趙通林，陳中航，陳廣振

(遼寧科技大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051)

目前，磁選柱選別作業(yè)中一般都是單機(jī)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(jù)生產(chǎn)情況逐一對每臺磁選柱的工作態(tài)進(jìn)行調(diào)整，這是一件很費時費力的事。再加上在生產(chǎn)過程中給礦量波動很大，若不及時調(diào)整，就很難保證精礦指標(biāo)及尾礦指標(biāo)。只有實現(xiàn)集中操作，適時自動監(jiān)控，自動調(diào)整，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，使設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。采用KSZK-IV磁選柱自動控制系統(tǒng)用于生產(chǎn)過程中，就很好的解決了這一生產(chǎn)難題。

KSZK-IV型磁選柱自動控制系統(tǒng)，是針對磁選柱在選礦工藝中的工作情況，自行開發(fā)研制的一個集散控制系統(tǒng)，它通過集中管理、分散控制的方式，實現(xiàn)對磁選柱實施一控五的操作。系統(tǒng)軟件是結(jié)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(yè)中的幾個主要控制參數(shù)、底流濃度、磁場強(qiáng)度進(jìn)行在線自動監(jiān)控，從而保證精礦指標(biāo)穩(wěn)定，尾礦指標(biāo)達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)對每一個磁選柱進(jìn)行磁場和底流濃度二項指標(biāo)實現(xiàn)自動控制，保證了磁選柱的精礦品位指標(biāo)的穩(wěn)定。目前，已在南芬鐵礦、歪頭山鐵礦應(yīng)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(qiáng)度、勵磁周期、上升水流速度、底流排礦濃度四個因素，在生產(chǎn)中要根據(jù)實際礦樣的性質(zhì)和選別要求，并視運行狀態(tài)，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，可以調(diào)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(chǎn)中，考察各種操作因素的影響發(fā)現(xiàn)，勵磁周期只與磁選柱設(shè)備本身高度關(guān)系密切，不同規(guī)格型號的磁選柱應(yīng)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(chǎn)時，根據(jù)礦石性質(zhì)及對產(chǎn)品質(zhì)量的要求進(jìn)行相應(yīng)的操作。一般在勵磁周期一定的條件下，主要調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)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(xì)、給礦品位高、而對精礦質(zhì)量要求不高時，磁選柱磁場可調(diào)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(dāng)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(qiáng)度已經(jīng)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(shù)是連生體，此時底水與磁場強(qiáng)度較為合適。當(dāng)原礦中含有一定量的紅礦，礦漿顏色發(fā)紅，這時主要看溢流礦漿中帶出礦量的多少，決定選分的質(zhì)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(tǒng)的構(gòu)成及特點

初始開發(fā)時，采用單系統(tǒng)一對一控制方式，為適應(yīng)大型選礦廠要求，設(shè)計了多臺磁選柱采用統(tǒng)一控制系統(tǒng)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(tǒng)采用了集散控制方式，大大地減少了影響生產(chǎn)的不利因素，每個子系統(tǒng)都可在脫離主機(jī)的情況下，按事先設(shè)定的控制目標(biāo)獨立工作，以確保磁選柱底流的精礦品位指標(biāo)。系統(tǒng)采用了自行研制開發(fā)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(tǒng)軟件，控制裝置是國家專利產(chǎn)品；通過工礦作業(yè)實踐證明，產(chǎn)品工作穩(wěn)定、性能可靠、系統(tǒng)操作維護(hù)方便，能夠滿足生產(chǎn)工藝的要求。

3 系統(tǒng)硬件功能及說明

1)主機(jī)。由彩色液晶觸摸屏、CPU、冗余式擴(kuò)展內(nèi)存、485通訊接口等所構(gòu)成的一體化微型機(jī)，易于操作，可與上位機(jī)進(jìn)行通訊，為工廠的ERP管理提供有力的技術(shù)數(shù)據(jù)支持；可對子系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，在觸摸屏上對子系統(tǒng)操作參數(shù)的設(shè)置，手動/自動∕集中三種運行狀態(tài)的改變。

2)程序控制器。它是子系統(tǒng)中的核心部件，具有8入8出的數(shù)字量和8入8出的摸擬量光電隔離接口、485通訊接口，它負(fù)責(zé)參數(shù)采集、數(shù)據(jù)處理、向主機(jī)輸送測量參數(shù)，并按特定控制規(guī)律輸出控制信號給執(zhí)行部件，以完成系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，可在脫離主機(jī)情況下獨立工作。

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

4)電流變送器。它將磁選柱中固定磁場、循環(huán)磁場線圈中的電流轉(zhuǎn)換成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號用于顯示和控制。

5)驅(qū)動器。接受程序控制器發(fā)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(diào)壓模塊、固態(tài)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(huán)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(zhí)行器防水性能好，所以它們工作起來耐磨，穩(wěn)定可靠，適和環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。接受驅(qū)動器控制信號調(diào)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(tǒng)工作過程

當(dāng)?shù)琢鳚舛葌鞲衅鳈z測到當(dāng)前的濃度狀況時，將濃度信號送至程序控制器，控制器根據(jù)事先設(shè)置的濃度控制目標(biāo)值，對磁場和底閥的開度進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，以保證濃度在設(shè)定控制目標(biāo)范圍之內(nèi)。

控制軟件起到一個承上啟下作用，實施對子系統(tǒng)的管理，為上位機(jī)輸送生產(chǎn)管理所需數(shù)據(jù)，其管理操作是通過人機(jī)界面實現(xiàn)的。

觸摸屏幕畫面上顯示磁選柱主要操作參數(shù)：固定磁場線圈電流、循環(huán)磁場線圈電流、底流濃度、閥門開度、濃度目標(biāo)值。屏幕下方“磁場調(diào)整”、“濃度調(diào)整” 、“參數(shù)設(shè)置” 鍵，可分別對磁場工作狀態(tài)、濃度控制狀態(tài)、系統(tǒng)操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

在此畫面上，可對磁選柱的磁場工作狀態(tài)手動/自動切換。在手動狀態(tài)下，可人工對磁場強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整、循環(huán)磁場周期設(shè)置；自動狀態(tài)下，系統(tǒng)自行調(diào)整，無需人工干預(yù)。

子系統(tǒng)一方面為主機(jī)提供測量數(shù)據(jù)，同時也是可獨立工作的控制系統(tǒng)?？刂埔?guī)律采用我們結(jié)合選礦工藝編制的專家智能控制系統(tǒng)，可根據(jù)設(shè)定底流濃度控制目標(biāo)值，適時對閥門開度、磁場控制電流進(jìn)行自動調(diào)整。

將磁場控制部分和濃度控制部分控制參數(shù)調(diào)整到合適參數(shù)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(tǒng)投入自動運行。調(diào)整好的參數(shù)在以后運行中遇到控制柜重新上電，不必重新設(shè)置，系統(tǒng)會記憶以前的設(shè)置，運行中發(fā)現(xiàn)參數(shù)不合適可再進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語

KSZK-IV磁選柱自動控制系統(tǒng)在現(xiàn)場運行情況看，它工作穩(wěn)定，故障率低，大大減輕了工人勞動強(qiáng)度，確保生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定，系統(tǒng)中礦循環(huán)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(jīng)過磁選柱這道工序后，精礦品位穩(wěn)定在68.5%以上，中礦指標(biāo)穩(wěn)定在25%以下，起到了很好的提質(zhì)降硅作用。當(dāng)然系統(tǒng)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。

[1] 毛衛(wèi)東，段其福，張憲華.磁力脫水槽自動控制技術(shù)在歪頭山鐵礦的應(yīng)用[J].金屬礦山，2002(5)：61-62.

[2] 宣樂信，曾云南.選礦廠選別作業(yè)自動控制的進(jìn)展[J].金屬礦山,2008(1):7-11,18.

[3] 吳芹蘭.PLC在選礦機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].流體傳動與控制,2009(2):53-54.

[4] 薛向軍.選礦自動化應(yīng)用與體會[J].礦業(yè)快報,2006(7):75-76.