稀土選礦浮選過程控制的系統設計探究

布朋朋 王成林（山東省微山湖稀土有限公司，山東 濟寧277600）

在進行稀土選礦時主要是根據溫度、濃度、品位等工藝參數來實現，但就目前我國稀土選礦方式而言，主要是通過原地浸堆法與浮選法來實現，但這兩種方式均較為傳統，而實現自動化則處在初期進展階段，因此，在實現稀土選礦自動化控制時，仍然需要經過長時間研究，這時就需要結合PLC 與以太網來完成對稀土選礦浮選過程控制設計，以此來實現推動我國稀土選礦自動化控制發展。

1 稀土選礦浮選工藝流程

礦漿會進入到加熱攪拌槽內完成加熱處理，待礦漿溫度達到75～80℃時，需要在加熱攪拌槽內加入抑制劑及捕收劑，而后礦漿會自動流進浮選粗選完成選別，待選別完成后粗選尾礦會流進選鈮前濃縮機內，而粗選精礦則會以此流入進浮選精選一、二內，這時精選一、二尾礦會運送會浮選前濃縮機中，同時精選二精礦會隨著精礦濃縮機濃縮處理后，通過真空過濾機進行過濾處理后，過濾尾礦會傳輸回精礦濃縮機中，待針對過濾精礦進行干燥處理及包裝處理后，得到稀土精礦[1]。

2 稀土選礦浮選過程控制系統具體設計

2.1 流程控制系統結構設計

稀土選礦浮選流程控制系統主要選用5層結構體系：

（1）基層服務結構。基層服務結構主要包括：硬件、網絡、操作系統、數據庫等。在構建本系統時，所選用計算機配置為目前市場中最為先進PC計算機配置，同時網絡環境為以太網，控制系統主要是通過DCS來實現，而上位機與下位機分別采用PC計算機與PLC。

（2）核心服務結構。核心服務結構主要是通過運用面向操作人員結構，通過系統自身的處理系統與數據處理邏輯，完成數據庫與實時數據信息之間的交互工作，從而為應用組件結構順利運行打下良好基礎保障；

（3）應用組件結構。應用組件結構戶要是由結構管理、故障分析與診斷預測、網絡參數管理、通訊管理、應用管理、人員管理、系統管理等模塊組成而成，同時應用組件結構會充分保持各個工序之間平衡，確保系統可以正常使用，并為相關操作人員提供操作所需數據端口。

（4）應用工具結構。應用工具結構內主要涵蓋了基層單位日常使用各項處理流程。

（5）應用界面結構。應用界面結構主要作用在于，為使用人員與管理人員提供相同客戶端界面，并充分在客戶端界面中為使用人員與管理人員提供相應技術處理端口，幫助使用人員與管理人員可以更快掌握系統并熟練應用系統。

2.2 流程控制系統中間件技術

稀土選礦浮選流程控制中間件技術較為獨立，同時其也屬于系統控制主要程序之一，在實際應用該技術時，可以充分實現多個技術之間相互兼容，幫助系統通過應用該技術來實現降低節點之間出現差異，并從根本上實現提高系統控制效果。在設計稀土選礦浮選流程控制系統時，將中間件作為主要設計技術之一，提高中間件技術兼容性，為提高稀選廠生產效率與質量起到良好幫助作用[2]。

2.3 流程控制系統工作流技術

就目前控制效果而言，控制浮選技術是實現有機控制效果的主要工藝之一。控制浮選技術主要可以通過控制系統而進行，其中控制是否順利是決定整體技術能否順利進行的主要因素。因為控制的速度較快，為了可以充分規避出現副反應，就需要通過具備高強度混合效果的控制設備，同時也需要充分結合光氣與有機胺，最終通過使用控制系統，完成對有機控制效果的生產。通常情況下，液相光氣化反應器會出現以下幾種反應器的形式：

（1）控制形式。為了可以更好的實現提高反應效率與體積效率，就需要將更加有效的高強度混合控制設備運用在三元復合驅配注工藝中。目前，在生產的過程中，可以通過兩種形式來實現對反應效率與體積效率的提高，第一種是通過在控制的基礎上增加強化混合元件，但其實際反應仍會通過控制來實現；第二種是通過采用高強度混合設備的方式，將其作為替換控制的主要設備，而這一替換設備可以通過選擇控制設備來實現，這樣一來不僅可以有效減少選礦停留時間，同時也可以有效提高反應溫度。

（2）控制形式。間歇性操作的控制效果可以通過控制與浮選方式來實現，而對于產量較大的控制效果而言，就需要通過控制系統進行生產。控制反應器均是通過特殊設計，并確保其具備高速攪拌與較小的容積，這時相較于傳統的控制與浮選方式而言，其反應的溫度也會隨之提高，同時停留時間也在不斷所見，并且反應器體積效率也會不斷增加。

3 稀土選礦浮選過程控制系統實現方法

稀土選礦浮選流程控制主要在于確保浮選關鍵變量得到協同控制，以此確保可以達到單一系統指標，最終實現總體效益高于各個工序變量獨立控制獲得的總體效益。在設計稀土選礦浮選流程控制系統時，主要是通過DCS 控制，而上位機與下位機分別采用PC 計算機與PLC，控制系統網絡結構主要包括：集中控制室（工程師站、3個操作員站、榮譽服務器、移動工程師站、Web發布服務器等）、稀土浮選車間集中控制室（2個網絡交換機、工業以太網環、CPU416-5H）、1 號OLM 控制（DP、ET200M、4 號砂漿站I/O 子站、執行器、電動機、傳感器）、2 號OLM 控制（DP、ET200M、稀土浮選I/O 子站、Y-Link、第三方設備通訊、執行器、電動機、傳感器）、3號OLM控制（DP、ET200M、5 號砂漿站I/O 子站、執行器、電動機、傳感器）、4 號OLM 控制（DP、ET200M、加藥系統I/O子站、執行器、電動機、傳感器）。該控制系統主要選擇使用德國西門子（Siemens）PLC作為控制器，主控站CPU 主要選用SIMATIC PCS7 的CPU400H 系列完成對冗余容錯系統組裝。操作員站上位機與PLC過程控制層之間，主要是通過以太網通訊處理器CP443 與網絡交換機來完成通信。

在實際應用稀土選礦浮選流程控制系統時，主要是通過采用分布式冗余I/O 子站（IM153-2 通訊模塊）來實現，子站PLC柜主要是結合就近放置方式，將其分別放置在低壓配電室內，通過使用子站PLC柜來實現采集現場設備與傳感器信號，同時有效實現輸出信號與控制信號。主站CPU與分布式冗余I/O子站之間主要是通過Profibus DP總線協議來完成傳輸，而當子站距離較遠時，則需要通過光纖方式完成通訊與傳輸。分布式冗余I/O子站（IM153-2通訊模塊）主要是通過使用S7-300系統模塊來實現，并針對模塊配備源背板總線，可以有效實現帶電插拔，這樣一來當子站出現故障時，就可以更加方便更換故障子站[3]。

4 結語

綜上所述，為了可以更好實現對稀土選礦浮選流程控制，就需要全面針對稀土選礦浮選流程展開分析，同時也需要充分提高稀土選礦浮選流程控制系統各個環節設計，全面完善系統結構，從而為監測與控制起到良好的幫助作用。通過上述的分析與研究，可以充分實現設計稀土選礦浮選流程控制系統，有效完善系統，同時在上述對稀土選礦浮選流程控制系統實現方法分析，有效實現提高系統應用效果，為促進與提高稀選廠生產質量與效率，起到良好幫助作用，并為我國工業生產發展起到推動作用。