自控技術在選礦脫水工藝中的應用

甄繼峰

（金川集團股份有限公司選礦廠，甘肅 金昌 737100）

1 脫水工藝概況

選礦是銜接礦山和冶煉的重要生產環節，選礦產品——精礦需要脫水處理后送往火法冶煉。脫水過程一般主要采用“濃縮+過濾”的兩段工藝，一段濃縮設備采用濃縮機，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濾廠房，經過除渣后礦漿自流進入攪拌槽，攪拌槽內礦漿經渣漿泵分配至真空過濾機或自動壓濾機進行過濾脫水，排礦經帶式輸送機卸落至冶煉料倉，濾液回水再利用，過濾后精礦水分達到要求后進入冶煉料倉，作為冶煉生產原料進入下道生產工序。

脫水工藝的重要脫水設備主要是濃密機、過淲機、攪拌槽，礦漿在各設備間頻繁的倒運主要靠泵及緩沖的泵池，工藝環節較多，再加上這些環節之間采用泵、泵池、攪拌槽等設備設施進行串聯，人工干預操作程序繁瑣，過程控制難度很大，各工序間連貫性差，難以實現系統自動控制，造成生產波動甚至失控以及濾設備產能大幅下降。將自控技術應用于主要工藝環節，將會解決影響流程暢通、生產穩定的影響因素，為系統指標提升奠定基礎。

2 技術改造內容

2.1 底流泵自動送礦

原濃縮后的濃密機底流放礦首先進入泵池中，通過底流泵輸送至攪拌槽，整個過程全部是人工操作，存在的問題主要是要么礦漿不足導致壓濾設備空腔，要么輸送量過大，大量的礦漿返回濃密機，增加濃密機負荷。

技術改造方案為通過在礦漿攪拌槽安裝超聲波液位計，根據攪拌槽液位要求自動調整底流泵轉速，從而達到精準控制礦漿輸送量的目的。通過濃密機底流泵與攪拌槽液位連鎖控制實現自動送礦。在不同濃密機底流管上安裝氣動閥門，通過PLC控制程序控制濃密機按所要求的時間段進行放礦，從而使每臺濃密機底流濃度達到相對平衡。取消濃密機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口連接，礦漿通過送礦泵輸送至攪拌槽；攪拌槽上方安裝超聲波液位探測儀，探測儀將檢測的液位信號反饋至CMS控制程序，CMS控制程序根據設定要求調整變頻器頻率，通過變頻調整控制送礦泵的輸送量。通過采用該技術后，攪拌槽液位波動范圍大幅度縮小，目前控制在500mm以內；同時，消除了人工放礦的弊端，杜絕了攪拌槽及緩沖泵池冒礦、缺礦的問題，同時有效降低了送礦泵負荷，送礦泵使用壽命從2個月延長至6個月。

2.2 壓濾設備恒壓給礦

原脫水工藝中使用的給礦泵變頻器無法根據礦漿濃度變化適應壓濾設備對給礦壓力的要求。使用壓力變送器探測壓濾機進礦口壓力，根據進礦壓力要求，通過變頻器調整給礦泵轉速，從而保證給礦壓力在一定范圍內恒定。

采用變頻控制，實現給礦壓力實時調整。在壓濾機進礦口安裝隔膜壓力表，壓力表將檢測到的進礦口壓力信號反饋至CMS控制程序，CMS控制程序根據設定的壓力要求自動調整變頻器頻率，通過變頻調整電機轉速達到調整送礦泵輸送壓力的目的。采用該技術后，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的問題；同時也擺脫了人工調整變頻的繁瑣與滯后問題，實現了壓濾機給礦壓力隨給礦礦漿濃度的變化而自動實時調整，給礦壓力始終能夠恒定達到0.7MPa的要求，完全滿足了壓濾機的給礦要求，有效的縮短了壓濾機的給礦時間，保證了壓濾機給料量，提高了壓濾機設備效率。

2.3 礦漿加溫自動控制

攪拌槽采用蒸汽直接通入礦漿進行加熱，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調整，蒸汽利用率低，礦漿溫度不恒定。在攪拌槽采用溫度探測儀檢測攪拌槽溫度，根據溫度控制要求調節閥門開度，達到精確控制蒸汽量的目的。

采用的技術方案是利用氣動調節閥，實現礦漿自動恒定加溫。在攪拌槽中安裝溫度探測儀，探測儀將檢測的礦漿溫度信號反饋至CMS控制程序，CMS控制程序根據設定的溫度要求自動調整氣動閥開度，通過氣動閥開度控制攪拌槽中蒸汽的通入量，從而實現礦漿的自動恒定加溫。現場工業蒸汽的壓力是恒定的，但由于過濾機是間斷進礦，攪拌槽（加溫槽）礦漿液面不穩定。在對礦漿加溫的過程中，我們考慮采用一種PLC溫度自動控制裝置，通過采集槽體溫度變化數據，延時控制蒸汽量，保證礦漿連續加溫的同時，控制溫度不超過給定值。陶瓷過濾機機體要求溫度不超過35℃，壓濾機濾板要求溫度不超過40℃。根據此溫度要求，分別進行了為期2個月的溫度條件試驗后，確定礦漿加溫溫度為分別為35±5℃、30±5℃。礦漿加溫后，陶瓷過濾機冬季效能明顯提升，濾餅厚度明顯下降，不超過16%。根據給礦溫度引起的濾餅厚度及水份變化的具體情況，引入工業蒸汽對礦漿實現自動控制加溫，降低礦漿粘性，提高設備的過濾效果；采用該技術后，蒸汽加入量能夠隨礦漿溫度變化而及時調整，實現了攪拌槽內礦漿溫度的精準控制，礦漿溫度變化范圍達到了±5℃，礦漿溫度相對恒定；同時，擺脫了人工調整閥門的滯后問題，在滿足工藝要求同時減少了蒸汽的浪費。

2.4 應用定時PLC控制技術，實現壓力容器自動排污

為了解決壓濾機吹干風使用的壓力容器工作過程中存在的安全隱患問題，研發了一種自動運行、簡單易行、安全可靠的壓力容器自動排污裝置。包括氣動球閥和PLC及電磁閥三部分組成，即對壓力容器排污管閥門進行改造，將手動排污閥門改接為氣動閥門，將電磁閥與氣動閥之間通過風管進行連接，通過PLC進行編程控制，設計T型圖，利用繼電器和電磁閥實現自動控制，經過不斷試驗，確定了排污周期及排污時間，氣動閥在儲氣罐運行50分鐘時打開30秒進行自動排污。壓力容器PLC控制系統可根據空壓機工作方式和儲氣罐排污周期，指揮控制系統發出開停指令使電磁閥打開，通過電磁閥換向來驅動氣動閥上面的氣動執行器，氣動執行器帶動閥門，實現閥門的開、關兩位動作控制。從根本上解決了過去人工排污存在的各類問題，降低和消除了該作業，尤其是北方冬季不及時排污容器結冰的安全風險。

2.5 利用壓濾機控制程序，實現附屬設備的自動啟停。

原過濾程序中給礦泵和皮帶運輸機的開停為人工操作?？紤]到壓濾機運行過程為間斷、重復過程，通過引出相應的反饋信號控制給礦泵或皮帶運輸機的運行，其控制程序在不同的運行階段均發出相應的反饋信號，控制壓濾機處于進礦階段時給礦泵運行，皮帶輸送機停止；壓濾機處于卸料階段時皮帶運輸機運行，給礦泵停止。從而實現壓濾機附屬設備——給礦泵及皮帶輸送機的自動啟停，進一步提高了壓濾機的自動化程度。

3 應用效果

1、自控技術的應用有效縮短了工藝環節，提高了設備智能化自控程度和生產系統整體的運行可靠程度，體現了安全環保、節能降耗的設計理念，有效的改善了工作環境，降低了員工的勞動強度和環境對員工的職業傷害。

2、自控技術的應用，彌補了壓濾設備的設計不足，提高了脫水效率與本體設備更加匹配，為設備生產廠家提供了設備設計和改造的技術支撐。

3、針對壓力容器人工排污造成的設備故障和安全問題，研制了一種壓力容器的自動排污裝置，降低和消除了人工排液的安全風險和勞動強度。