浮选自动加药整理

一、概述

浮选是最重要的选矿方法之一。据统计，90%的有色金属矿用浮选法处理。浮选法还广泛用于稀有金属、贵金属、黑色金属、非金属如煤等矿物原料的选别。浮选药剂的添加是浮选生产工艺中的一个重要环节，添加量的大小、准确与否都直接影响着产品的质量及效益。调整浮选的加药量能够能捕获更多的有用金属，抑制无用矿物。传统的人工调节方式既不准确也不及时。而浮选自动加药控制系统的应用，不但克服了人工调节的缺点，而且降低了浮选生产的药耗，为选厂带来直接的经济效益，同时减轻了岗位工人的劳动强度。70年代载流荧光分树系统的研制成功，为研究在线浮选自动加药控制系统提供了更好的条件。在过去的20几年里，芬兰、澳大利亚、加拿大、美国、中国等国家的研究人员在此领域进行了不懈的努力，并取得了一定的成就。其中神经元网络控制、模糊逻辑控制、自适应控制及专家系统等先进的控制策略成功地应用于浮选过程控制的报道也不少见。

浮选过程的自动控制，从要求达到的控制效果方面考虑，可分为稳定控制和最佳控制。稳定控制的主要目的是使浮选过程在无人工干预或人工干预很少的情况下，能够在一个稳定的状态下工作，并得到质量稳定、合格的产品。最佳控制其目的是在稳定控制的基础上，根据各分选过程的不同，随时调控各可调变量，使浮选设备和工艺工作在最佳状态，在尽可能获得最佳分选效果的前提下，使能耗和药剂用量保持在最低值。无论稳定控制还是最佳控制，都要求实现浮选加药

的自动控制，浮选自动加药控制主要解决好控制方案的选择、传感器的选择、信号处理、执行机构的选择、组态软件的选择等几方面的问题。

二、传感器技术及模拟量的采集

1.1 与自动控制有关的变量分析

在浮选过程加药控制中，与自动控制有关的变量有2类，其中一类是独立变量(包括可调变量和干扰变量)，另一类是非独立变量(包括浮选设备的性能参数和操作变量)。浮选自动控制的目的就是尽量避免干扰变量对生产过程的影响。合理调节可调变量，从而控制操作变量，以得到最佳的分选性能。

1.2 控制方案的选择

浮选加药自动控制要采集的变量取决于所采用的控制原理，选矿厂浮选过程中的加药量自动控制主要有:按原矿量、泡沫层厚度、原矿中的总金属量、金属回收率、浮选槽末端药剂剩余离子浓度、电化学和专用算法控制等多种方法。

浮选作业中起泡剂控制的传统方案是根据工艺提供的矿石性质确定一个给药比K，按进入浮选作业的总干矿量来控制用量，保证每吨矿石的药剂用量始终保持在给药比值的数值上，这实际上是一种简单的比值控制方案。

K i=0.06*d*PV/Q金属

式中，K i为按干矿量给定或计算的给药比；PV为药剂流量；d 为药剂密度。

在浮选流程中，捕收剂的主要作用是使目的矿物表面疏水化，增加其可浮性。它的用量不仅与矿量有关，而且与原矿中的目的矿物量有关。因此，大多数采用按原矿中金属量来控制其用量，这比按给矿量控制更为有效。进入浮选的干矿量Q和金属量Q金属的计算公式如下:

1.3 模拟量的滤波和信号处理

生产现场由传感器检测到的信号不可避免地要混杂一些干扰信号，特别是传输线较长时更为突出，所以滤波处理非常关键。同时考虑到软件的通用性，在进行程序设计时，仍然要考虑滤波环节。在模拟控制系统中，都是由硬件组成的各种各样的滤波器滤除干扰信号。在数字控制系统中，除一些必要的硬件滤波器外，很多滤波任务可以由数字滤波器承担。数字滤波实质上是一种数字处理方法，是由计算机程序实现的数字运算。数字滤波也称为软件滤波。与硬件滤波相比，数字滤波有很多优点。

(1) 数字滤波是由软件程序实现的，不需要硬设备，因而可靠性好，稳定性高，不存在相匹配的问题。

(2) 对于多路信号输人通道，可以共用一个软件“滤波器”，从而降低仪表的硬件成本。

(3) 使用灵活，修改方便。在某回路要更换滤波器，在硬件滤波器中要更换元器件很麻烦，在数字滤波器中只需调用另一个滤波子程序即可。在数字滤波器中只需修改内存中的某个运算参数，就能方便地改变滤波特性，非常灵活。

(4) 可以实现硬件滤波无法实现或难以实现的滤波任务。以低通滤波器来说，如果截止频率很低，便要求滤波器的电阻和电容很大。电阻太大，滤波器稳定性差，电容值太大，体积太大。但对数字滤波来说只是某几个参数不同(比如时间常数)，实现起来很方便。另外有些滤波方法用硬件实现是困难的，但用数字滤波就很容易，比如判断滤波。

常用的数字滤波方法有下面几种:算术平均值法、一阶滞后滤波、中值滤波法、中值平均滤波、程序判断滤波，复合滤波法等。

选矿过程的数学模型因微机的计算能力增强，而易于采用更复杂、更有效的算法；在控制系统方面用高可靠的工业微机进行DDC直接控制，在一些为数不多的场合已完全适用，而以PLC和上位微机构成的小型DCS系统已经在众多选矿厂应用。

三、执行机构的选择

在目前的药剂流量计量系统中，主要有两种方式:第1种是药剂泵方式。它是利用变频调速技术，通过变频器控制交流药剂泵，根据变频器与交流泵转速之间的正比关系、交流泵转速与药剂流量之间的正比关系，标定出变频器输出频率和药剂流量的线性关系模型，这样通过上位机给变频器发送的给定频率值便可达到药剂流量的准确计量。但是，这种药剂计量方法控制装置较为复杂，成本高，不利于产品升级和技术改造；第2种方式是电磁阀方式，给定的药剂流量值通过软件设计调制成对应占空比的脉冲输出，通过脉冲控制电磁阀回路中晶闸管的通、断来控制电磁阀的开、关。当电磁阀通电时，药剂流

出，断电时没有药剂流出，这样通过改变在一个脉冲周期内的占空比就可以调整药剂的流量。电磁阀方式成本低、控制简单、安装维修方便，虽然药剂流动的断续性会给系统带来一定的影响，但是如果控制结构设计合理，而且误差又在系统允许的范围之内，是可以满足工艺要求的。所以电磁阀类型是国内电子给药机的发展方向。大多数电子给药机要求给药箱保持液位恒定，才能保证给药精度。由于选矿厂工作环境较差，外部干扰多，因此，增强整机的可靠程度，降低故障率，以保证电子给药机的正常运行，显得尤为重要。完善操作捡查制度也是电子给药机正常运行的重要保证。还应在药箱与药管的进口处应设隔渣板或网，及时清除药渣，以免堵塞或影响流量精度。同时应经常校正标定，做到合理准确加药。应避免药剂跑冒滴漏造成电磁阀线圈腐蚀。这样，电子给药机才能充分发挥作用和效益。

四、组态软件的选择

随着计算机技术、网络技术、多媒体技术和传感器技术的飞速发展，自动加药控制系统正向着硬件标准化、通用化，软件智能化、通用化，系统多功能、多媒体、网络化、集散化的综合监控系统的方向发展。这就要求监控系统软件具有根据不同的监控对象由用户灵活配置的功能，具有数字、文字、图形、图像、声音等多种媒体反映监控信息的功能，以满足不同监控对象要求，实现综合监控。

组态软件是工业自动化系统的人机界面，是一种软件平台。早些年，组态软件基本是基于DOS的产品，而随着Windows成为计算机的主导操作系统。加之Windows可以使用动态数据交换(DDE)和对象链结与