基于计量泵自动加药系统的应用

朱颖舟

【摘 要】为使浮选作业获得最佳工艺指标，提高加药准确性和可靠性，沙溪铜矿采用基于隔膜式精密计量泵的浮选自动加药系统。本文针对该系统的系统组成、工作原理、功能特点进行说明，以期推动矿山企业自动加药系统的应用和推广。

【关键词】选矿；自动加药；计量泵；PLC

0 引言

在矿物浮选过程中，为了改变矿物表面的物理化学性质，提高或降低矿物的可浮性，以扩大矿浆中各种矿物可浮性差异，需添加各种浮选药剂。药剂添加量的多少、准确与否都直接影响选矿技术经济指标和企业的经济效益。

长期以来，选矿厂在浮选操作中主要采用人工添加药剂，并通过人工调节药量来进行指标调节，人为因素影响较大。由于使用的药剂种类多，加药点多，要合理的控制多个管道的流量，光靠传统的人工调节方式难以做到对加药量既准确又及时的添加，从而影响选矿指标，造成药剂的浪费，使生产成本增加。因此，使用自动加药系统成为了现如今各个矿山企业的首要选择。

1 浮选工艺对加药系统的要求

安徽铜冠（庐江）矿业有限公司沙溪铜矿330万吨/年选矿项目一期分为铜浮选和铁浮选，铜浮选流程为：一次粗选，三次扫选、二次精选，精选产出含铜21%的铜精矿。所需添加的药剂包含丁黄药、BK301、2#油共3种药剂，并预留二期铜再磨、硫浮选所需的硫酸铜、硫酸亚铁添加装置。其中，铜粗选前搅拌桶添加丁黄药和BK301，铜粗选和铜扫选浮选机中添加2#油。

铁选别流程为：对选铜尾矿进行磁选，采用磁粗选-再磨-二次磁精选工艺流程，可得到含铁63%的铁精矿。铁选别流程不需要添加药剂。

2 系统介绍

位于加药平台的自动加药系统通过自动控制实现向选矿系统浮选流程中的各个作业点精密加药。本项目为单系列流程作业，系统采用低位加药，加药平台为0米标高，所需加药的作业点最大标高约为18米。根据上述条件，采用计量泵作为药剂添加的执行机构。如下图1为计量泵加药效果图。

加药设备采用隔膜式计量泵，其加药精度优于2%。隔膜式计量泵属于容积式泵，流量线性度好，通过控制转速可以实现计量加药作用。供电电压为交流380V，系统能耗为20kW。最小可以实现20米扬程，由于泵的出口存在压力，即使管路堵塞时也可以实现自身疏通，本项目中半自磨、铜扫选等作业点距离药剂间的斜向直线距离超过100米，工程铺设管路时的管线距离将更长，采用泵送加药可以减少后期的管路清理疏通等工作。

3 系统组成及工作原理

3.1 控制部分组成及工作原理

要实现加药系统的自动化控制，正确选择药剂控制方案，合理的硬件结构和简单方便的软件，加上全面谨慎的可靠性设计，是其成功的关键所在。

沙溪铜矿自动加药系统由工业控制计算机、PLC、驱动器、执行机构等部分组成。控制软件使用VC++.NET和应用Intoch组态，运行于Windows7平台。执行机构采用防腐材料和特殊结构的新型精密计量泵，适用于恶劣工况环境下使用，可靠性高。系统由加药控制柜、可编程控制器PLC、人机对话单元、计算机工作站、给药计量泵等组成。

系统以PLC可编程控制器为加药控制核心，以电动机为驱动器，以计量泵为加药执行机构，用计算机对整个加药系统进行数据处理和操作。自动加药系统配置图如下图2：

计量泵部分包括：计量泵、Y型过滤器、安全阀、背压阀、脉冲阻尼器、压力表、不锈钢支架、PVC管路和PVC背板等设备。电机驱动的隔膜计量泵是往复式计量泵，其冲程长度调整范围为0至100%，调节步长为0.5%。计量泵由电机驱动，电机经蜗轮机构减速，通过偏心凸轮转换为与轮叉相连的往复运动。复位弹簧作用于轮叉，将连杆压靠在偏心凸轮上以产生冲程回程，通过调节冲程调节手柄和轴来改变冲程长度。往复运动带动隔膜伸缩，在泵头产生输送介质所必须的压力和真空，以产生脉动的输送流量。改变泵的传动比、冲程长度和冲程频率可获得不同的计量流量。采用泵送加药方式，可以有效避免药剂结晶或者杂质堵塞管路，同时由于泵的出口存在压力，即使管路堵塞时，也可以实现自身疏通，减少后期的管路疏通工作。

3.2 药剂储槽

根据工艺需求，针对每种药剂的体积消耗量进行了计算，并据此设计了制备槽、储药箱的尺寸规格，在尽量减小设备尺寸的基础上，合理设计药剂的制备周期，便于后期生产中班组管理等。

丁黄药、硫酸亚铁、硫酸铜、2#油、BK301五种药剂各配置一台储药箱，共五台储药箱，储药箱设置液位检测装置。丁黄药、硫酸亚铁、硫酸铜由制备间的药剂泵输送到储药箱，液位检测装置与药剂泵实现连锁开关，储药箱液面低于设定低值时实现自动补药，当储药箱液面到达设定高值时实现自动停泵。2#油、BK301是成品药剂，可以在加药间直接存储，在储药箱液面低于液位设定低值时发出报警信号，提醒操作人员及时补药。

丁黄药、硫酸亚铁、硫酸铜制备槽各配置一面操作盘，操作盘与储药箱的液位计形成连锁，可实现手动、自动两种控制模式，即可以由操作工判断是否开始制备药剂，也可以根据加药间的储药箱液面信号自动判断是否开始制备药剂。各个制备槽配置液位计，可以自动实现补加制备过程中的补加水。

3.3 系统除杂

为进一步实现排渣、稳流的目的，在每台储药箱后配置恒液面稳流箱，通过液位浮球阀控制箱内的液面，液位浮球阀可以实现药剂的持续稳定补加，避免了一次性补加药剂时引起的底部杂质翻腾，进而避免了杂质进入计量泵。

在储药箱、恒液面稳流箱内部均设置过滤网，其中在储药箱的进药口位置安装袋式过滤网，起到第一层过滤作用，推荐1～2mm的过滤孔径，在稳流箱内安装18～30目过滤网，起到第二层过滤作用。在储药箱、稳流箱内部同时设置排渣口，在停车检修时排空过滤出的杂质。

3.4 计量泵撬装

计量泵撬装支架将计量泵、标定柱、阻尼器以及各种阀门等集成安装在304不锈钢方钢加工的支架上，内部标定柱可实现药剂的计量作用，阻尼器可减少管路的震动，压力表可实时监控管路压力，同时在出口加装流量开关，监控泵是否处于空转状态，当泵处于空转时及时停止泵，防止因空转引起的隔膜破损问题。

4 结语

采用精密计量泵浮选自动加药系统，不但克服了人工调节的缺点，而且降低了浮选生产中的药耗，减轻了岗位工人的劳动强度，为矿山企业带来可观、直接的经济效益。

【参考文献】

[1]王海芳，吕超.PLC自动加药机在选矿厂的应用[J].大众科技，2011（09）.

[2]王丰雨，黄宋魏.选矿厂自动加药系统的开发与应用[J].矿业工程，2006（06）：12.

[3]杨克琴.选矿药剂自动添加[J].矿业快报，2006（09）：09.

[责任编辑：刘展]