在線檢測儀表在選礦行業(yè)中的應用要點研究

關 靜（中冶長天國際工程有限責任公司，湖南長沙410000）

在線檢測儀表在選礦行業(yè)中的應用要點研究

關 靜（中冶長天國際工程有限責任公司，湖南長沙410000）

本文就礦漿在線品位分析儀在選礦行業(yè)中的應用進行了簡要分析。

選礦；礦漿在線品位分析儀；應用要點

引言

當前，我國僅有幾家大型選礦廠與新建選礦廠實現(xiàn)了自動化，大量的中小型選礦廠采取的依舊是傳管理模式，使用人工進行操作，生產(chǎn)效率低下、勞動強度大、能耗十分高，同時因為人工操作具有隨意性的特點，加之礦石性質具有變化性，因此指標波動幅度頗大。近些年，我國安監(jiān)總局提出構建選礦廠安全生產(chǎn)標準化模式，對此選礦廠必須加大自動化儀表儀器與裝備的引進力度，推進選礦過程的自動化發(fā)展。

1 礦漿在線品位分析儀及其原理

在線品位分析儀可以實時測出礦漿中目的金屬的品位，提高回收率，使選礦過程最優(yōu)化。礦漿在線品位分析儀通過能量色散分析技術，以光管激發(fā)被測試樣。由于入射能量比被測試樣的原子內層電子結合能高，則高能射線能夠驅逐一個內層電子，產(chǎn)生一個空穴，此時外層電子會自發(fā)從能量高狀態(tài)躍遷至能量低狀態(tài)。外層電子躍入內層空穴后，會出現(xiàn)一個能量差，若是此能量無法被原子內部所吸收，則會通過輻射的方式釋放，從而產(chǎn)生了射線熒光。因為射線熒光能量具有特征性，和元素存在一對一的關系；此外，在一定的檢測周期內熒光光子數(shù)與元素含量成正比，依據(jù)熒光的上述特點實現(xiàn)對元素的定性和定量分析。熒光品位分析原理見圖1。

圖1 熒光品位分析原理

根據(jù)測量原理，可以將礦漿在線品位分析儀分為兩種類型：①波長色散型分析儀；②能量色散型分析儀，其主要區(qū)別在于有無分光晶體。波長色散型分析儀引入了分光晶體組件，其作用是將能量相近的能譜峰分開，以此來達到更高的分辨率和檢測精度；而能量色散型分析儀則只需要激發(fā)源和相關電子與控制部分，系統(tǒng)結構相對簡單。

2 礦漿在線品位分析儀組成

礦漿在線品位分析儀的組成部分主要包括：①取樣裝置；②品位儀主機探頭；③自動校正裝置；④計算機系統(tǒng)；⑤廠房大屏幕監(jiān)視器。

2.1 取樣裝置

取樣裝置包括以下幾種組成部分：①攪拌桶；②吸漿管；③樣品盒；④水射器；⑤管道閥門，具體如圖2所示。若是動力水流壓力≥0.2MPa，則在流經(jīng)水射器時，會導致水射器的腔體出現(xiàn)負壓，礦漿被提升起來并流經(jīng)樣品盒，以供儀器檢測。此種取樣裝置的結構十分簡單，造價低，并且使用維護較為方便。

圖2 取樣系統(tǒng)示意圖

2.2 主機探頭

熒光品位儀將一體化光管作為激發(fā)源，通過調整光管工作電壓、電流，實現(xiàn)射線源輸出能量范圍與照射量率的可調。傳感器使用的是SI-PIN半導體探測，其體積較小，分辨率高，使用性能也十分穩(wěn)定。該探測器對55Fe源能量的分辨率可達到148eV，內部自帶電制冷裝置，因此能夠在常溫下進行工作。此外，該探測器還集成了前置放大器，實現(xiàn)系統(tǒng)集成度的有效提高。通過光源激發(fā)被測礦漿，出現(xiàn)特征熒光，其后半導體探測器會將所檢測得到的熒光轉化為電脈沖信號，由前置放大器于主放大器加以放大，其后送至多道脈沖譜儀，由多道脈沖譜儀按照幅度對測量的脈沖信號進行分類，對每個幅度間隔內輸入脈沖個數(shù)進行分別統(tǒng)計，最終獲得輸入信號脈沖幅度分布曲線。

2.3 自動校正裝置

因為溫度與測量環(huán)境變化的影響，儀器測量時難免出現(xiàn)“譜漂”現(xiàn)象，“譜漂”會導致分析結果出現(xiàn)較大誤差。為了有效避免譜漂對測量精度影響，需在儀器內部設計一套自動校正的裝置。通過定時校正標樣，消除電子系統(tǒng)漂移影響，令檢測結果更為準確。如圖3所示，自動校正裝置組成部分主要包括：①標樣塊；②標樣引走機構（光驅支架）；③驅動；④檢測電路。標樣塊主要由礦粉、電玉粉按一定比例壓制得到，標樣塊安裝于可控運動光驅托盤上。

圖3 自動校正裝置組成

2.4 計算機系統(tǒng)

為了能夠適應復雜工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，則上位計算機使用的是工業(yè)控制計算機，增強其對撞擊、振動、溫差變化等環(huán)境的適應能力，增強系統(tǒng)可靠性。監(jiān)測系統(tǒng)軟件使用面向對象的程序設計開發(fā)。通過多道譜儀采集能譜數(shù)據(jù)，利用數(shù)學模型計算、實時顯示各檢測點所對應的元素品位值。此外，軟件系統(tǒng)具有譜形監(jiān)測、自動校準、標定建模、報表查詢打印等功能。在監(jiān)測系統(tǒng)的顯示終端，需另外配備一臺大屏幕監(jiān)視器，便于浮選操作人員能夠隨時查看實時品位數(shù)據(jù)，有效增強生產(chǎn)指導能力，提高生產(chǎn)管理水平。

3 礦漿在線品位分析儀在我國鐵礦中的運用現(xiàn)狀

Courier系列品位分析儀主要是利用X射線熒光分析原理，通過射線的照射，被測樣品產(chǎn)生熒光射線，每種元素都會對應一種特征波長，故而可實現(xiàn)各種元素的有效分辨。熒光射線強度與元素含量成正比，可通過轉換、分析計算，獲得所含元素品位。從1967年奧托昆普公司所推出的Courier300開始，幾十年發(fā)展后，Courier系列已有數(shù)種型號：Courier300、Courier30、Courier30AP、Couri-er30P、Courier3SL 和 Courier6SL。最初的 Couri-er300利用大功率射線作為激發(fā)源，Courier30使用的則是低功率射線管，并增加了礦漿多路轉換器。在Courier30基礎上，Courier30AP將測量流道擴充至12個，Courier6SL增加了可控制取樣多路器，能夠同時對24個樣品進行檢測，有效提高射線熒光激發(fā)強度，Courier3SL結構較為緊湊，占地面積偏小。如下所示即為Courier3SL工作原理圖（見圖4），其組成部分包括：①一次取樣設備；②二次取樣設備；③樣品縮分組件；④分析儀探頭；⑤標定取樣器；⑥探頭控制裝置；⑦分析儀管理站。

Courier系列品位分析儀可分析鐵、銅、鉛、鋅、錳等元素，一機最大可以有16個檢測點，可以實現(xiàn)多元素的在線檢測，各測點可實時連續(xù)測量分析，因此具有很強的代表性。Courier系列在我國很多礦山都有應用，如凡口鉛鋅礦選廠等。通過應用Courier分析儀，各選礦廠回收率、精礦品位都有了不同程度的提高，藥劑消耗也顯著下降。Courier系列一臺儀器可以同時對幾個甚至十多個礦流進行檢測，大大減少了投資成本。

圖4 Courier3SL工作原理圖

4 儀表的維護與保養(yǎng)

儀表在污染環(huán)境下工作，只有保持儀表及其傳感器的清潔才能保證測量的準確性。pH計等分析儀表的傳感器與礦漿直接接觸，必須間隔一定時間就要全面清洗才能保證測量的準確性。儀表在長期運行過程中需要定期校正，以保證儀表測量結果的可靠性。儀表的校驗周期，應根據(jù)水質變化進行調整，如果水質較差，則校驗周期就應縮短。如果長時間停機后重新啟動、更換電極、泵管等或更換不同批號的試劑等情況下，儀表必須經(jīng)校驗后才能投入使用。設計選用的分析儀表采用化學比色法原理進行檢測，運行過程中需要用到相應離子的試劑。試劑需要定期更換，保證試劑不會變質，同時控制儲存環(huán)境溫度。

為保證礦漿在線品位分析儀的可靠運行，精度符合生產(chǎn)要求，現(xiàn)場使用和維護需注意以下事項：①根據(jù)現(xiàn)場情況對探頭檢測窗口薄膜進行及時更換，并做好“羊角型”樣盒結垢的清理工作，以有效減輕薄膜磨損與結垢導致的測量誤差。②因為各個檢測點礦漿濃度、粒度不相同，水射器噴嘴磨損程度存在差異。使用一段時間之后，應摸清規(guī)律，及時對水射器噴嘴進行更換。③取樣系統(tǒng)（包括濾盒、吸漿管、連接軟管、水射器等）需定期清理。

5 結束語

礦漿在線品位分析儀達到了實時監(jiān)測礦漿品位及濃度的變化信息的目的，操作人員根據(jù)品位變化信息合理調整藥劑的使用量與操作方法，提高精礦回收率，通過自動控制系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)人力資源成本、化驗費用的節(jié)約，獲得顯著的綜合經(jīng)濟效益。

[1]王俊鵬，曾榮杰.新型多流道礦漿濃度粒度檢測裝置研制[J].礦冶，2009，18（2）：84～88.

[2]劉海軍，賈勇強.自動化儀表在選礦系統(tǒng)中的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2014：11～12.

[3]王為鵬.自動化新技術在選礦廠的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2013：45～46.

TD928

A

2095-2066（2016）05-0108-02

2016-1-18

關 靜（1963-），女，工程師，大專，主要從事設計及工程管理工作。