自控技術(shù)在選礦脫水工藝中的應(yīng)用

上海上自儀公司主要論述了如何將多項(xiàng)自控技術(shù)應(yīng)集成化用于精礦脫水工藝環(huán)節(jié)，解決了影響流程暢通、生產(chǎn)穩(wěn)定的因素，提高了設(shè)備智能化自控程度和生產(chǎn)系統(tǒng)整體的運(yùn)行可靠程度，體現(xiàn)了安全環(huán)保、節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)理念，有效的改善了工作環(huán)境，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1脫水工藝概況

選礦是銜接礦山和冶煉的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，選礦產(chǎn)品——精礦需要脫水處理后送往火法冶煉。脫水過(guò)程一般主要采用“濃縮+過(guò)濾”的兩段工藝，一段濃縮設(shè)備采用濃縮機(jī)，將濃度為30%左右的礦漿分別濃縮至60%--70%。濃縮后的底流采用泵輸送至過(guò)濾廠房，經(jīng)過(guò)除渣后礦漿自流進(jìn)入攪拌槽，攪拌槽內(nèi)礦漿經(jīng)渣漿泵分配至真空過(guò)濾機(jī)或自動(dòng)壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾脫水，排礦經(jīng)帶式輸送機(jī)卸落至冶煉料倉(cāng)，濾液回水再利用，過(guò)濾后精礦水分達(dá)到要求后進(jìn)入冶煉料倉(cāng)，作為冶煉生產(chǎn)原料進(jìn)入下道生產(chǎn)工序。

脫水工藝的重要脫水設(shè)備主要是濃密機(jī)、過(guò)淲機(jī)、攪拌槽，礦漿在各設(shè)備間頻繁的倒運(yùn)主要靠泵及緩沖的泵池，工藝環(huán)節(jié)較多，再加上這些環(huán)節(jié)之間采用泵、泵池、攪拌槽等設(shè)備設(shè)施進(jìn)行串聯(lián)，人工干預(yù)操作程序繁瑣，過(guò)程控制難度很大，各工序間連貫性差，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制，造成生產(chǎn)波動(dòng)甚至失控以及濾設(shè)備產(chǎn)能大幅下降。將自控技術(shù)應(yīng)用于主要工藝環(huán)節(jié)，將會(huì)解決影響流程暢通、生產(chǎn)穩(wěn)定的影響因素，為系統(tǒng)指標(biāo)提升奠定基礎(chǔ)。

2技術(shù)改造內(nèi)容

2.1底流泵自動(dòng)送礦

原濃縮后的濃密機(jī)底流放礦首先進(jìn)入泵池中，通過(guò)底流泵輸送至攪拌槽，整個(gè)過(guò)程全部是人工操作，存在的問(wèn)題主要是要么礦漿不足導(dǎo)致壓濾設(shè)備空腔，要么輸送量過(guò)大，大量的礦漿返回濃密機(jī)，增加濃密機(jī)負(fù)荷。

技術(shù)改造方案為通過(guò)在礦漿攪拌槽安裝超聲波液位計(jì)，根據(jù)攪拌槽液位要求自動(dòng)調(diào)整底流泵轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到精準(zhǔn)控制礦漿輸送量的目的。通過(guò)濃密機(jī)底流泵與攪拌槽液位連鎖控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送礦。在不同濃密機(jī)底流管上安裝氣動(dòng)閥門，通過(guò)PLC控制程序控制濃密機(jī)按所要求的時(shí)間段進(jìn)行放礦，從而使每臺(tái)濃密機(jī)底流濃度達(dá)到相對(duì)平衡。取消濃密機(jī)底流管控制閥門及緩沖泵池，將底流管直接與礦漿輸送泵進(jìn)口連接，礦漿通過(guò)送礦泵輸送至攪拌槽；攪拌槽上方安裝超聲波液位探測(cè)儀，探測(cè)儀將檢測(cè)的液位信號(hào)反饋至CMS控制程序，CMS控制程序根據(jù)設(shè)定要求調(diào)整變頻器頻率，通過(guò)變頻調(diào)整控制送礦泵的輸送量。通過(guò)采用該技術(shù)后，攪拌槽液位波動(dòng)范圍大幅度縮小，目前控制在500mm以內(nèi)；同時(shí)，消除了人工放礦的弊端，杜絕了攪拌槽及緩沖泵池冒礦、缺礦的問(wèn)題，同時(shí)有效降低了送礦泵負(fù)荷，送礦泵使用壽命從2個(gè)月延長(zhǎng)至6個(gè)月。

2.2壓濾設(shè)備恒壓給礦

原脫水工藝中使用的給礦泵變頻器無(wú)法根據(jù)礦漿濃度變化適應(yīng)壓濾設(shè)備對(duì)給礦壓力的要求。使用壓力變送器探測(cè)壓濾機(jī)進(jìn)礦口壓力，根據(jù)進(jìn)礦壓力要求，通過(guò)變頻器調(diào)整給礦泵轉(zhuǎn)速，從而保證給礦壓力在一定范圍內(nèi)恒定。

采用變頻控制，實(shí)現(xiàn)給礦壓力實(shí)時(shí)調(diào)整。在壓濾機(jī)進(jìn)礦口安裝隔膜壓力表，壓力表將檢測(cè)到的進(jìn)礦口壓力信號(hào)反饋至CMS控制程序，CMS控制程序根據(jù)設(shè)定的壓力要求自動(dòng)調(diào)整變頻器頻率，通過(guò)變頻調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)整送礦泵輸送壓力的目的。采用該技術(shù)后，解決了因給礦礦漿濃度變化而造成的給礦濃度大幅度波動(dòng)的問(wèn)題；同時(shí)也擺脫了人工調(diào)整變頻的繁瑣與滯后問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了壓濾機(jī)給礦壓力隨給礦礦漿濃度的變化而自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整，給礦壓力始終能夠恒定達(dá)到0.7MPa的要求，完全滿足了壓濾機(jī)的給礦要求，有效的縮短了壓濾機(jī)的給礦時(shí)間，保證了壓濾機(jī)給料量，提高了壓濾機(jī)設(shè)備效率。

2.3礦漿加溫自動(dòng)控制

攪拌槽采用蒸汽直接通入礦漿進(jìn)行加熱，蒸汽加入量由人工控制，蒸汽量不能隨著礦漿量的變化及時(shí)調(diào)整，蒸汽利用率低，礦漿溫度不恒定。在攪拌槽采用溫度探測(cè)儀檢測(cè)攪拌槽溫度，根據(jù)溫度控制要求調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度，達(dá)到精確控制蒸汽量的目的。

采用的技術(shù)方案是利用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)礦漿自動(dòng)恒定加溫。在攪拌槽中安裝溫度探測(cè)儀，探測(cè)儀將檢測(cè)的礦漿溫度信號(hào)反饋至CMS控制程序，CMS控制程序根據(jù)設(shè)定的溫度要求自動(dòng)調(diào)整氣動(dòng)閥開(kāi)度，通過(guò)氣動(dòng)閥開(kāi)度控制攪拌槽中蒸汽的通入量，從而實(shí)現(xiàn)礦漿的自動(dòng)恒定加溫。現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)蒸汽的壓力是恒定的，但由于過(guò)濾機(jī)是間斷進(jìn)礦，攪拌槽（加溫槽）礦漿液面不穩(wěn)定。在對(duì)礦漿加溫的過(guò)程中，我們考慮采用一種PLC溫度自動(dòng)控制裝置，通過(guò)采集槽體溫度變化數(shù)據(jù)，延時(shí)控制蒸汽量，保證礦漿連續(xù)加溫的同時(shí)，控制溫度不超過(guò)給定值。陶瓷過(guò)濾機(jī)機(jī)體要求溫度不超過(guò)35℃，壓濾機(jī)濾板要求溫度不超過(guò)40℃。根據(jù)此溫度要求，分別進(jìn)行了為期2個(gè)月的溫度條件試驗(yàn)后，確定礦漿加溫溫度為分別為35±5℃、30±5℃。礦漿加溫后，陶瓷過(guò)濾機(jī)冬季效能明顯提升，濾餅厚度明顯下降，不超過(guò)16%。根據(jù)給礦溫度引起的濾餅厚度及水份變化的具體情況，引入工業(yè)蒸汽對(duì)礦漿實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制加溫，降低礦漿粘性，提高設(shè)備的過(guò)濾效果；采用該技術(shù)后，蒸汽加入量能夠隨礦漿溫度變化而及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了攪拌槽內(nèi)礦漿溫度的精準(zhǔn)控制，礦漿溫度變化范圍達(dá)到了±5℃，礦漿溫度相對(duì)恒定；同時(shí)，擺脫了人工調(diào)整閥門的滯后問(wèn)題，在滿足工藝要求同時(shí)減少了蒸汽的浪費(fèi)。

2.4應(yīng)用定時(shí)PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)壓力容器自動(dòng)排污

為了解決壓濾機(jī)吹干風(fēng)使用的壓力容器工作過(guò)程中存在的安全隱患問(wèn)題，研發(fā)了一種自動(dòng)運(yùn)行、簡(jiǎn)單易行、安全可靠的壓力容器自動(dòng)排污裝置。包括氣動(dòng)球閥和PLC及電磁閥三部分組成，即對(duì)壓力容器排污管閥門進(jìn)行改造，將手動(dòng)排污閥門改接為氣動(dòng)閥門，將電磁閥與氣動(dòng)閥之間通過(guò)風(fēng)管進(jìn)行連接，通過(guò)PLC進(jìn)行編程控制，設(shè)計(jì)T型圖，利用繼電器和電磁閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，經(jīng)過(guò)不斷試驗(yàn)，確定了排污周期及排污時(shí)間，氣動(dòng)閥在儲(chǔ)氣罐運(yùn)行50分鐘時(shí)打開(kāi)30秒進(jìn)行自動(dòng)排污。壓力容器PLC控制系統(tǒng)可根據(jù)空壓機(jī)工作方式和儲(chǔ)氣罐排污周期，指揮控制系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)停指令使電磁閥打開(kāi)，通過(guò)電磁閥換向來(lái)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥上面的氣動(dòng)執(zhí)行器，氣動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)閥門的開(kāi)、關(guān)兩位動(dòng)作控制。從根本上解決了過(guò)去人工排污存在的各類問(wèn)題，降低和消除了該作業(yè)，尤其是北方冬季不及時(shí)排污容器結(jié)冰的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.5利用壓濾機(jī)控制程序，實(shí)現(xiàn)附屬設(shè)備的自動(dòng)啟停。

原過(guò)濾程序中給礦泵和皮帶運(yùn)輸機(jī)的開(kāi)停為人工操作。考慮到壓濾機(jī)運(yùn)行過(guò)程為間斷、重復(fù)過(guò)程，通過(guò)引出相應(yīng)的反饋信號(hào)控制給礦泵或皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行，其控制程序在不同的運(yùn)行階段均發(fā)出相應(yīng)的反饋信號(hào)，控制壓濾機(jī)處于進(jìn)礦階段時(shí)給礦泵運(yùn)行，皮帶輸送機(jī)停止；壓濾機(jī)處于卸料階段時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行，給礦泵停止。從而實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)附屬設(shè)備——給礦泵及皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)啟停，進(jìn)一步提高了壓濾機(jī)的自動(dòng)化程度。

3應(yīng)用效果

1、自控技術(shù)的應(yīng)用有效縮短了工藝環(huán)節(jié)，提高了設(shè)備智能化自控程度和生產(chǎn)系統(tǒng)整體的運(yùn)行可靠程度，體現(xiàn)了安全環(huán)保、節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)理念，有效的改善了工作環(huán)境，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境對(duì)員工的職業(yè)傷害。

2、自控技術(shù)的應(yīng)用，彌補(bǔ)了壓濾設(shè)備的設(shè)計(jì)不足，提高了脫水效率與本體設(shè)備更加匹配，為設(shè)備生產(chǎn)廠家提供了設(shè)備設(shè)計(jì)和改造的技術(shù)支撐。

3、針對(duì)壓力容器人工排污造成的設(shè)備故障和安全問(wèn)題，上海上自儀公司研制了一種壓力容器的自動(dòng)排污裝置，降低和消除了人工排液的安全風(fēng)險(xiǎn)和勞動(dòng)強(qiáng)度。