基于无线电台的渣包自动喷淋系统

2018-09-03

世界有色金属 2018年12期

（金川集团股份有限公司选矿厂，金昌 737100）

随着工业化生产的用铜需求量急剧增长，我国的铜资源供应日趋紧张，铜冶金行业越来越重视铜炉渣的贫化处理，渣选厂规模也不断扩大。在生产实践中，用渣包缓冷渣入选已经成为趋势。以110万t/a铜炉渣选矿项目为例，每年可回收约1万吨铜金属，相当于一座年产200万吨、铜品位约0.5%的中型铜矿山产能，不仅变废为宝，而且化解了冶炼废渣长期露天堆放带来的环境风险，实现资源利用最大化和系统“零排放”。此项目渣缓冷场面积达5.4ha，渣包缓冷位330个。因此，实现渣包喷淋系统自动化成为提高项目技术指标和保障劳动安全的迫切需要。

1 实施渣包缓冷自动喷淋系统的必要性

1.1 提高炉渣中铜的回收率

生产实践和相关分析证明，渣包缓冷渣可选性最好，令热态渣充分缓冷有利于渣中硫化态或金属态铜颗粒的凝聚和长大，便于通过磨矿分离和浮选分离。但相关研究表明，若水冷却时间过长，会导致铜结晶粒度细小且分散度高，相同磨矿细度方案下，以连生体形式浮出较多。采用自动喷淋系统，可以精确地控制喷淋时间，提高浮选效率。

1.2 保障工作安全

渣缓冷场设置330个渣包位，占地面积大，渣包缓冷位多，且环境恶劣（高温热辐射、水蒸气等），如靠人工操作进行高温渣包的喷淋作业，不但操作难度大，而且一旦操作失误，存在高温渣包“放炮”现象，威胁人身安全。同时，如管理不善，造成水阀长开，还易导致资源浪费，甚至损坏设备，威胁渣包车司机安全。采用自动喷淋系统可避免现场开停阀作业，保证了操作人员的人身安全。1.3提高工作效率

随着铜冶炼技术的进步，铜冶炼规模越来越大，相应的渣缓冷场规模也越来越大，靠人工操作喷淋水阀的开停，不仅工作效率无法保证，而且很难按要求在最佳时间点开闭阀门，采用自动喷淋系统大大降低劳动强度提高工作效率。

2 自动喷淋系统设计实施

自动喷淋系统的关键及难点在于渣包到位信息的检测与传输。首先，由于渣包内容物是高温熔融态炉渣，且现场环境恶劣，常规的位置开关难以满足使用要求；其次，由于露天环境中温度的变化受天气的影响比较大，通过检测渣包上方的温度难以取得合适的变化值用来判断渣包是否就位；采用一些特殊的仪表可以检测渣包到位信息，但是由于渣包位多需要的仪表数量多，成本太高。因此，在本项目中采用电台无线传输技术实现对采集数据的远距离传送（无线电台采用GE MDS的全数字无线数传电台和PLC构建无线通讯和数据采集系统），结合先进的可编程控制技术和数据库存储方案，对各车载数据实施分析处理并通过数据库实时存储，通过Profibus-DP与PLC系统进行通讯。

2.1 系统描述

图1 渣包喷淋冷却系统总体原理图

图2 主站系统组成

图3 车载系统组成

图4 车载系统人机画面

系统由主站系统和3套车载系统组成，其中车载系统由车载操作显示屏和数据传送处理单元组成，渣车司机通过操作屏对站点“就位/倒包”进行操作，同时接收主站发送的各渣包站点状态数据，并实时更新渣包站点状态画面；主站系统接收处理来自车载系统存、取渣包的数据信息，并与渣缓冷场控制站进行实时通讯，实现对喷淋现场站点阀门、渣包状态的监控，同时渣缓冷场控制站根据现场喷淋工艺要求对相关数据进行运算处理，写入主站数据处理单元，之后由主站向各个车载发送数据进行实时更新。

2.2 主站系统组成

主站系统由数传电台、天线、数据处理器、DP通讯卡件等组成。接收来自各个车载系统发送的数据，实现与PLC数据通讯，如图2所示：

2.3 车载系统组成

本系统有3套车载装置，分别安装于渣包车司机室，每套装置都由数传电台（包括天线）、数据处理器和操作显示器组成，如图3所示：

渣缓冷场共有3辆渣包车，330个渣包，每5个渣包一组设置有66个渣包喷淋水电动切断阀。每个渣包都有唯一的三位数字编号，如A01（A区第1组），每台渣包车配置一套车载无线发射装置。当渣包车司机将渣包放置到预制的渣包位置时，由司机在渣包车的车载无线控制器终端输入渣包位编号，接收器接收指令后采用Profibus-DP的通讯方式送给PLC控制系统，系统接受信息后自动启动对应渣包位的喷淋程序，并给司机返回一个确认信号表示程序已经启动。喷淋完成后，控制系统再发出一个缓冷完毕信号，在渣包车上显示（触摸屏）待倒包的信息提示司机可以把该渣包拉走。

3 系统特点

3.1 系统稳定可靠

由渣包车司机代替仪表自动检测，渣包到位信息准确无误。另外，自动喷淋系统采用SCADA系列的无线电台产品具有DSP（Digital Signal Processing）技术，抗干扰性能好，接受灵敏度高，传输速度快，即使是在很恶劣的条件下也能提供高可靠的通讯服务，为实现渣包到位后自动启动喷淋程序提供准确地信息依据，保障了自动喷淋系统的稳定运行。