魏加棟

摘 要：大宗散裝鐵礦石物流采制樣工作流程比較煩瑣，對(duì)于大型鐵礦石專業(yè)碼頭和生產(chǎn)企業(yè)，傳統(tǒng)鐵礦石采制樣設(shè)備和化驗(yàn)設(shè)備一般比較復(fù)雜，化驗(yàn)結(jié)果和采制樣品質(zhì)量受人工因素影響；本文引入一種機(jī)器人參與的全自動(dòng)采制樣工藝流程，可以有效地減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度甚至取代人工，同時(shí)使得樣品質(zhì)量和相應(yīng)數(shù)據(jù)，避免人工因素影響。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；鐵礦石采制樣

0 引言

通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外鐵礦石采制樣流程，參照相關(guān)國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析目前我國(guó)鐵礦石采制樣工藝流程的優(yōu)、缺點(diǎn)，引入并改進(jìn)一種更加符合我們國(guó)際行業(yè)趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)情況的鐵礦石采制樣工藝流程，并介紹這種流程的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況。

1 傳統(tǒng)鐵礦石采制樣流程和機(jī)器人鐵礦石采制樣流程介紹

自2000年以來(lái)，我國(guó)鐵礦石進(jìn)口量一直保持世界第一的位置，2014年鐵礦石進(jìn)口量高達(dá)9.3億t，較2013年增加13.8%。鐵礦石屬于國(guó)家規(guī)定的法檢商品，按照國(guó)際貿(mào)易慣例，進(jìn)口鐵礦石是以卸貨地的檢驗(yàn)證書(shū)作為計(jì)價(jià)依據(jù)來(lái)進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的。

因此，鐵礦石專業(yè)碼頭采制樣工作量很大。目前，大部分港口采用傳統(tǒng)鐵礦石采制樣工藝設(shè)備。通過(guò)了解澳大利亞和南非等國(guó)家的大型鐵礦石生產(chǎn)企業(yè)的鐵礦石采制樣工藝流程和相關(guān)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們推出機(jī)器人采制樣工藝流程（俗稱大機(jī)械手采制樣方案）。

2 機(jī)器人鐵礦石采制化系統(tǒng)的設(shè)備組成

物料經(jīng)過(guò)初級(jí)采樣機(jī)—送樣皮帶機(jī)—二級(jí)采樣機(jī)—緩沖斗—送樣皮帶機(jī)—樣品斗，最后到達(dá)樣品斗，這些設(shè)備同傳統(tǒng)取制樣系統(tǒng)設(shè)備基本一樣。

關(guān)鍵是樣品到達(dá)機(jī)器人系統(tǒng)后的處理。樣品斗一般約為80kg，經(jīng)過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的縮分機(jī)進(jìn)行縮分——該縮分機(jī)為自動(dòng)直線三出口縮分機(jī)，分別獲取粒度樣品40kg，分析樣品20kg，其余約20kg。粒度樣直接搬送到粒度測(cè)定單元進(jìn)行粒度測(cè)試，分析樣品經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎并縮分出3kg樣品，3kg樣品二分出兩個(gè)1.5kg樣品，進(jìn)入水分測(cè)定單元；水分測(cè)定完畢后，其中一個(gè)水分樣品匯集成化學(xué)樣大樣，最后經(jīng)過(guò)破碎縮分出500 kg化學(xué)分析樣，經(jīng)過(guò)研磨后，樣品送入成分測(cè)定單元。

機(jī)器人水分測(cè)定單元主要設(shè)備有天平、自動(dòng)烘箱等，其流程是，空盤(pán)稱重—接收水分樣品—重盤(pán)稱重—放入烘箱干燥（熱風(fēng)循環(huán)烘箱或者紅外烘箱）—再稱重—記錄數(shù)據(jù)；最后將同一批次水分樣品按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行匯總計(jì)算，得出水分含量數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要采用熱風(fēng)循環(huán)烘箱，國(guó)外一些大型廠礦已經(jīng)逐漸采用微波烘箱作為干燥設(shè)備——微波烘箱比熱風(fēng)循環(huán)烘箱干燥時(shí)間更短，效率也更高一些。目前這種自動(dòng)水分測(cè)定單元在煙臺(tái)港、日照港、曹妃甸、青島港等鐵礦石采制樣系統(tǒng)中都有應(yīng)用。

機(jī)器人粒度測(cè)定單元主要設(shè)備有天平、自動(dòng)多級(jí)篩分機(jī)、篩網(wǎng)存儲(chǔ)架等。機(jī)器人先根據(jù)樣品報(bào)檢要求將各級(jí)篩網(wǎng)從篩網(wǎng)架上取下，安裝在自動(dòng)振篩機(jī)上，然后搬運(yùn)粒度樣品倒入自動(dòng)振篩機(jī)，自動(dòng)振篩機(jī)按照設(shè)定流程執(zhí)行篩分作業(yè)，篩分完畢自動(dòng)對(duì)各粒級(jí)進(jìn)行稱重，同時(shí)記錄稱重?cái)?shù)據(jù)；稱重后的物料搬運(yùn)倒入棄料皮帶機(jī)。目前這種自動(dòng)粒度測(cè)定單元在寶鋼、青島港等鐵礦石采制樣系統(tǒng)中已有應(yīng)用。

機(jī)器人成分測(cè)定單元主要設(shè)備由對(duì)輥破碎機(jī)、研磨機(jī)、無(wú)損XRF分析設(shè)備等組成?；瘜W(xué)大樣先經(jīng)過(guò)對(duì)輥破碎機(jī)破碎縮分后，送入自動(dòng)研磨機(jī)研磨完畢，再送入XRF分析設(shè)備進(jìn)行成分分析。市場(chǎng)上的自動(dòng)研磨機(jī)主要有Herzog公司的Mill1500，Essa公司的BM2等型號(hào)。手持式XRF成分分析設(shè)備在國(guó)內(nèi)采礦行業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用，但是應(yīng)用到進(jìn)口鐵礦石成分分析的，相對(duì)更加精密的儀器應(yīng)用還不多。

上述應(yīng)用方案的實(shí)現(xiàn)主要需要電氣自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)、采制樣數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用。

3 機(jī)器人鐵礦石應(yīng)用方案技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

目前機(jī)器人鐵礦石應(yīng)用方案中，在工藝流程方案確定后，首先應(yīng)考慮機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)布置，根據(jù)各機(jī)器人供應(yīng)商提供的機(jī)器人載重和臂展等參數(shù)，選擇合適的機(jī)器人型號(hào)，再以機(jī)器人為核心，結(jié)合工藝流程，布置相關(guān)周邊設(shè)備；然后對(duì)機(jī)器人周邊設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改進(jìn)設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)密封熱風(fēng)循環(huán)烘箱、自動(dòng)多級(jí)密封振篩、自動(dòng)成分測(cè)定分析儀、自動(dòng)研磨機(jī)等設(shè)備。

電氣自動(dòng)控制技術(shù)主要是以PLC應(yīng)用技術(shù)為核心。

機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是這套系統(tǒng)的核心技術(shù)。機(jī)器人逐漸成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備供用戶選擇，目前我國(guó)機(jī)器人的主流品牌有ABB、庫(kù)卡、川崎、新松等。機(jī)器人供應(yīng)時(shí)，除機(jī)器人本體外，還包含有控制器、示教器等設(shè)備。機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)包括機(jī)器人夾持具設(shè)計(jì)、機(jī)器人與控制系統(tǒng)通信和數(shù)據(jù)傳輸、機(jī)器人動(dòng)作程序編寫(xiě)和調(diào)試等幾個(gè)部分。

4 結(jié)論

綜上所述，機(jī)器人鐵礦石采制樣系統(tǒng)具有技術(shù)成熟，性能可靠，減少人工，運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在一些新建港口的鐵礦石采制樣系統(tǒng)建設(shè)中已經(jīng)被逐步采用；機(jī)器人鐵礦石采樣系統(tǒng)中，機(jī)器人主要起到物料搬運(yùn)的作用，這樣可以避免人工接觸制樣粉塵、接觸烘箱高溫等惡劣環(huán)境，減少了制樣過(guò)程中的人工因素，大大降低鐵礦石采制樣過(guò)程中的人工成本，在我國(guó)人工成本逐漸增加，人口老齡化凸顯的趨勢(shì)下，機(jī)器人鐵礦石采制樣系統(tǒng)方案必將逐漸成為國(guó)內(nèi)鐵礦石專業(yè)碼頭和大型鐵礦石生產(chǎn)洗選企業(yè)鐵礦石采制樣的首選方案。

參考文獻(xiàn)

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