一种正浮选工艺浮选液面的自动控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种正浮选工艺浮选液面的自动控制方法，包括(1)获取正浮选工艺的浮选液面的实时高度数值，将所述实时高度数值与预先设定的高度门限值进行比对；(2)获取正浮选工艺的闸板的实时位移值，和排渣阀的实时位移值；(3)如果浮选液面的实时高度数值大于高度门限值，调节闸板位移使闸板的实时位移值增大，同时调节排渣阀的位移使排渣阀的实时位移值增大；如果浮选液面的实时高度数值小于高度门限值，调节闸板位移使闸板的实时位移值缩小，同时调节排渣阀的位移使排渣阀的实时位移值缩小。
【专利说明】一种正浮选工艺浮选液面的自动控制方法及系统
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种正浮选工艺中对浮选液面进行自动控制的方法，以及实现该方法的系统。
【【背景技术】】
[0002]目前，我国生产氯化钾肥料主要采用溶性钾盐矿光卤石、钾石盐为原料，制取氯化钾的主要方法为浮选法。浮选法的原理是通过矿粒自身表面的疏水特性，或通过添加浮选药剂作用后获得的疏水特性，使矿粒在液-气界面发生聚集，常用的例如泡沫浮选法。矿浆在浮选槽中与药剂混合，并搅拌充气。矿浆中的矿粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的矿粒选择性地粘附于气泡并被携带上升矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，再脱水、干燥成女口广叩ο
[0003]正浮选传统工艺法对低品位钾矿适应性强、能耗低等优点，在氯化钾生产装置中多数采用该工艺。在正浮选工艺中，浮选作业是一个重要的生产环节，浮选液面的高低直接影响氯化钾产品产量和质量，对浮选液面自动化控制的研究，显得越来越重要。浮选液面过高刮板机刮出的泡沫会过多，同时会刮到泡沫下层的矿浆，矿浆中不仅含有钾，同时还含有钙、钠、镁等元素，会造成产品质量品位下滑，产量增加，回收率上升；如果浮选液面过低刮板机刮出的泡沫会过少，浮选时间过长，泡沫中钾含多，造成产品质量品位升高，产量减少，回收率下降。
[0004]现有技术中，浮选过程操作是依靠人工肉眼观察浮选泡沫表面状态来完成，这种仅凭人工肉眼观察进行浮选生产操作的方式主观性强、误差大、效率低，无法实现浮选泡沫状态的量化描述和生产工况的客观评价，造成浮选生产指标波动频繁、矿物原料流失严重、药剂消耗量大、资源回收率低等情况时有发生。因此，研究浮选液面自动控制方法与技术，对提高矿产资源的利用效率、实现企业的可持续发展具有非常重要理论意义与应用价值。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种自动化程度高、误差小、适用性广的浮选液面的自动控制方法，以及实现该方法的自动控制系统。
[0006]本发明的控制方法及其自动控制系统适用于正浮选设备，特别是浮选机。现有的浮选机一般包括池体、设在池体中部或底部的搅拌装置或曝气装置、设在池体上部的刮板装置(包括用于控制刮板运动的机械连接机构和驱动机构)、设在池体侧面用于控制尾盐矿渣排出的可上下移动的闸板、设在池体底部用于控制尾盐矿渣排出的可上下移动的排渣阀。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供一种正浮选工艺浮选液面的自动控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0008](I)获取正浮选工艺的浮选液面的实时高度数值，将所述实时高度数值与预先设定的高度门限值进行比对；
[0009](2)获取正浮选工艺的闸板的实时位移值，和排渣阀的实时位移值；
[0010](3)如果浮选液面的实时高度数值大于高度门限值，调节闸板位移使闸板的实时位移值增大，同时调节排渣阀的位移使排渣阀的实时位移值增大；如果浮选液面的实时高度数值小于高度门限值，调节闸板位移使闸板的实时位移值缩小，同时调节排渣阀的位移使排渣阀的实时位移值缩小。
[0011]根据上述自动控制方法的一种优选实施方式，在浮选液面设置漂浮物，通过设置在漂浮物上方的传感器获取所述传感器与漂浮物之间的实时距离，获得浮选液面的实时高度数值。
[0012]优选地，所述漂浮物备有配重。配重的意义在于使漂浮物能够处于正浮选工艺的液面位置，不会轻易受浮选液面表面的泡沫的运动影响。根据阿基米德原理对浮力的解释，本领域技术人员可根据浮选工艺中泡沫的比重选择合适的配重。
[0013]本发明还提供一种正浮选工艺浮选液面的自动控制系统，所述系统包括正浮选设备、PID控制器、测量装置、与所述PID控制器相连的PLC处理器和与所述PLC处理器相连的上位机，所述正浮选设备包括浮选池，所述浮选池具有矿浆入口、可移动的闸板和排渣阀，所述闸板和排渣阀分别通过固定丝杆控制其开闭，其中:
[0014]在所述浮选池中设有漂浮物，在所述漂浮物的上方设有距离传感器，所述距离传感器与所述PID控制器连接；
[0015]所述测量装置安装在浮选机每个浮选池内，与浮选设备的池壁连接，所述测量装置包括漂浮物喷淋装置和用于测量漂浮物上下位移的距离传感器(即测量矿浆位移的距离)；
[0016]在所述闸板和排渣阀的固定丝杆上分别设有位移传感器和限位开关，所述位移传感器和限位开关分别于与所述PID控制器连接；
[0017]所述PLC处理器或上位机具有通过所述PID控制器获取所述漂浮物实时高度数据、获取所述闸板和排渣阀实时位移数据的装置，所述PLC处理器或上位机还具有通过所述PID控制器将所述实时高度数据与预先设定的高度门限值数据进行比较并输出比较结果的装置，所述PLC处理器或上位机还具有根据所述比较结果通过所述PID控制器控制闸板或排渣阀的固定丝杆位移并记录其实时位移数据的装置。
[0018]优选地，本发明的系统还设有喷淋装置，所述喷淋装置具有环状或U形喷淋管，通过机械固定装置将所述喷淋管套在漂浮物外部，所述喷淋管朝向漂浮物的方向分布有出水孔；所述喷淋管通过水管和开关连接到供水装置。
[0019]优选地，本发明的漂浮物为浮球，特别优选地不锈钢浮球。
[0020]根据一种优选的实施方式，所述距离传感器是激光探头。
[0021]在本发明中，可以对所述排渣阀排出的矿渣测量其钾离子的含量，取样分析后获得形成化验数据，或通过测量矿浆(溶液)浓度(例如通过沉淀法或用浓度计测量得到)，及时反馈到该作业岗位，指导生产作业。
[0022]使用时，通过距离传感器获取浮球与距离传感器之间的距离，换算获得浮球的实时高度数值，并将该数据滤波后传送到PID控制器和PLC处理器。PID控制器可实现数字化显示，允许人为控制替代自动控制。
[0023]通过浮选机闸板的固定丝杆的位移传感器和限位开关，获取闸板的实时位置，类似地，滤波后将数据送到PID控制器和PLC处理器。
[0024]通过排渣阀的固定丝杆的位移传感器和限位开关，获取排渣阀的实时位置，类似地，滤波后将数据送到PID控制器和PLC处理器上。
[0025]PID控制器属于本领域的现有技术，通常具有显示、控制、信号滤波、RS485通信等功能，可采用现有的PID控制器，可参考《PID控制器参数整定与实现》(作者黄友锐等人，中国科学出版社)
[0026]PLC处理器一种可编程逻辑控制器，属于本领域技术人员通常掌握的技术。它通过采用可编程的存储器，用于存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，在本系统中主要利用PLC控制器对模拟量的运算功能和控制功能。
[0027]可将PID控制器安装在操作箱中。操作箱应当是防水防潮防锈的，以适应作业环境的要求。PID控制器可设在箱体表面以便观察数据。此外操作箱中应该还具有手/自动转换开关、开/关按钮，丝杠电机正反转控制启动器、空气开关等。
[0028]本发明的正浮选工艺浮选液面的自动控制方法根据尾盐中K+、Na+、Mg2+//CrH20四元水盐体系相图理论，采用模拟化操作到数字化精确操作的过程，利用目前先进的自动化测量控制手段提高钾矿资源的回收率，减少人为操作，使尾盐中K <3%。其中，对于尾盐中水盐体系与系统操作的关系属于现有技术，可参考例如《水盐体系相图及应用》第四章四元水盐体系相图(作者邓天龙化学工业出版社；第I版(2013年11月I日))。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0029]图1为本发明的系统结构图；
[0030]图2为本发明的远程控制部分结构图；
[0031]其中:1、喷淋装置；2、浮球；3、激光探头；4、闸板位移测量；5、排渣阀位移测量；
6、闸板；7、排渣阀；8、PID控制器；9、现场控制操作箱；10、PLC处理器；11、触摸屏。
【【具体实施方式】】
[0032]以下实施例用于非限制性地解释本发明的技术方案。
[0033]实施例1
[0034]如图1、2所示的自动控制系统。
[0035]正浮选设备(浮选机)包括浮选池，浮选池侧面具有矿浆入口、可上下升降的闸板和可水平移动的排渣阀，闸板和排渣阀分别通过固定丝杆控制其开闭。浮选池上部具有刮板及其机械连接和控制机构。(图中未画出)。
[0036]浮选池中有不锈钢浮球2。浮球上有配重，调整配重以确保浮球能够处于浮选液面高度。
[0037]浮球外部设有具有U形喷淋管的喷淋装置1，通过固定支架焊接安装于浮选机浮选池壁上。喷淋管与浮球不接触，以保证正常使用中浮球移动的最大限度，确保浮球可以在矿浆和泡沫间上下自由活动。喷淋管内侧出水孔，通过水管和开关连接到水泵，可向浮球持续喷水，确保浮球表面清洁。
[0038]浮球上方安装陕西东辉智能仪器有限公司生产销售的激光探头(作为距离传感器)，并连接到PID控制器。激光探头用于实时获得浮球高度并传输给PID控制器。将浮球的实时高度与设定值进行比较，以确定浮选池的实时液面高度。
[0039]在本实施例采用的激光探头为激光66nm型，它采用了脉冲测距技术，具有小尺寸红色激光光源，对齐方便，不受目标物材质和颜色的影响，且抗环境极限光干扰能力强。该激光探头具有2路模拟量输出(4-20mA)和I路开关量输出，还具有1-Link接口，可直接用于参数设置和产品调试。
[0040]在闸板6和排渣阀7的固定丝杆上分别安装位移传感器和限位开关，并分别于与PID控制器连接，向PID控制器传输当前数据并受PID控制器控制。
[0041]PID控制器控制与PLC处理器连接，再与上位机连接。通过获取浮球实时高度、闸板和排渣阀实时位移数据，并与预先设定的高度门限值数据进行比较并输出比较结果，用于控制闸板升降和排渣阀位移。
[0042]运行系统，通过激光探头和PID控制器获取液面高度数据，并显示在PID控制器和触摸屏上。假如当前数据为175mm，而PID控制器设定目标值为180mm，表示液面低于预设值，应当增大闸板的阀位值，使闸板向上位移，从而达到预设目标值。
[0043]获取当前闸板高度数据，并显示在触摸屏上。控制闸板电机正向运转，假如当前位移刻度由10上升到12，表示闸板向上位移，溢流量减少，则液面会随之逐渐提高。
[0044]获取当前排渣阀测量数据:假如此时排渣阀刻度显示8，未动作。
[0045]从本实例的排出尾盐中取样，检测得知K离子含量为1.95%，根据本领域技术人员所掌握的知识，收率=(产量X产品质量/矿量X矿K含量)X 100%，得知加工厂钾收率 61%。
[0046]实施例2
[0047]与实施例1相同进行。区别在于获取液面当前高度时，得到数据178mm，且PID控制器设定目标值185_，表示液面低于预设值，则应当增大闸板的阀位值，使闸板向上位移，从而达到预设目标值。控制闸板电机正向运转，停止后位移刻度由15到22，此时PID控制器和触摸屏上数据显示182mm，表示实测值未达到预设的185mm，同时，PLC处理器根据结晶器底流量的大小比较结果，控制排渣阀门。
[0048]具体地，为了达到结晶器的进、出平衡，当上矿量增大时，结晶器底流量随之相应增大，随着浮选机的进料量增大，液面应相应提高，否则将造成尾盐排出量过大，浪费严重。因此，为了提高液面，应当提高闸板的反馈刻度，使稍微闭合闸板、降低尾盐排出速度。相反，当上矿量减少时，结晶器底流量随之相应减少，随着浮选机的进料量减少，液面应当相应降低，否则会造成产量过大却质量下降，为了达到液面降低就要减少闸板的反馈刻度，闸板相应打开一些。
[0049]控制排渣阀电动执行器反转，停止后排渣阀当前刻度显示7至5，此时PID控制器和触摸屏上，数据显示185_，表示液位高度等于预设值。
[0050]此时对排出尾盐进行取样检验，得出K含量为2.05%，根据:收率=(产量X产品质量/矿量X矿K含量)X 100%，得出加工厂钾收率61.5%。
[0051]在本领域中，用产品中K的数量与原矿中K的数量的百分比表示收率。该指标反映了作业过程中K的回收程度、工作质量和技术水平。现有技术中K的收率一般在60.2-60.5%，本发明通过自动获取浮选工艺的液面高度、通过液面高度数据自动控制闸板上下位置和排渣阀的上下位置，从而实现对矿浆流速和出渣速度的控制，确保浮选工艺的产量和质量最优化，收率得到有效提高。
[0052]可见，液面采用自动控制后，全程实现数字化操作，减少了人为操作误差，液面控制稳定，提高了浮选效率，达到了浮选液面自动化控制的目的。
【权利要求】
1.一种正浮选工艺浮选液面的自动控制方法，其特征在于所述方法包括以下步骤: (1)获取正浮选工艺的浮选液面的实时高度数值，将所述实时高度数值与预先设定的高度门限值进行比对； (2)获取正浮选工艺的闸板的实时位移值，和排渣阀的实时位移值； (3)如果浮选液面的实时高度数值大于高度门限值，调节闸板位移使闸板的实时位移值增大，同时调节排渣阀的位移使排渣阀的实时位移值增大；如果浮选液面的实时高度数值小于高度门限值，调节闸板位移使闸板的实时位移值缩小，同时调节排渣阀的位移使排渣阀的实时位移值缩小。
2.根据权利要求1所述的自动控制方法，其特征在于在浮选液面设置漂浮物，通过设置在漂浮物上方的传感器获取所述传感器与漂浮物之间的实时距离，获得浮选液面的实时高度数值。
3.根据权利要求2所述的自动控制方法，其特征在于所述漂浮物备有配重。
4.一种正浮选工艺浮选液面的自动控制系统，所述系统包括正浮选设备、PID控制器、测量装置、与所述PID控制器相连的PLC处理器和与所述PLC处理器相连的上位机，所述正浮选设备包括浮选池，所述浮选池具有矿浆入口、可移动的闸板和排渣阀，所述闸板和排渣阀分别通过固定丝杆控制其开闭，其特征在于: 在所述浮选池中设有漂浮物，在所述漂浮物的上方设有距离传感器，所述距离传感器与所述PID控制器连接； 所述测量装置安装在浮选机每个浮选池内，与浮选设备的池壁连接，所述测量装置包括漂浮物喷淋装置和用于测量漂浮物上下位移的距离传感器； 在所述闸板和排渣阀的固定丝杆上分别设有位移传感器和限位开关，所述位移传感器和限位开关分别于与所述PID控制器连接； 所述PLC处理器或上位机具有通过所述PID控制器获取所述漂浮物实时高度数据、获取所述闸板和排渣阀实时位移数据的装置，所述PLC处理器或上位机还具有通过所述PID控制器将所述实时高度数据与预先设定的高度门限值数据进行比较并输出比较结果的装置，所述PLC处理器或上位机还具有根据所述比较结果通过所述PID控制器控制闸板或排渣阀的固定丝杆位移并记录其实时位移数据的装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述系统还设有喷淋装置，所述喷淋装置具有环状或U形喷淋管，通过机械固定装置将所述喷淋管套在漂浮物外部，所述喷淋管朝向漂浮物的方向分布有出水孔；所述喷淋管通过水管和开关连接到供水装置。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述漂浮物为浮球。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述距离传感器是激光探头。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述浮球为不锈钢浮球。
【文档编号】G01F23/30GK104180874SQ201410455022
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】李树民, 谭忠德, 徐吉申, 贾国安, 袁建平, 王全军, 唐永全, 赵金刚, 魏冀, 吴亚洲, 王海青, 龚四文 申请人:青海盐湖工业股份有限公司