趙洪濤，張德偉，尹兆余，曲寶劍，王 政，張 偉

（1.丹東東方測控技術(shù)股份有限公司，遼寧丹東118002；2.金川集團鎳冶煉廠，甘肅金川737100)

熒光在線品位分析儀在高锍磨浮車間的應(yīng)用

趙洪濤1，張德偉2，尹兆余1，曲寶劍1，王 政1，張 偉1

（1.丹東東方測控技術(shù)股份有限公司，遼寧丹東118002；2.金川集團鎳冶煉廠，甘肅金川737100)

根據(jù)金川集團鎳冶煉廠高锍磨浮車間對熒光在線品位分析儀的應(yīng)用實踐，對這種實時在線品位監(jiān)測儀表原理、安裝、應(yīng)用及維護(hù)情況作了介紹。經(jīng)過1年的使用證明，設(shè)備穩(wěn)定運行，浮選品位的測量精度誤差在0.5%～1.0%的范圍內(nèi)。通過熒光在線品位分析儀對品位變化的實時監(jiān)測，起到了指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)，及時穩(wěn)定工藝的作用。

熒光;在線分析;銅鎳分選;磨??；品位監(jiān)測

在浮選工藝中,各個環(huán)節(jié)實時品位監(jiān)測意義重大,但傳統(tǒng)方法一般采用人工取樣、制樣、化驗的流程,明顯存在時間上的延遲性,而熒光在線品位分析儀的出現(xiàn)很好地解決了上述問題[1-2]。金川鎳冶煉廠高锍磨浮節(jié)能降耗擴能配套技術(shù)改造項目浮選采用自控和裝備水平較高的全浮選柱工藝流程，原來對關(guān)鍵工序關(guān)鍵參數(shù)的檢測與調(diào)整均由人工和依據(jù)經(jīng)驗判斷來完成,導(dǎo)致工藝過程難以穩(wěn)定,銅鎳互含波動較大。為進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量,適應(yīng)不斷變化的原料,降低銅鎳互含及生產(chǎn)成本,增加鎳冶煉效益,選擇適用于高锍磨浮銅鎳分選和過程控制的先進(jìn)在線成分分析控制設(shè)備十分必要。下文以金川集團2013年選用的某X熒光在線多元素分析儀為例,分析X熒光在線分析儀在金川高锍磨浮銅鎳分選工藝中的應(yīng)用。

1 X熒光在線品位分析儀結(jié)構(gòu)分析

分析儀正、反結(jié)構(gòu)見圖1、圖2。

圖1 分析儀正面

圖2 分析儀背面

如圖1和圖2所示,X熒光在線多元素分析儀包括探測系統(tǒng)(移動行走裝置、探測器腔體、氣動裝置等)、主機系統(tǒng)(包括信號處理主機、工業(yè)控制計算機、板卡、應(yīng)用程序、報警系統(tǒng)等)、載流系統(tǒng)(包括分析流道、自動取樣裝置、攪拌器等)、電控系統(tǒng)(包括PLC控制單元、組態(tài)控制觸摸屏、電控單元柜)4大部分,同時根據(jù)現(xiàn)場礦漿情況選配礦漿取樣器[3]。

探測系統(tǒng)的移動檢測裝置配有X射線發(fā)射和接收裝置(探測器腔體),在電機的驅(qū)動下左右行走到載流槽體上方,在雙作用氣缸的驅(qū)動下將探測器腔體浸入礦漿內(nèi)檢測,待檢測完畢后提升腔體,經(jīng)沖洗水裝置清洗后再平移至下一載流槽體。在分析槽依次全部測量完成后,探測系統(tǒng)回到初始位置,開始又一輪檢測。行走裝置及分析槽示意見圖3。

圖3 行走裝置及分析槽示意

探測系統(tǒng)將所探測到的核脈沖信號上傳到主機系統(tǒng)，主機系統(tǒng)通過信號處理主機將核信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)學(xué)模型計算，最終形成品位檢測結(jié)果的人機界面，并且可通過工業(yè)通訊協(xié)議，將品位信號上傳至組態(tài)中參與控制，也可上傳至工業(yè)顯示屏，指導(dǎo)生產(chǎn)。

2 基本原理

本臺熒光在線品位分析儀是根據(jù)莫塞萊定律,利用能量色散的方法,并采用新型的核電子技術(shù)和多種核分析技術(shù),通過分析物料中各種元素所被激發(fā)出的特征X射線(x熒光)的能量和強度,進(jìn)而分析被測量物質(zhì)中的元素種類和含量[4-5]。

圖4 分析原理光路結(jié)構(gòu)示意

3 現(xiàn)場安裝

磨浮車間的取樣點如圖5所示：

圖5 現(xiàn)場引流方案示意

由圖5可以看出,分析儀的所有取樣點都是由低位的攪拌池泵送至高位的浮選柱,所以選用壓力取樣器將礦流引入分析儀內(nèi)部進(jìn)行測量,由取樣器的示意圖可以看出,分析儀取樣器配有正沖和反沖洗水結(jié)構(gòu),開關(guān)閥門處于二者之間,除具有礦流開關(guān)取樣的功能之外,在打開水閥時,還具有對管道及取樣器沖洗的功能,防止堵礦現(xiàn)象的發(fā)生。分析儀軟件具備歷史數(shù)據(jù)的存儲、查詢、班組打印等功能,在人機交換界面上,具備設(shè)備運行狀態(tài)顯示、故障報警及實時測量結(jié)果顯示等功能。

4 標(biāo)定調(diào)試

熒光在線品位分析儀第1次在工廠中安裝和調(diào)試時,必須進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定包括取樣、化驗、軟件回歸、對照檢驗。取樣要有代表性,并保證所取樣品與測量樣品的一致性。每個流道中所取的可以用于標(biāo)定的有效樣本至少30個。將所取樣品盡快制成適合化驗的樣品,然后在化驗室對樣品進(jìn)行化學(xué)分析。要保證化驗結(jié)果與探測器的計數(shù)率一一對應(yīng),將化驗結(jié)果輸入到軟件中,進(jìn)行回歸分析,獲取標(biāo)定系數(shù)。當(dāng)取得了一些適當(dāng)?shù)臉?biāo)定結(jié)果之后,通過統(tǒng)計和標(biāo)圖的方式對比計算值和后來的樣本的化驗值,對獲得的分析等式進(jìn)行對照檢驗,檢驗儀表計算值是否滿足客戶的要求。

在實際使用過程中,每流道取樣35組以上,同時對銅鎳2種元素進(jìn)行品位化驗，將化驗值置入分析儀軟件所帶有的數(shù)據(jù)回歸系統(tǒng)進(jìn)行運算,所得模型直接保存在分析儀內(nèi)部,若樣品分布不符合正態(tài)分布,或有新樣品不在所取樣品覆蓋的范圍內(nèi),可再次添加。

5 應(yīng)用效果

分析儀對生產(chǎn)過程中的銅鎳品位同時監(jiān)測,而銅精含鎳、鎳精含銅的兩個重點監(jiān)測點的監(jiān)測精度尤為重要,所以精度較之其他監(jiān)測點要求高一些(圖6、圖7)。

圖6 銅精含鎳對照

圖7 鎳精含銅對照

在線品位分析儀對浮選作業(yè)穩(wěn)定工藝過程控制、提升磨浮銅鎳分選指標(biāo)具有以下作用：1)通過對粗選給礦中的銅鎳品位進(jìn)行在線分析,能及時有效地指導(dǎo)操作人員調(diào)整粗選作業(yè)黃藥的添加量、中礦返回量,以及銅精礦、鎳精礦的產(chǎn)出率,為生產(chǎn)出合格精礦產(chǎn)品提供先決條件。2)通過對銅精礦中的鎳和鎳精礦中銅品位進(jìn)行在線分析,能及時有效地指導(dǎo)操作人員調(diào)整掃選作業(yè)、精選作業(yè)的黃藥添加量,以及銅精礦、鎳精礦的產(chǎn)出率,以此控制銅鎳互含指標(biāo)為合格產(chǎn)品。3)通過對粗選給礦中銅鎳品位、銅精礦中的鎳和鎳精礦中的銅品位實時在線分析，能及時有效地指導(dǎo)操作人員調(diào)整浮選柱掃選作業(yè)、精選作業(yè)液面高度和充氣量的大小，保證銅精礦、鎳精礦為合格產(chǎn)品。4)當(dāng)磨礦產(chǎn)品細(xì)度、濃度不能滿足浮選銅鎳分離工藝要求時,該設(shè)備能夠準(zhǔn)確地指導(dǎo)浮選操作人員調(diào)整浮選柱液面高度及充其量大小,增加中礦返回量,避免精礦質(zhì)量發(fā)生嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象。5)磨浮全年處理300 kt高鎳锍實物量,采用多元素在線品位分析儀檢測技術(shù)后,避免了生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生的嚴(yán)重波動(銅精含鎳高于6.0%,鎳精含銅高于4.0%),有利于下道生產(chǎn)工序產(chǎn)品質(zhì)量及最終生產(chǎn)成本的控制,銅鎳互含合量可控制在7.9%以內(nèi)(較公司考核指標(biāo)降低0.3%)。6)實現(xiàn)科學(xué)合理藥劑用量的調(diào)控模式,有效節(jié)約黃藥用量。

6 結(jié)論

在線品位分析儀在金川集團鎳冶煉廠高锍磨浮車間已經(jīng)連續(xù)使用1年多,在這段時間內(nèi)，分析儀運行穩(wěn)定,維護(hù)量較少,發(fā)揮了品位及時顯示、穩(wěn)定生產(chǎn)的作用,對提高產(chǎn)品合格率,降低成本起到了較大作用。

[1] 陳樹軍.某大型鉬礦浮選過程中多元素在線分析研究[J].礦冶工程,2012(8)：339-341.

[5] 張偉.多元素分析在鉬精礦生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用實踐[J].有色金屬(礦山部分),2009(11)：75-78.

[4] 尹兆余.一種工業(yè)在流多元素分析儀表的設(shè)計[C]//中國冶金礦山企業(yè)協(xié)會.中國采選技術(shù)十年回望與展望,2012：636-637.

[4] 羅立強.X射線熒光光譜儀[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008：4-13,25-44.

[5] 吉昂.能量色散X射線熒光光譜[M].科學(xué)出版社,2011：2-4.

Application of Fluorescence Online Ore Grade Analyzer in High-matte Grinding and Flotation Plant

ZHAO Hongtao1,ZHANG Dewei2,YIN Zhaoyu1,QU Baojian1,WANG Zheng1,ZHANG Wei1

(1.Dandong Oriental Measurement Control Technology Co.,Ltd.,Dandong,Liaoning 118002,China; 2.Jinchuan Group Nickel Smelter,Jinchuan,Gansu 737100,China)

According to application and practice of fluorescence online ore grade analyzer in high-matte grinding and flotation plant of Jinchuan Group Nickel Smelter,make introduction for instruments theory,installation,application and maintenance of this real-time online ore grade monitor.One-year practice proved that equipment can be operated stably,measurement accuracy error of flotation ore grade can be within 0.5%to 1.0%.Make real-time monitor for ore grade change through fluorescence online ore grade analyzer can contribute to guide operation at site and maintain process stability.

fluorescence;on-line analysis;copper and nickel separation;flotation and grinding;ore grade monitoring

TP274+.51

B

1004-4345(2014)05-0056-03

2014-08-07

趙洪濤(1975—),男,工程師,主要從事選礦在線品位檢測設(shè)備的研發(fā)設(shè)計、算法研究、銷售等工作。