ES2337047T3

ES2337047T3 - Metodo para definir el grado de llenado de un molino.

Info

Publication number: ES2337047T3
Application number: ES03782499T
Authority: ES
Inventors: Jussi Jarvinen
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Metso Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2010-04-20
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: EP1590091B1; CA2514859C; DE60330188D1; FI20030078A; MXPA05007512A; US7699249B2; AU2003290137B2; CN1738680A; FI20030078A0; WO2004065014A1; CN100363111C; BR0318006B1; EA008489B1; ZA200505100B; BR0318006A; AU2003290137A1; CA2514859A1; EA200500978A1; EP1590091A1; FI115854B

Abstract

Un método para definir el grado de llenado de un molino y el ángulo de convergencia dinámica (φk), donde se usan oscilaciones dirigidas al motor eléctrico del molino, para definir la convergencia dinámica (4) de la carga del molino compuesta por la masa a moler, caracterizado por que a partir de las mediciones obtenidas (P(n)), se define la fase (θ) de la oscilación del molino usando un análisis del domino de la frecuencia y por que mediante la fase de oscilación del molino (θ), se define el ángulo de convergencia dinámica (φk).

Description

Método para definir el grado de llenado de un molino.

La presente invención se refiere a un método para definir el grado llenado en un molino y el ángulo de convergencia dinámica de la carga del molino, método que usa un análisis del dominio de la frecuencia de la oscilación que ocurre en el consumo de energía o par de torsión del molino.

La molienda autógena y semi-autógena son procesos que son difíciles de controlar porque, en ellos, el suministro también actúa como un medio de molienda, por lo que los cambios en el suministro tienen un fuerte efecto en la eficacia de la molienda. Por ejemplo, mientras se reduce la dureza o el tamaño de partícula del suministro, la mena no es tan eficaz como un medio de molienda, que tiene un efecto en la eficacia de todo el proceso de molienda.

Convencionalmente, la molienda se ha controlado en base al consumo de energía del molino, pero particularmente en las moliendas autógena y semi-autógena, el consumo de energía es extremadamente sensible al cambio de parámetros. Se ha descubierto que el grado de llenado en el molino como porcentajes del volumen del molino es una cantidad que es notablemente más estable y mucho más descriptiva con respecto al estado del molino. Pero debido a que el grado de llenado es difícil de deducir en una medición en línea, la medición de la masa de la carga a menudo se considera suficiente. Sin embargo, la medición de la masa tiene sus propios problemas tanto en la instalación como en la variación de la medición. Adicionalmente, pueden existir grandes variaciones en la densidad de la carga, en cuyo caso los cambios en la masa necesariamente no son el resultado de cambios en el grado de llenado.

A partir del documento US 5325027 A se conoce un método para medir el grado de llenado de un molino, con vigas elevadoras, mediante el control de la variación en el consumo de energía. El grado de llenado de un molino giratorio se determina midiendo la variación en el consumo de energía del motor eléctrico debido a que las vigas elevadoras de la cubierta del molino golpean al material en el molino durante el giro de la cubierta del molino.

A partir de la patente FI 87114, se conoce un método y un dispositivo para medir el grado de llenado de un molino, en cuya medición se usan los cambios relacionados con el motor eléctrico del molino. De acuerdo con dicha patente FI 87114, en la medición del grado de llenado, se usa una oscilación de la potencia de frecuencia convencional provocada por las barras elevadoras de la carcasa del molino y dirigida al motor eléctrico, de modo que para definir el momento del impacto entre las barras elevadoras de la carcasa del molino y la masa a moler, se mide la transición de los picos de oscilación de la potencia del molino con respecto al tiempo. Para sincronizar las mediciones, fuera de la circunferencia del molino, se instala un sensor de medición, y sobre la circunferencia del molino, se instala una contrapieza correspondiente. Sin embargo, para funcionar, el método de acuerdo con la patente FI 87114 requiere una velocidad de giro esencialmente constante.

El objeto de la presente invención es eliminar algunos de los inconvenientes de la técnica anterior y realizar un método mejorado para determinar el grado de llenado de un molino, método que usa el análisis del dominio de la frecuencia de la oscilación que ocurre en el molino y que es independiente de la velocidad de giro. Como una medición adicional, el método produce el ángulo de convergencia dinámica de la carga del molino. Las características novedosas esenciales de la invención se enumeran en las reivindicaciones adjuntas.

La oscilación usada en el método de acuerdo con la invención, tal como la oscilación relacionada con la potencia o con el par de torsión, se crea mientras las barras elevadoras del molino chocan contra la carga contenida en el molino. Cuando el molino gira, la convergencia dinámica de la carga del molino, que constituye la masa a moler, sobre la circunferencia del molino se desplaza a medida que el estado del molino cambia, tal como el grado de llenado o la velocidad de giro, lo que significa que también cambia la fase de oscilación. En el análisis del dominio de la frecuencia de la oscilación, se utiliza una sección transversal circular del molino, de modo que se dibuja tanto un eje horizontal como un eje vertical por el centro de la sección transversal y, al mismo tiempo, por el eje de giro del molino. Se usa un sistema de coordenadas definido mediante los ejes horizontal y vertical para medir los cambios que tienen lugar en la circunferencia del molino. Mediante un análisis del dominio de la frecuencia de la oscilación, puede calcularse la fase de oscilación. En base a la fase de oscilación, pueden calcularse además, en las coordenadas de la sección transversal, el ángulo de convergencia dinámica de la carga del molino en relación con el eje horizontal en las coordenadas de la sección transversal del molino.

De acuerdo con la invención, ventajosamente, por ejemplo, el análisis del dominio de la frecuencia de la oscilación de la potencia se realiza mediante la denominada transformada de Fourier. Cuando se realiza el análisis del dominio de la frecuencia, se supone que la señal de oscilación de la potencia es para un ciclo completo, equidistante con respecto al ángulo de giro del molino. En caso de que la velocidad de giro del molino sea constante, las muestras de señales que son equidistantes en relación con el ángulo de giro son, al mismo tiempo, equidistantes en relación con el tiempo. Por otro lado, si la velocidad de giro del molino fluctúa, las muestras de señales medidas a intervalos regulares no serán equidistantes en relación con el ángulo de giro del molino. En ese caso, la frecuencia de la oscilación de la potencia cambia continuamente y el análisis del dominio de la frecuencia de la oscilación de la potencia no es
preciso.

Para hacer, de acuerdo con la invención, al ángulo de convergencia dinámica y al grado de llenado independientes de la velocidad de giro, las fluctuaciones en la velocidad deben compensarse en caso de que se use una señal de potencia recogida a intervalos regulares y no la señal supuesta, cuyas muestras son equidistantes en relación con el ángulo de giro.

De acuerdo con la invención, para compensar la velocidad de giro del molino y para hacer al grado de llenado del molino y al ángulo de convergencia dinámica de la carga independientes de las fluctuaciones en la velocidad de giro del molino, se recogen muestras a intervalos de muestreo constantes de 1-20 ms y se recogen de forma simultánea, en el mismo intervalo de muestreo constante, las muestras del ángulo de giro del molino. El ángulo de giro del molino es el ángulo en el que el molino ha rotado/girado alrededor del eje de giro del molino después del momento inicial del ciclo de giro. Los sensores que son adecuados para medir el ángulo de giro de un molino son los sensores de ángulo absoluto, así como los sensores de proximidad y los sensores de distancia que detectan el ángulo de giro del molino en base a las formas geométricas de la superficie externa. En el caso de que el ángulo de giro no se haya medido durante un momento de muestreo dado, el valor que falta del ángulo de giro puede calcularse por interpolación de los valores medidos. Por tanto, se obtiene, en base a los valores disponibles de potencia y de ángulo de giro, obtenidos a intervalos regulares, la función de la potencia en relación con el ángulo de giro. A partir de esta función, pueden calcularse, por interpolación lineal, datos de muestra que son equidistantes con respecto al ángulo de giro, para usar en el análisis del dominio de la frecuencia de la oscilación de la potencia.

La invención se describe con más detalle a continuación con referencia al dibujo adjunto que ilustra una sección transversal de un molino, así como un sistema de coordenadas (x, y) dibujado en la sección transversal, con un origen que está localizado sobre el eje de giro del molino.

En el dibujo, el giro del molino 5 tiene lugar en una dirección representada por la flecha 6. Sobre el eje de giro 8 del molino, se instala un sistema de coordenadas (x, y), mediante el que se ilustra la posición de carga 1 del molino, situada dentro del molino y compuesta por la masa a moler. Cuando el molino 5 está en funcionamiento, gira en la dirección 6 alrededor del eje de giro 8 del molino, en cuyo caso el ángulo de giro del molino 5 crece durante el giro del molino, comenzando en el momento inicial del ciclo de giro, que en el dibujo se describe por el eje x en el sistema de coordenadas (x, y). La carga 1 del molino se mueve junto con el giro, sin embargo, de modo que la convergencia dinámica 4 entre la pared 7 del molino 5 y la carga 1 permanece esencialmente en su sitio. La convergencia dinámica 4 permanece esencialmente en su sitio, debido a que parte de la carga 1 que está situada en la parte más alta del sistema de coordenadas (x, y) cae hacia abajo, mientras que la parte de la carga 1 que está situada en la parte más baja en el sistema de coordenadas (x, y) asciende a lo largo de la pared 7, hacia la parte más alta de la carga. La posición donde se encuentran la carga 1 del molino y la pared 7 del molino, es el ángulo de convergencia dinámica \phik, que se define mediante la convergencia dinámica 4.Las barras elevadoras conectadas a la pared 7 del molino, tales como las barras elevadoras 2 y 3, se usan para elevar la carga 1.

La fase \theta de la oscilación de la potencia provocada por las barras elevadoras se calcula usando datos de muestra
P(n) que son equidistantes en relación con el ángulo de giro y se obtienen en base al consumo de energía de un ciclo de giro, de acuerdo con la siguiente fórmula (1):

1

donde

i = \sqrt{-1} = unidad imaginaria

arg z = arctan \frac{Im \ \mathit{z}}{Re \ \mathit{z}} el ángulo polar, es decir, el argumento de un número complejo z,

N = número de muestras en unos datos de muestra P(n)

N_{n} = número de barras elevadoras en el molino,

n = número de muestras, y

\theta = la fase de oscilación provocada por las barras elevadoras.

\vskip1.000000\baselineskip

El ángulo de convergencia dinámica se calcula a partir de la fase \theta de la oscilación de la potencia provocada por las barras elevadoras como sigue, de acuerdo con la fórmula (2):

2

donde

k_{n} = número de barras elevadoras, que permanecen entre la barra elevadora 3 situada más cercana al eje x y la barra elevadora 2 situada más cercana a la convergencia dinámica 4,

\phi_{k} = ángulo de convergencia dinámica, y

\phi_{n} = ángulo desde el eje x hasta la barra elevadora 3 situada más cercana al eje x, de modo que tiene un valor positivo en la dirección de giro 6 del molino.

\vskip1.000000\baselineskip

El número k_{n} de las barras elevadoras que quedan entre las barras elevadoras 2 y 3 se desconoce, pero debido a que el ángulo de convergencia dinámica está normalmente dentro del intervalo de 180-270 grados, puede restringirse el ángulo k_{n} dentro del intervalo de (^{1}/_{2} N_{n}, ^{3}/_{4} N_{n}). Por tanto, el número de valores posibles del ángulo de convergencia dinámica \phi_{k} es reducido y, adicionalmente, como el número k_{n} de barras elevadoras que quedan entre las barras elevadoras 2 y 3 siempre es un número entero, el número de valores posibles del ángulo de convergencia dinámica \phi_{k} es únicamente ^{1}/_{4} N_{n}. Entre estos, se selecciona fácilmente el valor correcto, porque el resto de los valores describen condiciones extremas que son poco probables.

El grado de llenado se calcula a partir del ángulo de convergencia dinámica definido en la fórmula (2) y la velocidad de giro del molino mediante diversos modelos matemáticos, tal como el modelo definido en el Julius Kruttschnitt Mineral Research Center (JKMRC). Dicho modelo se describe en más detalle, por ejemplo, en el libro Napier-Munn, T., Morrell, S., Morrison, R., Kojovic, T.: Mineral Comminution Circuits, Their Operation and Optimisation (Julius Kruttschnitt Mineral Research Center, University of Queensland, Indooroopilly, Australia, 1999). La fórmula para calcular el modelo de JKMRC para el grado de llenado de un molino viene dado por la fórmula (3):

3

donde el grado de llenado se define iterando el grado de llenado del molino en relación con el volumen interior del molino. En la fórmula (3), n_{c} es una parte de la velocidad crítica del molino calculada experimentalmente, en cuyo caso se completa la centrifugación, n_{p} es la velocidad de giro del molino en relación con la velocidad crítica, V_{i} es el grado de llenado previo del molino, y V_{i+1} es el grado de llenado a definir, en relación con el volumen interior del molino.

El grado de llenado definido de acuerdo con la invención puede usarse, por ejemplo, cuando se calcula la carga de una bola mediante diversos modelos matemáticos que describen el consumo de energía del molino, cuando también se tiene en cuenta el consumo de energía del molino. La precisión de la carga de la bola también puede mejorarse, cuando en la definición se tiene en cuenta la masa y/o la densidad de la carga del molino. Adicionalmente, el grado de llenado también puede usarse para ajustar, optimizar y controlar el molino y/o el circuito de molienda, así como para evitar situaciones de sobrecarga.

En el método de acuerdo con la invención, el ángulo de convergencia dinámica de la carga del molino, usado cuando se define el grado de llenado, también puede utilizarse para controlar el molino, cuando también se conoce el punto de impacto de los medios de molienda en el molino. Este punto de impacto puede calcularse mediante diversos modelos matemáticos que describen las trayectorias de los medios de molienda, que se ven afectadas, entre otros, por la velocidad de giro del molino, el revestimiento del molino y el tamaño de los medios de molienda. La molienda es más eficaz cuando los medios de molienda chocan con la convergencia dinámica de carga y, por lo tanto, puede calcularse la velocidad de giro que optimiza la eficacia de la molienda, cuando se conocen el punto de impacto y el ángulo de convergencia dinámica.

Claims

1. Un método para definir el grado de llenado de un molino y el ángulo de convergencia dinámica (\phi_{k}), donde se usan oscilaciones dirigidas al motor eléctrico del molino, para definir la convergencia dinámica (4) de la carga del molino compuesta por la masa a moler, caracterizado por que a partir de las mediciones obtenidas (P(n)), se define la fase (\theta) de la oscilación del molino usando un análisis del domino de la frecuencia y por que mediante la fase de oscilación del molino (\theta), se define el ángulo de convergencia dinámica (\phi_{k}).

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en el análisis del domino de la frecuencia de la oscilación del molino, se usa la oscilación relacionada con el consumo de energía del molino.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en el análisis del domino de la frecuencia de la oscilación del molino, se usa la oscilación relacionada con el par de torsión del molino.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que el análisis del domino de la frecuencia de la oscilación de la potencia del molino se realiza mediante una transformada de Fourier.

5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para hacer al ángulo de llenado del molino y al ángulo de convergencia dinámica (\phi_{k}) independientes de las fluctuaciones en la velocidad de giro del molino, se mide el ángulo real de giro del molino en cada medición y, mediante esta medición del ángulo real de giro, se tienen en cuenta las fluctuaciones de la velocidad en la señal a analizar en el dominio de la frecuencia.

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 anteriores, caracterizado por que en la medición del ángulo de giro, parte de los ángulos de giro del molino se mide y parte se calcula a partir de los ángulos medidos mediante interpolación lineal.

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cuando se define el grado de llenado mediante el ángulo de convergencia dinámica de la carga, se aplica un modelo matemático, tal como el modelo de JKMRC.

8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que tanto la medición de la potencia usada cuando se define el grado de llenado del molino, como el grado de llenado tal cual, se utilizan para calcular la carga de las bolas del molino.

9. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el ángulo de convergencia dinámica de la carga del molino usado cuando se define el grado de llenado del molino puede utilizarse para mejorar la eficacia de la molienda del molino, cuando el punto de impacto de los medios de molienda se calcula mediante un modelo matemático.