基于計量泵自動加藥系統的應用

朱穎舟

【摘 要】為使浮選作業獲得最佳工藝指標，提高加藥準確性和可靠性，沙溪銅礦采用基于隔膜式精密計量泵的浮選自動加藥系統。本文針對該系統的系統組成、工作原理、功能特點進行說明，以期推動礦山企業自動加藥系統的應用和推廣。

【關鍵詞】選礦；自動加藥；計量泵；PLC

0 引言

在礦物浮選過程中，為了改變礦物表面的物理化學性質，提高或降低礦物的可浮性，以擴大礦漿中各種礦物可浮性差異，需添加各種浮選藥劑。藥劑添加量的多少、準確與否都直接影響選礦技術經濟指標和企業的經濟效益。

長期以來，選礦廠在浮選操作中主要采用人工添加藥劑，并通過人工調節藥量來進行指標調節，人為因素影響較大。由于使用的藥劑種類多，加藥點多，要合理的控制多個管道的流量，光靠傳統的人工調節方式難以做到對加藥量既準確又及時的添加，從而影響選礦指標，造成藥劑的浪費，使生產成本增加。因此，使用自動加藥系統成為了現如今各個礦山企業的首要選擇。

1 浮選工藝對加藥系統的要求

安徽銅冠（廬江）礦業有限公司沙溪銅礦330萬噸/年選礦項目一期分為銅浮選和鐵浮選，銅浮選流程為：一次粗選，三次掃選、二次精選，精選產出含銅21%的銅精礦。所需添加的藥劑包含丁黃藥、BK301、2#油共3種藥劑，并預留二期銅再磨、硫浮選所需的硫酸銅、硫酸亞鐵添加裝置。其中，銅粗選前攪拌桶添加丁黃藥和BK301，銅粗選和銅掃選浮選機中添加2#油。

鐵選別流程為：對選銅尾礦進行磁選，采用磁粗選-再磨-二次磁精選工藝流程，可得到含鐵63%的鐵精礦。鐵選別流程不需要添加藥劑。

2 系統介紹

位于加藥平臺的自動加藥系統通過自動控制實現向選礦系統浮選流程中的各個作業點精密加藥。本項目為單系列流程作業，系統采用低位加藥，加藥平臺為0米標高，所需加藥的作業點最大標高約為18米。根據上述條件，采用計量泵作為藥劑添加的執行機構。如下圖1為計量泵加藥效果圖。

加藥設備采用隔膜式計量泵，其加藥精度優于2%。隔膜式計量泵屬于容積式泵，流量線性度好，通過控制轉速可以實現計量加藥作用。供電電壓為交流380V，系統能耗為20kW。最小可以實現20米揚程，由于泵的出口存在壓力，即使管路堵塞時也可以實現自身疏通，本項目中半自磨、銅掃選等作業點距離藥劑間的斜向直線距離超過100米，工程鋪設管路時的管線距離將更長，采用泵送加藥可以減少后期的管路清理疏通等工作。

3 系統組成及工作原理

3.1 控制部分組成及工作原理

要實現加藥系統的自動化控制，正確選擇藥劑控制方案，合理的硬件結構和簡單方便的軟件，加上全面謹慎的可靠性設計，是其成功的關鍵所在。

沙溪銅礦自動加藥系統由工業控制計算機、PLC、驅動器、執行機構等部分組成。控制軟件使用VC++.NET和應用Intoch組態，運行于Windows7平臺。執行機構采用防腐材料和特殊結構的新型精密計量泵，適用于惡劣工況環境下使用，可靠性高。系統由加藥控制柜、可編程控制器PLC、人機對話單元、計算機工作站、給藥計量泵等組成。

系統以PLC可編程控制器為加藥控制核心，以電動機為驅動器，以計量泵為加藥執行機構，用計算機對整個加藥系統進行數據處理和操作。自動加藥系統配置圖如下圖2：

計量泵部分包括：計量泵、Y型過濾器、安全閥、背壓閥、脈沖阻尼器、壓力表、不銹鋼支架、PVC管路和PVC背板等設備。電機驅動的隔膜計量泵是往復式計量泵，其沖程長度調整范圍為0至100%，調節步長為0.5%。計量泵由電機驅動，電機經蝸輪機構減速，通過偏心凸輪轉換為與輪叉相連的往復運動。復位彈簧作用于輪叉，將連桿壓靠在偏心凸輪上以產生沖程回程，通過調節沖程調節手柄和軸來改變沖程長度。往復運動帶動隔膜伸縮，在泵頭產生輸送介質所必須的壓力和真空，以產生脈動的輸送流量。改變泵的傳動比、沖程長度和沖程頻率可獲得不同的計量流量。采用泵送加藥方式，可以有效避免藥劑結晶或者雜質堵塞管路，同時由于泵的出口存在壓力，即使管路堵塞時，也可以實現自身疏通，減少后期的管路疏通工作。

3.2 藥劑儲槽

根據工藝需求，針對每種藥劑的體積消耗量進行了計算，并據此設計了制備槽、儲藥箱的尺寸規格，在盡量減小設備尺寸的基礎上，合理設計藥劑的制備周期，便于后期生產中班組管理等。

丁黃藥、硫酸亞鐵、硫酸銅、2#油、BK301五種藥劑各配置一臺儲藥箱，共五臺儲藥箱，儲藥箱設置液位檢測裝置。丁黃藥、硫酸亞鐵、硫酸銅由制備間的藥劑泵輸送到儲藥箱，液位檢測裝置與藥劑泵實現連鎖開關，儲藥箱液面低于設定低值時實現自動補藥，當儲藥箱液面到達設定高值時實現自動停泵。2#油、BK301是成品藥劑，可以在加藥間直接存儲，在儲藥箱液面低于液位設定低值時發出報警信號，提醒操作人員及時補藥。

丁黃藥、硫酸亞鐵、硫酸銅制備槽各配置一面操作盤，操作盤與儲藥箱的液位計形成連鎖，可實現手動、自動兩種控制模式，即可以由操作工判斷是否開始制備藥劑，也可以根據加藥間的儲藥箱液面信號自動判斷是否開始制備藥劑。各個制備槽配置液位計，可以自動實現補加制備過程中的補加水。

3.3 系統除雜

為進一步實現排渣、穩流的目的，在每臺儲藥箱后配置恒液面穩流箱，通過液位浮球閥控制箱內的液面，液位浮球閥可以實現藥劑的持續穩定補加，避免了一次性補加藥劑時引起的底部雜質翻騰，進而避免了雜質進入計量泵。

在儲藥箱、恒液面穩流箱內部均設置過濾網，其中在儲藥箱的進藥口位置安裝袋式過濾網，起到第一層過濾作用，推薦1～2mm的過濾孔徑，在穩流箱內安裝18～30目過濾網，起到第二層過濾作用。在儲藥箱、穩流箱內部同時設置排渣口，在停車檢修時排空過濾出的雜質。

3.4 計量泵撬裝

計量泵撬裝支架將計量泵、標定柱、阻尼器以及各種閥門等集成安裝在304不銹鋼方鋼加工的支架上，內部標定柱可實現藥劑的計量作用，阻尼器可減少管路的震動，壓力表可實時監控管路壓力，同時在出口加裝流量開關，監控泵是否處于空轉狀態，當泵處于空轉時及時停止泵，防止因空轉引起的隔膜破損問題。

4 結語

采用精密計量泵浮選自動加藥系統，不但克服了人工調節的缺點，而且降低了浮選生產中的藥耗，減輕了崗位工人的勞動強度，為礦山企業帶來可觀、直接的經濟效益。

【參考文獻】

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[責任編輯：劉展]