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(dòng)操作，在一些大型選礦廠幾十臺(tái)柱子同時(shí)工作，工人接班后要跟據(jù)生產(chǎn)情況逐一對(duì)每臺(tái)磁選柱的工作態(tài)進(jìn)行調(diào)整，這是一件很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事。再加上在生產(chǎn)過(guò)程中給礦量波動(dòng)很大，若不及時(shí)調(diào)整，就很難保證精礦指標(biāo)及尾礦指標(biāo)。只有實(shí)現(xiàn)集中操作，適時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，自動(dòng)調(diào)整，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，使設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)。采用KSZK-IV磁選柱自動(dòng)控制系統(tǒng)用于生產(chǎn)過(guò)程中，就很好的解決了這一生產(chǎn)難題。

KSZK-IV型磁選柱自動(dòng)控制系統(tǒng)，是針對(duì)磁選柱在選礦工藝中的工作情況，自行開(kāi)發(fā)研制的一個(gè)集散控制系統(tǒng)，它通過(guò)集中管理、分散控制的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁選柱實(shí)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(shí)時(shí)對(duì)磁選柱在選別作業(yè)中的幾個(gè)主要控制參數(shù)、底流濃度、磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行在線自動(dòng)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(duì)每一個(gè)磁選柱進(jìn)行磁場(chǎng)和底流濃度二項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)，主要有磁場(chǎng)強(qiáng)度、勵(lì)磁周期、上升水流速度、底流排礦濃度四個(gè)因素，在生產(chǎn)中要根據(jù)實(shí)際礦樣的性質(zhì)和選別要求，并視運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，可以調(diào)整電壓(改變勵(lì)磁電流)、勵(lì)磁周期、切向給水閥門(mén)開(kāi)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(lì)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(hào)的磁選柱應(yīng)選用不同的勵(lì)磁周期，相對(duì)高的磁選柱勵(lì)磁周期要長(zhǎng)一些，即與磁性顆粒通過(guò)磁選柱選分帶的時(shí)間成正比。

生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)礦石性質(zhì)及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求進(jìn)行相應(yīng)的操作。一般在勵(lì)磁周期一定的條件下，主要調(diào)節(jié)磁場(chǎng)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(duì)精礦質(zhì)量要求不高時(shí)，磁選柱磁場(chǎng)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(shí)，磁選柱磁場(chǎng)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(shí)，給礦量及磁場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)確定，一般磁選柱精礦排礦濃度50%～65%，通過(guò)改變上升水量使溢流濃度維持在1%～6%。處理“青礦”時(shí)，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(shí)底水與磁場(chǎng)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(shí)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(shí)礦粒顏色暗紅，溢流面有沙沙拉拉感較為合適。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)

初始開(kāi)發(fā)時(shí)，采用單系統(tǒng)一對(duì)一控制方式，為適應(yīng)大型選礦廠要求，設(shè)計(jì)了多臺(tái)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(duì)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(gè)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(dú)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(kāi)發(fā)的針對(duì)磁選柱這一選礦過(guò)程對(duì)磁場(chǎng)和底流濃度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)軟件，控制裝置是國(guó)家專(zhuān)利產(chǎn)品；通過(guò)工礦作業(yè)實(shí)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(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。

3 系統(tǒng)硬件功能及說(shuō)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(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，在觸摸屏上對(duì)子系統(tǒng)操作參數(shù)的設(shè)置，手動(dòng)/自動(dòng)∕集中三種運(yùn)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(cè)量參數(shù)，并按特定控制規(guī)律輸出控制信號(hào)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(dú)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(shì)檢測(cè)出來(lái)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)給程序控制器，程序控制器發(fā)出控制信號(hào)對(duì)底流濃度進(jìn)行適時(shí)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(chǎng)、循環(huán)磁場(chǎng)線圈中的電流轉(zhuǎn)換成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)用于顯示和控制。

5)驅(qū)動(dòng)器。接受程序控制器發(fā)出控制信號(hào)，輸出220VAC電信號(hào)，控制閥門(mén)的開(kāi)度，以此間接控制底流排礦濃度。

6)磁場(chǎng)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(hào)，為磁選柱固定磁場(chǎng)提供所需的直流工作電壓，為循環(huán)磁場(chǎng)提供按一定周期接通的直流工作電壓，以滿(mǎn)足選別過(guò)程的需要。

7)電子式電動(dòng)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(lái)耐磨，穩(wěn)定可靠，適和環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。接受驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度，同時(shí)輸出閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)給程序控制器。

4 控制系統(tǒng)工作過(guò)程

當(dāng)?shù)琢鳚舛葌鞲衅鳈z測(cè)到當(dāng)前的濃度狀況時(shí)，將濃度信號(hào)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(duì)磁場(chǎng)和底閥的開(kāi)度進(jìn)行實(shí)時(shí)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(gè)承上啟下作用，實(shí)施對(duì)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(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)的。

觸摸屏幕畫(huà)面上顯示磁選柱主要操作參數(shù)：固定磁場(chǎng)線圈電流、循環(huán)磁場(chǎng)線圈電流、底流濃度、閥門(mén)開(kāi)度、濃度目標(biāo)值。屏幕下方“磁場(chǎng)調(diào)整”、“濃度調(diào)整” 、“參數(shù)設(shè)置” 鍵，可分別對(duì)磁場(chǎng)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(huà)面上，可對(duì)磁選柱的磁場(chǎng)工作狀態(tài)手動(dòng)/自動(dòng)切換。在手動(dòng)狀態(tài)下，可人工對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整、循環(huán)磁場(chǎng)周期設(shè)置；自動(dòng)狀態(tài)下，系統(tǒng)自行調(diào)整，無(wú)需人工干預(yù)。

子系統(tǒng)一方面為主機(jī)提供測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)也是可獨(dú)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(zhuān)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(shí)對(duì)閥門(mén)開(kāi)度、磁場(chǎng)控制電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

將磁場(chǎng)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(shí)將磁場(chǎng)控制畫(huà)面和濃度控制畫(huà)面中的“手動(dòng)/自動(dòng)”部位點(diǎn)觸至“自動(dòng)”運(yùn)行方式，將系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。調(diào)整好的參數(shù)在以后運(yùn)行中遇到控制柜重新上電，不必重新設(shè)置，系統(tǒng)會(huì)記憶以前的設(shè)置，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)參數(shù)不合適可再進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

KSZK-IV磁選柱自動(dòng)控制系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況看，它工作穩(wěn)定，故障率低，大大減輕了工人勞動(dòng)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(guò)在南芬選礦廠、歪頭山鐵礦一段時(shí)間的運(yùn)行，在經(jīng)過(guò)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(méi)有對(duì)柱的給水實(shí)施自動(dòng)控制，有待于今后完善。

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