劉明，史瑞鵬

（寶鋼集團八鋼公司礦山部）

1 引言

在選礦生產(chǎn)過程中，保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性至關(guān)重要。選礦過程中對磨礦產(chǎn)品粒度指標(biāo)的控制直接影響后續(xù)磁選和浮選的生產(chǎn)指標(biāo)，最終影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。粒度過粗，礦石無法達到單體解離要求，造成精礦產(chǎn)品品位下降，有害物質(zhì)難以去除。磨礦粒度過細，將會造成磨礦環(huán)節(jié)能耗增加，同時嚴(yán)重影響后續(xù)濃縮和脫水環(huán)節(jié)的正常運行。

影響磨礦粒度的因素很多，包括礦石性質(zhì)變化、給礦量變化、給水量變化、鋼球量變化等。長期以來，選廠對磨礦粒度的控制大多采用人工取樣，化驗室檢測方式，這種滯后現(xiàn)場生產(chǎn)實時狀況的檢測的方式無法對生產(chǎn)起到適時指導(dǎo)作用，也不符合選礦廠自動化控制發(fā)展的要求。目前選廠自動化調(diào)整系統(tǒng)基本上都是以礦漿粒度作為基準(zhǔn)來建立模型，要實現(xiàn)選廠的智慧管控，必須采用先進的在線監(jiān)測設(shè)備。

通過采用在線監(jiān)測，根據(jù)礦石性質(zhì)可以適時調(diào)整給礦量或給水量等控制參數(shù)，使磨機實時處于最佳負(fù)荷狀態(tài)，磨機處理量保持較高或最大，為選別工藝提供粒度合格的工藝礦漿。為實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的在線實時監(jiān)控，蒙庫選礦廠采用了DFPSM超聲波在線粒度儀。

2 富蘊蒙庫選礦對礦漿粒度的檢測方法

富蘊蒙庫選礦廠有兩條選礦生產(chǎn)線生產(chǎn)鐵精粉，選廠投產(chǎn)以來，一直采用人工取樣、人工檢測的方式檢測礦漿粒度。每4小時出一次樣，檢測結(jié)果反饋到生產(chǎn)線時，前4個小時的產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)出來了。作業(yè)調(diào)整后的效果必須等到4小時后的檢測結(jié)果。這種方式對生產(chǎn)操作的及時指導(dǎo)作用非常有限，已經(jīng)不能滿足自動化生產(chǎn)管控的要求。

隨著蒙庫選礦智慧制造項目的實施，原有的檢測模式無法滿足選礦自動化的要求，而建立選礦廠智慧控制模型的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)是對生產(chǎn)流程中的粒度進行分析檢測，根據(jù)分析檢測結(jié)果輸出調(diào)整指令到執(zhí)行機構(gòu)。為此，蒙庫選礦廠安裝了二臺單流道的DF-PSM超聲波在線粒度儀。該檢測儀器可以實時顯示生產(chǎn)過程中的礦漿粒度情況，并將檢測數(shù)據(jù)反饋到智慧生產(chǎn)管控系統(tǒng)，管控系統(tǒng)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)自動調(diào)整相關(guān)工藝參數(shù)，電動執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)指令進行動作，從而保證產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。

3 DF-PSM超聲波在線粒度儀工作原理

DF-PSM超聲波在線粒度儀作為在線檢測儀器系統(tǒng)，可以提供多種粒級輸出的能力，能夠提供豐富的磨礦粒度分布方面的信息。主要應(yīng)用于鐵礦、有色礦、爐渣礦等礦漿的粒度分析與檢測。具有在線、實時測量礦漿中顆粒粒度及粒度分布，同時測量礦漿濃度的功能。

工作原理：超聲波粒度儀是利用懸浮在礦漿液體中的固體顆粒對超聲波的黏滯和散射現(xiàn)象獲取顆粒信息的物料粒度分析裝置，超聲波在礦漿(均勻懸浮液)中傳播一定的距離后，其振幅會發(fā)生變化，也就是超聲波的衰減。粘滯損耗和散射損耗是導(dǎo)致超聲波衰減的主要原因，衰減值的大小與礦漿濃度、礦粒粒徑大小及組成、工作電壓、超聲頻率、礦漿溫度和傳播距離等多種因素有關(guān)，超聲波的振幅或能量與工作電壓成正比。在工作電壓、傳播距離等因素固定時，聲波頻率越高，其能量衰減越大;礦漿濃度越大，衰減系數(shù)值越大。物料粒度對聲波衰減的作用比較復(fù)雜，但對頻率較高的超聲波，在一定粒度范圍內(nèi)，衰減系數(shù)隨顆粒度增大而增加。選擇一對與礦漿濃度、粒度相關(guān)的頻率，建立超聲衰減系數(shù)與濃度、粒度的標(biāo)定數(shù)學(xué)模型，即可得出精確的濃度、粒度值。

超聲波粒度儀可以檢測礦漿中的粒級的含量和礦漿濃度。它主要由取樣系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)組成。

分析系統(tǒng)包括主控單元、標(biāo)準(zhǔn)水單元、樣品調(diào)理單元、樣品分析單元。用取樣機從礦漿流中取出有代表性的礦漿，流經(jīng)樣品調(diào)理單元去除礦漿中夾雜的氣泡以消除氣泡對超聲衰減的影響，并對礦漿進行調(diào)理，再流經(jīng)樣品分析單元，經(jīng)過分析后返回主工藝流程。在樣品分析單元的測量槽內(nèi)壁上裝有兩對不同工作頻率的超聲波換能器。電子裝置的發(fā)射器將激勵源輸給超聲波發(fā)射換能器，使其產(chǎn)生超聲波，超聲波經(jīng)過礦漿時形成衰減，衰減后的超聲波由超聲波接收換能器接收，經(jīng)過電路時對電信號放大、檢波，輸出與礦漿濃度成正比的直流信號;最后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)輸出礦漿的濃度值和粒度值，同時輸出粒度和濃度的模擬信號，以驅(qū)動過程控制器。其讀數(shù)刷新速度為秒級輸出，礦漿樣品最后回到生產(chǎn)流程中。超聲波粒度儀工作流程見圖1。

圖1 超聲波粒度儀工作流程

4 超聲波粒度儀安裝要求及適應(yīng)特性

4.1 安裝位置要求

超聲波粒度儀安裝的安裝位置很重要，尤其是選擇取樣器安裝地點。取樣點必須盡量靠近粒度分級機/旋流器的出口。將DF-PSM取樣點盡可能遠離對礦漿流動性和對下道工序給礦工藝有干擾的地方，并且應(yīng)留有足夠的超聲波粒度儀操作空間。

4.2 超聲波粒度分析儀適用范圍

超聲波粒度分析儀可以應(yīng)用選礦行業(yè)中大多現(xiàn)場，針對礦漿性質(zhì)可以適應(yīng)如下情況：

礦樣化學(xué)，腐蝕性礦漿pH ≤12.5；

礦樣流量，32 LPM —72 LPM；

礦樣溫度，0℃—50℃；

固體物含量：最小%重量1，最大60

最小%體積0.3，最大26；

礦樣顆粒特性，輸送粒徑，P80為25μm～295μm,最大顆粒不超過1mm；輸送濃度為4%～60%；

干礦密度為2.0～5.5

5 超聲波粒度儀參數(shù)標(biāo)定及應(yīng)用

超聲波粒度儀的數(shù)據(jù)標(biāo)定工作至關(guān)重要，準(zhǔn)確率是指導(dǎo)生產(chǎn)的核心?，F(xiàn)場標(biāo)定工作是通過儀器數(shù)據(jù)與人工檢測結(jié)果反復(fù)對比來進行的。通過對比結(jié)果調(diào)整標(biāo)定因數(shù)，直至滿足誤差要求。

5.1 粒度儀在標(biāo)定前的準(zhǔn)備

粒度儀在標(biāo)定前要帶礦漿穩(wěn)定運行12小時，在24小時內(nèi)完成水標(biāo)準(zhǔn)化（水零點標(biāo)定）。

5.2 人工檢測與儀器檢測的應(yīng)用對比

標(biāo)定完成并建立檢測模型及公式后，對現(xiàn)場抽取樣品的粒度及濃度進行人工化驗檢測和儀器顯示的粒度及濃度的對比分析。從表1、表2可以看出，粒度儀檢測礦漿粒度、濃度與化驗室檢測值，誤差波動較小，趨勢基本一致，能夠達到指導(dǎo)生產(chǎn)的精度要求。

表1 粒度儀檢測粒度與化驗室檢測粒度表（-200目）

粒度儀工作穩(wěn)定，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性較高，樣品的粒度、濃度分析結(jié)果與化驗室樣品的分析結(jié)果波動趨勢相近，粒度誤差能夠保證在2%以內(nèi)，濃度誤差在3%以內(nèi)，能真實反映出磨礦產(chǎn)品的過程質(zhì)量，可以滿足現(xiàn)場檢測的時效性，能夠起到及時指導(dǎo)生產(chǎn)的作用，并且可以滿足接入自動控制系統(tǒng)中參與控制的作用，確保工藝生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量最優(yōu)的生產(chǎn)要求。

表2 粒度儀檢測濃度與化驗室檢測濃度表

5.3 粒度儀應(yīng)用與生產(chǎn)檢測的優(yōu)點

（1）不需要對樣品進行稀釋或其它人工制樣，可以直接進行檢測；

（2）環(huán)境適應(yīng)能力強，可以在比較惡劣的環(huán)境下連續(xù)工作；

（3）分析檢測速度快，可以很好的起到實時指導(dǎo)操作的作用；

（4）能夠為選礦工藝流程自動化、智慧化控制模型的建立提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語

采用超聲波在線粒度儀進行礦漿粒度檢測，檢測結(jié)果及時、準(zhǔn)確、直觀，可以有效降低人員勞動強度，杜絕人為因素對檢測結(jié)果的影響。在選礦生產(chǎn)中采用超聲波在線粒度儀可以對磨礦過程的粒度指標(biāo)進行實時監(jiān)控，便于及時調(diào)整控制參數(shù)，提高磨礦粒度的穩(wěn)定性。超聲波在線粒度儀的使用，為實現(xiàn)選礦作業(yè)的自動化和智慧化提供了可靠保證。