朱穎舟

【摘 要】為使浮選作業(yè)獲得最佳工藝指標(biāo)，提高加藥準(zhǔn)確性和可靠性，沙溪銅礦采用基于隔膜式精密計(jì)量泵的浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)。本文針對(duì)該系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、工作原理、功能特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，以期推動(dòng)礦山企業(yè)自動(dòng)加藥系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。

【關(guān)鍵詞】選礦；自動(dòng)加藥；計(jì)量泵；PLC

0 引言

在礦物浮選過(guò)程中，為了改變礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)，提高或降低礦物的可浮性，以擴(kuò)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(zhǔn)確與否都直接影響選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

長(zhǎng)期以來(lái)，選礦廠在浮選操作中主要采用人工添加藥劑，并通過(guò)人工調(diào)節(jié)藥量來(lái)進(jìn)行指標(biāo)調(diào)節(jié)，人為因素影響較大。由于使用的藥劑種類多，加藥點(diǎn)多，要合理的控制多個(gè)管道的流量，光靠傳統(tǒng)的人工調(diào)節(jié)方式難以做到對(duì)加藥量既準(zhǔn)確又及時(shí)的添加，從而影響選礦指標(biāo)，造成藥劑的浪費(fèi)，使生產(chǎn)成本增加。因此，使用自動(dòng)加藥系統(tǒng)成為了現(xiàn)如今各個(gè)礦山企業(yè)的首要選擇。

1 浮選工藝對(duì)加藥系統(tǒng)的要求

安徽銅冠（廬江）礦業(yè)有限公司沙溪銅礦330萬(wàn)噸/年選礦項(xiàng)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(chǎn)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(yù)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(jī)中添加2#油。

鐵選別流程為：對(duì)選銅尾礦進(jìn)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(tǒng)介紹

位于加藥平臺(tái)的自動(dòng)加藥系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)向選礦系統(tǒng)浮選流程中的各個(gè)作業(yè)點(diǎn)精密加藥。本項(xiàng)目為單系列流程作業(yè)，系統(tǒng)采用低位加藥，加藥平臺(tái)為0米標(biāo)高，所需加藥的作業(yè)點(diǎn)最大標(biāo)高約為18米。根據(jù)上述條件，采用計(jì)量泵作為藥劑添加的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如下圖1為計(jì)量泵加藥效果圖。

加藥設(shè)備采用隔膜式計(jì)量泵，其加藥精度優(yōu)于2%。隔膜式計(jì)量泵屬于容積式泵，流量線性度好，通過(guò)控制轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)計(jì)量加藥作用。供電電壓為交流380V，系統(tǒng)能耗為20kW。最小可以實(shí)現(xiàn)20米揚(yáng)程，由于泵的出口存在壓力，即使管路堵塞時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)自身疏通，本項(xiàng)目中半自磨、銅掃選等作業(yè)點(diǎn)距離藥劑間的斜向直線距離超過(guò)100米，工程鋪設(shè)管路時(shí)的管線距離將更長(zhǎng)，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(tǒng)組成及工作原理

3.1 控制部分組成及工作原理

要實(shí)現(xiàn)加藥系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，正確選擇藥劑控制方案，合理的硬件結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單方便的軟件，加上全面謹(jǐn)慎的可靠性設(shè)計(jì)，是其成功的關(guān)鍵所在。

沙溪銅礦自動(dòng)加藥系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PLC、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成?？刂栖浖褂肰C++.NET和應(yīng)用Intoch組態(tài)，運(yùn)行于Windows7平臺(tái)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用防腐材料和特殊結(jié)構(gòu)的新型精密計(jì)量泵，適用于惡劣工況環(huán)境下使用，可靠性高。系統(tǒng)由加藥控制柜、可編程控制器PLC、人機(jī)對(duì)話單元、計(jì)算機(jī)工作站、給藥計(jì)量泵等組成。

系統(tǒng)以PLC可編程控制器為加藥控制核心，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)器，以計(jì)量泵為加藥執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)加藥系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和操作。自動(dòng)加藥系統(tǒng)配置圖如下圖2：

計(jì)量泵部分包括：計(jì)量泵、Y型過(guò)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(shè)備。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的隔膜計(jì)量泵是往復(fù)式計(jì)量泵，其沖程長(zhǎng)度調(diào)整范圍為0至100%，調(diào)節(jié)步長(zhǎng)為0.5%。計(jì)量泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)經(jīng)蝸輪機(jī)構(gòu)減速，通過(guò)偏心凸輪轉(zhuǎn)換為與輪叉相連的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。復(fù)位彈簧作用于輪叉，將連桿壓靠在偏心凸輪上以產(chǎn)生沖程回程，通過(guò)調(diào)節(jié)沖程調(diào)節(jié)手柄和軸來(lái)改變沖程長(zhǎng)度。往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)隔膜伸縮，在泵頭產(chǎn)生輸送介質(zhì)所必須的壓力和真空，以產(chǎn)生脈動(dòng)的輸送流量。改變泵的傳動(dòng)比、沖程長(zhǎng)度和沖程頻率可獲得不同的計(jì)量流量。采用泵送加藥方式，可以有效避免藥劑結(jié)晶或者雜質(zhì)堵塞管路，同時(shí)由于泵的出口存在壓力，即使管路堵塞時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)自身疏通，減少后期的管路疏通工作。

3.2 藥劑儲(chǔ)槽

根據(jù)工藝需求，針對(duì)每種藥劑的體積消耗量進(jìn)行了計(jì)算，并據(jù)此設(shè)計(jì)了制備槽、儲(chǔ)藥箱的尺寸規(guī)格，在盡量減小設(shè)備尺寸的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)藥劑的制備周期，便于后期生產(chǎn)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(tái)儲(chǔ)藥箱，共五臺(tái)儲(chǔ)藥箱，儲(chǔ)藥箱設(shè)置液位檢測(cè)裝置。丁黃藥、硫酸亞鐵、硫酸銅由制備間的藥劑泵輸送到儲(chǔ)藥箱，液位檢測(cè)裝置與藥劑泵實(shí)現(xiàn)連鎖開(kāi)關(guān)，儲(chǔ)藥箱液面低于設(shè)定低值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)藥，當(dāng)儲(chǔ)藥箱液面到達(dá)設(shè)定高值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停泵。2#油、BK301是成品藥劑，可以在加藥間直接存儲(chǔ)，在儲(chǔ)藥箱液面低于液位設(shè)定低值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員及時(shí)補(bǔ)藥。

丁黃藥、硫酸亞鐵、硫酸銅制備槽各配置一面操作盤(pán)，操作盤(pán)與儲(chǔ)藥箱的液位計(jì)形成連鎖，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制模式，即可以由操作工判斷是否開(kāi)始制備藥劑，也可以根據(jù)加藥間的儲(chǔ)藥箱液面信號(hào)自動(dòng)判斷是否開(kāi)始制備藥劑。各個(gè)制備槽配置液位計(jì)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)加制備過(guò)程中的補(bǔ)加水。

3.3 系統(tǒng)除雜

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)排渣、穩(wěn)流的目的，在每臺(tái)儲(chǔ)藥箱后配置恒液面穩(wěn)流箱，通過(guò)液位浮球閥控制箱內(nèi)的液面，液位浮球閥可以實(shí)現(xiàn)藥劑的持續(xù)穩(wěn)定補(bǔ)加，避免了一次性補(bǔ)加藥劑時(shí)引起的底部雜質(zhì)翻騰，進(jìn)而避免了雜質(zhì)進(jìn)入計(jì)量泵。

在儲(chǔ)藥箱、恒液面穩(wěn)流箱內(nèi)部均設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，其中在儲(chǔ)藥箱的進(jìn)藥口位置安裝袋式過(guò)濾網(wǎng)，起到第一層過(guò)濾作用，推薦1～2mm的過(guò)濾孔徑，在穩(wěn)流箱內(nèi)安裝18～30目過(guò)濾網(wǎng)，起到第二層過(guò)濾作用。在儲(chǔ)藥箱、穩(wěn)流箱內(nèi)部同時(shí)設(shè)置排渣口，在停車(chē)檢修時(shí)排空過(guò)濾出的雜質(zhì)。

3.4 計(jì)量泵撬裝

計(jì)量泵撬裝支架將計(jì)量泵、標(biāo)定柱、阻尼器以及各種閥門(mén)等集成安裝在304不銹鋼方鋼加工的支架上，內(nèi)部標(biāo)定柱可實(shí)現(xiàn)藥劑的計(jì)量作用，阻尼器可減少管路的震動(dòng)，壓力表可實(shí)時(shí)監(jiān)控管路壓力，同時(shí)在出口加裝流量開(kāi)關(guān)，監(jiān)控泵是否處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)泵處于空轉(zhuǎn)時(shí)及時(shí)停止泵，防止因空轉(zhuǎn)引起的隔膜破損問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

采用精密計(jì)量泵浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)，不但克服了人工調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，而且降低了浮選生產(chǎn)中的藥耗，減輕了崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為礦山企業(yè)帶來(lái)可觀、直接的經(jīng)濟(jì)效益。

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[責(zé)任編輯：劉展]