关于OPUS载流矿浆粒度分析仪取样过滤装置的改进

汪金华，张海峰，王志芳

（金川集团镍钴研究设计院，甘肃 金昌 737100）

矿浆溢流细度是选矿车间磨矿过程质量控制的关键指标。金川集团公司选矿厂选矿车间磨矿作业区溢流细度检测由厂级化验室负责，由于需要经水析、筛分和烘干等操作过程，时效性差，无法为生产提供操作指导。为稳定选矿生产指标，实现选矿过程精细化操作，有必要实施磨矿入选矿浆细度在线检测。选矿厂一选车间2011年从德国新帕泰克公司引进OPUS粒度分析仪。OUPS粒度分析仪是德国新帕泰克公司的在线粒度分析产品，采用超声原理对流体介质的分布统计分析，广泛应用于选矿、水文、萃取等生产过程，环境适应性强，可靠性高，设备测量和通讯等主要部件自现场安装投运后尚未发生故障，但因取样过滤装置材质、尺寸及取样溢流管线不符合实际工况等原因。分析仪故障率高，投运率低，很难为磨矿生产提供操作指导。

2015年12月一选车间委托自动化装备工程研究所开展OPUS粒度分析仪的恢复投运工作。为实现粒度仪正常运行，降低故障率，对OPUS粒度分析仪目前存在的问题进行详细调研，通过对粒度仪取样过滤装置的持续技术改进，指导磨矿操作人员随时调整磨矿参数，避免磨矿粒度过大造成矿石单体解离度低，防止过磨发生。矿浆粒度在线分析测量可以稳定磨矿分级过程的粒度指标，为浮选作业工段金属品位富集创造最佳的粒度条件，间接提高浮选综合指标。

1 取样过滤装置存在的问题

取样过滤装置由取样管道、溢流管道、取样箱体、过滤网等组成。通过对取样箱检查发现，取样箱采用不锈钢板材焊接，由于矿浆具有腐蚀性，取样箱腐蚀严重，箱体外侧壁锈迹斑斑，箱体内侧壁由于腐蚀已凸凹不平，矿浆粘结严重。箱体与过滤网设计的配合间隙不超过3mm，现过滤网和取样箱配合缝隙已超过6mm，大颗粒矿粒等杂物易堵塞测量窗口。取样箱设计高度低，矿浆进入取样箱后形成气液固三相流体，在气泡尚未完全析出时进入粒度分析仪测量窗内，导致粒度分析结果出现偏差，严重时输出分析故障。

根据一段、二段取样管线的平均矿浆流量，结合最大和最小矿浆流量，调整手动排尾阀门的开度。现场检查发现，一般情况下二段取样管线的矿浆流量小于一段取样管线。为保证在正常生产条件下，使最小矿浆流量满足OPUS载流矿浆粒度分析仪正常测量的要求，将手动排矿阀调至合适的开度，多余矿浆从取样箱溢流管内流出。而用冲洗水对取样箱上的溢流管进行检查，发现冲洗水反向流入取样箱内，说明取样箱溢流管堵塞。溢流管堵塞造成冒矿，污染设备表面和分析室环境。

对原取样箱内的过滤网是具有杂物导流槽的单层矩形长条状网孔。过滤网的网孔尺寸5mm，钢板厚度为1.5mm，网孔宽度5mm，滤网外形尺寸和取样箱形状误差6mm左右。根据OPUS粒度分析仪运行参数显示，一段和二段样品的测量窗间隙均为4mm。矿浆腐蚀性强，过滤网的不锈钢板太薄，易发生破损。网孔宽度大于测量窗间隙宽度，矿浆中携带的大颗粒石子、炮皮、药皮、编织物在过滤网无法过滤的情况下极易进入分析仪测量窗口。若发生过滤网破损时，矿浆中的杂物更容易进行粒度仪测量窗内，造成分析仪测量窗口堵塞，出现浓度高或有气泡等故障提示。

原取样过滤装置无设计液位检测，在停产、无矿浆、矿浆量不足的情况下粒度分析仪继续工作，误输出分析结果，提升分析结果故障率。

图1 原取样工作原理

2 箱体和过滤网的设计

2.1 箱体设计

根据粒度分析仪的外形、窗口尺寸、安装空间，确定取样箱的形状为长方形上大下小；箱体选用PVC板材焊接而成。经计算所需矿浆量确定箱体尺寸且箱体侧面设计安装音叉液位开关座。箱体上口承接上盖板矿浆管道下落的矿浆，箱体底部排出管道连通粒度分析仪的测量管段，箱体中部设置溢流管道，当矿浆流量大时，矿浆经溢流管道溢流排尾。

图2 取样箱

2.2 过滤网设计

滤网设计原则，两级过滤。箱体内设置两层活动式可拆卸的上过滤网和下过滤网。粒度仪测量窗口4mm，故设计上过滤网网孔尺寸2mm，下过滤网网孔尺寸3mm，重新设计制作。在正常维护条件下，一段粒度测量结果误差偏差满足工艺要求，过滤网进行清洗方便维护量低，无矿浆、有气泡等问题减小，降低高黏度矿浆中的颗粒物堵塞分析仪测量管段的故障频次。

图3 上过滤网

图4 下过滤网

2.3 设置液位检测装置

音叉液位开关是一种新型的液位开关，由晶体激励产生振动，当被矿浆浸没时振动频率发生变化。频率变化有电子线路检测并输出开关量。音叉液位开关无活动部件，无须维护和调整。为避免在停产、无矿浆、矿浆量不足的情况下粒度分析仪继续工作，误输出分析结果，提高粒度仪分析测量可靠性，设置音叉液位开关，并将其检测信号接入粒度仪可编程逻辑控制器（PLC）西门子S7-300的IO模块，液位开关电源从PLC控制柜电源模块引出，并修改控制程序。在分析仪无矿浆进入的情况下，音叉液位开关指示灯显示为黄绿色，当矿浆填充至音叉液位高度时，液位开关指示灯变为红色，提示粒度仪测量窗充满矿浆，测量主机开始工作，同时将音叉液位开关输出信号接入粒度仪上位监控系统，为系统综合运行状态判断提供信息。

2.4 优化取样管线

原粒度分析仪取样管线设计9个控制阀门，其中8个为气控球阀，1个手动截止阀。由于选矿车间湿度大、矿浆温度高，且载流矿浆具有易粘接和易腐蚀的特点，现场信号易经常出现接触不良、短路、通讯线缆接头易污染等问题，导致粒度仪取样、冲洗和控制等关键环节出现异常，直接影响OPUS粒度分析仪的正常工作。在消化吸收OPUS载流矿浆粒度分析仪测量及取样系统技术的基础上，优化取样管线，拆除原有系统的冲洗和反冲洗截止阀，降低阀门卡位泄露、矿浆气泡析出不彻底等因素对分析仪产生的故障。

OPUS粒度分析仪共设置2路取样管线。每路取样管线上设置两个电磁气动阀，一个取样，一个冲洗。取样执行机构为气缸；冲洗执行机构为气控水阀。现取样流程如下图所示。

图5 现取样工作原理

3 结束语

磨浮工序一段、二段矿浆粒度分析正常，数据与工艺离线化验结果吻合。取样箱内设置双层过滤网，编织袋碎条和炮皮过滤在一层网，大颗粒矿石阻挡在二层网，测量窗内杂物大大降低，维护量降低。粒度仪故障率减少，消除取样分析过程中的跑冒滴漏现象，改善了作业环境，稳定磨矿分级过程的粒度指标，为浮选作业工段金属品位富集创造最佳的粒度条件，间接提高浮选综合指标。