荧光在线品位分析仪在高锍磨浮车间的应用

赵洪涛，张德伟，尹兆余，曲宝剑，王 政，张 伟

（1.丹东东方测控技术股份有限公司，辽宁丹东118002；2.金川集团镍冶炼厂，甘肃金川737100)

荧光在线品位分析仪在高锍磨浮车间的应用

赵洪涛1，张德伟2，尹兆余1，曲宝剑1，王 政1，张 伟1

（1.丹东东方测控技术股份有限公司，辽宁丹东118002；2.金川集团镍冶炼厂，甘肃金川737100)

根据金川集团镍冶炼厂高锍磨浮车间对荧光在线品位分析仪的应用实践，对这种实时在线品位监测仪表原理、安装、应用及维护情况作了介绍。经过1年的使用证明，设备稳定运行，浮选品位的测量精度误差在0.5%～1.0%的范围内。通过荧光在线品位分析仪对品位变化的实时监测，起到了指导现场生产，及时稳定工艺的作用。

荧光;在线分析;铜镍分选;磨浮；品位监测

在浮选工艺中,各个环节实时品位监测意义重大,但传统方法一般采用人工取样、制样、化验的流程,明显存在时间上的延迟性,而荧光在线品位分析仪的出现很好地解决了上述问题[1-2]。金川镍冶炼厂高锍磨浮节能降耗扩能配套技术改造项目浮选采用自控和装备水平较高的全浮选柱工艺流程，原来对关键工序关键参数的检测与调整均由人工和依据经验判断来完成,导致工艺过程难以稳定,铜镍互含波动较大。为进一步优化产品质量,适应不断变化的原料,降低铜镍互含及生产成本,增加镍冶炼效益,选择适用于高锍磨浮铜镍分选和过程控制的先进在线成分分析控制设备十分必要。下文以金川集团2013年选用的某X荧光在线多元素分析仪为例,分析X荧光在线分析仪在金川高锍磨浮铜镍分选工艺中的应用。

1 X荧光在线品位分析仪结构分析

分析仪正、反结构见图1、图2。

图1 分析仪正面

图2 分析仪背面

如图1和图2所示,X荧光在线多元素分析仪包括探测系统(移动行走装置、探测器腔体、气动装置等)、主机系统(包括信号处理主机、工业控制计算机、板卡、应用程序、报警系统等)、载流系统(包括分析流道、自动取样装置、搅拌器等)、电控系统(包括PLC控制单元、组态控制触摸屏、电控单元柜)4大部分,同时根据现场矿浆情况选配矿浆取样器[3]。

探测系统的移动检测装置配有X射线发射和接收装置(探测器腔体),在电机的驱动下左右行走到载流槽体上方,在双作用气缸的驱动下将探测器腔体浸入矿浆内检测,待检测完毕后提升腔体,经冲洗水装置清洗后再平移至下一载流槽体。在分析槽依次全部测量完成后,探测系统回到初始位置,开始又一轮检测。行走装置及分析槽示意见图3。

图3 行走装置及分析槽示意

探测系统将所探测到的核脉冲信号上传到主机系统，主机系统通过信号处理主机将核信号转换成数字信号，通过数学模型计算，最终形成品位检测结果的人机界面，并且可通过工业通讯协议，将品位信号上传至组态中参与控制，也可上传至工业显示屏，指导生产。

2 基本原理

本台荧光在线品位分析仪是根据莫塞莱定律,利用能量色散的方法,并采用新型的核电子技术和多种核分析技术,通过分析物料中各种元素所被激发出的特征X射线(x荧光)的能量和强度,进而分析被测量物质中的元素种类和含量[4-5]。

图4 分析原理光路结构示意

3 现场安装

磨浮车间的取样点如图5所示：

图5 现场引流方案示意

由图5可以看出,分析仪的所有取样点都是由低位的搅拌池泵送至高位的浮选柱,所以选用压力取样器将矿流引入分析仪内部进行测量,由取样器的示意图可以看出,分析仪取样器配有正冲和反冲洗水结构,开关阀门处于二者之间,除具有矿流开关取样的功能之外,在打开水阀时,还具有对管道及取样器冲洗的功能,防止堵矿现象的发生。分析仪软件具备历史数据的存储、查询、班组打印等功能,在人机交换界面上,具备设备运行状态显示、故障报警及实时测量结果显示等功能。

4 标定调试

荧光在线品位分析仪第1次在工厂中安装和调试时,必须进行标定。标定包括取样、化验、软件回归、对照检验。取样要有代表性,并保证所取样品与测量样品的一致性。每个流道中所取的可以用于标定的有效样本至少30个。将所取样品尽快制成适合化验的样品,然后在化验室对样品进行化学分析。要保证化验结果与探测器的计数率一一对应,将化验结果输入到软件中,进行回归分析,获取标定系数。当取得了一些适当的标定结果之后,通过统计和标图的方式对比计算值和后来的样本的化验值,对获得的分析等式进行对照检验,检验仪表计算值是否满足客户的要求。

在实际使用过程中,每流道取样35组以上,同时对铜镍2种元素进行品位化验，将化验值置入分析仪软件所带有的数据回归系统进行运算,所得模型直接保存在分析仪内部,若样品分布不符合正态分布,或有新样品不在所取样品覆盖的范围内,可再次添加。

5 应用效果

分析仪对生产过程中的铜镍品位同时监测,而铜精含镍、镍精含铜的两个重点监测点的监测精度尤为重要,所以精度较之其他监测点要求高一些(图6、图7)。

图6 铜精含镍对照

图7 镍精含铜对照

在线品位分析仪对浮选作业稳定工艺过程控制、提升磨浮铜镍分选指标具有以下作用：1)通过对粗选给矿中的铜镍品位进行在线分析,能及时有效地指导操作人员调整粗选作业黄药的添加量、中矿返回量,以及铜精矿、镍精矿的产出率,为生产出合格精矿产品提供先决条件。2)通过对铜精矿中的镍和镍精矿中铜品位进行在线分析,能及时有效地指导操作人员调整扫选作业、精选作业的黄药添加量,以及铜精矿、镍精矿的产出率,以此控制铜镍互含指标为合格产品。3)通过对粗选给矿中铜镍品位、铜精矿中的镍和镍精矿中的铜品位实时在线分析，能及时有效地指导操作人员调整浮选柱扫选作业、精选作业液面高度和充气量的大小，保证铜精矿、镍精矿为合格产品。4)当磨矿产品细度、浓度不能满足浮选铜镍分离工艺要求时,该设备能够准确地指导浮选操作人员调整浮选柱液面高度及充其量大小,增加中矿返回量,避免精矿质量发生严重超标现象。5)磨浮全年处理300 kt高镍锍实物量,采用多元素在线品位分析仪检测技术后,避免了生产过程中产品质量发生的严重波动(铜精含镍高于6.0%,镍精含铜高于4.0%),有利于下道生产工序产品质量及最终生产成本的控制,铜镍互含合量可控制在7.9%以内(较公司考核指标降低0.3%)。6)实现科学合理药剂用量的调控模式,有效节约黄药用量。

6 结论

在线品位分析仪在金川集团镍冶炼厂高锍磨浮车间已经连续使用1年多,在这段时间内，分析仪运行稳定,维护量较少,发挥了品位及时显示、稳定生产的作用,对提高产品合格率,降低成本起到了较大作用。

[1] 陈树军.某大型钼矿浮选过程中多元素在线分析研究[J].矿冶工程,2012(8)：339-341.

[5] 张伟.多元素分析在钼精矿生产工艺中的应用实践[J].有色金属(矿山部分),2009(11)：75-78.

[4] 尹兆余.一种工业在流多元素分析仪表的设计[C]//中国冶金矿山企业协会.中国采选技术十年回望与展望,2012：636-637.

[4] 罗立强.X射线荧光光谱仪[M].化学工业出版社,2008：4-13,25-44.

[5] 吉昂.能量色散X射线荧光光谱[M].科学出版社,2011：2-4.

Application of Fluorescence Online Ore Grade Analyzer in High-matte Grinding and Flotation Plant

ZHAO Hongtao1,ZHANG Dewei2,YIN Zhaoyu1,QU Baojian1,WANG Zheng1,ZHANG Wei1

(1.Dandong Oriental Measurement Control Technology Co.,Ltd.,Dandong,Liaoning 118002,China; 2.Jinchuan Group Nickel Smelter,Jinchuan,Gansu 737100,China)

According to application and practice of fluorescence online ore grade analyzer in high-matte grinding and flotation plant of Jinchuan Group Nickel Smelter,make introduction for instruments theory,installation,application and maintenance of this real-time online ore grade monitor.One-year practice proved that equipment can be operated stably,measurement accuracy error of flotation ore grade can be within 0.5%to 1.0%.Make real-time monitor for ore grade change through fluorescence online ore grade analyzer can contribute to guide operation at site and maintain process stability.

fluorescence;on-line analysis;copper and nickel separation;flotation and grinding;ore grade monitoring

TP274+.51

B

1004-4345(2014)05-0056-03

2014-08-07

赵洪涛(1975—),男,工程师,主要从事选矿在线品位检测设备的研发设计、算法研究、销售等工作。