稀土选矿浮选过程控制的系统设计探究

布朋朋 王成林（山东省微山湖稀土有限公司，山东 济宁277600）

在进行稀土选矿时主要是根据温度、浓度、品位等工艺参数来实现，但就目前我国稀土选矿方式而言，主要是通过原地浸堆法与浮选法来实现，但这两种方式均较为传统，而实现自动化则处在初期进展阶段，因此，在实现稀土选矿自动化控制时，仍然需要经过长时间研究，这时就需要结合PLC 与以太网来完成对稀土选矿浮选过程控制设计，以此来实现推动我国稀土选矿自动化控制发展。

1 稀土选矿浮选工艺流程

矿浆会进入到加热搅拌槽内完成加热处理，待矿浆温度达到75～80℃时，需要在加热搅拌槽内加入抑制剂及捕收剂，而后矿浆会自动流进浮选粗选完成选别，待选别完成后粗选尾矿会流进选铌前浓缩机内，而粗选精矿则会以此流入进浮选精选一、二内，这时精选一、二尾矿会运送会浮选前浓缩机中，同时精选二精矿会随着精矿浓缩机浓缩处理后，通过真空过滤机进行过滤处理后，过滤尾矿会传输回精矿浓缩机中，待针对过滤精矿进行干燥处理及包装处理后，得到稀土精矿[1]。

2 稀土选矿浮选过程控制系统具体设计

2.1 流程控制系统结构设计

稀土选矿浮选流程控制系统主要选用5层结构体系：

（1）基层服务结构。基层服务结构主要包括：硬件、网络、操作系统、数据库等。在构建本系统时，所选用计算机配置为目前市场中最为先进PC计算机配置，同时网络环境为以太网，控制系统主要是通过DCS来实现，而上位机与下位机分别采用PC计算机与PLC。

（2）核心服务结构。核心服务结构主要是通过运用面向操作人员结构，通过系统自身的处理系统与数据处理逻辑，完成数据库与实时数据信息之间的交互工作，从而为应用组件结构顺利运行打下良好基础保障；

（3）应用组件结构。应用组件结构户要是由结构管理、故障分析与诊断预测、网络参数管理、通讯管理、应用管理、人员管理、系统管理等模块组成而成，同时应用组件结构会充分保持各个工序之间平衡，确保系统可以正常使用，并为相关操作人员提供操作所需数据端口。

（4）应用工具结构。应用工具结构内主要涵盖了基层单位日常使用各项处理流程。

（5）应用界面结构。应用界面结构主要作用在于，为使用人员与管理人员提供相同客户端界面，并充分在客户端界面中为使用人员与管理人员提供相应技术处理端口，帮助使用人员与管理人员可以更快掌握系统并熟练应用系统。

2.2 流程控制系统中间件技术

稀土选矿浮选流程控制中间件技术较为独立，同时其也属于系统控制主要程序之一，在实际应用该技术时，可以充分实现多个技术之间相互兼容，帮助系统通过应用该技术来实现降低节点之间出现差异，并从根本上实现提高系统控制效果。在设计稀土选矿浮选流程控制系统时，将中间件作为主要设计技术之一，提高中间件技术兼容性，为提高稀选厂生产效率与质量起到良好帮助作用[2]。

2.3 流程控制系统工作流技术

就目前控制效果而言，控制浮选技术是实现有机控制效果的主要工艺之一。控制浮选技术主要可以通过控制系统而进行，其中控制是否顺利是决定整体技术能否顺利进行的主要因素。因为控制的速度较快，为了可以充分规避出现副反应，就需要通过具备高强度混合效果的控制设备，同时也需要充分结合光气与有机胺，最终通过使用控制系统，完成对有机控制效果的生产。通常情况下，液相光气化反应器会出现以下几种反应器的形式：

（1）控制形式。为了可以更好的实现提高反应效率与体积效率，就需要将更加有效的高强度混合控制设备运用在三元复合驱配注工艺中。目前，在生产的过程中，可以通过两种形式来实现对反应效率与体积效率的提高，第一种是通过在控制的基础上增加强化混合元件，但其实际反应仍会通过控制来实现；第二种是通过采用高强度混合设备的方式，将其作为替换控制的主要设备，而这一替换设备可以通过选择控制设备来实现，这样一来不仅可以有效减少选矿停留时间，同时也可以有效提高反应温度。

（2）控制形式。间歇性操作的控制效果可以通过控制与浮选方式来实现，而对于产量较大的控制效果而言，就需要通过控制系统进行生产。控制反应器均是通过特殊设计，并确保其具备高速搅拌与较小的容积，这时相较于传统的控制与浮选方式而言，其反应的温度也会随之提高，同时停留时间也在不断所见，并且反应器体积效率也会不断增加。

3 稀土选矿浮选过程控制系统实现方法

稀土选矿浮选流程控制主要在于确保浮选关键变量得到协同控制，以此确保可以达到单一系统指标，最终实现总体效益高于各个工序变量独立控制获得的总体效益。在设计稀土选矿浮选流程控制系统时，主要是通过DCS 控制，而上位机与下位机分别采用PC 计算机与PLC，控制系统网络结构主要包括：集中控制室（工程师站、3个操作员站、荣誉服务器、移动工程师站、Web发布服务器等）、稀土浮选车间集中控制室（2个网络交换机、工业以太网环、CPU416-5H）、1 号OLM 控制（DP、ET200M、4 号砂浆站I/O 子站、执行器、电动机、传感器）、2 号OLM 控制（DP、ET200M、稀土浮选I/O 子站、Y-Link、第三方设备通讯、执行器、电动机、传感器）、3号OLM控制（DP、ET200M、5 号砂浆站I/O 子站、执行器、电动机、传感器）、4 号OLM 控制（DP、ET200M、加药系统I/O子站、执行器、电动机、传感器）。该控制系统主要选择使用德国西门子（Siemens）PLC作为控制器，主控站CPU 主要选用SIMATIC PCS7 的CPU400H 系列完成对冗余容错系统组装。操作员站上位机与PLC过程控制层之间，主要是通过以太网通讯处理器CP443 与网络交换机来完成通信。

在实际应用稀土选矿浮选流程控制系统时，主要是通过采用分布式冗余I/O 子站（IM153-2 通讯模块）来实现，子站PLC柜主要是结合就近放置方式，将其分别放置在低压配电室内，通过使用子站PLC柜来实现采集现场设备与传感器信号，同时有效实现输出信号与控制信号。主站CPU与分布式冗余I/O子站之间主要是通过Profibus DP总线协议来完成传输，而当子站距离较远时，则需要通过光纤方式完成通讯与传输。分布式冗余I/O子站（IM153-2通讯模块）主要是通过使用S7-300系统模块来实现，并针对模块配备源背板总线，可以有效实现带电插拔，这样一来当子站出现故障时，就可以更加方便更换故障子站[3]。

4 结语

综上所述，为了可以更好实现对稀土选矿浮选流程控制，就需要全面针对稀土选矿浮选流程展开分析，同时也需要充分提高稀土选矿浮选流程控制系统各个环节设计，全面完善系统结构，从而为监测与控制起到良好的帮助作用。通过上述的分析与研究，可以充分实现设计稀土选矿浮选流程控制系统，有效完善系统，同时在上述对稀土选矿浮选流程控制系统实现方法分析，有效实现提高系统应用效果，为促进与提高稀选厂生产质量与效率，起到良好帮助作用，并为我国工业生产发展起到推动作用。