集该仓内的还原剂余量信息的传感器。该传感器也可以采用例如重量传感器或检测该仓内的还原剂高度的传感器。该传感器将所收集到的还原剂余量信息传递给控制器。

钛料仓110和对应的还原剂仓120中的每一个的下端都设有下料装置(图中未示出)。下料装置与控制器400可通信地连接并且基于控制器400的命令控制各自的料仓的下料速度。下料装置可以是螺旋挤料器。螺旋挤料器的螺旋杆与电机连接，通过控制电机的转速来控制螺旋杆的转速，进而控制向电炉内下料的速度。每个下料装置经由管道连接至电炉300的进料口。钛料仓110和对应的还原剂仓120的下料管道在连接至电炉300之前汇聚到主下料管道，两者在主下料管道中混合在一起并进入电炉300中。

两个补料机构200分别用于将钛矿输送至钛料仓110以及将还原剂输送至还原剂仓120。在本公开的一些实施例中，相同种类的料仓可以共用同一个补料机构200。为了满足多个料仓的补料需求。需要给各个料仓设置不同的料位下限。

例如，以多个钛料仓110为例，三个钛料仓110具有三个不同的料位下限。当控制器400基于传感器收集的钛矿余量信息确定某个钛料仓110的料位达到其料位下限时，控制器命令补料机构200向该钛料仓110中添加钛矿。每个料仓还具有料位上限，在添加钛矿时，当控制器400基于传感器收集的钛矿余量信息确定该钛料仓110的料位达到其料位上限时，命令补料机构200停止补料操作。由于多个钛料仓110具有不同的料位下限，因此，通常情况下，各个钛料仓110会在不同的时间段请求补料操作。然而，如果多个钛料仓110中的至少两个钛料仓110同时达到其料位下限，则优先给料位下限更低的钛料仓110补料，其他钛料仓110按照料位下限由低到高的顺序排队等候。补料机构200依次给这些钛料仓110进行补料。

与此类似地，当多个还原剂仓120共用一个补料机构200时，也给不同的还原剂仓120设置不同的料位下限，从而提高补料机构200的操作效率。

电炉300接收来自钛料仓110和还原剂仓120的钛矿和还原剂，并将它们加热至预定的温度进行冶炼。在对钛矿和还原剂进行冶炼时，钛矿和还原剂的总下料速度应当与电炉300的输入功率相匹配，以使钛矿和还原剂能够充分反应。为此，需要基于电炉300的输入功率来控制钛料仓110和还原剂仓120的下料速度。相关控制方法将结合附图3进行具体说明。

控制器400从收集钛矿余量和还原剂余量的各个传感器接收信息，并且基于这些信息控制补料机构200对钛料仓110和还原剂仓120进行补料操作。控制器400还基于电炉输入功率以及预设的电炉输入功率与钛矿下料速度的比例控制钛料仓110的下料装置实时调整钛料仓110的下料速度。可以利用相关的测量装置来获得电炉的输入功率。钛渣冶炼过程中可能出现人为调整输入功率的情况。另外，在钛渣冶炼过程中随着熔池液面的波动输入功率潜在地会自动变化。因此，需要根据电炉输入功率的变化及时调整各个料仓的下料速度。在确定了钛料仓110的下料速度之后，控制器400还基于钛料仓110的下料速度以及预设的钛矿与还原剂的下料比例控制还原剂仓120的下料装置实时调整还原剂仓120的下料速度。此外，控制器400还基于各个供料点的类别来计算该供料点的下料速度。

图3为根据本公开的自动配加料冶炼钛渣的方法的流程图。该方法由如图1-2所示的自动配加料冶炼钛渣的系统实施。在步骤S1中，实时收集钛料仓的钛矿余量信息、还原剂仓的还原剂余量信息和电炉输入功率。在步骤S2中，基于钛矿余量信息对钛料仓进行补料操作，并且基于还原剂余量信息对还原剂仓进行补料操作。在步骤S3中，基于电炉输入功率以及预设的电炉输入功率与钛矿下料速度的比例实时调整钛料仓的下料速度。其中，电炉输入功率(W，单位MW)与钛矿总下料速度(V，单位t/h)之间的比例一般为(1～1.8)：1。在步骤S4中，基于钛料仓的下料速度以及预设的钛矿与还原剂的下料比例实时调整还原剂仓的下料速度。钛矿与还原剂的预设比例一般为100:(5～25)。

在本公开的一些实施例中，该方法进一步包括为每个钛料仓和还原剂仓各自设定余量下限，当钛料仓或还原剂仓达到自身的余量下限时启动补料操作。

在本公开的一些实施例中，该方法进一步包括设定多组供料点，每组供料点都包括一个钛料仓和一个还原剂仓，每个钛料仓和每个还原剂仓各自设有余量下限，每个钛料仓的余量下限与其他钛料仓的余量下限均不同，每个还原剂仓的余量下限与其他还原剂仓的余量下限均不同。

在本公开的一些实施例中，该方法进一步包括当多个同种类的料仓同时达到余量下限时，优先给余量下限位置最低的料仓补料，其他料仓按余量下限由低到高的顺序排队等候。

在本公开的一些实施例中，该方法进一步包括根据该组供料点的钛矿的品位自动调整该组中钛矿与还原剂的比例以及还原剂仓的下料速度。

下面结合两个具体的示例来说明该方法。

某12.5MVA钛渣电炉，采用三个主供料点加料(以1#、2#、3#供料点来命名)。每个钛矿料仓的容量为15t，每个还原剂仓的容量为5t。每个料仓下部安装计量螺旋器作为给料器。计量螺旋器具备自动调整下料速度的功能。所有料仓的料位上限均设置于料仓容量4/5处，其中1#供料点对应的钛矿料仓和还原剂料仓的料位下限均设置在料仓容量1/6处，2#供料点对应的钛矿料仓和还原剂料仓的料位下限均设置在料仓容量2/6处，3#供料点对应的钛矿料仓和还原剂料仓的料位下限均设置在料仓容量3/6处。当料仓到达料位上限时停止进料，当料仓到达料位下限时开始自动进料。若同种类的多个料仓同时到达料位下限则按照优先级1#＞2#＞3#的顺序进料补料。

将钛矿与还原剂的配比设定为钛矿：还原剂＝100:10(重量比)。将电炉输入功率设定为8MW，电炉输入功率(以W表示，单位MW)与钛矿总下料速度(以V表示，单位t/h)满足预定的比例(在本实施例中设定为1.33)。由此算出V＝W÷1.33＝6t/h。其中每个主供料点的钛矿下料速度V1＝V÷N1＝6÷3＝2t/h。此时系统根据程序自动计算出每个供料点的还原剂下料速度为0.2t/h，并将下料速度控制目标发送至对应的给料器，开始下料并冶炼。冶炼过程中随着输入功率的实时变化，将根据程序自动计算并自动纠正各个供料点的对应的钛矿和还原剂的下料速度。

在另一实施例中，某12.5MVA钛渣电炉，采用三个主供料点(分别编号为1#、2#、3#供料点)和3个次要供料点(分别编号为4#、5#、6#供料点)。钛矿料仓容量为10t，还原剂料仓容量为3t。每个料仓下部安装计量螺旋器作为给料器，计量螺旋器具备自动调整下料速度的功能。所有料仓料位上限均设置于料仓容量7/8处，其中1#供料点对应的料仓的料位下限设置于料仓容量4/8处，2#供料点对应的料仓的料位下限设置于料仓容量5/8处，3#供料点对应的料仓的料位下限设置于料仓容量6/8处，4#供料点对应的料仓的料位下限设置于料仓容量1/8处，5#供料点对应的料仓的料位下限设置于料仓容量2/8处，6#供料点对应的料仓的料位下限设置于料仓容量3/8处。通过控制器控制料仓自动补料的启停控制。当达到料位上限时停止进料，当达到料位下限时开始自动进料。若多个料仓同时到达下限则按照优先级4#＞5#＞6#＞1#＞2#＞3#的顺序进行补料。

该实施例包括3个主供料点和3个次要供料点。设定钛矿与还原剂的配比为钛矿：还原剂＝100:12，设定电炉输入功率W为10MW。电炉输入功率W与钛矿总下料速度V满足V＝W÷1.2＝8.33t/h。根据下料点的个数、种类自动计算不同位置钛矿下料速度。在该实施例中，主供料点和次要供料点的下料速度满足0.6:0.4的配比。此时系统根据程序自动计算出，每个主供料点的钛矿下料速度V1＝0.6V÷N1＝5÷3＝1.67t/h，每个主供料点的还原剂下料速度为0.2t/h。每个次要供料点的钛矿下料速度V2＝0.4V÷N2＝3.33÷3＝1.11t/h，每个次要供料点的还原剂下料速度为0.13t/h，并将下料速度控制目标发送至对应的给料器，开始下料并冶炼。冶炼过程中随着输入功率的变化，控制器将根据程序自动计算并自动纠正各个供料点的钛矿和还原剂的下料速度。

此外，当钛渣品位发生变化时，系统可根据上炉钛渣品位自动调整钛矿和还原剂的配比及下料速度或者给出调整建议。

本发明所公开的自动配加料冶炼钛渣的方法和系统通过对上料、配料、加料、供电在内的全套自动控制，实现钛渣冶炼过程中料仓自动补料、自动下料控制。有效提高了生产效率，降低生产成本，同时也显著提升了钛渣冶炼加工的稳定性。基于输入功率及计算参数自动计算钛矿和还原剂的下料速度，并根据设计的供料点的位置和数量匹配每个供料点的下料速度，能够对各供料点的下料速度同步自动纠正，精确、及时地调整下料速度，提升钛渣冶炼的质量。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种自动配加料冶炼钛渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时收集钛料仓的钛矿余量信息、还原剂仓的还原剂余量信息和电炉输入功率；

基于钛矿余量信息对钛料仓进行补料操作，并且基于还原剂余量信息对还原剂仓进行补料操作；

基于电炉输入功率以及预设的电炉输入功率与钛矿下料速度的比例实时调整钛料仓的下料速度；

基于钛料仓的下料速度以及预设的钛矿与还原剂的比例实时调整还原剂仓的下料速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括为每个钛料仓和还原剂仓各自设定余量下限，当钛料仓或还原剂仓达到自身的余量下限时启动补料操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括设定多组供料点，每组供料点都包括一个钛料仓和一个还原剂仓，每个钛料仓和每个还原剂仓各自设有余量下限，每个钛料仓的余量下限与其他钛料仓的余量下限均不同，每个还原剂仓的余量下限与其他还原剂仓的余量下限均不同。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括当多个同种类的料仓同时达到余量下限时，优先给余量下限最低的料仓补料，其他料仓按余量下限由低到高的顺序排队等候。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括将多组供料点标识为主供料点和次要供料点，并且按照预设的主供料点和次要供料点的下料比例以及主供料点和次要供料点的数量控制各个供料点的料仓的下料速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括根据每个供料点的钛矿的品位自动调整钛矿与还原剂的比例以及还原剂仓的下料速度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括为每个钛料仓和每个还原剂仓各自设定余量上限，在补料时，当物料余量达到余量上限时停止补料操作。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的方法自动配加料冶炼钛渣的系统，其特征在于，包括：

供料机构，供料机构包括至少一个供料点，每个供料点包括钛料仓和对应的还原剂仓，钛料仓具有实时收集钛料仓内的钛矿余量信息的第一传感器，还原剂仓具有实时收集还原剂仓内的还原剂余量信息的第二传感器，钛料仓和对应的还原剂仓中的每一个都设有下料装置，下料装置控制各自的料仓的下料速度；

补料机构，补料机构用于将钛矿输送至钛料仓以及将还原剂输送至还原剂仓；

电炉，电炉连接至钛料仓和还原剂仓并且接收来自钛料仓和还原剂仓的物料；

控制器，控制器从第一传感器和第二传感器接收信息，并且基于所述信息控制补料机构对钛料仓和还原剂仓进行补料操作，控制器还基于电炉输入功率以及预设的电炉输入功率与钛矿下料速度的比例控制钛料仓的下料装置实时调整钛料仓的下料速度，并且基于钛料仓的下料速度以及预设的钛矿与还原剂的比例控制还原剂仓的下料装置实时调整还原剂仓的下料速度。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一传感器和/或所述第二传感器选自重量传感器或料位计。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，每个料仓均安装有上限料位计及下限料位计。

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