22Na濃(密)度計在馬鋼羅河選礦廠的應用

沈 毅

(安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司)

羅河選礦廠磨選工序為階段磨礦—浮選—弱磁選，將一段磨礦溢流濃度控制在合理的范圍內對后續浮選精礦選別及設備穩定運行至關重要。多年來羅河選礦廠為優化提升磨礦及浮選效果，一直在探索能夠滿足使用精度要求且穩定可靠的濃度在線檢測儀表。針對工業領域常用的超聲波濃(密)度計、放射性同位素濃(密)度計、音叉式濃度計、科里奧利濃(密)度計等在線式濃(密)度計在羅河選礦廠進行了長期的現場應用試驗，試驗得出22Na濃(密)度計因其非接觸式測量、安全環保的特點可有效解決磨礦過程濃度難以監測的難題。

1 儀表應用工藝條件

羅河選礦廠磨選工藝采用階段磨礦—階段選別—先浮后磁的選礦工藝流程，浮選硫鐵礦得到硫精礦，浮選尾礦經弱磁粗選，粗精礦磨至-0.074 mm 75%，弱磁精選得到弱磁鐵精礦。礦石硬度12～16，浮選給礦-0.074 mm 55%，浮選給礦濃度42%，礦漿流均由渣漿泵動力輸送，礦漿顆粒粗、流速快，夾雜少量氣泡。浮選給礦礦漿濃度的控制對后續選別效率及設備的穩定運行至關重要。

2 存在的問題

浮選給礦濃度過高會加快設備磨損，縮短浮選設備使用壽命，同時易造成浮選機沉槽，極大地影響生產的連續性；浮選給礦濃度過低將影響浮選效果[1]。為尋找適合現場使用的濃(密)度計，羅河選礦廠會同國內外多個知名儀表廠家對超聲波式濃(密)度計、音叉式濃(密)度計及科里奧利濃(密)度計進行了現場應用試驗，但均未達到理想的使用效果。

(1)在浮選給礦管道及浮選給礦泵池進礦溜槽分別進行了管段式及浸入式超聲波濃度計的現場應用試驗。管段式超聲波濃度計礦漿夾雜氣泡，儀表精度及穩定性不夠，儀表探頭及管節易磨損，生產過程中管道磨通后拆卸不便，易造成生產中斷；在礦漿溜槽內安裝浸入式濃度計需將溜槽液位抬高，但影響礦漿流通，造成溜槽漫礦，同樣也存在氣泡影響檢測精度及探頭易磨損的問題。

(2)音叉式濃度計對介質流速要求不超過1 m/s，但應用現場無論是在溜槽上安裝還是在管道上安裝，礦漿流速均超過2 m/s，礦漿流人為降速后易造成礦漿分層、沉降、堵塞等問題。

(3)科里奧利濃(密)度計不適用于大口徑管道介質濃(密)度檢測，對介質內的氣泡及外界振動較為敏感，由于動力輸送管道振動較大，儀表精度及穩定性難以保證；對礦漿進行截流后同樣存在易磨損、易堵塞的問題，現場應用效果不佳。

(4)放射性同位素濃(密)度計采用管道夾抱式非接觸測量，應用范圍廣、精度高、安裝方便，在很大程度上解決了濃度檢測的難題，但因申報手續繁瑣，使用及管理過程需要專人負責，管理成本高，存在一定的安全隱患，且存在放射源不易處置等問題。

3 22Na濃(密)度計簡介

3.1 測量原理

22Na濃(密)度計是由22Na放射源產生的γ射線穿過被測介質，其中一部分γ射線被介質阻擋吸收，剩余的部分射線被探測器接收，探測器接收的γ射線量越多則表明被測介質的濃(密)度越小，反之亦然[2]。根據探測器接收γ射線的衰減程度，智能測控儀計算電離輻射通量的變化情況，進而得出工藝管道內介質的濃(密)度值，并可以標準的4～20 mA電流信號輸出至智能儀表或DCS控制系統。

3.2 儀表構成說明

22Na濃 (密) 度計由夾抱裝置、探測器、射線輸出裝置、智能測控儀等組成(圖1)。

圖1 22Na濃(密)度計系統結構

3.3 儀表指標參數

DF-5428濃(密) 度計可有效應用在管徑為DN80～DN300的工藝管道，儀表采用AC220V供電，輸出4～20 mA信號，要求現場環境溫度在-20～45 ℃，管道輸送礦漿物料連續。

3.4 用 途

DF-5428濃 (密) 度計可應用于冶金、礦山、化工、煤炭、污水處理等行業中各種料液濃(密)度的在線檢測。

3.5 技術特點

(1)使用活度<1×106Bq的22Na放射源，半衰期為2.6 a，低于國家標準 GB 18871—200《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》，對人體無傷害，對環境無污染，在國家生態環境部的豁免清單之內,可以當做普通儀表使用。

(2)探測器采用高靈敏、高效率的閃爍體、自動穩峰技術，可對溫度變化或元器件老化等因素造成的儀器漂移進行補償，具有極高的穩定性，大大減少儀表的維護工作。

(3)非接觸式測量方式，探測器及放射源安裝在工藝管道外側，不受物料的黏稠、腐蝕、高溫、高壓、磨損等惡劣條件影響，長期運行穩定可靠，經久耐用。

(4)適應性強，任何環境因素以及物料的速度、溫度等均對射線測量沒有影響。

(5)濃 (密) 度計采用管道夾抱式安裝，安裝便捷，不與檢測介質直接接觸，在生產過程中同樣可以順利的完成儀表地拆解、維修、更換工作，極大地滿足現場的使用需求。

4 22Na濃(密)度計的應用效果

4.1 工藝點情況

22Na濃度計應用于現場浮選給礦管道礦漿的濃度檢測。

4.2 夾抱裝置應用情況

夾抱裝置包含射線輸出裝置、射線接收裝置、螺桿3部分，射線輸出裝置固定22Na放射源，射線接收裝置固定探測器，采用螺桿將夾抱裝置固定于被測管道上。22Na放射源及射線接收裝置安裝、拆卸較為方便，無須停產處理。

4.3 智能測控儀應用情況

智能測控儀包含數據處理、顯示單元，智能測控儀可就近安裝于被測工藝點處，方便操作人員實時掌握被測工藝點的濃度信息，以對現場工藝做出及時調節。測控儀也會輸出4～20 mA信號給控制中心，便于現場自動化集中控制。

4.4 應用情況

22Na濃度計在選礦廠現場應用半年以來，精度及趨勢性良好，對比數據及趨勢見表1、圖2。

圖2 2019年8—12月份西北角鉆機穿孔產量

表1 一段浮選給礦DF-5428濃度計驗證數據

圖2 濃度驗證數據趨勢圖

將22Na濃(密)度計測控儀輸出的4～20 mA信號接至磨礦智能控制系統，通過設備運行狀態數據及浮選給礦濃度等其他磨礦過程指標數據的實時在線監測，系統可自動調節給礦給水量，在保證浮選給礦濃度等生產指標及設備安全穩定運行的前提下，最大限度地提升了一段磨機的臺時能力，實現了磨礦的智能控制[3]。

5 結 論

(1)礦漿濃度是磨選工藝流程中的重要指標，實現對磨選過程濃度的實時在線檢測與控制，對提升選別效果有著重要的指導意義。

(2)超聲波式濃(密)度計、音叉式濃(密)度計、科里奧利濃(密)度計及放射性同位素濃(密)度計因其檢測原理、管理成本、安全隱患等方面的原因，在選礦工藝流程中應用都有一定的局限性。22Na濃(密)度計因其非接觸式測量、安全環保的特點，在磨選工藝流程中的應用更為廣闊。

(3)隨著礦山智能化建設的推廣，22Na在線檢測型濃(密)度計的應用可有效解決磨礦過程濃度難以檢測的難題，加快礦山智能化建設的步伐。

(4)22Na濃(密)度計在羅河選礦廠已連續運行半年多，在此期間，儀表運行穩定可靠，精度能夠滿足現場使用需求，充分發揮了濃度在線連續檢測的特點，對優化生產、提高效率，降低生產成本起到了重要作用。