浮选程控自动加药机在选矿厂的应用

1 浮选程控自动加药机在选矿厂的应用 雷善民 章武新 （湖南易控自动化工程技术有限公司 湖南 长沙 410011） 摘要：药剂的添加是浮选选矿工艺的重要环节，程控自动药机的应

用对提高选矿工艺的技术经济指标，提高加药控制的精准性和可靠性，实现药剂的自动添加、调整和计量具有明显的经济效益。 关键词：浮选; 程控；自动加药机；原理；应用；

云南金鼎锌业有限公司（简称：金鼎锌业）矿区位于云南省西北部怒江傈僳族自治州、兰坪白族、普米族自治县金顶镇内。其中兰坪矿区处于“三江”成矿带重要部位，自2010年筹划3000t/d锌矿选厂项目，2013年底建成投厂。整个浮磨车间采用锌铅混合浮选、粗精再磨、锌铅分离的浮选工艺流程，作业及加药点多。浮选是选矿厂最常用的选矿方法之一，据统计90％的有色金属矿都采用浮选方法处理。合理的加药制度是提高选矿厂浮选生产能力的重要途径之一，在实际生产过程中，加药靠工人的手工操作完成，不仅劳动强度大，而且由于现场客观条件的限制，很难按已确定的最佳配比来添加药剂，使各种药剂的添加极不合理，加药量很难得到保证，药剂量浪费严重。采用浮选自动加药系统，不仅克服了人工调节的缺点，而且降低了浮选药剂的用量，降低了工人的劳动强度，提高了选厂的经济效益。2013年6月金鼎锌业联合湖南易控自动化工程技术有限公司共同开发了一套浮选程控自动加药机，控制磨浮车间整个系统的捕收剂、发泡剂、活化剂等六种药剂，共计32个加药点。 2

这套PLC控制的浮选程控加药机于2013年10月在现场完成成套设备的安装、调试，于2013年12月投入工业运行与生产考核。它的成功应用，降低了工人的劳动强度，提高了加药的精准性，为加强选矿过程中的现场管理，提高选矿经济技术指标及自动化的装备水平，方便操作，稳定生产，改善生产现场环境起到了积极的作用。经过一年的试运行，各项经济技术指标达到了设计的要求。 1、工作原理 系统配置框图见图1

TP170A西门子触摸屏

S7-200CPU基架及扩展

电源

PLC上位计算机通讯模块（RS-232）

PLC DC12～24V晶体管输出模块

PLC DC12～24V晶体管开关量输入模块

EE-AMSV型电磁阀 IPC610工控机 SSR固态继电器

工作指示灯 故障报警器 输送控制驱动回路 系统开停开关、操作方式

选择开关 PLC继电器输出模块 3

1.1工作原理 浮选程控加药机利用加药电磁阀开口的大小及加药的间隔时间来控制加药阀的流量，在一定的周期时间内将药剂间断加入到缓冲导流槽内，然后通过管道连续地流入加药点。用液位浮球阀控制恒压箱的液位，使其保持恒定，药剂通过恒压箱下部的电磁阀添加，因为恒压箱的液位恒定，同一种电磁阀在相同的时间内打开添加的药剂是相同的，这样利用PLC控制电磁阀在各加药周期内保持相同的给药时间而改变间断时间就可以调节电磁阀的加药量的大小。即对同一加药阀，一次加药时间和一次流量恒定，而每分钟流量和周期可调。见图2.

1.2加药量与加药周期 对某一加药阀来说，选择适量的给药时间，测出在该时间内的给药量q（ml）,当需要流量控制在Q(ml/min)时，则加药周期T（精确到0.01s）为： T＝60×q/Q 用PLC内部的计数器累计阀门的打开次数, 乘以阀门打开一次给出的液体药剂量, 即是药耗的累计数。 一次加药量。在恒压箱液面相对稳定时，用量杯连续3～5次测 4

出加药阀的加药量，然后求出其平均值（精确到0.1ml） 每分钟添加量。初次投入运行时选择工艺参数值输入,在执行修正其他参数时此数值可不输入,由程序自动取原值。每分钟最小添加量由工艺员给定, 但各药点最小添加量应大于一次加药量的2/ 3。每分钟最大添加值由工艺员给定,但(4000 ×每一次加入量/ 最大添加量) > 给药时间。 加药量标定。标定的意义在于一个标准加药周期内(可调节) 设定一个合理的标定值,从而合理配置一个加药周期内的加药量,加药时间,遵循的公式如下: 标定值 实际加药量 一个加药周期 实际加药时间 1.3加药阀的加药精度控制 在恒压箱液位相对稳定时，根据测试电磁阀的流量调节范围，选用适量的量杯连续三次准确接取电磁阀的加药量，取平均值（精确到ml）得到该点一个周期内的平均加药量（即每一次的加药量q）,用秒表准确测出电磁阀连续执行三个周期的总时间 ，取平均值（精确到0.1s）得到加药周期T。则实际加药量R和加药精度X按下列公式计算： R＝ 60T×q

给定的加药量－实际的加药量 X= ×％ 给定的加药量 5

当控制精度超过±2％时，则超差需要修正，修正的方法是将测出的每一次加药量数用“给药给定参数的修正”模块替换原每一次加药量数。 2、技术特点 根据设计和生产运行情况，利用PLC中的高速定时器和比较判断接点,通过简单的编程实现电磁阀通、断电控制, 以此为核心编制出PLC 程序(见图2) 。设计系统主要实现以下功能：

（1）每点流量数控制。当流量为零时即停药，在限定的范围内可连 6

续调整各加药点的加药量，数据输入后，开机或停电数据不会消失，开车时，只要合上开关即可。 （2）工艺指令限量。当输入值超出值超出限量给药量值时，数据显示无效，提示仍按原设定值工作。 （3）单点药剂用量累计。按选矿工艺分类计算药剂用量，交班时自动计算系统各班用药量，并打印报表，数据可存备盘备查。 （4）与上位机通讯。可接收磨浮自控系统药剂自动调节信号，自动调节与手动调节之间可灵活自动转换。 3、设备配置 （1）恒压箱配置。根据设计及现场生产工艺情况，我们选用了聚乙烯（HDPE）板做为恒压箱的材料，聚乙烯板（HDPE板）熔点约为130℃，相对密度为0.941~0.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。聚乙烯板无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；密度低；韧性好（同样适用于低温条件）；拉伸性好；电气和介电绝缘性好；吸水率低；水汽渗透率低；化学稳定性好；抗张性；无毒无害。 （2）电磁阀配置。根据生产工艺情况，我们自行设计了特自电磁阀，采用聚乙烯材料加工制作阀体及阀芯。这种材料化学稳定性好，能耐大多数酸碱药剂。 7

（3）浮球阀配置。球采用SUS304不锈钢材料，阀采用聚乙烯材料。抗腐蚀，耐酸碱。 设备配置见图4

加药机结构示意图 1—恒压箱 2—导流槽 3—电磁阀 4—浮球阀 4、应用效果 浮选程控加药机自2013年12月投入试运行以来，实现了3个系 8

列，6种药剂的自动添加。该系统投入使用以来，极大地提高了生产过程中加药的精准性和速度，对提高选矿的经济技术指标起到了很大的作用。同时，PLC可靠性程度高，解决了以往加药的漏药、缺药现象。PLC自动控制加药系统结构简单，自动化程度高，便于频繁起动，减轻了工人的劳动强度，使其脱离了恶劣的工作环境，经济效益显著，根据2014年初步统计，仅选矿药剂损耗节约120多万元。 5、结论 浮选程控加药机自投产至今已运行一年时间，实践证明，该系统具有以下优点。 （1）加药机控制主机采用西门子S7-200PLC控制器与西门子触摸屏TP170A组成小型自动解决方案。利用可编程序控制器的专用算法动态控制浮选药剂的添加量。显示器与控制室同步显示，驱动回路采用无触点开关——固态继电器（SSR），整机做成模块式结构，使整个加药系统配置灵活，结构合理，介面良好，功能强，易扩展，可靠性高，操作简便，维修方便等优点。 (2) 实用性广、控制精度高。 石灰乳、水玻璃等各种酸碱药剂都能添加，各种药剂的添加量均能满足工艺的要求。PLC自动加药机数控值与实测值的平均相对误差基本控制在±4.0 %以内,远远超过人工控制精度。 （3）操作界面汉化，结果表格化。加药机系统通过本身配置的通讯模块，与计算机相连，可在计算机上设置所有操作(加药阀的每分钟添加量，系统开停机，单点停药，初始参数修正等）。各系统加药量、 9

本班药剂消耗等信息可打印成表格，操作维护方便。 （4）控制智能化。各加药点流量设定最大、最小工艺限定值，系统加药点流量值每隔20s显示一次，实际加药量与控制偏差，计算操作口令设置等功能，从而消除药剂跑、冒、滴漏等浪费现象及防止改动和违反药剂工艺条件现象。 （5）PLC系统设置的多项功能，对加强选矿工艺流程的管理，规范操作，提高选矿指标，降低药剂消耗，减轻工人劳动强度，改善生产环境，有明显的经济效益和社会效益。 参考文献： [1] ≤选矿手册≥编辑委员会.选矿手册，第8卷，第一分册.北京:冶金工业出版社 [2] 张冬松，余玮.PLC智能型加药机在选矿厂的应用.江西有色金属 2002，第16卷，第2期 [3]张涛.选矿厂PLC自动加药系统的应用.矿业研究与开发，2001年6月，第21卷，第3期