一種正浮選工藝浮選液面的自動控制方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種正浮選工藝浮選液面的自動控制方法，包括(1)獲取正浮選工藝的浮選液面的實時高度數值，將所述實時高度數值與預先設定的高度門限值進行比對；(2)獲取正浮選工藝的閘板的實時位移值，和排渣閥的實時位移值；(3)如果浮選液面的實時高度數值大于高度門限值，調節閘板位移使閘板的實時位移值增大，同時調節排渣閥的位移使排渣閥的實時位移值增大；如果浮選液面的實時高度數值小于高度門限值，調節閘板位移使閘板的實時位移值縮小，同時調節排渣閥的位移使排渣閥的實時位移值縮小。
【專利說明】一種正浮選工藝浮選液面的自動控制方法及系統
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及自動控制領域，具體涉及一種正浮選工藝中對浮選液面進行自動控制的方法，以及實現該方法的系統。
【【背景技術】】
[0002]目前，我國生產氯化鉀肥料主要采用溶性鉀鹽礦光鹵石、鉀石鹽為原料，制取氯化鉀的主要方法為浮選法。浮選法的原理是通過礦粒自身表面的疏水特性，或通過添加浮選藥劑作用后獲得的疏水特性，使礦粒在液-氣界面發生聚集，常用的例如泡沫浮選法。礦漿在浮選槽中與藥劑混合，并攪拌充氣。礦漿中的礦粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的礦粒選擇性地粘附于氣泡并被攜帶上升礦化泡沫層，經機械刮取或從礦漿面溢出，再脫水、干燥成女口廣叩ο
[0003]正浮選傳統工藝法對低品位鉀礦適應性強、能耗低等優點，在氯化鉀生產裝置中多數采用該工藝。在正浮選工藝中，浮選作業是一個重要的生產環節，浮選液面的高低直接影響氯化鉀產品產量和質量，對浮選液面自動化控制的研究，顯得越來越重要。浮選液面過高刮板機刮出的泡沫會過多，同時會刮到泡沫下層的礦漿，礦漿中不僅含有鉀，同時還含有鈣、鈉、鎂等元素，會造成產品質量品位下滑，產量增加，回收率上升；如果浮選液面過低刮板機刮出的泡沫會過少，浮選時間過長，泡沫中鉀含多，造成產品質量品位升高，產量減少，回收率下降。
[0004]現有技術中，浮選過程操作是依靠人工肉眼觀察浮選泡沫表面狀態來完成，這種僅憑人工肉眼觀察進行浮選生產操作的方式主觀性強、誤差大、效率低，無法實現浮選泡沫狀態的量化描述和生產工況的客觀評價，造成浮選生產指標波動頻繁、礦物原料流失嚴重、藥劑消耗量大、資源回收率低等情況時有發生。因此，研究浮選液面自動控制方法與技術，對提高礦產資源的利用效率、實現企業的可持續發展具有非常重要理論意義與應用價值。
【
【發明內容】
】
[0005]本發明的目的是克服現有技術缺陷，提供一種自動化程度高、誤差小、適用性廣的浮選液面的自動控制方法，以及實現該方法的自動控制系統。
[0006]本發明的控制方法及其自動控制系統適用于正浮選設備，特別是浮選機?，F有的浮選機一般包括池體、設在池體中部或底部的攪拌裝置或曝氣裝置、設在池體上部的刮板裝置(包括用于控制刮板運動的機械連接機構和驅動機構)、設在池體側面用于控制尾鹽礦渣排出的可上下移動的閘板、設在池體底部用于控制尾鹽礦渣排出的可上下移動的排渣閥。
[0007]為了實現上述目的，本發明提供一種正浮選工藝浮選液面的自動控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0008](I)獲取正浮選工藝的浮選液面的實時高度數值，將所述實時高度數值與預先設定的高度門限值進行比對；
[0009](2)獲取正浮選工藝的閘板的實時位移值，和排渣閥的實時位移值；
[0010](3)如果浮選液面的實時高度數值大于高度門限值，調節閘板位移使閘板的實時位移值增大，同時調節排渣閥的位移使排渣閥的實時位移值增大；如果浮選液面的實時高度數值小于高度門限值，調節閘板位移使閘板的實時位移值縮小，同時調節排渣閥的位移使排渣閥的實時位移值縮小。
[0011]根據上述自動控制方法的一種優選實施方式，在浮選液面設置漂浮物，通過設置在漂浮物上方的傳感器獲取所述傳感器與漂浮物之間的實時距離，獲得浮選液面的實時高度數值。
[0012]優選地，所述漂浮物備有配重。配重的意義在于使漂浮物能夠處于正浮選工藝的液面位置，不會輕易受浮選液面表面的泡沫的運動影響。根據阿基米德原理對浮力的解釋，本領域技術人員可根據浮選工藝中泡沫的比重選擇合適的配重。
[0013]本發明還提供一種正浮選工藝浮選液面的自動控制系統，所述系統包括正浮選設備、PID控制器、測量裝置、與所述PID控制器相連的PLC處理器和與所述PLC處理器相連的上位機，所述正浮選設備包括浮選池，所述浮選池具有礦漿入口、可移動的閘板和排渣閥，所述閘板和排渣閥分別通過固定絲桿控制其開閉，其中:
[0014]在所述浮選池中設有漂浮物，在所述漂浮物的上方設有距離傳感器，所述距離傳感器與所述PID控制器連接；
[0015]所述測量裝置安裝在浮選機每個浮選池內，與浮選設備的池壁連接，所述測量裝置包括漂浮物噴淋裝置和用于測量漂浮物上下位移的距離傳感器(即測量礦漿位移的距離)；
[0016]在所述閘板和排渣閥的固定絲桿上分別設有位移傳感器和限位開關，所述位移傳感器和限位開關分別于與所述PID控制器連接；
[0017]所述PLC處理器或上位機具有通過所述PID控制器獲取所述漂浮物實時高度數據、獲取所述閘板和排渣閥實時位移數據的裝置，所述PLC處理器或上位機還具有通過所述PID控制器將所述實時高度數據與預先設定的高度門限值數據進行比較并輸出比較結果的裝置，所述PLC處理器或上位機還具有根據所述比較結果通過所述PID控制器控制閘板或排渣閥的固定絲桿位移并記錄其實時位移數據的裝置。
[0018]優選地，本發明的系統還設有噴淋裝置，所述噴淋裝置具有環狀或U形噴淋管，通過機械固定裝置將所述噴淋管套在漂浮物外部，所述噴淋管朝向漂浮物的方向分布有出水孔；所述噴淋管通過水管和開關連接到供水裝置。
[0019]優選地，本發明的漂浮物為浮球，特別優選地不銹鋼浮球。
[0020]根據一種優選的實施方式，所述距離傳感器是激光探頭。
[0021]在本發明中，可以對所述排渣閥排出的礦渣測量其鉀離子的含量，取樣分析后獲得形成化驗數據，或通過測量礦漿(溶液)濃度(例如通過沉淀法或用濃度計測量得到)，及時反饋到該作業崗位，指導生產作業。
[0022]使用時，通過距離傳感器獲取浮球與距離傳感器之間的距離，換算獲得浮球的實時高度數值，并將該數據濾波后傳送到PID控制器和PLC處理器。PID控制器可實現數字化顯示，允許人為控制替代自動控制。
[0023]通過浮選機閘板的固定絲桿的位移傳感器和限位開關，獲取閘板的實時位置，類似地，濾波后將數據送到PID控制器和PLC處理器。
[0024]通過排渣閥的固定絲桿的位移傳感器和限位開關，獲取排渣閥的實時位置，類似地，濾波后將數據送到PID控制器和PLC處理器上。
[0025]PID控制器屬于本領域的現有技術，通常具有顯示、控制、信號濾波、RS485通信等功能，可采用現有的PID控制器，可參考《PID控制器參數整定與實現》(作者黃友銳等人，中國科學出版社)
[0026]PLC處理器一種可編程邏輯控制器，屬于本領域技術人員通常掌握的技術。它通過采用可編程的存儲器，用于存儲程序、執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程，在本系統中主要利用PLC控制器對模擬量的運算功能和控制功能。
[0027]可將PID控制器安裝在操作箱中。操作箱應當是防水防潮防銹的，以適應作業環境的要求。PID控制器可設在箱體表面以便觀察數據。此外操作箱中應該還具有手/自動轉換開關、開/關按鈕，絲杠電機正反轉控制啟動器、空氣開關等。
[0028]本發明的正浮選工藝浮選液面的自動控制方法根據尾鹽中K+、Na+、Mg2+//CrH20四元水鹽體系相圖理論，采用模擬化操作到數字化精確操作的過程，利用目前先進的自動化測量控制手段提高鉀礦資源的回收率，減少人為操作，使尾鹽中K <3%。其中，對于尾鹽中水鹽體系與系統操作的關系屬于現有技術，可參考例如《水鹽體系相圖及應用》第四章四元水鹽體系相圖(作者鄧天龍化學工業出版社；第I版(2013年11月I日))。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0029]圖1為本發明的系統結構圖；
[0030]圖2為本發明的遠程控制部分結構圖；
[0031]其中:1、噴淋裝置；2、浮球；3、激光探頭；4、閘板位移測量；5、排渣閥位移測量；
6、閘板；7、排渣閥；8、PID控制器；9、現場控制操作箱；10、PLC處理器；11、觸摸屏。
【【具體實施方式】】
[0032]以下實施例用于非限制性地解釋本發明的技術方案。
[0033]實施例1
[0034]如圖1、2所示的自動控制系統。
[0035]正浮選設備(浮選機)包括浮選池，浮選池側面具有礦漿入口、可上下升降的閘板和可水平移動的排渣閥，閘板和排渣閥分別通過固定絲桿控制其開閉。浮選池上部具有刮板及其機械連接和控制機構。(圖中未畫出)。
[0036]浮選池中有不銹鋼浮球2。浮球上有配重，調整配重以確保浮球能夠處于浮選液面高度。
[0037]浮球外部設有具有U形噴淋管的噴淋裝置1，通過固定支架焊接安裝于浮選機浮選池壁上。噴淋管與浮球不接觸，以保證正常使用中浮球移動的最大限度，確保浮球可以在礦漿和泡沫間上下自由活動。噴淋管內側出水孔，通過水管和開關連接到水泵，可向浮球持續噴水，確保浮球表面清潔。
[0038]浮球上方安裝陜西東輝智能儀器有限公司生產銷售的激光探頭(作為距離傳感器)，并連接到PID控制器。激光探頭用于實時獲得浮球高度并傳輸給PID控制器。將浮球的實時高度與設定值進行比較，以確定浮選池的實時液面高度。
[0039]在本實施例采用的激光探頭為激光66nm型，它采用了脈沖測距技術，具有小尺寸紅色激光光源，對齊方便，不受目標物材質和顏色的影響，且抗環境極限光干擾能力強。該激光探頭具有2路模擬量輸出(4-20mA)和I路開關量輸出，還具有1-Link接口，可直接用于參數設置和產品調試。
[0040]在閘板6和排渣閥7的固定絲桿上分別安裝位移傳感器和限位開關，并分別于與PID控制器連接，向PID控制器傳輸當前數據并受PID控制器控制。
[0041]PID控制器控制與PLC處理器連接，再與上位機連接。通過獲取浮球實時高度、閘板和排渣閥實時位移數據，并與預先設定的高度門限值數據進行比較并輸出比較結果，用于控制閘板升降和排渣閥位移。
[0042]運行系統，通過激光探頭和PID控制器獲取液面高度數據，并顯示在PID控制器和觸摸屏上。假如當前數據為175mm，而PID控制器設定目標值為180mm，表示液面低于預設值，應當增大閘板的閥位值，使閘板向上位移，從而達到預設目標值。
[0043]獲取當前閘板高度數據，并顯示在觸摸屏上?？刂崎l板電機正向運轉，假如當前位移刻度由10上升到12，表示閘板向上位移，溢流量減少，則液面會隨之逐漸提高。
[0044]獲取當前排渣閥測量數據:假如此時排渣閥刻度顯示8，未動作。
[0045]從本實例的排出尾鹽中取樣，檢測得知K離子含量為1.95%，根據本領域技術人員所掌握的知識，收率=(產量X產品質量/礦量X礦K含量)X 100%，得知加工廠鉀收率 61%。
[0046]實施例2
[0047]與實施例1相同進行。區別在于獲取液面當前高度時，得到數據178mm，且PID控制器設定目標值185_，表示液面低于預設值，則應當增大閘板的閥位值，使閘板向上位移，從而達到預設目標值?？刂崎l板電機正向運轉，停止后位移刻度由15到22，此時PID控制器和觸摸屏上數據顯示182mm，表示實測值未達到預設的185mm，同時，PLC處理器根據結晶器底流量的大小比較結果，控制排渣閥門。
[0048]具體地，為了達到結晶器的進、出平衡，當上礦量增大時，結晶器底流量隨之相應增大，隨著浮選機的進料量增大，液面應相應提高，否則將造成尾鹽排出量過大，浪費嚴重。因此，為了提高液面，應當提高閘板的反饋刻度，使稍微閉合閘板、降低尾鹽排出速度。相反，當上礦量減少時，結晶器底流量隨之相應減少，隨著浮選機的進料量減少，液面應當相應降低，否則會造成產量過大卻質量下降，為了達到液面降低就要減少閘板的反饋刻度，閘板相應打開一些。
[0049]控制排渣閥電動執行器反轉，停止后排渣閥當前刻度顯示7至5，此時PID控制器和觸摸屏上，數據顯示185_，表示液位高度等于預設值。
[0050]此時對排出尾鹽進行取樣檢驗，得出K含量為2.05%，根據:收率=(產量X產品質量/礦量X礦K含量)X 100%，得出加工廠鉀收率61.5%。
[0051]在本領域中，用產品中K的數量與原礦中K的數量的百分比表示收率。該指標反映了作業過程中K的回收程度、工作質量和技術水平。現有技術中K的收率一般在60.2-60.5%，本發明通過自動獲取浮選工藝的液面高度、通過液面高度數據自動控制閘板上下位置和排渣閥的上下位置，從而實現對礦漿流速和出渣速度的控制，確保浮選工藝的產量和質量最優化，收率得到有效提高。
[0052]可見，液面采用自動控制后，全程實現數字化操作，減少了人為操作誤差，液面控制穩定，提高了浮選效率，達到了浮選液面自動化控制的目的。
【權利要求】
1.一種正浮選工藝浮選液面的自動控制方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: (1)獲取正浮選工藝的浮選液面的實時高度數值，將所述實時高度數值與預先設定的高度門限值進行比對； (2)獲取正浮選工藝的閘板的實時位移值，和排渣閥的實時位移值； (3)如果浮選液面的實時高度數值大于高度門限值，調節閘板位移使閘板的實時位移值增大，同時調節排渣閥的位移使排渣閥的實時位移值增大；如果浮選液面的實時高度數值小于高度門限值，調節閘板位移使閘板的實時位移值縮小，同時調節排渣閥的位移使排渣閥的實時位移值縮小。
2.根據權利要求1所述的自動控制方法，其特征在于在浮選液面設置漂浮物，通過設置在漂浮物上方的傳感器獲取所述傳感器與漂浮物之間的實時距離，獲得浮選液面的實時高度數值。
3.根據權利要求2所述的自動控制方法，其特征在于所述漂浮物備有配重。
4.一種正浮選工藝浮選液面的自動控制系統，所述系統包括正浮選設備、PID控制器、測量裝置、與所述PID控制器相連的PLC處理器和與所述PLC處理器相連的上位機，所述正浮選設備包括浮選池，所述浮選池具有礦漿入口、可移動的閘板和排渣閥，所述閘板和排渣閥分別通過固定絲桿控制其開閉，其特征在于: 在所述浮選池中設有漂浮物，在所述漂浮物的上方設有距離傳感器，所述距離傳感器與所述PID控制器連接； 所述測量裝置安裝在浮選機每個浮選池內，與浮選設備的池壁連接，所述測量裝置包括漂浮物噴淋裝置和用于測量漂浮物上下位移的距離傳感器； 在所述閘板和排渣閥的固定絲桿上分別設有位移傳感器和限位開關，所述位移傳感器和限位開關分別于與所述PID控制器連接； 所述PLC處理器或上位機具有通過所述PID控制器獲取所述漂浮物實時高度數據、獲取所述閘板和排渣閥實時位移數據的裝置，所述PLC處理器或上位機還具有通過所述PID控制器將所述實時高度數據與預先設定的高度門限值數據進行比較并輸出比較結果的裝置，所述PLC處理器或上位機還具有根據所述比較結果通過所述PID控制器控制閘板或排渣閥的固定絲桿位移并記錄其實時位移數據的裝置。
5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于所述系統還設有噴淋裝置，所述噴淋裝置具有環狀或U形噴淋管，通過機械固定裝置將所述噴淋管套在漂浮物外部，所述噴淋管朝向漂浮物的方向分布有出水孔；所述噴淋管通過水管和開關連接到供水裝置。
6.根據權利要求4所述的系統，其特征在于所述漂浮物為浮球。
7.根據權利要求4所述的系統，其特征在于所述距離傳感器是激光探頭。
8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于所述浮球為不銹鋼浮球。
【文檔編號】G01F23/30GK104180874SQ201410455022
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】李樹民, 譚忠德, 徐吉申, 賈國安, 袁建平, 王全軍, 唐永全, 趙金剛, 魏冀, 吳亞洲, 王海青, 龔四文 申請人:青海鹽湖工業股份有限公司
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