X型在線鐵品位分析儀在山東某鐵選礦廠中的應(yīng)用

李德寶 張偉 王政 金鑫

摘要：介紹了在線鐵品位分析儀在山東某鐵選礦廠的應(yīng)用實踐。對鐵品位分析儀的原理、構(gòu)成、應(yīng)用情況進行了介紹，通過實踐證明，設(shè)備運行穩(wěn)定，實時監(jiān)測品位的變化，起到了指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)、減少損耗、及時穩(wěn)定工藝的作用。

Abstract： This paper introduces the application practice of online iron grade analyzer in an iron concentrator in Shandong. The principle， composition and application of the iron grade analyzer are introduced. Practice has proved that the equipment operates stably， and real-time monitoring of grade changes plays a role in guiding on-site production， reducing losses and stabilizing the process in time.

關(guān)鍵詞：在線品位分析;熒光;鐵

Key words： online grade analysis;fluorescence;iron

中圖分類號：TD463;TD928.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0162-02

0? 引言

鋼鐵是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，鋼鐵產(chǎn)量是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展程度的主要標(biāo)志。冶煉鋼鐵離不開選礦，在選礦過程，原料中各種成份的配比對產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵作用[1]。國內(nèi)用于測定鐵元素的常規(guī)方法為化學(xué)分析法，但其工序繁瑣，化驗周期長，工作效率嚴(yán)重滯后。需要專門的實驗人員采用特定試劑在實驗室進行，因此不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。國際上也有采用雙能量吸收技術(shù)檢測鐵品位的儀表[2]，但受限于儀表自身存在輻射性原因，需要增設(shè)專門的安環(huán)部門，每天需定期巡檢、排查，且放射源保存、回收工作流程繁瑣，增加了相關(guān)管理部門工作量。

1? 產(chǎn)品簡介

1.1 測量原理

在線鐵品位分析儀采用高能 X 光管激發(fā)礦漿鐵元素顆粒產(chǎn)生特征的能譜，利用能譜分析方法及通過核物理運算方法分析被測量物質(zhì)中的鐵元素的含量[3]。

1.2 儀表構(gòu)成說明

在線鐵品位分析儀（不包含現(xiàn)場配套設(shè)備）包括分析主體、上位機、取樣系統(tǒng)等。

分析儀主體包括X射線管、探測器、高壓發(fā)生器、PLC控制單元、電控單元柜、射線管恒溫系統(tǒng)等[4]。

X射線管：發(fā)射出X射線。

探測器：接收被X射線管激發(fā)鐵元素的特征能譜，其還包含多道進行能譜分析及輸出。

高壓發(fā)生器：產(chǎn)生高直流電壓以驅(qū)動X射線管工作發(fā)出射線。

PLC控制單元：分析儀核心控制部分，用于控制分析儀正常運行。

上位機包括工控機、顯示器、板卡、應(yīng)用程序、報警系統(tǒng)等。

取樣系統(tǒng)包括壓力取樣器、取樣器自動清洗等。

壓力形式的取樣器，專為壓力管道在線取樣設(shè)計。取樣原理是利用輸送管道內(nèi)的介質(zhì)壓力，實現(xiàn)從低液位到高液位檢測儀表的在線取樣。特別適合應(yīng)用在工藝泵輸送管道的介質(zhì)取樣。

1.3 儀表指標(biāo)參數(shù)

儀表指標(biāo)參數(shù)如表1所示。

1.4 用途

在線鐵品位分析儀是一種對選礦過程中鐵礦漿品位進行在線檢測的智能儀表。該儀表采用先進的熒光在線檢測技術(shù)，采用非接觸式測量，現(xiàn)場工藝環(huán)境適用性強，可實現(xiàn)實時在線檢測，該儀表長時間運行穩(wěn)定、可靠，檢測精度高。

利用在線鐵品位分析儀實現(xiàn)在線檢測應(yīng)用，可以做到：

檢測結(jié)果精確、快速，具備代表性，能夠及時指導(dǎo)生產(chǎn);

提高產(chǎn)品質(zhì)量;減少藥劑消耗，提高金屬回收率;

降低能耗物耗，降低人工取樣和化學(xué)分析成本。

在線品位分析儀的精確性、可靠性、穩(wěn)定性是決定自動化控制的關(guān)鍵。

2? 技術(shù)特征

載流裝置與測量裝置分離，采用非接觸式檢測，載流裝置包括外部緩沖裝置和流體測量裝置，緩沖裝置內(nèi)含有過濾網(wǎng)，可以過濾礦漿中的雜質(zhì)，保證被測量的礦漿的可靠性，還可消除因礦漿中的氣泡及狀態(tài)發(fā)生變化對測量帶來的影響。流體測量裝置殼體采用上、中、下三部分組成，上部為測量裝置進礦口，中部為測量倉，下部為測量裝置出礦口，測量倉中部有窗口，在窗口裝有封閉膜，測量裝置殼體內(nèi)安裝有射線管、探測器、信號處理器、高壓發(fā)生器等設(shè)備，探測器信號輸出端連接多道處理器，多道處理器信號輸出端連接工控機，通過軟件可得到特征能譜后，計算得出相應(yīng)的品位值。產(chǎn)品采用單工藝點單獨流道測量方式，取樣器根據(jù)用戶使用條件及需求進行設(shè)計、選配。

3? 應(yīng)用效果

3.1 工藝點情況

分析儀應(yīng)用于山東某鐵選礦廠鐵精礦品位檢測，并將檢測結(jié)果（品位值）上傳至配套主機，實現(xiàn)顯示與數(shù)據(jù)存儲查詢等功能。生產(chǎn)班組可利用此實時檢測結(jié)果指導(dǎo)生產(chǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)工藝優(yōu)化控制。現(xiàn)場工藝參數(shù)表如表2所示。

3.2 安裝設(shè)計方案

安裝示意圖如圖1所示。

礦漿取樣器安裝于現(xiàn)場總精礦壓力工藝管道之上，所取礦漿經(jīng)由取樣閥門組及取樣管道利用管道內(nèi)自身壓力輸送到緩沖裝置內(nèi)，礦漿流經(jīng)過緩沖裝置濾雜及穩(wěn)流后向下自流流入到分析儀測量測量腔內(nèi)。

經(jīng)過測量腔具有代表性的礦樣經(jīng)過測量后向下自流流入到取樣裝內(nèi)，如需取樣對儀表進行標(biāo)定或所取工藝班樣樣品，此取樣裝置根據(jù)程序設(shè)定所取具有代表性的合格樣品。

3.3 載流系統(tǒng)應(yīng)用情況

載流系統(tǒng)主要包含取樣器及沖洗裝置，現(xiàn)場鐵精礦輸送管道為泵抽送方式，為用戶選配并設(shè)計了壓力取樣器，內(nèi)部取樣刀口貫穿料流橫截面，避免料流分層對取樣代表性產(chǎn)生影響，取樣器擁有自動沖洗程序功能，通過控制取樣閥門的開關(guān)實現(xiàn)上、下沖水的功能，實現(xiàn)對取樣器內(nèi)部取樣刀及來礦管道的沖洗，防止取樣機構(gòu)及來礦管道的堵塞，通過PLC程序控制氣動膠管閥，可以實現(xiàn)取樣器采樣的定時開關(guān)等功能。

3.4 緩沖系統(tǒng)應(yīng)用情況

分析儀緩沖系統(tǒng)分為緩沖區(qū)、混合區(qū)、溢流區(qū)三部分，緩沖區(qū)使來礦經(jīng)過一定的緩沖，混合區(qū)可使來礦能夠充分混合均勻，避免出現(xiàn)分層現(xiàn)象。使分析儀所測量的礦漿品位與現(xiàn)場實際的品位一致，溢流區(qū)是將未完全檢測的礦漿以自流的方式返回現(xiàn)場工藝點，避免了樣品的污染、浪費。

3.5 取樣及回礦方式

現(xiàn)場鐵精礦工藝點采用壓力管道取樣器取樣，壓力方式流入緩沖裝置、分析儀，由于現(xiàn)場分析儀安裝于車間中部，故檢測后的礦漿及緩沖裝置溢流區(qū)的礦漿通過自流方式返回鐵精礦泵池。

3.6 應(yīng)用情況

分析儀對鐵精礦中的鐵品位監(jiān)測，鐵精礦作為鐵選礦廠工藝流程中最終點，直接影響成品的效益。分析儀在現(xiàn)場應(yīng)用半年以來，精度及趨勢性方面良好，且對照效果滿足用戶要求。對照趨勢如圖2所示。

4? 結(jié)論

在線鐵品位分析儀在山東某鐵選礦廠已經(jīng)連續(xù)使用半年多，在這段時間內(nèi)，分析儀運行穩(wěn)定，維護量少，充分發(fā)揮了品位及時顯示、穩(wěn)定生產(chǎn)的作用，對提高產(chǎn)品合格率，降低成本起到了較大作用。①在線鐵品位儀分析儀能夠?qū)崟r準(zhǔn)確的分析出礦漿中鐵元素含量，避免了人工化驗的滯后性，減少人為因素的影響。整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定，維護量少，節(jié)省了人力和維護成本，確保了生產(chǎn)穩(wěn)定性。②在線鐵礦漿品位儀在鐵的選礦方面具有廣泛的適應(yīng)性，在鐵的選礦中推廣應(yīng)用的前景非常廣闊。

參考文獻：

[1]林春強.在線礦漿品位分析儀的設(shè)計與現(xiàn)場應(yīng)用[D].大連理工大學(xué)，2013.

[2]侯朝勤.鐵礦漿品位在線分析系統(tǒng)的研制[J].同位素，2003（Z1）.

[3]周洪軍.X熒光在線品位分析儀在鹿鳴選礦廠中的應(yīng)用[J].有色冶金設(shè)計與研究，2015（03）.