浮選槽液位控制研究

王威(遼寧建筑職業學院,遼寧 遼陽 111000)

0 引言

浮選是選礦過程的一個關鍵環節，但由于浮選過程工藝機理復雜,具有分布參數、非線性和大時滯等特性，難以建立精確數學模型，許多建立在假設條件下的浮選過程機理模型由于其自身復雜性和其假設條件在工業系統中很難得到滿足，因而其應用受到一定限制。目前，神經網絡技術、模糊控制、粗糙集理論，蟻群算法等智能控制和優化算法的發展，極大的改善了常規控制方法的不足。因此，本文以鞍鋼弓長嶺選礦廠浮選過程為研究對象，以穩定浮選生產過程，穩定產品質量為目標，研究浮選過程中智能控制方法。

1 浮選槽液位控制系統流程工藝

目前大型選礦廠為了增加生產規模，一般將多個浮選槽串聯起來，構成多槽浮選系統。本文以弓長嶺選礦廠浮選系統為研究對象，該廠采用的浮選方法是陽離子反浮選方法，采用十二胺和鹽酸按照一定配比作為浮選捕收劑，使無用礦物上浮，進入浮選泡沫中，然后選出。整個浮選系統由串聯浮選槽、加藥裝置、加熱及攪拌裝置、給礦裝置、中礦回收裝置、掃選、磁選及尾礦分離裝置組成。系統工藝框如圖1 所示。

系統流程工藝如圖2 所示。

圖2 選礦工藝流程

系統輸入是細篩下精礦礦漿，即給礦礦漿，它是前段初期選礦工藝的輸出，給礦礦漿由給礦泵通過礦漿管道泵入到給礦箱中，同時按照一定濃度配比好的浮選藥劑也通過控制機構送到給礦箱中。浮選藥劑與給礦礦漿在給礦箱中混合，在高效礦漿攪拌槽中充分攪拌并加熱后進入到浮選槽中，如果藥劑量適當的話浮選槽便可以輸出品位大于68%的精礦，并保持較高的精礦回收率。浮選槽輸出的尾礦輸入到掃選槽中進行進一步處理，掃選槽的輸出一部分由中礦返回泵抽入到高效攪拌槽中重新加工，而另一部分進入到浮選后期工藝設備磁選機、脫水槽等設備中進行后期處理，處理結果為一部分當作最終尾礦排出，另一部分亦由中礦返回泵泵入到高效攪拌槽中進行回收利用。

2 浮選槽液位控制方案

要想很好的控制浮選槽液位，必須要求能夠應用傳感器準確的檢測到浮選槽的液位，可是浮選槽液位的檢測一直是困擾著工程界的難題，這是因為浮選槽中的礦漿比重經常發生變化，且礦漿比重分布不均勻，浮選泡沫厚度經常發生變化。傳統的電容式液位計、吹氣式液位計、浮子式液位變送器和和超聲波都難以準確的檢測到浮選槽的真實液位。弓長嶺選礦廠先后采用過電容式液位計、吹氣式液位計、浮子式液位變送器對浮選槽液位進行檢測，但是這些檢測方法有的誤差大，有的無法直接將檢測結果送入自動控制系統，只能做人工的液位指示。檢測的效果一直不理想。

所以要解決浮選槽液位控制的問題，必須解決兩個問題。一個是準確的液位檢測方法；另一個是良好的控制算法。

圖3 直接照射液面測量距離示意圖

圖4 浮選槽液位測量示意圖

圖5 浮選槽液位控制系統結構示意圖

2.1 液位檢測

由于浮選槽中礦漿分布不均勻，比重經常發生變化，傳統的通過壓力檢測液位的方案是行不通的，所以本文決定采用超聲波測量方法。但用傳統的方法將一個超聲波傳感器在固定高度直接對浮選槽液面進行照射的話，由于浮選槽上層有泡沫存在，其泡沫層厚度經常發生變化，測量必然不準確。采用超聲波傳感器直接照射浮選槽液面測量浮選槽液位的示意圖如圖3所示。

從上面的測量方法得到啟示，本文采用將浮球測量液位和超聲波測量距離的方法結合起來，實現浮選槽液位的自動檢測，并將檢測結果直接送到自動控制系統中去。本文使用的方法示意圖如圖4 所示。

這里將一個金屬平臺頂在浮球上面，浮球通過連接軸固定在浮選槽上。浮球位置隨著浮選槽液位的改變而改變。超聲波傳感器固定在一定高度，不直接照射浮選槽液面，而是照射金屬平臺，通過測量平臺與超聲波傳感器之間的距離，間接測量浮選槽液位的變化。

2.2 液位控制

由圖1 可知，浮選槽液位的調節主要是通過調節浮選槽出口流量來實現的。這里分別以每個浮選槽位對象，采取單獨控制方案，每個浮選槽出口都安裝有電動調節閥。并且使用西門子200PLC 來完成液位的控制。控制系統圖如圖5 所示。

系統控制原理如圖6 所示：

圖6 系統硬件結構

系統工作原理如下：控制器根據設定液位和反饋的實際液位的誤差，通過控制算法控制電磁閥開度從而調節浮選槽液位。