某铁选厂浮选加药系统的自动化改造

某选铁厂选用的浮选机采用的传统的人工手动加药装置，不仅生产效率低、浮选成本较高，而且药剂消耗量大，工人的劳动强度也超荷，严重制约着该铁选厂的经济效益。因此，该铁选厂委托红星机器厂对其浮选加药控制系统进行了自动化改造。

一、改造方案

目前，浮选系统加药方式有两种，一种是在一次浮选入料泵的入口处集中加药，第二种是在矿浆预处理器上方分点加药。根据该铁选厂的实际情况和其他铁选厂的应用经验，第二种加药方式更合理。在确定加药方式的基础上，设计浮选系统自动加药控制系统，并安装相应的设备与仪器。在矿浆入浮选机总管道上安装浓度计，测量入浮矿浆浓度；在每台矿浆预处理器入料管道上安装矿浆流量计和循环水流量计，测量管内流体流量；在每台浮选机的矿浆预处理器上安装两台计量泵，实现即时定量加药。

该系统可根据每台浮选机的入浮矿浆量（以铁矿计算）单独加药，调控精确，且能够消除入浮铁矿性质差异带来的偏差；加药点靠近浮选机，加药管路较短，系统灵敏度高，有利于消除控制系统的滞后性；可以计算出每台浮选机的入浮矿浆流量和浓度，生产数据全面，有助于总结分析生产工艺和岗位司机操作。

二、浮选自动加药控制系统

浮选自动加药控制系统是通过检测浮选机的入浮矿浆浓度与流量，并计算出铁矿量，进而建立浮选药剂添加量与铁矿量、入浮矿浆浓度关系的数学模型，通过流量计和浓度计对所需数据进行采集，以控制核心PLC对数据进行处理，实时跟踪入浮矿浆浓度和流量变化，及时调整浮选药剂添加量的生产过程自动控制系统。

1、控制原理

浮选自动加药控制系统是一个动态系统，即浮选药剂添加量由入浮矿浆量、吨煤药耗量等参数决定，药剂添加量与各参数的关系可表达为：Q0i=K1×m+K0i，（1）式中：Q0i为药剂添加量，i=1、2，L/h；K1为铁矿药耗量，L/t；m为铁矿量，t/h；K0i为修正值，i=1、2，L/h。

在实际生产过程中，由于每台浮选机的工况和入浮矿浆的性质不同，其药剂添加量也存在差异，通过修正值可以对药剂添加量进行微调，以达到满足生产要求的目的。

2、系统结构

该铁选厂浮选自动加药控制系统结构主要由PLC模块、触摸屏、计量泵、浓度计、电磁流量计等组成。其中一台浓度计安装在一次浮选机的DN600入料管道上，10台电磁流量计分别安装在5台矿浆预处理器的矿浆入料管和循环水管上。利用检测到的入浮矿浆浓度和流量数据，可以计算出每台浮选机的入浮矿浆中所含的铁矿量。为了避免药剂罐内液面变化对计量泵输出流量的影响和管路虹吸现象，在管道上安装了背压阀；同时在管道上加装了脉冲阻尼器，以稳定流体压力和流量，消除管道振动现象，确保背压阀正常工作。

3、系统功能

（1）测量与控制功能。PLC通过检测仪表进行数据采集，并通过以太网与触摸屏进行数据交换，数据经CPU计算与处理后，通过输出模块输出控制信号并驱动计量泵工作。该系统不但能够实时跟踪入浮矿浆中的干煤量，而且能够实时动态调节计量泵的流量；其控制方式有两种，分别为自动控制和手动控制，浮选司机可根据实际生产情况选择。

（2）操作、显示、记录功能。这些均是基于触摸屏的人/机交互界面的功能，包括实时显示浮选系统工艺流程和动态参数（包括实时趋势图和历史趋势图）、自动/手动控制方式选择、计量泵远程启停、工艺参数设置、历史记录查询、累积量显示（包括日累积和月累积）等。

三、应用效果

2014年11月该铁选厂浮选自动加药控制系统正式投入使用，在系统工作状态稳定后，于2014年12月23-25日对4011#一次浮选机进行了单机试验。不同加药方式时的试验数据对比结果显示：采用自动加药控制系统后，浮选精煤灰分比较稳定，在11.06%～12.29%之间；浮选精煤产率由64.14%提高到65.15%，提高1.01个百分点；铁矿药剂消耗总量下降0.122kg/t，浮选生产成本降低。

该铁选厂月综合数据显示：2014年1-10月，铁矿石的捕收剂、起泡剂消耗量分别为0.88、0.55kg/t，药剂消耗总量为1.43kg/t；11月铁矿石的捕收剂、起泡剂消耗量分别为0.73、0.57kg/t，药剂消耗总量为1.30kg/t。由此可见，该系统投入使用后，浮选药剂消耗总量下降0.13kg/t。按照药剂入浮量为原铁入选量的18%、药剂价格为1.08万元/t计算，每年可节约药剂成本151万元。

该浮选自动加药控制系统在选铁厂应用实施后，运行非常可靠，控制精度也达到一定的高度，有效提高了浮选工艺的生产指标，而且大大降低了浮选操作工人的劳动强度，降低药剂消耗，为选铁厂带了可观的经济效益。