(57)【要約】【課題】精鉱装入量を脈動を防止し、計量スクリューコンベアの先端部に発生する精鉱の居着きを安定的に除去し、精鉱装入量の精度を向上させる。【解決手段】インバータ１０およびモータ１２駆動の切出スクリューコンベア１と、重量測定装置３を有し、インバータ９およびモータ１１駆動の計量スクリューコンベア２とを備え、切出スクリューコンベア１により精鉱１３を切出し、切出した精鉱１３を計量スクリューコンベア２により製錬炉に装入し、重量測定装置３により装入する精鉱１３の重量を連続的に測定する精鉱装入装置（設備）において、切出スクリューコンベア１の回転数をＰＩＤ制御器７により制御し、精鉱装入量ｚを制御し、計量スクリューコンベア２の回転数をモータ１１の１００パーセントの全速運転とすることにより、両者のスクリューコンベア１、２を分散型制御とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ（１０）およびモータ（１２）駆動による切出スクリューコンベア（１）と、重量測定装置（３）により重量変化を連続的に測定できる機能を有し、インバータ（９）およびモータ（１１）駆動による計量スクリューコンベア（２）とを備え、切出スクリューコンベア（１）によって精鉱（１３）を切出し、切出した精鉱（１３）を計量スクリューコンベア（２）によって製錬炉に装入するとともに、重量測定装置（３）により装入する精鉱（１３）の重量を連続的に測定する精鉱装入装置において、
切出スクリューコンベア（１）の回転数についてＰＩＤ制御器（７）によりＰＩＤ制御を行って、精鉱装入量（ｚ）を制御するとともに、計量スクリューコンベア（２）の回転数についてモータ（１１）の１００パーセントの全速運転とすることにより、切出スクリューコンベア（１）と計量スクリューコンベア（２）とを分散型制御とする、ことを特徴とする精鉱装入量の制御方法。
【請求項２】
重量測定装置（３）により計量スクリューコンベア（２）の重量を測定し、重量測定装置（３）からの重量の信号を入力とするＰＩＤ制御器（７）の出力により切出スクリューコンベア（１）のインバータ（１０）を制御し、このインバータ（１０）により切出スクリューコンベア（１）のモータ（１２）の回転数を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の精鉱装入量の制御方法。
【請求項３】
精鉱装入量（ｚ）を計量スクリューコンベア（２）の重量（ｙ）およびパラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を含む下記の近似式を用い、パラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を計量スクリューコンベア（２）の実際の重量データ、ＰＩＤ制御器（７）の実際の制御出力の出力値データ、および実際の精鉱装入量（ｚ）から決定し、決定後の近似式からＰＩＤ制御の過程で精鉱装入量（ｚ）を演算し、この精鉱装入量（ｚ）と目標精鉱装入量（ｚｏ）との偏差にもとづいて切出スクリューコンベア（１）のモータ（１２）の回転数を制御する、ことを特徴とする請求項１記載の精鉱装入量の制御方法。
ｚ＝（ｃ／ａ）ｙ−（ｃ×ｂ／ａ）＋ｄ
ｙ：計量スクリューコンベア３の重量データ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ：パラメータ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として非鉄金属の製錬において、製錬炉へ精鉱を２つのスクリューコンベアにより装入する過程で、製錬炉へ精鉱を装入する量（以下、「精鉱装入量」という。）の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非鉄金属製錬において、精鉱装入量を精度良く制御することは、製錬炉で産出されるカワ品位（例えば銅製錬であれば、銅マット品位）を所定値に維持する精度などの操業精度の向上を図るために重要である。製錬炉への精鉱装入は、精鉱装入装置によって行われる。精鉱装入装置は、先ず粉体状の精鉱を乾鉱庫に貯蔵しておき、貯蔵された精鉱を乾鉱庫下に設けられた切出コンベアにより切出し、切出した精鉱を計量スクリューコンベアによって、製錬炉、例えば自熔炉に投入する。このときの精鉱装入量の制御方法は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
従来の精鉱装入装置は、上記のように、乾鉱庫から精鉱を切出す切出スクリューコンベアと、その下位に設けられ、切出スクリューコンベアの切出し量（精鉱装入量）を測定するための計量スクリューコンベアとで構成されている。また、この精鉱装入装置において、切出スクリューコンベアおよび計量スクリューコンベアの回転数制御（速度制御）は、計量スクリューコンベアの重量および回転数を測定し、それらの回転数の測定値から装入量演算器により精鉱装入量を演算によって求め、求めた精鉱装入量と目標精鉱装入量との偏差を入力とするＰＩＤ制御の出力を切出スクリューコンベアのインバータおよび計量スクリューコンベアのインバータの入力として、各インバータの動作周波数を調整することによって行われる。
【０００４】
このように、製錬炉に対する精鉱の精鉱装入量は、計量スクリューコンベアの位置で重量として検出され、切出スクリューコンベアの回転数および計量スクリューコンベアの回転数の調整によって、目標の精鉱装入量にフィードバック制御される。各スクリューコンベアの回転数を決める際には、計量スクリューコンベアの入り口において、切出スクリューコンベアから投入される精鉱が溢れないようにするため、計量スクリューコンベアの容量に対して精鉱の充填率は、８０パーセント程度となるように設定している。
【０００５】
一方、精鉱装入装置に使用されている計量スクリューコンベアは、通常、全域にわたって精鉱移送用のスクリュー羽根を備えている。通常の構造では、スクリュー羽根が連続的に回転したとしても、自熔炉への精鉱装入は、間欠的で脈動する。この間欠的な脈動は、自熔炉内圧力の不安定化、炉体の寿命低下、および銅生産量の減産の原因となる。このため精鉱の出口にあたる計量スクリューコンベアの先端部は、精鉱移送用のスクリュー羽根を無くし、精鉱の出口の手前位置で精鉱を一時的に溜めることによって、押し出し式とし、精鉱を連続的に排出するようにしている。
【０００６】
このような単純なスクリュー羽根の無い構造では、計量スクリューコンベアの精鉱の出口の手前位置において、スクリュー羽根により移送されて出口の手前位置まで押し出され、その位置に一時的に溜まっている精鉱と計量スクリューコンベアの内壁面とは、スクリュー羽根などからの力を受けず、比較的静かに相対運動のない状態で接触してしまうため、一時的に溜まっている精鉱は、次第に計量スクリューコンベアの内壁面に固着し、精鉱の移送を妨げてしまう。
【０００７】
計量スクリューコンベアの内壁面に対する精鉱の固着は、「居着き」といわれている。この居着きが起きると、計量スクリューコンベアが過負荷となり、その過負荷状態が過電流として検知され、設備停止が頻繁に発生する。そこで、計量スクリューコンベア先端部には、精鉱移送機能の無い、居着き粉砕用の羽根を取り付けることにより、精鉱の居着きを原因とする設備停止を抑制している。
【０００８】
ところが、上記した通り、従来の精鉱装入量の制御方法においては、各スクリューコンベアの回転数を調整する際に、計量スクリューコンベアの容量に対して精鉱の充填率を８０パーセントとなるように設定している。このため、切出スクリューコンベアの回転数だけでなく、計量スクリューコンベアの回転数も連動して調整され、切出スクリューコンベアおよび計量スクリューコンベアの双方の回転数が変動することとなる。計量スクリューコンベアの回転数が減少した場合には、精鉱の移送速度が遅くなり、居着きが発生しやすくなり、同時に居着き粉砕用の羽根の回転数が減少するため、居着きの粉砕頻度が低下することになり、居着きが安定的に除去できず、精鉱装入量も精度が上がらないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１２１１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、主として非鉄金属の製錬炉への精鉱装入量を脈動することなく、精鉱装入装置を構成する計量スクリューコンベアの先端部に発生する精鉱の居着きを安定的に除去し、精鉱装入量の精度を向上させるために適切な精鉱装入量の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を達成するため、本発明は、精鉱装入量の制御方法において、切出スクリューコンベアの回転数と計量スクリューコンベアの回転数とを分散させて制御する分散型制御システムを用い、精鉱装入量の演算に近似式を用いている。すなわち、本発明に係る精鉱装入量の制御方法は、切出スクリューコンベアの回転数についてはＰＩＤ制御を行い、計量スクリューコンベアの回転数については定格の１００パーセントの出力で運転するように、両者を分散させて制御することを特徴とする。また、上記の精鉱装入量の制御方法において、精鉱装入量は、計量スクリューコンベアの重量データ、ＰＩＤ制御出力の出力値データおよび精鉱の実装入量から定められるパラメータと、計量スクリューコンベアの重量とから導く精鉱装入量の近似式を用いている。
【００１２】
具体的に記載すると、請求項１に係る精鉱装入量の制御方法は、インバータ（１０）およびモータ（１２）駆動による切出スクリューコンベア（１）と、重量測定装置（３）により重量変化を連続的に測定できる機能を有し、インバータ（９）およびモータ（１１）駆動による計量スクリューコンベア（２）とを備え、切出スクリューコンベア（１）により精鉱（１３）を切出し、切出した精鉱（１３）を計量スクリューコンベア（２）によって製錬炉に装入するとともに、重量測定装置（３）により装入する精鉱（１３）の重量を連続的に測定する精鉱装入装置において、切出スクリューコンベア（１）の回転数についてＰＩＤ制御器（７）によりＰＩＤ制御を行って、精鉱装入量（ｚ）を制御するとともに、計量スクリューコンベア（２）の回転数についてモータ（１１）の１００パーセントの全速運転とすることにより切出スクリューコンベア（１）と計量スクリューコンベア（２）とを分散型制御としている。
【００１３】
請求項２に係る精鉱装入量の制御方法は、請求項１において、重量測定装置（３）により計量スクリューコンベア（２）の重量を測定し、重量測定装置（３）からの重量の信号を入力とするＰＩＤ制御器（７）の出力により切出スクリューコンベア（１）のインバータ（１０）を制御し、このインバータ（１０）により切出スクリューコンベア（１）のモータ（１２）の回転数を制御するようにしている。
【００１４】
請求項３に係る精鉱装入量の制御方法は、請求項１において、精鉱装入量（ｚ）を計量スクリューコンベア（２）の重量（ｙ）およびパラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を含む下記の近似式を用い、パラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を計量スクリューコンベア（２）の実際の重量データ、ＰＩＤ制御器（７）の実際の制御出力の出力値データ、および実際の精鉱装入量（ｚ）から決定し、決定後の近似式からＰＩＤ制御の過程で精鉱装入量（ｚ）を演算し、この精鉱装入量（ｚ）と目標精鉱装入量（ｚｏ）との偏差にもとづいて切出スクリューコンベア（１）のモータ（１２）の回転数を制御するようにしている。
ｚ＝（ｃ／ａ）ｙ−（ｃ×ｂ／ａ）＋ｄ
ｙ：計量スクリューコンベア３の重量データ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ：パラメータ
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る精鉱装入量の制御方法によると、精鉱装入装置において、切出スクリューコンベア（１）の回転数制御と計量スクリューコンベア（２）の回転数制御を分散型制御とし、切出スクリューコンベア（１）をＰＩＤ制御とし、計量スクリューコンベア（２）を全速運転としているから、精鉱装入量（ｚ）が脈動することなく、計量スクリューコンベア（２）先端部への精鉱（１３）の居着き防止が可能であり、また、切出スクリューコンベア（１）の回転数を適切に調整することが可能なため、制御が互いに干渉せず、安定した高精度の精鉱装入の操業ができる。
【００１６】
請求項２に係る精鉱装入量の制御方法によると、重量測定装置（３）により計量スクリューコンベア（２）の重量を測定し、重量測定装置（３）からの重量の信号を入力とするＰＩＤ制御器（７）の出力により切出スクリューコンベア（１）のインバータ（１０）を制御し、このインバータ（１０）により切出スクリューコンベア（１）のモータ（１２）の回転数を制御するから、精鉱装入量（ｚ）の増減に応じて適切な制御が可能となる。
【００１７】
請求項３に係る精鉱装入量の制御方法によると、実測によって精鉱装入量（ｚ）の近似式を決定し、この近似式と計量スクリューコンベア（２）での重量にもとづいて、切出スクリューコンベア（１）についてフィードハック制御を行うから、精鉱装入装置に特有な状態で精鉱装入量（ｚ）の正確な制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る精鉱装入量の制御方法を実施するための分散制御システムの制御ループ構成図である。
【図２】ＰＩＤ制御７の制御出力ｘをｘ軸、計量スクリューコンベア２の重量ｙをｙ軸として、精鉱装入量を求めるための近似直線のグラフである。
【図３】ＰＩＤ制御７の制御出力ｘをｘ軸、精鉱装入量ｚをｚ軸として、精鉱装入量を求めるための近似直線のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明に係る精鉱装入量の制御方法を実施するための精鉱装入装置（設備）を示している。精鉱装入装置（設備）は、制御対象の切出スクリューコンベア１および計量スクリューコンベア２についての分散型制御システムのループ系を構成している。
【００２０】
切出スクリューコンベア１は、図示しない乾鉱庫に一端側の取り込み口を位置させ、乾鉱庫内の精鉱１３の切出しに適切な姿勢のもとに設けられており、モータ１２によって内部のスクリュー羽根を搬送方向に回転させることによって、乾鉱庫内の精鉱１３を取り込み口から取り込み、取り込んだ精鉱１３を搬送方向に移動させ、他端の排出口から計量スクリューコンベア２の一端側の取り込み口に投入する。計量スクリューコンベア２は、一端側の取り込み口で受け取った精鉱１３をモータ１１により駆動され回転するスクリュー羽根によって搬送方向に移動させ、精鉱１３を他端の排出口から、図示しない製錬炉に投入する。なお、計量スクリューコンベア２は、そのスクリュー羽根の排出口側で、精鉱移送機能の無い、居着き粉砕用の羽根を備えており、その位置での精鉱１３の居着きを防止している。
【００２１】
切出スクリューコンベア１のモータ１２および計量スクリューコンベア２のモータ１１はともに回転数制御可能であり、切出スクリューコンベア１のインバータ１０の出力、計量スクリューコンベア２のインバータ９の出力によりそれぞれ制御される。インバータ１０は、分散型制御システム内のＰＩＤ制御器７の制御下におかれ、その制御出力に応じた周波数の出力によって、モータ１１の回転数を制御する。なお、ＰＩＤ制御に必要な精鉱装入量ｚの演算式は、分散型制御システム内の設定器６によって与えられる。この演算式については、後に詳記する。
【００２２】
設定器６は、計量スクリューコンベア３に付設された重量測定装置３の出力としての重量の信号を入力として、演算式により精鉱装入量ｚの演算を行い、演算結果をＰＩＤ制御器７に送る。ＰＩＤ制御器７は、予め設定されている目標精鉱装入量ｚｏと、設定器６により演算により求められた精鉱装入量ｚとを比較し、それらの差つまり偏差に応じて当該偏差を解消する方向のＰＩＤ制御出力をインバータ１０に送る。このため、インバータ１０は、偏差にもとづいて切出スクリューコンベア１のモータ１２の回転数を増加または減少させることにより、目標精鉱装入量ｚｏに対する精鉱装入量ｚの過不足に対処する。なおＰＩＤ制御器７の演算は、制御系の特性に応じて、Ｐ（比例）動作、Ｉ（積分）動作およびＤ（微分）動作の少なくとも１つ、または２以上の動作を行う。
【００２３】
一方で、計量スクリューコンベア２のインバータ９は、分散型制御システム内の手動操作器８の制御下におかれ、その制御出力に応じた周波数の交流出力を発生し、モータ１１の回転数を制御する。手動操作器８は、オペレータにより操作され、基本的にはモータ１１の定格の１００パーセントの全速運転の状態に固定する。なお、計量スクリューコンベア２についての１００パーセント出力とは、モータ１２の定格出力についての１００パーセントの意味であるが、その近傍の範囲も含む。
【００２４】
計量スクリューコンベア３による実際の精鉱装入量は、重量測定装置３の出力と計量スクリューコンベア２のスクリュー羽根の回転数とを入力とする装入量演算器１２によって求められる。
【００２５】
計量スクリューコンベア３の排出口の部分において、精鉱移送用のスクリュー羽根が無いようにしてあるため、排出口の手前位置で、精鉱１３は、一時的に溜まり、後続の精鉱１３により押し出される。前記のように、計量スクリューコンベア２は、継続的に１００パーセント出力の状態として駆動され、常に全速運転しており、その搬送容量は、常時、切出スクリューコンベア１の搬送容量よりも大きくなっているため、精鉱１３は、居着きのない状態で連続的に排出される。
【００２６】
このように、切出スクリューコンベア１の回転数および計量スクリューコンベア２の回転数の調整によって、製錬炉に対する精鉱１３の精鉱装入量ｚは、目標精鉱装入量ｚｏになるように、フィードバック制御される。
【００２７】
上記の分散型制御システムの制御系によって、切出スクリューコンベア１の回転数および計量スクリューコンベア２の回転数を連動させること無く、それぞれ分散させて前記の制御（切出スクリューコンベア１のフィードバック制御・計量スクリューコンベア２の１００パーセント出力運転）を実行して、精鉱装入量ｚを制御しながら操業した。その結果、精鉱装入量ｚの脈動が無く、計量スクリューコンベア２の先端部において居着きが発生しにくくなり、また、発生したとしても居着き粉砕用の羽根による粉砕回数頻度が高くなるため、安定して居着きを粉砕することが可能となった。また、居着きが殆どなく、計量スクリューコンベア２の先端部における精鉱１３の移送を妨げることがなくなるため、精鉱１３の装入に係る精鉱装入装置（設備）の停止が抑制され、精鉱装入量ｚが高精度に制御でき、かつ安定した精鉱装入の操業ができる。
【００２８】
精鉱装入量ｚの演算は、ＰＩＤ制御７の制御出力、計量スクリューコンベア２での精鉱重量および精鉱１３の実績装入量から導く近似式を用いる。近似式は、次のようにして得られる。
【００２９】
まず、図２は、計量スクリューコンベア２の重量ｙ、つまり重量測定装置３によって測定される計量スクリューコンベア２の重量ｙをｙ軸、ＰＩＤ制御７の制御出力ｘをｘ軸としてプロットしたものである。これらのプロット点は、実績データにより決定される２つのパラメータａ、ｂを用いて、下記の直線の近似式（式１）により近似できる。
ｙ＝ａｘ＋ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・（式１）
ｘ：ＰＩＤ制御７の制御出力〔％〕
ｙ：計量スクリューコンベア３の重量〔ｋｇ〕
ａ、ｂ：実績データにより決定されるパラメータ
【００３０】
また、図３は、乾鉱庫の時間変化当りの重量変化から求められる精鉱装入量ｚをｚ軸、ＰＩＤ制御７の制御出力ｘをｘ軸としてプロットしたものである。これらのプロット点は、実績データにより決定される２つのパラメータｃ、ｄを用いて、下記の直線の近似式（式２）により近似できる。
ｚ＝ｃｘ＋ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・（式２）
ｚ：精鉱装入量〔ｔｏｎ／ｈ〕
ｃ、ｄ：実績データにより決定されるパラメータ
【００３１】
近似式（式１）および近似式（式２）から、ＰＩＤ制御７の制御出力ｘを消去すると、精鉱装入量ｚについて次の近似式（式３）が導かれる。
ｚ= （ｃ／ａ）ｙ−（ｂ×ｃ／ａ）＋ｄ・・・・・（式３）
【００３２】
近似式（式３）における４つのパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄは、実際の操業中に、計量スクリューコンベア２の重量ｙの重量値データおよび精鉱装入量ｚのデータをすくなとも４回以上測定し、４つの連立方程式を解くことにより決定でき、決定後の（式３）は、設定器６に設定入力される。したがって、４つのパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄの決定後において、操業中に、精鉱装入量ｚは、計量スクリューコンベア２の重量ｙを測定することによって近似式（式３）から求められる。
【００３３】
以上のように、制御系は、精鉱装入量ｚを求める演算式として、上記の近似式（式３）を採用し、この演算式を利用して計量スクリューコンベア２の重量ｙにもとづいて精鉱装入量ｚを求め、この精鉱装入量ｚをＰＩＤ制御７の入力を算出している。ＰＩＤ制御７は、算出した精鉱装入量ｚと目標精鉱装入量ｚｏとの偏差を出力とし、この出力にもとづいてインバータ１０の出力周波数を調整し、切出スクリューコンベア１のモータ１２の回転数を偏差解消方向に制御するようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、非鉄金属として銅製錬を対象として開発されたが、２つのスクリューコンベアを用いて、精鉱を製錬炉に装入する装置であれば、銅以外の金属の精練設備にも利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  切出スクリューコンベア
２  計量スクリューコンベア
３  重量測定装置
４  回転数検出器
５  装入量演算器
６  分散型制御システム内の精鉱装入量演算式の設定器
７  分散型制御システム内のＰＩＤ制御計器
８  分散型制御システム内の手動操作器
９  計量スクリューコンベア用のインバータ
１０  切出スクリューコンベア用のインバータ
１１  計量スクリューコンベア用のモータ
１２  切出スクリューコンベア用のモータ
１３  精鉱
【図１】
2011202221.tif 000003
【図２】
2011202221.tif 000004
【図３】
2011202221.tif 000005