師維俊，吳金娟

金川集團(tuán)股份有限公司選礦廠 甘肅金昌 737100

隨著國家對資源循環(huán)利用、節(jié)能減排、環(huán)境等方面越來越重視，企業(yè)對生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測的要求也就越來越高。國內(nèi)大型有色選礦生產(chǎn)企業(yè)已逐步重視對選礦流程的礦漿粒度、品位、pH 等生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)的在線分析，在線檢測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳給自控系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲、查詢、班組統(tǒng)計(jì)、金屬回收率計(jì)算等功能[1]。其中韶關(guān)凡口鉛鋅冶煉廠已將選礦品位分析數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)操作的主要依據(jù)；江銅大山、泗洲和永平選廠將礦漿粒度、品位、pH 等分析結(jié)果接入現(xiàn)有 DCS 控制系統(tǒng)和廠級管理系統(tǒng)，供相關(guān)人員決策參考[2]；會澤鉛鋅將粒度、品位分析結(jié)果納入生產(chǎn)管理，技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目實(shí)施方案同時(shí)在車間大屏幕和企業(yè)短信平臺實(shí)時(shí)更新發(fā)布。

1 存在問題

金川集團(tuán)選礦廠在浮選作業(yè)工段，由于入選礦漿黏性大，普通礦漿的 pH 計(jì)和濃度計(jì)存在著黏結(jié)、零點(diǎn)漂移嚴(yán)重的現(xiàn)象?，F(xiàn)有檢測方式對磨機(jī)排礦粒度和品位缺乏在線檢測手段，生產(chǎn)指標(biāo)與異常波動的矛盾無法得到有效解決，往往出現(xiàn)顧此失彼的情況，造成磨礦作業(yè)很難達(dá)到整體聯(lián)動協(xié)調(diào)控制的目標(biāo)。

針對以上問題，選礦廠一選車間引進(jìn)在線 OPUS粒度儀，雖取得了一定效果，但仍存在著分析誤差大的問題，具體原因主要有以下幾點(diǎn)：①安裝位置不合理，取樣不具有代表性；②現(xiàn)場由于冒礦導(dǎo)致OPUS 粒度儀多次進(jìn)礦漿，損壞電路板，導(dǎo)致無法正常運(yùn)行；③OPUS 粒度儀本身屬于精密設(shè)備，在使用過程中，管道經(jīng)常堵塞，產(chǎn)生報(bào)錯(cuò)導(dǎo)致停止運(yùn)行，出現(xiàn)故障后無法及時(shí)處理，使故障長期擱置，造成管路堵塞、腐蝕儀器等后果，進(jìn)一步加快儀器損壞；④分析誤差大，儀器對磨礦入選粒度的分析誤差過大，超過 10%，不能實(shí)時(shí)為浮選提供最佳作業(yè)指標(biāo)。因此，針對上述存在的問題需要對 OPUS 粒度儀進(jìn)行改進(jìn)，以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

2 優(yōu)化解決方案

OPUS 粒度儀的改進(jìn)工作主要包括拆除取樣、反沖洗截止閥、重新建立模型和編寫控制程序。

2.1 在線粒度儀優(yōu)化解決方案

根據(jù)車間近一年的設(shè)備運(yùn)行情況和現(xiàn)場一次取樣管路實(shí)際狀態(tài)，更換現(xiàn)有一次取樣管線，重新制作取樣、過濾裝置，將一段和二段溢流礦漿粒度在線檢測接入控制系統(tǒng)，為一段一次磨礦過程控制提供決策參考數(shù)據(jù)。

OPUS 粒度儀 2010 年完成現(xiàn)場安裝調(diào)試，共安裝9 個(gè)閥門，其中8 個(gè)氣動球閥，1 個(gè)手動截止閥。由于礦漿黏稠，而且腐蝕性強(qiáng)，容易造成球閥卡位和閥門定位器電路板腐蝕。其結(jié)果主要表現(xiàn)在：①閥門不能正常關(guān)閉或者關(guān)閉不到位，極易引起管路堵塞；② 所有閥門的開關(guān)動作在邏輯上都有一定的聯(lián)鎖，也就是說任何一臺球閥出現(xiàn)問題都將導(dǎo)致粒度檢測程序中斷，即閥門越多、故障點(diǎn)越多。

對 OPUS 粒度儀進(jìn)行改造，拆除分析主機(jī)過濾器、沖洗截止閥、反沖洗截止閥，并對取樣箱、過濾網(wǎng)、連接法蘭等加工件進(jìn)行制作和安裝調(diào)試，對損壞的通信光纜進(jìn)行更換，取樣裝置的現(xiàn)場應(yīng)用情況如圖1 所示；OPUS 粒度儀基本控制流程如圖 2所示。

圖1 OPUS 粒度儀Fig.1 OPUS particle size analyzer

圖2 OPUS 粒度儀基本控制流程Fig.2 Control process of OPUS particle size analyzer

改造后，一段、二段流道的一次取樣管線由OPUS 粒度儀對礦漿取樣、管線沖洗進(jìn)行控制，原有截止閥拆除后取樣控制和礦漿粒度分析程序重新編寫。原有密閉式過濾器內(nèi)礦漿過濾后殘留的大顆粒、炮皮、編織袋等雜物主要靠反沖洗帶走，現(xiàn)場運(yùn)行情況表明效果不好，經(jīng)常堵管，造成 OPUS 粒度儀測量窗口產(chǎn)生氣泡，影響測量結(jié)果。改造后的取樣裝置采用過濾網(wǎng)，清洗方便，維護(hù)操作簡單。

經(jīng)過幾個(gè)月的現(xiàn)場運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)還存在著異常情況，當(dāng)?shù)V流量較大時(shí)，礦漿易從取樣箱內(nèi)冒出；而礦流量較小時(shí)，分析主機(jī)則出現(xiàn)氣泡，影響分析結(jié)果。為進(jìn)一步提高 OPUS 粒度儀的現(xiàn)場適應(yīng)性，擬對取樣裝置、取樣和排尾管線進(jìn)行改進(jìn)。在基于取樣箱容積不變的前提下，減小現(xiàn)有取樣箱寬度，加高高度，使分析礦漿中的殘留氣泡盡可能釋放，同時(shí)在改進(jìn)后的取樣箱下部加裝音叉液位開關(guān)，為防止取樣箱溢流排尾管堵塞，溢流排尾的沖洗水（溢流排尾管沖洗水量約500 L/h，直接排到負(fù)一層的液下泵池，再由液下泵返回二段泵池）長流。取樣箱改造如圖 3所示，當(dāng)發(fā)生停產(chǎn)檢修和小礦流等異常情況時(shí)可停止化驗(yàn)分析，起到保護(hù)分析主機(jī)裝置的作用。在線粒度儀取樣流程如圖 4所示。

圖3 取樣箱改造Fig.3 Reconstruction of sampling device

針對現(xiàn)有不銹鋼取樣箱易黏結(jié)和腐蝕情況，粒度儀取樣箱材料擬采用 PVC 板制作，部分部件采用316L 耐腐蝕不銹鋼加工，在不銹鋼表面噴涂環(huán)氧樹脂，提高取樣箱的抗黏結(jié)和耐腐蝕性能。

2.2 在線粒度儀控制策略優(yōu)化改進(jìn)

在線粒度儀控制策略改進(jìn)主要包括修改控制程序，增加液位信號，分析未滿足時(shí)，停止測量，降低氣泡對測量結(jié)果的誤差，修改上位分析器腳本程序，修改下位 S7-300 控制器程序，完善液位聯(lián)鎖。跟蹤生產(chǎn)班組，提取磨礦工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)，一段粒度數(shù)據(jù)分別采用10 組離線化驗(yàn)和在線測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出一段的粒度修正參數(shù)。制定參數(shù)標(biāo)定模型，修正參數(shù)直接決定輸出結(jié)果的大小，計(jì)算粒度離線化驗(yàn)數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的標(biāo)定系數(shù)[3-5]，如圖5、6 所示。

圖5 在線測量數(shù)據(jù)采集Fig.5 Acquisition of online measurement data

圖6 離線化驗(yàn)和在線測量數(shù)據(jù)擬合Fig.6 Fitness of offline test data and online measurement data

控制策略優(yōu)化改進(jìn)后，粒度儀投入運(yùn)行階段，粒度分析結(jié)果接入現(xiàn)有控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)記錄分析，為一段控制模型參數(shù)設(shè)定提供了決策支持。

3 改造效果分析

OPUS 粒度儀改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1 所列，改造后與實(shí)驗(yàn)室離線化驗(yàn)結(jié)果相比測量誤差小于 5%，滿足生產(chǎn)工藝的需要，達(dá)到了改造的目的。

表1 OPUS 粒度儀改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.1 Operation data of modified OPUS particle sizer %

在線粒度儀對浮選作業(yè)穩(wěn)定工藝過程控制、提升磨浮銅鎳分選指標(biāo)具有以下作用[6-8]：

（1）磨礦粒度的準(zhǔn)確測量可以為控制球磨機(jī)提高效率提供參考依據(jù)；

（2）將選礦在線檢測粒度分析結(jié)果直接參與磨機(jī)給礦、給水、緩沖泵池液位、旋流器組分級等過程控制回路的調(diào)節(jié)，即使在選礦生產(chǎn)工藝異常波動的條件下，選礦生產(chǎn)仍能運(yùn)行平穩(wěn)，有效緩解了一線操作人員的勞動強(qiáng)度；

（3）通過對磨礦粒度的在線分析，能及時(shí)有效地指導(dǎo)操作人員調(diào)整磨礦作業(yè)，為后續(xù)工藝提供精確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

在線粒度測量儀誕生之前，選礦車間操作人員只能依靠經(jīng)驗(yàn)添加藥劑，因此操作人員的技術(shù)及工作態(tài)度對生產(chǎn)的影響是很大的，而且分析周期長，滯后于生產(chǎn)，無法用于指導(dǎo)生產(chǎn)，難以適應(yīng)生產(chǎn)要求。在新技術(shù)發(fā)展過程中，在線檢測技術(shù)及監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用造就了在線分析檢測技術(shù)。將在線分析檢測技術(shù)和自動控制技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場，生產(chǎn)崗位人員可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況及時(shí)調(diào)整藥劑，這樣既可提高金屬回收率，也可減少不必要的浪費(fèi)。

為了提高選礦的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)選礦生產(chǎn)的過程自動化，將分析儀和散料稱、電子皮帶秤、流量計(jì)及濃度計(jì)作為檢測元件，結(jié)合選礦車間的生產(chǎn)實(shí)際情況，建立數(shù)學(xué)模型，將變頻器、調(diào)節(jié)閥及自動加藥機(jī)、液位自動控制系統(tǒng)等作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)時(shí)調(diào)控過程量，最終實(shí)現(xiàn)選礦生產(chǎn)過程的自動化控制。