沈 毅

(安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司)

羅河選礦廠磨選工序?yàn)殡A段磨礦—浮選—弱磁選，將一段磨礦溢流濃度控制在合理的范圍內(nèi)對(duì)后續(xù)浮選精礦選別及設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。多年來羅河選礦廠為優(yōu)化提升磨礦及浮選效果，一直在探索能夠滿足使用精度要求且穩(wěn)定可靠的濃度在線檢測(cè)儀表。針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域常用的超聲波濃(密)度計(jì)、放射性同位素濃(密)度計(jì)、音叉式濃度計(jì)、科里奧利濃(密)度計(jì)等在線式濃(密)度計(jì)在羅河選礦廠進(jìn)行了長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)得出22Na濃(密)度計(jì)因其非接觸式測(cè)量、安全環(huán)保的特點(diǎn)可有效解決磨礦過程濃度難以監(jiān)測(cè)的難題。

1 儀表應(yīng)用工藝條件

羅河選礦廠磨選工藝采用階段磨礦—階段選別—先浮后磁的選礦工藝流程，浮選硫鐵礦得到硫精礦，浮選尾礦經(jīng)弱磁粗選，粗精礦磨至-0.074 mm 75%，弱磁精選得到弱磁鐵精礦。礦石硬度12～16，浮選給礦-0.074 mm 55%，浮選給礦濃度42%，礦漿流均由渣漿泵動(dòng)力輸送，礦漿顆粒粗、流速快，夾雜少量氣泡。浮選給礦礦漿濃度的控制對(duì)后續(xù)選別效率及設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

2 存在的問題

浮選給礦濃度過高會(huì)加快設(shè)備磨損，縮短浮選設(shè)備使用壽命，同時(shí)易造成浮選機(jī)沉槽，極大地影響生產(chǎn)的連續(xù)性；浮選給礦濃度過低將影響浮選效果[1]。為尋找適合現(xiàn)場(chǎng)使用的濃(密)度計(jì)，羅河選礦廠會(huì)同國(guó)內(nèi)外多個(gè)知名儀表廠家對(duì)超聲波式濃(密)度計(jì)、音叉式濃(密)度計(jì)及科里奧利濃(密)度計(jì)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，但均未達(dá)到理想的使用效果。

(1)在浮選給礦管道及浮選給礦泵池進(jìn)礦溜槽分別進(jìn)行了管段式及浸入式超聲波濃度計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。管段式超聲波濃度計(jì)礦漿夾雜氣泡，儀表精度及穩(wěn)定性不夠，儀表探頭及管節(jié)易磨損，生產(chǎn)過程中管道磨通后拆卸不便，易造成生產(chǎn)中斷；在礦漿溜槽內(nèi)安裝浸入式濃度計(jì)需將溜槽液位抬高，但影響礦漿流通，造成溜槽漫礦，同樣也存在氣泡影響檢測(cè)精度及探頭易磨損的問題。

(2)音叉式濃度計(jì)對(duì)介質(zhì)流速要求不超過1 m/s，但應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)無論是在溜槽上安裝還是在管道上安裝，礦漿流速均超過2 m/s，礦漿流人為降速后易造成礦漿分層、沉降、堵塞等問題。

(3)科里奧利濃(密)度計(jì)不適用于大口徑管道介質(zhì)濃(密)度檢測(cè)，對(duì)介質(zhì)內(nèi)的氣泡及外界振動(dòng)較為敏感，由于動(dòng)力輸送管道振動(dòng)較大，儀表精度及穩(wěn)定性難以保證；對(duì)礦漿進(jìn)行截流后同樣存在易磨損、易堵塞的問題，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果不佳。

(4)放射性同位素濃(密)度計(jì)采用管道夾抱式非接觸測(cè)量，應(yīng)用范圍廣、精度高、安裝方便，在很大程度上解決了濃度檢測(cè)的難題，但因申報(bào)手續(xù)繁瑣，使用及管理過程需要專人負(fù)責(zé)，管理成本高，存在一定的安全隱患，且存在放射源不易處置等問題。

3 22Na濃(密)度計(jì)簡(jiǎn)介

3.1 測(cè)量原理

22Na濃(密)度計(jì)是由22Na放射源產(chǎn)生的γ射線穿過被測(cè)介質(zhì)，其中一部分γ射線被介質(zhì)阻擋吸收，剩余的部分射線被探測(cè)器接收，探測(cè)器接收的γ射線量越多則表明被測(cè)介質(zhì)的濃(密)度越小，反之亦然[2]。根據(jù)探測(cè)器接收γ射線的衰減程度，智能測(cè)控儀計(jì)算電離輻射通量的變化情況，進(jìn)而得出工藝管道內(nèi)介質(zhì)的濃(密)度值，并可以標(biāo)準(zhǔn)的4～20 mA電流信號(hào)輸出至智能儀表或DCS控制系統(tǒng)。

3.2 儀表構(gòu)成說明

22Na濃 (密) 度計(jì)由夾抱裝置、探測(cè)器、射線輸出裝置、智能測(cè)控儀等組成(圖1)。

圖1 22Na濃(密)度計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3 儀表指標(biāo)參數(shù)

DF-5428濃(密) 度計(jì)可有效應(yīng)用在管徑為DN80～DN300的工藝管道，儀表采用AC220V供電，輸出4～20 mA信號(hào)，要求現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度在-20～45 ℃，管道輸送礦漿物料連續(xù)。

3.4 用 途

DF-5428濃 (密) 度計(jì)可應(yīng)用于冶金、礦山、化工、煤炭、污水處理等行業(yè)中各種料液濃(密)度的在線檢測(cè)。

3.5 技術(shù)特點(diǎn)

(1)使用活度<1×106Bq的22Na放射源，半衰期為2.6 a，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 18871—200《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)人體無傷害，對(duì)環(huán)境無污染，在國(guó)家生態(tài)環(huán)境部的豁免清單之內(nèi),可以當(dāng)做普通儀表使用。

(2)探測(cè)器采用高靈敏、高效率的閃爍體、自動(dòng)穩(wěn)峰技術(shù)，可對(duì)溫度變化或元器件老化等因素造成的儀器漂移進(jìn)行補(bǔ)償，具有極高的穩(wěn)定性，大大減少儀表的維護(hù)工作。

(3)非接觸式測(cè)量方式，探測(cè)器及放射源安裝在工藝管道外側(cè)，不受物料的黏稠、腐蝕、高溫、高壓、磨損等惡劣條件影響，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)久耐用。

(4)適應(yīng)性強(qiáng)，任何環(huán)境因素以及物料的速度、溫度等均對(duì)射線測(cè)量沒有影響。

(5)濃 (密) 度計(jì)采用管道夾抱式安裝，安裝便捷，不與檢測(cè)介質(zhì)直接接觸，在生產(chǎn)過程中同樣可以順利的完成儀表地拆解、維修、更換工作，極大地滿足現(xiàn)場(chǎng)的使用需求。

4 22Na濃(密)度計(jì)的應(yīng)用效果

4.1 工藝點(diǎn)情況

22Na濃度計(jì)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)浮選給礦管道礦漿的濃度檢測(cè)。

4.2 夾抱裝置應(yīng)用情況

夾抱裝置包含射線輸出裝置、射線接收裝置、螺桿3部分，射線輸出裝置固定22Na放射源，射線接收裝置固定探測(cè)器，采用螺桿將夾抱裝置固定于被測(cè)管道上。22Na放射源及射線接收裝置安裝、拆卸較為方便，無須停產(chǎn)處理。

4.3 智能測(cè)控儀應(yīng)用情況

智能測(cè)控儀包含數(shù)據(jù)處理、顯示單元，智能測(cè)控儀可就近安裝于被測(cè)工藝點(diǎn)處，方便操作人員實(shí)時(shí)掌握被測(cè)工藝點(diǎn)的濃度信息，以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝做出及時(shí)調(diào)節(jié)。測(cè)控儀也會(huì)輸出4～20 mA信號(hào)給控制中心，便于現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化集中控制。

4.4 應(yīng)用情況

22Na濃度計(jì)在選礦廠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用半年以來，精度及趨勢(shì)性良好，對(duì)比數(shù)據(jù)及趨勢(shì)見表1、圖2。

圖2 2019年8—12月份西北角鉆機(jī)穿孔產(chǎn)量

表1 一段浮選給礦DF-5428濃度計(jì)驗(yàn)證數(shù)據(jù)

圖2 濃度驗(yàn)證數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖

將22Na濃(密)度計(jì)測(cè)控儀輸出的4～20 mA信號(hào)接至磨礦智能控制系統(tǒng)，通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)及浮選給礦濃度等其他磨礦過程指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)節(jié)給礦給水量，在保證浮選給礦濃度等生產(chǎn)指標(biāo)及設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，最大限度地提升了一段磨機(jī)的臺(tái)時(shí)能力，實(shí)現(xiàn)了磨礦的智能控制[3]。

5 結(jié) 論

(1)礦漿濃度是磨選工藝流程中的重要指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磨選過程濃度的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與控制，對(duì)提升選別效果有著重要的指導(dǎo)意義。

(2)超聲波式濃(密)度計(jì)、音叉式濃(密)度計(jì)、科里奧利濃(密)度計(jì)及放射性同位素濃(密)度計(jì)因其檢測(cè)原理、管理成本、安全隱患等方面的原因，在選礦工藝流程中應(yīng)用都有一定的局限性。22Na濃(密)度計(jì)因其非接觸式測(cè)量、安全環(huán)保的特點(diǎn)，在磨選工藝流程中的應(yīng)用更為廣闊。

(3)隨著礦山智能化建設(shè)的推廣，22Na在線檢測(cè)型濃(密)度計(jì)的應(yīng)用可有效解決磨礦過程濃度難以檢測(cè)的難題，加快礦山智能化建設(shè)的步伐。

(4)22Na濃(密)度計(jì)在羅河選礦廠已連續(xù)運(yùn)行半年多，在此期間，儀表運(yùn)行穩(wěn)定可靠，精度能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)使用需求，充分發(fā)揮了濃度在線連續(xù)檢測(cè)的特點(diǎn)，對(duì)優(yōu)化生產(chǎn)、提高效率，降低生產(chǎn)成本起到了重要作用。