浮选机空气流量自动控制实践应用

林荷秀

(江西铜业集团公司城门山铜矿，江西九江 332100)

浮选机空气流量自动控制实践应用

林荷秀

(江西铜业集团公司城门山铜矿，江西九江 332100)

城门山铜矿5000T选矿厂选用了北京矿冶研究院设计的KYFⅡ－50浮选机，此浮选机叶轮不起吸气作用，空气靠外部风机强制吹入。在选矿过程中采用先进仪表，对KYF浮选机空气流量进行测量、调节和控制，实现浮选充气量自动控制，使进入浮选槽内空气量和分散度达到最佳化，有效地提高气泡与矿粒的接触率，稳定选矿指标。

浮选机;充气量;自动化仪表;PID调节;自动控制

1 引言

在泡沫浮选法中，吸附矿粒泡沫稳定与否对浮选的分离过程起到重要作用，稳定的泡沫层能有效改善浮选作业回收率。由此对空气量的可控性提出了要求。

城门山铜矿5000T选矿厂选用了北京矿冶研究院设计的KYFⅡ－50浮选机，此浮选机属于充气搅拌式浮选机。这类浮选机与一般机械搅拌式浮选机相比，具备以下特点:浮选机叶轮不起吸气作用，空气靠外部风机强制吹入，空气分散好，充气量可根据需要增减，易于调节，有利于提高浮选机的处理能力和选别指标［1］。

KYFⅡ－50浮选机槽顶部的横梁互相连通，由鼓风机来的空气用一条风管与每个作业浮选机横梁相连，在风管上安装控制风量的调节碟阀。每台浮选机轴承座与横梁之间连有分风管，管上装有手动风阀，该阀用来微调给入槽内的空气量。空气通过轴承座进入浮选机中空轴，通过转子中心的空气分配器侧壁孔，流入转子叶片间。转子有效地将空气分散到矿浆中，矿浆与空气在叶片间进行充分混合后，由叶轮上半部周边排出，矿化气泡上升至矿浆表面形成泡沫层。

2 流量自动控制系统的要求与组成

一个流量控制系统好坏的前提条件是流量测量精度高、响应快。首先是对空气流量计的选择。空气流量计有很多种，在城门山铜矿选矿厂选用的是热式空气流量传感器。其电阻温度探测器(RTD)测量精度高于热敏电阻，采用RTD的热式流量计具有阻力小、响应速度快、测量精度高等特点［2］。利用标准电阻、加热RTD、温度补偿电阻RTD构建一个惠斯通电桥，将和空气质量流量成正比的压差信号引出，经信号处理变换为标准信号输出［3］。

给定空气流量和热式流量计测得的实际流量相比较，偏差值经过PID处理，控制气量调节阀动作，使空气流量始终稳定在给定值。鉴于多台浮选机控制过程完全一样，仅每台浮选机给定气量略有差别，因此在系统中增加一个PLC，在PLC程序中编写PID调节子程序［4］，实现自动校正PID参数。实际流量和给定流量的运算处理后，将控制量送至智能控制器，调节阀门开度。同类浮选机采用巡检方式同类处理。PLC巡检后，为了减少调节信号传递滞后及提高控制精度的要求，增加阀门定位器。

PID调节参数整定是这个控制系统的好用与否的核心内容。一般而言，浮选矿物性质变化相对快，对于浮选矿物空气量调节需要遵循多数矿物特性的需求，空气量调节首先需稳定，其次要考虑精度［5］。

浮选机空气量控制系统的组成［6］如图1。

图1 浮选机空气量控制系统的组成

3 空气流量自动控制系统现场实现

KYFⅡ－50浮选机充气量自动控制系统包括空气流量计、PLC模块、智能控制器、仪表控制箱及控制执行器(气动调节阀装置)等组成。

3.1 空气流量测量装置(空气流量传感器)

空气流量传感器采用热式流量计，安装在浮选充气管路上。外形如图2。

热式流量计工作原理:当传感器置于无流量的介质中时，由于加热器的作用将在两只RTD间将形成一个温度差值(△T)。随着介质的流动，基于热传导原理，介质分子将带走测量端RTD上的部分热量，而参考端RTD的温度将保持不变，因此两只RTD间的温差将改变。温差的变化与介质的流量及介质本身的热特性有关，较高的流速或密度较大的介质将加快两RTD间温差的变化。FCI通过线性化电路将温差的变化转换成与流量相对应的输出信号。由差压变送器输出流量信号(4～20mA)，从而测量气流量。

图2 热式流量计

3.2 PLC对给定量与实际量比较及处理

PLC充气量控制程序中设定符合浮选工艺要求的充气量标准值，与空气流量计测得的实际流量值进行比较，计算得到偏差值经过处理送到气量智能控制器。

3.3 充气量智能控制器

浮选机充气量智能控制器就地控制箱安装于现场附近，便于操作。就地控制箱如图3。

图3 就地控制箱(控制器仪表上面SV代表阀门开度，MV代表阀位反馈值)

就地控制箱内装有两种类型仪表，上方的是手操器，下方的是数显仪。数显仪没有控制功能，只能用来显示测量到的空气流量值。手操器具备自动控制功能，自动状态时，可以接受从PLC系统来的阀位给定输入信号，并自动跟随阀位给定信号，再由阀门定值器控制执行器，自动控制气动蝶阀的阀门开度，从而控制气流量。在现场也可以通过手操器手动控制气动蝶阀的开度，调节充气量，直到充气量达到符合工艺要求为止。手动控制时属开环控制，自动控制状态时是闭环控制。

现场调试对于PID参数的整定，主要是依据浮选工艺对于气量控制的稳定和精度取舍进行相对应调整。

3.4 充气量的控制执行器

充气量的控制执行器采用气动蝶阀，也是安装在浮选充气管路上。外形如图4、图5。

此类调节蝶阀应用在生产自动控制系统中，适合于对气量的大小进行调节。主要由气动执行机构、中线蝶阀及定位器等组成。

气动蝶阀上装有阀门定位器，接收智能控制器传来的控制信号，然后根据接收到的信号，输出气源对气动碟阀进行控制，通过控制进风管上气动蝶阀的阀门开度，使充气量稳定在给定值附近。

控制箱及定位器接线如图6。

图6 控制箱及定位器接线图

概括而言，充气量自动控制系统处于自动状态时，根据工艺要求设定充气量值，系统的控制输出值跟随阀位反馈值，自动调节执行器的阀门开度，使被控充气量稳定在设定值。

每一套浮选作业使用一套充气量自动控制系统，浮选机充气量自动控制使进入浮选槽内空气量和分散度达到最佳化，气泡与矿粒的接触率有效提高，可获得更多的合格的泡沫产品。

4 结语

通过采用先进仪器仪表对浮选机充气量进行测量、调节和控制，实现了浮选机充气量的自动控制，稳定浮选速度和浮选选择性，有力保证选矿指标的稳定，减轻作业人员工作强度。

［1］孙时元主编.《最新中国选矿设备手册》.北京机械工业出版社.

［2］毛徐辛主编.《检测技术与仪表》.机械工业出版社.

［3］常健生主编.《检测与转换技术》.机械工业出版社.

［4］杨公源主编.《PLC应用实例与程序解说》.电子工业出版社.

［5］作译者:刘金琨.《先进PID控制MATLAB》.电子工业出版社.

［6］程鹏主编.《自动控制原理》.高等教育出版社.

Practical Application on Air Flow Automatic Control of Flotation Machine

LIN He－xiu

(JCC Chengmenshan Copper Mine，Jiujiang，Jiangxi，China 332100)

The flotation machine KYFⅡ－50 designed by Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy was employed in 5000T Concentrator of JCC Chengmenshan Copper Mine.The floatation machine impeller has a problem of air suction which has to rely on external fan to force the air blown in.Advanced instruments are used in mineral processing，which measure，regulate and control air flow of KYF flotation machine.In this way，automatic control of flotation aeration rate is achieved，which optimize the amount and dispersity of the air entering into flotation tank and effectively increases contact rate of bubbles and mineral particles，so that mineral indicators are stabilized.

flotation machine;aeration rate;automation instrument;PID control;automatic control

TH862

A

1009－3842(2011)04－0055－04

2011－03－09

林荷秀(1971－)，女，江西南康人，电气工程师，主要从事选矿厂电气设备技术管理工作，E－mail:761572147@qq.com