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          三畅创新研发仪表、助力工业自动化升级

          自控技术在选矿脱水工艺中的应用

          来源: 作者: 发布日期:2020-06-04

           摘 要:本文主要论述了如何将多项自控技术应集成化用于精矿脱水工艺环节,解决了影响流程畅通、生产稳定的因素,提高了设备智能化自控程度和生产系统整体的运行可靠程度,体现了安全环保、节能降耗的设计理念,有效的改善了工作环境,降低了员工的劳动强度。

           
          1脱水工艺概况
                 选矿是衔接矿山和冶炼的重要生产环节,选矿产品——精矿需要脱水处理后送往火法冶炼。脱水过程一般主要采用“浓缩+过滤”的两段工艺,一段浓缩设备采用浓缩机,将浓度为30%左右的矿浆分别浓缩至60%--70%。浓缩后的底流采用泵输送至过滤厂房,经过除渣后矿浆自流进入搅拌槽,搅拌槽内矿浆经渣浆泵分配至真空过滤机或自动压滤机进行过滤脱水,排矿经带式输送机卸落至冶炼料仓,滤液回水再利用,过滤后精矿水分达到要求后进入冶炼料仓,作为冶炼生产原料进入下道生产工序。
           
                 脱水工艺的重要脱水设备主要是浓密机、过淲机、搅拌槽,矿浆在各设备间频繁的倒运主要靠泵及缓冲的泵池,工艺环节较多,再加上这些环节之间采用泵、泵池、搅拌槽等设备设施进行串联,人工干预操作程序繁琐,过程控制难度很大,各工序间连贯性差,难以实现系统自动控制,造成生产波动甚至失控以及滤设备产能大幅下降。将自控技术应用于主要工艺环节,将会解决影响流程畅通、生产稳定的影响因素,为系统指标提升奠定基础。
           
          2技术改造内容
          2.1底流泵自动送矿
                 原浓缩后的浓密机底流放矿首先进入泵池中,通过底流泵输送至搅拌槽,整个过程全部是人工操作,存在的问题主要是要么矿浆不足导致压滤设备空腔,要么输送量过大,大量的矿浆返回浓密机,增加浓密机负荷。
           
                 技术改造方案为通过在矿浆搅拌槽安装超声波液位计,根据搅拌槽液位要求自动调整底流泵转速,从而达到精准控制矿浆输送量的目的。通过浓密机底流泵与搅拌槽液位连锁控制实现自动送矿。在不同浓密机底流管上安装气动阀门,通过PLC控制程序控制浓密机按所要求的时间段进行放矿,从而使每台浓密机底流浓度达到相对平衡。取消浓密机底流管控制阀门及缓冲泵池,将底流管直接与矿浆输送泵进口连接,矿浆通过送矿泵输送至搅拌槽;搅拌槽上方安装超声波液位探测仪,探测仪将检测的液位信号反馈至CMS控制程序,CMS控制程序根据设定要求调整变频器频率,通过变频调整控制送矿泵的输送量。通过采用该技术后,搅拌槽液位波动范围大幅度缩小,目前控制在500mm以内;同时,消除了人工放矿的弊端,杜绝了搅拌槽及缓冲泵池冒矿、缺矿的问题,同时有效降低了送矿泵负荷,送矿泵使用寿命从2个月延长至6个月。
           
          2.2压滤设备恒压给矿
                 原脱水工艺中使用的给矿泵变频器无法根据矿浆浓度变化适应压滤设备对给矿压力的要求。使用压力变送器探测压滤机进矿口压力,根据进矿压力要求,通过变频器调整给矿泵转速,从而保证给矿压力在一定范围内恒定。
           
                 采用变频控制,实现给矿压力实时调整。在压滤机进矿口安装隔膜压力表,压力表将检测到的进矿口压力信号反馈至CMS控制程序,CMS控制程序根据设定的压力要求自动调整变频器频率,通过变频调整电机转速达到调整送矿泵输送压力的目的。采用该技术后,解决了因给矿矿浆浓度变化而造成的给矿浓度大幅度波动的问题;同时也摆脱了人工调整变频的繁琐与滞后问题,实现了压滤机给矿压力随给矿矿浆浓度的变化而自动实时调整,给矿压力始终能够恒定达到0.7MPa的要求,完全满足了压滤机的给矿要求,有效的
          缩短了压滤机的给矿时间,保证了压滤机给料量,提高了压滤机设备效率。
           
          2.3矿浆加温自动控制
                 搅拌槽采用蒸汽直接通入矿浆进行加热,蒸汽加入量由人工控制,蒸汽量不能随着矿浆量的变化及时调整,蒸汽利用率低,矿浆温度不恒定。在搅拌槽采用温度探测仪检测搅拌槽温度,根据温度控制要求调节阀门开度,达到精确控制蒸汽量的目的。
           
                 采用的技术方案是利用气动调节阀,实现矿浆自动恒定加温。在搅拌槽中安装温度探测仪,探测仪将检测的矿浆温度信号反馈至CMS控制程序,CMS控制程序根据设定的温度要求自动调整气动阀开度,通过气动阀开度控制搅拌槽中蒸汽的通入量,从而实现矿浆的自动恒定加温。现场工业蒸汽的压力是恒定的,但由于过滤机是间断进矿,搅拌槽(加温槽)矿浆液面不稳定。在对矿浆加温的过程中,我们考虑采用一种PLC温度自动控制装置,通过采集槽体温度变化数据,延时控制蒸汽量,保证矿浆连续加温的同时,控制温度不超过给定值。陶瓷过滤机机体要求温度不超过35℃,压滤机滤板要求温度不超过40℃。根据此温度要求,分别进行了为期2个月的温度条件试验后,确定矿浆加温温度为分别为35±5℃、30±5℃。矿浆加温后,陶瓷过滤机冬季效能明显提升,滤饼厚度明显下降,不超过16%。根据给矿温度引起的滤饼厚度及水份变化的具体情况,引入工业蒸汽对矿浆实现自动控制加温,降低矿浆粘性,提高设备的过滤效果;采用该技术后,蒸汽加入量能够随矿浆温度变化而及时调整,实现了搅拌槽内矿浆温度的精准控制,矿浆温度变化范围达到了±5℃,矿浆温度相对恒定;同时,摆脱了人工调整阀门的滞后问题,在满足工艺要求同时减少了蒸汽的浪费。
           
          2.4应用定时PLC控制技术,实现压力容器自动排污
                 为了解决压滤机吹干风使用的压力容器工作过程中存在的安全隐患问题,研发了一种自动运行、简单易行、安全可靠的压力容器自动排污装置。包括气动球阀和PLC及电磁阀三部分组成,即对压力容器排污管阀门进行改造,将手动排污阀门改接为气动阀门,将电磁阀与气动阀之间通过风管进行连接,通过PLC进行编程控制,设计T型图,利用继电器和电磁阀实现自动控制,经过不断试验,确定了排污周期及排污时间,气动阀在储气罐运行50分钟时打开30秒进行自动排污。压力容器PLC控制系统可根据空压机工作方式和储气罐排污周期,指挥控制系统发出开停指令使电磁阀打开,通过电磁阀换向来驱动气动阀上面的气动执行器,气动执行器带动阀门,实现阀门的开、关两位动作控制。从根本上解决了过去人工排污存在的各类问题,降低和消除了该作业,尤其是北方冬季不及时排污容器结冰的安全风险。
           
          2.5利用压滤机控制程序,实现附属设备的自动启停。
                 原过滤程序中给矿泵和皮带运输机的开停为人工操作。考虑到压滤机运行过程为间断、重复过程,通过引出相应的反馈信号控制给矿泵或皮带运输机的运行,其控制程序在不同的运行阶段均发出相应的反馈信号,控制压滤机处于进矿阶段时给矿泵运行,皮带输送机停止;压滤机处于卸料阶段时皮带运输机运行,给矿泵停止。从而实现压滤机附属设备——给矿泵及皮带输送机的自动启停,进一步提高了压滤机的自动化程度。
           
          3应用效果
                 1、自控技术的应用有效缩短了工艺环节,提高了设备智能化自控程度和生产系统整体的运行可靠程度,体现了安全环保、节能降耗的设计理念,有效的改善了工作环境,降低了员工的劳动强度和环境对员工的职业伤害。
                 2、自控技术的应用,弥补了压滤设备的设计不足,提高了脱水效率与本体设备更加匹配,为设备生产厂家提供了设备设计和改造的技术支撑。
                 3、针对压力容器人工排污造成的设备故障和安全问题,研制了一种压力容器的自动排污装置,降低和消除了人工排液的安全风险和劳动强度。
           
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