浮选槽的液位检测控制探讨.pdf

2 0 0 2年 1 2月 第 3 1卷第 6期 有色 矿 山 No n f e r r o us M i n e s De c． ， 2 0 02 Vo 1 ． 31 Nc． 6 浮选槽的液位检测控制探讨 蔡 幼忠 中国有色工 程设计研 究总院 ，北京 1 0 0 0 3 8 [ 关键词 ]品位 ；回收率 ； 浮选 槽 ；浮子 ；液位 ； 超 声波物位 [ 摘要 ]分析 了浮选槽 液位控制 在选矿 厂浮选生产过 程中的重 要性 ， 叙 述 了浮选 槽的液位 检测方法及 其控制 实现 的途径 。 [ 中图分类号]T D 9 2 3 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 6 0 0 3 5 0 2 D i s c u s s i o n o n d e t e c t i o n a nd c o nt r o l of c e l l l e v e l CAI You z h o n g C h i n a No n f e r o u En g i n e e r i n g a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ，B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a Ke y wo r ds g r a d e；r e c o v e r y e f f i c i e n c y；f l ot a t i o n c e l l ；f l o a t ；f l u i d l e v e l ；ul t r a s on i c l e v e l Ab s t r a c t The i mp or t a n c e o f f l o t a t i o n c e l l l e v e l c o n t r o l i n c on c e n t r a t o r pr oc e s s i s a na l y s e d，a nd t he c e l l l e v e l d e t e c t i o n a n d c o nt r o 1 me t ho d a r e r e l a t e d． 1 浮选过 程简述 选矿厂工艺流程一般包括碎矿、 磨矿 、 浮选及精 矿脱水几个工段。浮选过程是有用矿物成分 的选别 和富集过 程， 浮选槽的矿浆在搅拌 、 充气和浮选药剂 的作用下， 有用金属成分被活化吸附后， 带到 泡沫层 中， 经刮 出就成为 了精 矿， 相 反， 矿浆 中的脉 石和其 它成分经药剂作用下沉为尾矿 。 对于浮选过程 的主要控制 目标是 保持合格的 最终精矿品位 ； 提高有用成分的 回收率 ； 降低药剂等 原材料的消耗量。 用作浮选控制 的控制变量 主要有 浮选矿浆的 p H值 、 浮 选药剂 量、 浮选槽 液位 、 浮选 槽的 充气量 等 。 对于浮选工艺过程控制， 药剂控制是根本性 的， 如果给药量减少， 就会 使有用矿物成分 不能充分浮 选 ， 也就谈不上 高的 回收率。但浮选药剂 对浮选操 作的影响很慢 。浮选过程 中， 由于矿浆性 质变化， 矿 浆流量波动等因素， 会使浮选矿浆液位经常改变， 当 液位高时， 浮选作业中刮出的泡沫就多， 精矿产率增 大 ， 精 矿品位降低。相反 ， 如果刮出泡沫越少， 精矿 品位就越高。 适当增加充气量可以增加泡沫层的厚度， 增加 矿浆 中的气泡密度， 以增加液位来加大刮出量， 适 当 提高浮选 槽矿 浆液 位也 可提高 泡沫 层以增 加刮 出 量。所 以， 在浮选 中， 除 了要对给药进行控制外， 还 要对浮选槽的液 位和充气量进行控 制， 浮选槽液位 和气泡厚度检测非常重要。浮选槽液位和浮选槽充 气量的适当控制可以作为对浮选 指标快速控制的手 段， 在 国内有色矿 山中浮选 槽气泡层厚度及浮选槽 液位检测控制一直是个难题 。 2浮选槽矿浆液位调节 回路的构成 浮选槽矿浆液位的调节 回路构成见图 1 。 [ 收稿日期]2 0 0 2 0 9 2 3 [ 修订日期】2 0 0 2 1 0 1 8 图 1 液位调节方框图 [ 作者简介]蔡幼忠 1 9 6 4一 ， 男， 湖北省浠水人， 仪表 在调节 回路 中， 调节器可采用单 回路数字调节 控制高级工程师， 从事工程自动化设计工作。 器或采用分散控 制系统 D C S的控 制器通过软件 编 维普资讯 3 6 有 色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 1 卷 程方法实现控制， 执行机构采用 电动或气动执行 机 构， 调节器或执行 机构根据生 产规 模及工艺条件 要 求选择相应部件 ， 其 中液位检测 、 转换器是矿浆液位 调节回路实施的关键。 3 矿浆液位检测实施方法 矿浆液 位检 测实施的方法主要有 电容 式液位 计、 吹气式液位计、 浮子式液位变送器。 1 电容式液位计 利用被测介质特性 的变化引 起传感器 电容量变化的原理制成的物位计称为 电容 式物位计。 电容式 物位计 由两 电极构 成， 当物位变 化时， 由电极 间电介质常数变化引起电极 电容变化， 通过电路检测转换而引起输 出信号变化。 由于矿浆有粘结性 ， 且矿石 比重、 矿浆浓度等经 常发生变化， 故引起矿浆液位检测不准确， 稳定性较 差， 此种方法现在一般应用较少 。 2 吹气式液位计 吹气式液位计属于压力式液 位计测量方法的一种， 矿浆底部 压力与矿浆 的液位 高度关 系如下 P hr 式中 P 容器 内液位的压力 ； h 被测液位高度 ； r 液体密度。 当采 用吹气方 法测量液位时， 压缩空气通过 吹 气管进入被测液位的矿浆槽底 部， 调节气源阀门， 使 吹气管底部有少量 气泡逸 出， 故 吹气 管内压力与矿 浆槽液位的静压力近乎相等， 通过压力变送器， 检测 出压力， 利用上述公 式关系即可检测 出矿浆液位高 度。但当矿石性质及矿 浆浓度发生变化 时， 将会引 起矿浆液位测量的误差 ， 且在矿浆液位检测 中， 采用 吹气式方法， 仪表维护量较大。 3 浮子式液位变送器 当浮球在矿浆表面浮力 与浮球重力相等时， 浮球在矿浆表面位置相对稳定， 当矿浆液面升高或降低， 浮球位移也对应上下变化， 通过检测出浮球的位移量， 即可测量 出矿浆液位变 化 。 据 了解， 近年来 在浮选 槽检 测矿浆液位时采用 浮子式液位变送 器较多， 如 芬兰奥托 昆普公 司生产 的 L MU一2 0 0矿浆液位变送器 及国 内生 产的类 似 矿浆液位变送器等 ， 其浮球位移 检测方法见 图 2所 示 。 在图中浮子随矿浆变化而带动连杆上、 下移动， 连杆 与旋 转臂 相连， 旋 转臂 随连杆上 、 下运 动而 转 角位移 传感器 支架 图 2 带 角位移传感 器的液位 计连接 图 动。上旋转臂与角位移变感器 的轴相连 ， 液位 的变 化引起 角位移传感 器输出信号 的变化 ， 故浮球上下 位移最终转换为角位移传感器的输 出信号 。 上述位移检测， 要求机械连秆机构加工精度较 高 ， 否则在运行 中容易卡住， 引起测量不准 。作为液 位变送 器， 将浮子上 、 下运 动转为角位 移时， 带入 了 正切函数的非线性 引起 的误 差， 当矿浆液位波动越 大时， 引起的误差就越大， 并且角位移传感器在转动 中， 本身也易引起磨损 ， 使变送器寿命受到影响。 4 超声波 物位计 的应用 为 了解决 上述机 械 四连杆 机构带 来 的测 量误 差， 如图 3所示， 采用超声波测量浮球位移的浮选槽 液位计在 国外矿 山得到应用。 平板 连杆 支架 浮球 ⋯ 甲 二 囊 辫 r 釜 鲁 ， { ； 羔 泡沫 矿浆 图 3 带超声波物位计的液位计连接图 超声波物位计的工作原理是利用声波反射进行 的。超声波探头发射 出的超声脉 冲， 在 介质中传到 液面 或固面 ， 经反射后， 再通过介质返 回到接收探 头， 测出超声脉冲从发射到接收所需时间， 根据介质 的声速， 就能确定探头到反射面的距离。 浮选槽液位计 系统构成如 下 1个 浮子部件 包 括连接杆 ， 1 个安装支 架， 2个超声波传感器和 1台 双点物位计 。 下转 第 4 5页 维普资讯 第 6期 动态与文摘 4 5 较原方位作为检查， 发现原导线方位相差较大 ， 经研 究是两侧的起始方位 存在较大误差， 从而导致 了误 差的传递累积。对此符合导线简易平差处理后的结 果进行 了贯通误差调 整， 贯通 后在水平和高 程重要 方 向上的实际偏差仅为 0 ． 0 7 m和 0 ． 0 8 m。 李剑锋 C P T浮选柱在德兴铜矿应用成功 为了提 高铜 精矿品位， 江西铜业 公司德兴铜矿 经过对多种浮选柱综合 比较后， 选择 了一 台 2 ． 4 4 m X 1 0 m C P T浮选柱， 安装于大 山选矿厂“ 后三万” 第 二段浮选的精 选 Ⅱ作业 。2 0 0 2年 8月 完成现场 安 装， 9月 1日开始进行为期一周的调试。 从 9月 1日至 9月 2 8日共 8 2个班的统计指标 表 明 浮选柱铜精矿 品位 比与之对 比的机械 浮选 槽 铜精矿品位平均提高 了 4 ． 6 2 ％， 铜和金 的作业 回收 率分别提高 了 3 ． 8 9 ％和 4 ． 0 6 ％， 但银和钼的作业 回 收率分别下降 了 0 ． 8 1 ％和 1 2 ． 2 6 ％。收到了满意的 效果， 浮选柱在德兴铜矿 的成功应用， 为类似矿 山提 供 了经验。 葛 昆 河北发现 大型优 质石墨矿 藏 河北 省隆化县 境 内发 现一处大 型优 质石墨矿 藏， 远景储量可达 1 5 0 0万 t 。 该石墨矿带是河北省和吉林省地矿部门经过长 时间勘探普查发现的。矿带长 6 k m、 宽 l k m， 远景储 量可达 1 5 0 0万 t ， 固定碳含量达 1 9 ． 3 ％， 其 品位可 与我国质量最好的黑龙江鸡西柳 毛石墨矿相媲美。 这处石墨矿藏具有顺层产 出、 埋藏浅、 含量高、 储量 大 、 易开采等特 点， 具有极大的开采价值。石墨是一 种特殊的非金属材料， 兼具金属的优 良性能， 可广泛 用于冶金、 铸造 、 石油、 原子能和 国防等领域。 上接 第 3 6页 在 浮选槽上安装 两个超 声波传感 器， 传感器 A 对准浮选 槽泡 沫， 用以测 量泡 沫 的物 位； 传感 器 B 对准浮球上相连的平板， 平板通过连秆与浮子相连， 当浮球上、 下移动时， 连杆通过导向杆带动平板上下 相应移动， 故检测 出平板 位移的变化 即为矿浆液位 的变化。 超声波传感器方法测量矿浆物位可避免上述几 种方法测量 的不稳定和不可靠的问题 ， 同时， 两个超 声波探头所测物位差距 可通过双 点物位计计算 即 为泡沫层厚度。 在选矿过程控制 中， 浮选槽液位控制可作为改 变浮选产品指标手段， 泡沫层厚度检测对 浮选控制 也是十分重要， 如泡 沫层厚 度可用来作 为控制 药剂 添加量及 浮选槽充气量的重要参数。 图 3所示液位和泡沫层厚度检测方法， 在南非 、 加拿大 、 美国等 已被 应用， 目前 在国 内还未有应 用。 超声 波 传感 器 转 换 器 采 用 加 拿 大 妙 声 力 MI L LI TR O NI CS 公 司 XP S 1 0传感器和 A i Ra n g e r DP L 转换器， 妙声力公 司超声 波物位计， 性 能可靠， 并带 有“ 声智能” 信号处理技术， 能应用于恶劣测量环境， 其性能在同行业 中处于领先地位。 通过在 国内实践 采用特 殊设计 的浮子及连杆 机构 ， 上述结构的超声波矿浆浮选槽液位计使用 良 好， 免维护， 克服 了其它方式检测矿浆浮选槽液位计 的缺点， 解决了以前浮选槽液位计 不好用及泡沫 层 厚度不能检测的难题， 给 国 内老矿 山改造及新建选 矿厂项 目的浮选槽矿浆液位检测设计提供 了一个很 好 的手 段 。 [ 参考文献 】 [ 1 ] 王魁汉等． 工业过程检测技术[ M] ． 中国仪器仪表学会 过程控制分会， 1 9 9 2 ． [ 2 ] 选厂 自动化 ． 北 京有色冶 金设计研究 总院编， 1 9 8 6 ． 维普资讯