浅谈结晶器专用比重自动检测系统在钾肥生产中的应用研究

孟 浩，张生太，李小飞，史忠录，霍永星

(1.青海盐湖工业股份有限公司钾肥公司，青海格尔木 816099；2.青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木 816099)

目前，青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司(以下简称“钾肥分公司”)钾肥生产装置虽然工艺较为成熟，但是生产装置的信息化和自动化水平比较落后，相对而言，目前新增百万吨钾肥项目的信息化和自动化水平较高，根据青海盐湖工业股份有限公司(以下简称“公司”)“走出钾”的长远发展战略，对提高公司钾肥装置的信息化和自动化有着重要意义。根据公司管控一体化项目总体安排，钾肥生产装置要实现自动化、半自动化和无人值守化。

钾肥生产过程中，结晶器工序是加工车间的一个关键工序，而结晶器中的溶解液比重是结晶器控制工艺过程的基本依据，工艺参数的调整精准与否直接决定了产品品位的高低和生产系统回收率的高低，而比重作为结晶器工序多个工艺参数中最重要的一项，其检测的精确度直接影响其他参数的调整。目前比重的检测方法是用比重计人工测量，时间间隔为1 h，此数据作为工艺调整的依据。由于比重计的精确度和不同岗位人员的测量带来的误差和检测时间的滞后性，使得比重的检测就显得不连续和粗放，即结晶器的溢流比重的调节属于粗放型调节，这就导致整个结晶工序的各工艺参数调整都处于间歇性、粗放型调整，不能满足结晶器生产工艺精细化微调的可控要求。因此，如果能实现实时、在线、稳定、可靠的比重测量，对提高生产工艺精细化微调水平和工艺自动化水平、减少岗位员工的劳动强度，有着极其重大的意义。

1 结晶器专用比重自动检测系统研究原理和方法

1.1 研究原理

将“反浮选—冷结晶”生产工艺“冷结晶”工序中，生产使用设备结晶器溢流液通过取样泵，将溢流液经过沉降处理后，沉降后的清液通过密度检测装置，测出其密度，由于密度和比重在数值上一致，故密度检测装置测量出的数字即为溢流液比重，通过PLC控制系统将读数读出，显示在触屏人机界面。

1.2 研究方法

检测对象通过取样泵进入初级自动过滤器，自动初级过滤装置将检测对象中大颗粒物料进行初步过滤，小颗粒矿浆液进入多级沉降过滤系统，便于矿浆液能够充分沉淀，保证检测对象数据的真实性、有效性，经过沉降装置后进入密度检测装置，检测装置检测密度后由PLC控制系统进行数据采集，最终数据显示在触摸屏人机界面上，检测对象通过密度检测装置后流出本发明装置，整个检测结束。

所有控制参数通过触摸屏人机界面进行调整，反冲洗间隔时间调整范围为0 min～∞ min，反冲洗控制阀控制间隔时间为0 min～∞ min，数据采集间隔时间为0 min～∞ min。

2 主要研究过程

2.1 取样技术

由于结晶器相对较高，设备放置在结晶器操作平台时，平台离结晶器溢流液液位相差大约1 m，传统的离心泵需要罐泵才能进行取样，而且结晶器溢流复杂的供矿条件，溢流液中含有小颗粒悬浮物，容易对传统离心泵或真空泵密封造成损坏，经常性造成故障，设备运行不稳，通过泵设备选型，选择适合该设备的取样泵尤其关键，需要选择一种能够自动抽样、设备运行较为稳定、能适应目前现场恶劣供矿环境的自吸真空泵。

2.2 沉降过滤技术

传统结晶器溢流比重的测定使用比重计，比重测量筒取样后要求最少沉淀15 min，以保证结晶器溢流液能够澄清，保证比重计测量结果的精准性。研究中选择设计一种较为合适、体积较小、沉淀效果好的沉淀过滤装置，让其对数据结果的准确度提供可靠的技术保证。

2.3 反冲洗技术

目前，结晶器溢流液在管道中长时间运行容易结盐而堵塞管道，在设备设计过程中需选择不结盐的材质，所以设计过程中需充分考虑防结盐技术，由于结晶器溢流结盐物均能溶于水，在设计时考虑了淡水反冲洗技术。

2.4 自动化控制技术

由于该研究主要是实现结晶器溢流液的自动在线实时测量技术，除了设备硬件要求条件苛刻外，对于软件PLC的控制编程也很关键，通过触屏人机界面较好的控制硬件设施，确保数据的及时传输和记录，能够及时显现在人机触摸屏，能够及时将数据传送至主控室或者传输到关键人员手机信息中。

3 存在的问题及建议

结晶器溢流液在线检设备的成果开发虽然通过了钾肥分公司的应用，通过不断改进和优化，开发出具体数字2或3等代产品(RODM1401)在线检测设备，基本符合设计目的。但是也存在部分设备设计不合理等，主要体现在：

(1)经过长时间运行后，发现设备硬件部分碳钢管道材质生锈，长时间运行可能出现接头、焊缝漏料等问题。

(2)该仪器没有泵的自检系统，如果泵损坏后，该套仪器仍继续工作或者两台泵之间不能实现自助切换。

(3)取样泵取样管道口液位计和淡水压力传感器在PLC控制中都预留了相关接口，但是硬件暂时缺失。

(4)由于设备的试验在新百万吨进行，如果设备在冬季室外放置时，需要考虑反冲洗淡水管道的保温工作，防止淡水管道冻裂。

建议正式上线后解决目前存在的问题，并及时与主控室和岗位工控机进行数据传送，并实时反馈于工控机主界面上。

4 结论

结晶器专用比重自动检测系统在钾肥分公司百万吨项目装置中应用后，可以实现结晶器溢流液的实时检测，可以根据溢流液的比重及时调整结晶器其他参数。由于人工测量比重后再进行调节结晶器，参数的调整实际落后于当前结晶器状况。实现在线检测后，可以让结晶器的调整提前，便于工艺参数更加可靠和生产更加稳定。