胡國軍

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

銅冶煉爐渣選礦自動化技術(shù)的現(xiàn)狀

胡國軍

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

總結(jié)了目前國內(nèi)銅冶煉爐渣選礦廠的自動化水平，重點介紹了渣包噴淋無線控制系統(tǒng)，爐渣破碎及輸送控制系統(tǒng)，半自磨給料控制系統(tǒng)，旋流器給料壓力控制系統(tǒng)，浮選液位、充氣量控制系統(tǒng)等一些應(yīng)用成熟的典型自動化控制系統(tǒng)，并分析了銅冶煉爐渣選礦自動化未來的發(fā)展方向。

爐渣選礦；自動化控制；渣包噴淋無線控制；半自磨機給料控制；旋流器壓力控制；發(fā)展方向

隨著我國銅冶煉工業(yè)的發(fā)展,銅冶煉爐渣逐年增加,據(jù)不完全統(tǒng)計,到2013年底,各種銅冶煉爐渣產(chǎn)量達12 000 kt/a,銅金屬量在150 kt/a左右，鐵金屬量在4 800 kt/a。為了利用這些寶貴的資源,許多冶煉廠相繼配套建設(shè)了銅爐渣選礦廠,獲得了良好的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟效益。中國瑞林工程技術(shù)有限公司(以下簡稱中國瑞林)多年來為國內(nèi)幾家大型銅冶煉廠配套設(shè)計的銅爐渣選礦廠,大都采用渣包緩冷、粗碎、半自磨、球磨、浮選、精尾礦脫水工藝流程。經(jīng)過不斷地摸索和經(jīng)驗總結(jié),現(xiàn)已開發(fā)出1套比較完善的自動化控制系統(tǒng),主要包括渣包噴淋無線控制系統(tǒng),爐渣破碎及輸送控制系統(tǒng),半自磨給料控制系統(tǒng),旋流器給料壓力控制系統(tǒng),浮選液位、充氣量控制系統(tǒng)等[1]。以下分別予以介紹。

1 渣包噴淋無線控制系統(tǒng)

爐渣的冷卻方式對選礦回收指標(biāo)起決定性作用。銅爐渣的冷卻方式主要有5種：水淬冷卻、鑄渣機冷卻、自然冷卻、槽坑緩慢冷卻和渣包緩冷,其中渣包緩冷的效果最好。生產(chǎn)實踐中還發(fā)現(xiàn),渣包緩冷的效果受緩冷的時間、緩冷溫度下降速率的影響,經(jīng)過一段時間的緩冷后必須噴水加速冷卻,達到改變爐渣可磨性的目的[2]。

由于渣包位多,且處于高溫、水霧等惡劣環(huán)境,操作失誤時存在高溫爐渣“放炮”的可能,威脅人身安全,若靠人工操作噴淋水閥,不僅浪費人力資源,也很難按要求在最佳時間點開閉閥門。在此背景下,設(shè)計人員經(jīng)過反復(fù)論證和經(jīng)驗總結(jié),開發(fā)了一套先進的渣包噴淋無線控制系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 渣包噴淋無線控制系統(tǒng)

自動化控制如下：1)每個渣包位編有唯一的三位數(shù)字編號,如101(編號中使用的數(shù)字為0、1…9,共10個數(shù)字)。每臺渣包車配套1套無線發(fā)射端,當(dāng)渣包車司機將渣包放置到預(yù)定的渣包位置后，由司機在無線發(fā)射端輸入渣包位編號(具有確認(rèn)功能),接收器接收指令后采用通訊方式(Modbus)送給DCS控制系統(tǒng)接收命令后自動啟動渣包噴淋系統(tǒng),并給司機返回一個確認(rèn)信號表示程序已經(jīng)啟動。噴淋結(jié)束后在渣包車上顯示(觸摸屏)待倒包的信息。2)噴淋水控制選用隔膜閥,可有效防止固體顆粒導(dǎo)致閥門關(guān)不死的情況出現(xiàn)。選用的閥門帶有閥位反饋開關(guān),當(dāng)反饋閥位與程序里閥門應(yīng)有的閥位不同時可報警,提醒該閥門可能出現(xiàn)故障。DCS系統(tǒng)會自動將渣包位的狀態(tài)發(fā)送到渣包車上的觸摸屏上,之后渣包車司機可及時將已經(jīng)冷卻好的渣包拉走。司機送熱態(tài)渣包時也可根據(jù)空渣包位提前選擇合適的路線,做到節(jié)省時間和降低油耗,實現(xiàn)渣包車的智能化管理。目前已有多家爐渣選礦廠采用了渣包噴淋無線控制系統(tǒng),取得了良好的效果。

2 爐渣破碎及輸送控制系統(tǒng)

由于爐渣密度大、硬度大、幫德功指數(shù)高、尾礦沉淀等特點,目前爐渣破碎用得最多的是顎式破碎機,破碎后通過皮帶輸送到粉礦倉?？刂葡到y(tǒng)主要對各設(shè)備的運行狀態(tài)、皮帶的跑偏進行監(jiān)視和報警。顎式破碎機的控制要點是保證平衡的給料速度,使其達到最大的工作效率,又不超負荷運轉(zhuǎn)損傷設(shè)備。如圖2所示,主要是通過對其給料量進行計量,然后經(jīng)過PID運算,對鐵板給料機的速度進行調(diào)節(jié),達到平穩(wěn)給料的目的。

圖2 鄂式破碎機給料控制系統(tǒng)

3 半自磨給料控制系統(tǒng)

半自磨機是碎磨的關(guān)鍵設(shè)備,長筒型半自磨機物料在磨機中停留時間相對較長,物料性質(zhì)變化較小,生產(chǎn)較穩(wěn)定,適于細磨。銅冶煉爐渣的性質(zhì)相對原礦變化較小,磨機的負荷相對于給礦變化較小，一次調(diào)好后只要保證給料、給水的穩(wěn)定,即能保證生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn),如圖3所示。

圖3 半自磨給料控制系統(tǒng)

1）給渣量控制。半自磨機的給渣量由兩部分組成,一部分來自粉礦倉的新給渣量,一部分是經(jīng)過直線振動篩的返砂量,兩者都直接影響半自磨機的實際給渣量。采用電子皮帶秤測量直線振動篩的返砂量(WIQ-03-02),該信號送入DCS系統(tǒng),與給渣量設(shè)定值相減,得出新給爐渣流量;DCS系統(tǒng)輸出控制信號至粉礦倉下振動給料機的變頻調(diào)速器，控制振動給料機的轉(zhuǎn)速以達到要求的新給爐渣流量,這樣就保證了半自磨機入口給渣量恒定。

2）磨礦濃度的控制。合理的磨礦濃度是提高磨機磨礦效率的關(guān)鍵條件,根據(jù)半自磨機給渣量實現(xiàn)給水量的比例控制方法是一種有效的控制手段。半自磨機入口給水量控制(FfICQ-03-01)通過電磁流量計、DCS系統(tǒng)的PID回路、調(diào)節(jié)閥構(gòu)成一個恒定給水閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于半自磨機的磨礦產(chǎn)品需要滿足一定的濃度要求,所以給水量必須與給礦量成比例,因此給水量的設(shè)定值需要受給渣量的控制。

4 旋流器給料壓力控制系統(tǒng)

穩(wěn)定分級旋流器進料壓力(PICA-03-01)是保證分級效果的關(guān)鍵。由于旋流器壓力受旋流器進料流量的影響,而礦漿池液位(LIA-03-04)受控于礦漿流量,要使旋流器進料壓力穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，必須放寬對泵池液位的約束。因此,用超聲波物位計測量泵池液位并送入DCS系統(tǒng),設(shè)置液位的上限、上上限、下限、下下限等報警狀態(tài)(可根據(jù)生產(chǎn)實際情況決定)。采用分段(改變壓力設(shè)定值)控制策略,控制渣漿泵的轉(zhuǎn)速確保分級旋流器進料壓力穩(wěn)定,如圖4所示。

圖4 旋流器給料壓力控制系統(tǒng)

5 浮選液位、充氣量控制系統(tǒng)

浮選機的浮選液位、充氣量自動控制系統(tǒng)主要是對浮選的整個流程進行集中控制,以確保浮選流程的工作穩(wěn)定性。該系統(tǒng)還可實現(xiàn)對多槽浮選作業(yè)的液位、充氣量進行自動調(diào)節(jié),能有效地控制精礦品位和回收率。浮選機的浮選液位檢測是實現(xiàn)自動控制的關(guān)鍵,必須消除泡沫對液位測量的影響。因此浮選液位檢測主要是通過在浮選槽中安裝消泡桶,在消泡桶中央安裝一個可上下移動的浮球,消泡桶頂端安裝一塊浮動的圓盤,通過連桿與浮球相連,使浮球與圓盤可同時上下浮動。消泡桶的底端稍稍收口且與礦漿相通,使消泡桶內(nèi)外的礦漿液面始終保持在同一平面,通過測量圓盤的液位就能精確測量浮選液位。浮選機的浮選液位、充氣量控制器一般位于浮選機邊上,操作工可現(xiàn)場根據(jù)浮選的工況對液位、充氣量進行設(shè)定，同時將液位值、充氣量值送DCS系統(tǒng)進行監(jiān)控。

6 銅冶煉爐渣選礦自動化發(fā)展方向

除了上述銅冶煉爐渣浮選的幾個重要控制系統(tǒng),還有自動加藥控制系統(tǒng)、精尾礦脫水控制系統(tǒng)等。通過這些控制系統(tǒng)才能實現(xiàn)整個銅冶煉爐渣選礦的生產(chǎn)自動化。但是,銅冶煉爐渣選礦的生產(chǎn)自動化跟目前一些大型原礦選礦廠的自動化相比，仍有一定的差距[3]，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)磨機負荷的模糊控制。目前國內(nèi)的爐渣選礦廠還沒有過此類應(yīng)用。2)浮選泡沫的模糊控制,即通過泡沫的成像,利用先進的模糊控制技術(shù)對充氣量值進行自動設(shè)定,不再需要人工現(xiàn)場操作。3)旋流器溢流粒度的檢測和控制。目前國內(nèi)的爐渣選礦廠基本上都設(shè)計了粒度分析儀,但是由于各方面的原因,大都使用效果不好,需要探討和總結(jié)經(jīng)驗,分析其中的關(guān)鍵因素。

當(dāng)然，以上系統(tǒng)的投入需要一定的投資,銅冶煉爐渣選礦的規(guī)模雖說越來越大,但與原礦選礦廠相比,還是有不小的差距。鑒于渣選廠的規(guī)模小、爐渣物理性質(zhì)變化較小的特點,目前是否需要這些先進的系統(tǒng)和儀表尚需根據(jù)經(jīng)濟效益和使用情況進行探討，但隨著未來自控技術(shù)的成熟和成本的下降,定會得到合理的應(yīng)用。

[1]雷存友,吳彩斌,余潯.銅冶煉爐渣綜合利用技術(shù)的研究與探討[J].有色冶金設(shè)計與研究,2014(1):1-4.

[2]胡國軍,嚴(yán)明.淺淡銅爐渣緩冷自動噴淋系統(tǒng)的設(shè)計[J].有色冶金設(shè)計與研究,2011(4/5):95-96.

[3]楊琳琳,唐秀英,寧旺云.選礦自動化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].現(xiàn)代礦業(yè),2012(4):23-25.

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本刊編輯部

Present Situation of Automation Technology for Flotation of Copper Smelting Furnace Slag

HU Guojun
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

The paper summarizes automation level of domestic copper smelting furnace slag flotation plant at present,and introduces many typical automatic control systems,such as slag ladle spraying wireless control system,furnace slag crushing and delivery control system;SAG feeding control system,cyclone feeding pressure control system,flotation level,aeration volume control system and so on,meanwhile,the paper also analyzes the future development direction of copper smelting furnace slag flotation automation.

furnace slag flotation;automation technology;slag ladle spraying wireless control;SAG feeding control;cyclone pressure control;development direction

TD928.9

B

1004-4345（2014）06-0051-03

2014-09-24

江西省科技支撐計劃項目（20132BBG70016）。

胡國軍(1981—),男,工程師,主要從事過程自動化設(shè)計。