濃密機控制方案設計與應用

才 超

（中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038）

1 引言

濃密機是冶金行業常用的大型工藝設備之一。其作用是將礦漿固液分離，從而達到取得其溢流上清液或底流濃縮礦漿的目的。濃密機可以分為普通自然沉淀濃密機和高效濃密機［1］。高效濃密機由于其占地面積小、能耗低、效率高等諸多優點被廣泛應用于冶金行業。濃密機底流排礦自動控制和絮凝劑添加自動控制起到重要作用。本文結合實際項目，介紹以上兩種控制的新方式。

2 濃密機底流排礦自動控制［2-4］

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

本項目底流控制的核心是根據進料干礦量與排料干礦量基本相同，推導出底流排礦流量，通過排礦流量的設定值與測量值進行PID控制運算，從而控制濃密機底流排礦變頻渣漿泵轉速。實現濃密機底流排礦自動控制。

礦漿濃度可由礦漿中固體密度、液體密度及礦漿密度推導得出：

式中：c為礦漿濃度；ρ固為礦漿中固體密度，根據實際工況設定；ρ液為礦漿中液體密度，根據實際工況設定；ρ礦為礦漿整體密度，由管道安裝密度計測得。

進料干礦量由進料管道礦漿流量計、密度計測量值結合式（1）計算得出。

式中：A進料干礦為進料干礦量；f進料為進料流量，由進料管道礦漿流量計測得；ρ進料為進料密度，由進料管道礦漿密度計測得；c進料為進料濃度，由式（1）得出。

排料干礦量由排料管道礦漿流量計、密度計測量值結合式（1）計算得出。

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測得；c排料為排料濃度，由式（1）得出。

根據進料干礦量與排料干礦量近似守恒原理結合（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量值進行PID控制運算，從而實現排料變頻渣漿泵轉速的自動控制。濃密機底流自動控制系統畫面如圖1所示。

圖1 濃密機底流自動控制系統畫面

3 絮凝劑添加自動控制系統

為了改善高效濃密機礦漿沉降效果，實際應用中采用添加絮凝劑促進礦漿沉降。給礦與絮凝劑混合之后，通過中心豎筒進入到濃密機，由進料豎筒出口端的導流板強迫礦漿沿水平方向向四周擴散，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，使細粒無法隨液體上升，從而達到固液分離目的。

絮凝劑添加過少會影響濃密效率，添加過多會導致絮凝物料松散，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導致濃密機跑渾［5-6］，如圖2所示為某黃金冶煉廠濃密機跑混圖片，此次濃密機跑渾直接導致后序生產流程不穩定，直接影響生產指標。經查找原因，是由于夜班值班人員沒有按照實際用量添加絮凝劑導致，因此正確的控制絮凝劑的添加量，對于濃密生產過程至關重要。

圖2 某黃金冶煉廠濃密機跑渾

本項目設計了絮凝劑添加自動控制，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定好的根據實際絮凝劑對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定生產的工況，比例不變。

所以根據進料干礦量、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進料干礦為進料干礦量，由式（2）得出；ρ絮凝劑為絮凝劑密度，根據工況設定；c絮凝劑為絮凝劑濃度，根據工況設定；α絮凝劑為絮凝劑添加比例，手動設定。

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量值進行PID運算，控制絮凝劑添加變頻泵轉速，以實現絮凝劑添加自動控制。如圖3所示。

濃密機物料系統減少了現場工作人員的工作強度，提高了工作效率。

圖3 絮凝劑添加自動控制系統

4 結語

濃密機作為冶金行業重要生產設備，在生產過程中有著重要作用。本文結合實際項目設計完成濃密機底流自動控制及濃密機絮凝劑添加自動控制，在設計生產運行中控制效果良好、運行穩定。對于減少勞動強度、提高生產效率、穩定生產過程取得顯著成效。