浮選槽液位控制研究

王威(遼寧建筑職業(yè)學(xué)院,遼寧 遼陽 111000)

0 引言

浮選是選礦過程的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但由于浮選過程工藝機(jī)理復(fù)雜,具有分布參數(shù)、非線性和大時(shí)滯等特性，難以建立精確數(shù)學(xué)模型，許多建立在假設(shè)條件下的浮選過程機(jī)理模型由于其自身復(fù)雜性和其假設(shè)條件在工業(yè)系統(tǒng)中很難得到滿足，因而其應(yīng)用受到一定限制。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制、粗糙集理論，蟻群算法等智能控制和優(yōu)化算法的發(fā)展，極大的改善了常規(guī)控制方法的不足。因此，本文以鞍鋼弓長(zhǎng)嶺選礦廠浮選過程為研究對(duì)象，以穩(wěn)定浮選生產(chǎn)過程，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)，研究浮選過程中智能控制方法。

1 浮選槽液位控制系統(tǒng)流程工藝

目前大型選礦廠為了增加生產(chǎn)規(guī)模，一般將多個(gè)浮選槽串聯(lián)起來，構(gòu)成多槽浮選系統(tǒng)。本文以弓長(zhǎng)嶺選礦廠浮選系統(tǒng)為研究對(duì)象，該廠采用的浮選方法是陽離子反浮選方法，采用十二胺和鹽酸按照一定配比作為浮選捕收劑，使無用礦物上浮，進(jìn)入浮選泡沫中，然后選出。整個(gè)浮選系統(tǒng)由串聯(lián)浮選槽、加藥裝置、加熱及攪拌裝置、給礦裝置、中礦回收裝置、掃選、磁選及尾礦分離裝置組成。系統(tǒng)工藝框如圖1 所示。

系統(tǒng)流程工藝如圖2 所示。

圖2 選礦工藝流程

系統(tǒng)輸入是細(xì)篩下精礦礦漿，即給礦礦漿，它是前段初期選礦工藝的輸出，給礦礦漿由給礦泵通過礦漿管道泵入到給礦箱中，同時(shí)按照一定濃度配比好的浮選藥劑也通過控制機(jī)構(gòu)送到給礦箱中。浮選藥劑與給礦礦漿在給礦箱中混合，在高效礦漿攪拌槽中充分?jǐn)嚢璨⒓訜岷筮M(jìn)入到浮選槽中，如果藥劑量適當(dāng)?shù)脑捀∵x槽便可以輸出品位大于68%的精礦，并保持較高的精礦回收率。浮選槽輸出的尾礦輸入到掃選槽中進(jìn)行進(jìn)一步處理，掃選槽的輸出一部分由中礦返回泵抽入到高效攪拌槽中重新加工，而另一部分進(jìn)入到浮選后期工藝設(shè)備磁選機(jī)、脫水槽等設(shè)備中進(jìn)行后期處理，處理結(jié)果為一部分當(dāng)作最終尾礦排出，另一部分亦由中礦返回泵泵入到高效攪拌槽中進(jìn)行回收利用。

2 浮選槽液位控制方案

要想很好的控制浮選槽液位，必須要求能夠應(yīng)用傳感器準(zhǔn)確的檢測(cè)到浮選槽的液位，可是浮選槽液位的檢測(cè)一直是困擾著工程界的難題，這是因?yàn)楦∵x槽中的礦漿比重經(jīng)常發(fā)生變化，且礦漿比重分布不均勻，浮選泡沫厚度經(jīng)常發(fā)生變化。傳統(tǒng)的電容式液位計(jì)、吹氣式液位計(jì)、浮子式液位變送器和和超聲波都難以準(zhǔn)確的檢測(cè)到浮選槽的真實(shí)液位。弓長(zhǎng)嶺選礦廠先后采用過電容式液位計(jì)、吹氣式液位計(jì)、浮子式液位變送器對(duì)浮選槽液位進(jìn)行檢測(cè)，但是這些檢測(cè)方法有的誤差大，有的無法直接將檢測(cè)結(jié)果送入自動(dòng)控制系統(tǒng)，只能做人工的液位指示。檢測(cè)的效果一直不理想。

所以要解決浮選槽液位控制的問題，必須解決兩個(gè)問題。一個(gè)是準(zhǔn)確的液位檢測(cè)方法；另一個(gè)是良好的控制算法。

圖3 直接照射液面測(cè)量距離示意圖

圖4 浮選槽液位測(cè)量示意圖

圖5 浮選槽液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 液位檢測(cè)

由于浮選槽中礦漿分布不均勻，比重經(jīng)常發(fā)生變化，傳統(tǒng)的通過壓力檢測(cè)液位的方案是行不通的，所以本文決定采用超聲波測(cè)量方法。但用傳統(tǒng)的方法將一個(gè)超聲波傳感器在固定高度直接對(duì)浮選槽液面進(jìn)行照射的話，由于浮選槽上層有泡沫存在，其泡沫層厚度經(jīng)常發(fā)生變化，測(cè)量必然不準(zhǔn)確。采用超聲波傳感器直接照射浮選槽液面測(cè)量浮選槽液位的示意圖如圖3所示。

從上面的測(cè)量方法得到啟示，本文采用將浮球測(cè)量液位和超聲波測(cè)量距離的方法結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)浮選槽液位的自動(dòng)檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果直接送到自動(dòng)控制系統(tǒng)中去。本文使用的方法示意圖如圖4 所示。

這里將一個(gè)金屬平臺(tái)頂在浮球上面，浮球通過連接軸固定在浮選槽上。浮球位置隨著浮選槽液位的改變而改變。超聲波傳感器固定在一定高度，不直接照射浮選槽液面，而是照射金屬平臺(tái)，通過測(cè)量平臺(tái)與超聲波傳感器之間的距離，間接測(cè)量浮選槽液位的變化。

2.2 液位控制

由圖1 可知，浮選槽液位的調(diào)節(jié)主要是通過調(diào)節(jié)浮選槽出口流量來實(shí)現(xiàn)的。這里分別以每個(gè)浮選槽位對(duì)象，采取單獨(dú)控制方案，每個(gè)浮選槽出口都安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。并且使用西門子200PLC 來完成液位的控制?？刂葡到y(tǒng)圖如圖5 所示。

系統(tǒng)控制原理如圖6 所示：

圖6 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)工作原理如下：控制器根據(jù)設(shè)定液位和反饋的實(shí)際液位的誤差，通過控制算法控制電磁閥開度從而調(diào)節(jié)浮選槽液位。