磁選柱自動化控制系統

趙通林，陳中航，陳廣振

(遼寧科技大學資源與土木工程學院，遼寧 鞍山 114051)

目前，磁選柱選別作業中一般都是單機人工手動操作，在一些大型選礦廠幾十臺柱子同時工作，工人接班后要跟據生產情況逐一對每臺磁選柱的工作態進行調整，這是一件很費時費力的事。再加上在生產過程中給礦量波動很大，若不及時調整，就很難保證精礦指標及尾礦指標。只有實現集中操作，適時自動監控，自動調整，才能保證產品質量穩定，使設備運行在最佳狀態。采用KSZK-IV磁選柱自動控制系統用于生產過程中，就很好的解決了這一生產難題。

KSZK-IV型磁選柱自動控制系統，是針對磁選柱在選礦工藝中的工作情況，自行開發研制的一個集散控制系統，它通過集中管理、分散控制的方式，實現對磁選柱實施一控五的操作。系統軟件是結合選礦工藝編制智能控制軟件，它可實時對磁選柱在選別作業中的幾個主要控制參數、底流濃度、磁場強度進行在線自動監控，從而保證精礦指標穩定，尾礦指標達標。系統對每一個磁選柱進行磁場和底流濃度二項指標實現自動控制，保證了磁選柱的精礦品位指標的穩定。目前，已在南芬鐵礦、歪頭山鐵礦應用，取得較好效果。

1 磁選柱操作因素分析

磁選柱工作時，主要有磁場強度、勵磁周期、上升水流速度、底流排礦濃度四個因素，在生產中要根據實際礦樣的性質和選別要求，并視運行狀態，進行參數調整，可以調整電壓(改變勵磁電流)、勵磁周期、切向給水閥門開度、精礦排礦口大小，以獲得最佳選別效果。

生產中，考察各種操作因素的影響發現，勵磁周期只與磁選柱設備本身高度關系密切，不同規格型號的磁選柱應選用不同的勵磁周期，相對高的磁選柱勵磁周期要長一些，即與磁性顆粒通過磁選柱選分帶的時間成正比。

生產時，根據礦石性質及對產品質量的要求進行相應的操作。一般在勵磁周期一定的條件下，主要調節磁場強度、切向給水量及控制底流濃度即可。

通常礦石好磨、易選、給礦粒度細、給礦品位高、而對精礦質量要求不高時，磁選柱磁場可調大一些，上升水流小一些，給礦量大一些。

礦石難磨、難選、給礦粒度粗、給礦品位低、而要求精礦品位較高時，磁選柱磁場可適當降低一些，上升水流大一些，精礦排放口小一些，給礦量小一些。

正常操作時，給礦量及磁場強度已經確定，一般磁選柱精礦排礦濃度50%～65%，通過改變上升水量使溢流濃度維持在1%～6%。處理“青礦”時，礦漿顏色是灰黃至灰白色，取一樣勺磁選柱尾礦傾倒水，樣勺底部有一定礦量、礦粒集合體呈灰白至灰黑色，烘干后礦粒大多數是連生體，此時底水與磁場強度較為合適。當原礦中含有一定量的紅礦，礦漿顏色發紅，這時主要看溢流礦漿中帶出礦量的多少，決定選分的質量。此時礦粒顏色暗紅，溢流面有沙沙拉拉感較為合適。

2 自動化系統的構成及特點

初始開發時，采用單系統一對一控制方式，為適應大型選礦廠要求，設計了多臺磁選柱采用統一控制系統的控制方式，本鋼南芬選礦廠和歪頭山選礦廠采用了一對五控制方式。

由于本系統采用了集散控制方式，大大地減少了影響生產的不利因素，每個子系統都可在脫離主機的情況下，按事先設定的控制目標獨立工作，以確保磁選柱底流的精礦品位指標。系統采用了自行研制開發的針對磁選柱這一選礦過程對磁場和底流濃度實時控制系統軟件，控制裝置是國家專利產品；通過工礦作業實踐證明，產品工作穩定、性能可靠、系統操作維護方便，能夠滿足生產工藝的要求。

3 系統硬件功能及說明

1)主機。由彩色液晶觸摸屏、CPU、冗余式擴展內存、485通訊接口等所構成的一體化微型機，易于操作，可與上位機進行通訊，為工廠的ERP管理提供有力的技術數據支持；可對子系統進行集中管理，在觸摸屏上對子系統操作參數的設置，手動/自動∕集中三種運行狀態的改變。

2)程序控制器。它是子系統中的核心部件，具有8入8出的數字量和8入8出的摸擬量光電隔離接口、485通訊接口，它負責參數采集、數據處理、向主機輸送測量參數，并按特定控制規律輸出控制信號給執行部件，以完成系統的調節功能，可在脫離主機情況下獨立工作。

3)礦漿濃度傳感器。它基于電磁感應原理進行工作的，將礦漿中鐵成分變變化趨勢檢測出來，轉換成電信號給程序控制器，程序控制器發出控制信號對底流濃度進行適時調整。它裝在磁選柱底部排礦口處，防水性能好，工作穩定可靠。

4)電流變送器。它將磁選柱中固定磁場、循環磁場線圈中的電流轉換成4～20mA標準信號用于顯示和控制。

5)驅動器。接受程序控制器發出控制信號，輸出220VAC電信號，控制閥門的開度，以此間接控制底流排礦濃度。

6)磁場控制模塊。它是由交流調壓模塊、固態繼電器、整流橋三部分組成。它接受程序控制器的信號，為磁選柱固定磁場提供所需的直流工作電壓，為循環磁場提供按一定周期接通的直流工作電壓，以滿足選別過程的需要。

7)電子式電動管夾閥。閥腔采用特制膠管，電子執行器防水性能好，所以它們工作起來耐磨，穩定可靠，適和環境惡劣的工業現場。接受驅動器控制信號調整閥門開度，同時輸出閥門開度信號給程序控制器。

4 控制系統工作過程

當底流濃度傳感器檢測到當前的濃度狀況時，將濃度信號送至程序控制器，控制器根據事先設置的濃度控制目標值，對磁場和底閥的開度進行實時調節，以保證濃度在設定控制目標范圍之內。

控制軟件起到一個承上啟下作用，實施對子系統的管理，為上位機輸送生產管理所需數據，其管理操作是通過人機界面實現的。

觸摸屏幕畫面上顯示磁選柱主要操作參數：固定磁場線圈電流、循環磁場線圈電流、底流濃度、閥門開度、濃度目標值。屏幕下方“磁場調整”、“濃度調整” 、“參數設置” 鍵，可分別對磁場工作狀態、濃度控制狀態、系統操作參數進行調整。

在此畫面上，可對磁選柱的磁場工作狀態手動/自動切換。在手動狀態下，可人工對磁場強度進行調整、循環磁場周期設置；自動狀態下，系統自行調整，無需人工干預。

子系統一方面為主機提供測量數據，同時也是可獨立工作的控制系統。控制規律采用我們結合選礦工藝編制的專家智能控制系統，可根據設定底流濃度控制目標值，適時對閥門開度、磁場控制電流進行自動調整。

將磁場控制部分和濃度控制部分控制參數調整到合適參數后，此時將磁場控制畫面和濃度控制畫面中的“手動/自動”部位點觸至“自動”運行方式，將系統投入自動運行。調整好的參數在以后運行中遇到控制柜重新上電，不必重新設置，系統會記憶以前的設置，運行中發現參數不合適可再進行調整。

5 結語

KSZK-IV磁選柱自動控制系統在現場運行情況看，它工作穩定，故障率低，大大減輕了工人勞動強度，確保生產指標穩定，系統中礦循環量減少降低了能耗。

通過在南芬選礦廠、歪頭山鐵礦一段時間的運行，在經過磁選柱這道工序后，精礦品位穩定在68.5%以上，中礦指標穩定在25%以下，起到了很好的提質降硅作用。當然系統也有不足之處，目前還沒有對柱的給水實施自動控制，有待于今后完善。

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