才 超

（中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

1 引言

濃密機(jī)是冶金行業(yè)常用的大型工藝設(shè)備之一。其作用是將礦漿固液分離，從而達(dá)到取得其溢流上清液或底流濃縮礦漿的目的。濃密機(jī)可以分為普通自然沉淀濃密機(jī)和高效濃密機(jī)［1］。高效濃密機(jī)由于其占地面積小、能耗低、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)。濃密機(jī)底流排礦自動(dòng)控制和絮凝劑添加自動(dòng)控制起到重要作用。本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，介紹以上兩種控制的新方式。

2 濃密機(jī)底流排礦自動(dòng)控制［2-4］

濃密機(jī)底流控制是通過控制底流變頻渣漿泵轉(zhuǎn)速，改變底流排礦速度。轉(zhuǎn)速高時(shí)，排礦量大，礦漿沉降時(shí)間短，濃度逐漸降低；轉(zhuǎn)速低時(shí)，排礦量小，礦漿沉降時(shí)間長(zhǎng)，濃度逐漸升高。

本項(xiàng)目底流控制的核心是根據(jù)進(jìn)料干礦量與排料干礦量基本相同，推導(dǎo)出底流排礦流量，通過排礦流量的設(shè)定值與測(cè)量值進(jìn)行PID控制運(yùn)算，從而控制濃密機(jī)底流排礦變頻渣漿泵轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)濃密機(jī)底流排礦自動(dòng)控制。

礦漿濃度可由礦漿中固體密度、液體密度及礦漿密度推導(dǎo)得出：

式中：c為礦漿濃度；ρ固為礦漿中固體密度，根據(jù)實(shí)際工況設(shè)定；ρ液為礦漿中液體密度，根據(jù)實(shí)際工況設(shè)定；ρ礦為礦漿整體密度，由管道安裝密度計(jì)測(cè)得。

進(jìn)料干礦量由進(jìn)料管道礦漿流量計(jì)、密度計(jì)測(cè)量值結(jié)合式（1）計(jì)算得出。

式中：A進(jìn)料干礦為進(jìn)料干礦量；f進(jìn)料為進(jìn)料流量，由進(jìn)料管道礦漿流量計(jì)測(cè)得；ρ進(jìn)料為進(jìn)料密度，由進(jìn)料管道礦漿密度計(jì)測(cè)得；c進(jìn)料為進(jìn)料濃度，由式（1）得出。

排料干礦量由排料管道礦漿流量計(jì)、密度計(jì)測(cè)量值結(jié)合式（1）計(jì)算得出。

式中：A排料干礦為排料干礦量；f排料給定為排料流量給定值；ρ排料為排料密度，由排料管道礦漿密度計(jì)測(cè)得；c排料為排料濃度，由式（1）得出。

根據(jù)進(jìn)料干礦量與排料干礦量近似守恒原理結(jié)合（2）式和（3）式得出：

通過排料流量的給定值與排料管道流量測(cè)量值進(jìn)行PID控制運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)排料變頻渣漿泵轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制。濃密機(jī)底流自動(dòng)控制系統(tǒng)畫面如圖1所示。

圖1 濃密機(jī)底流自動(dòng)控制系統(tǒng)畫面

3 絮凝劑添加自動(dòng)控制系統(tǒng)

為了改善高效濃密機(jī)礦漿沉降效果，實(shí)際應(yīng)用中采用添加絮凝劑促進(jìn)礦漿沉降。給礦與絮凝劑混合之后，通過中心豎筒進(jìn)入到濃密機(jī)，由進(jìn)料豎筒出口端的導(dǎo)流板強(qiáng)迫礦漿沿水平方向向四周擴(kuò)散，避免沖擊沉泥層，已絮凝的大顆粒向下沉降，液體則穿過沉泥層上升，沉泥層具有過濾作用，使細(xì)粒無法隨液體上升，從而達(dá)到固液分離目的。

絮凝劑添加過少會(huì)影響濃密效率，添加過多會(huì)導(dǎo)致絮凝物料松散，降低壓縮期固體顆粒層的可壓縮性。絮凝劑添加不合理將會(huì)導(dǎo)致濃密機(jī)跑渾［5-6］，如圖2所示為某黃金冶煉廠濃密機(jī)跑混圖片，此次濃密機(jī)跑渾直接導(dǎo)致后序生產(chǎn)流程不穩(wěn)定，直接影響生產(chǎn)指標(biāo)。經(jīng)查找原因，是由于夜班值班人員沒有按照實(shí)際用量添加絮凝劑導(dǎo)致，因此正確的控制絮凝劑的添加量，對(duì)于濃密生產(chǎn)過程至關(guān)重要。

圖2 某黃金冶煉廠濃密機(jī)跑渾

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了絮凝劑添加自動(dòng)控制，其中，絮凝劑密度為已知量，絮凝劑濃度是在絮凝劑制備中設(shè)定好的根據(jù)實(shí)際絮凝劑對(duì)礦漿的沉降效率確定絮凝劑添加比例，通常，在不更換絮凝劑原料及穩(wěn)定生產(chǎn)的工況，比例不變。

所以根據(jù)進(jìn)料干礦量、絮凝劑密度、絮凝劑濃度以及絮凝劑添加比例反算出需加入絮凝劑的流量的給定值。

式中：A進(jìn)料干礦為進(jìn)料干礦量，由式（2）得出；ρ絮凝劑為絮凝劑密度，根據(jù)工況設(shè)定；c絮凝劑為絮凝劑濃度，根據(jù)工況設(shè)定；α絮凝劑為絮凝劑添加比例，手動(dòng)設(shè)定。

由式（5）得出絮凝劑添加流量給定值，與絮凝劑添加變頻泵出口流量測(cè)量值進(jìn)行PID運(yùn)算，控制絮凝劑添加變頻泵轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)絮凝劑添加自動(dòng)控制。如圖3所示。

濃密機(jī)物料系統(tǒng)減少了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。

圖3 絮凝劑添加自動(dòng)控制系統(tǒng)

4 結(jié)語

濃密機(jī)作為冶金行業(yè)重要生產(chǎn)設(shè)備，在生產(chǎn)過程中有著重要作用。本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成濃密機(jī)底流自動(dòng)控制及濃密機(jī)絮凝劑添加自動(dòng)控制，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)運(yùn)行中控制效果良好、運(yùn)行穩(wěn)定。對(duì)于減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定生產(chǎn)過程取得顯著成效。