浮選過(guò)程控制(controlofflotationprocess)

根據(jù)浮選對(duì)象特性，靠自動(dòng)檢測(cè)儀表和控制裝置，完成浮選作業(yè)參數(shù)的檢測(cè)、記錄、調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的技術(shù)。選礦作業(yè)過(guò)程控制的內(nèi)容之一。其控制目標(biāo)是產(chǎn)出合格精礦，提高有用礦物的回收率和降低生產(chǎn)成本，以獲取最大的利潤(rùn)。

浮選作業(yè)是復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，浮選效率受入選礦石類型、品位、氧化程度及磨礦粒度等的影響，還與浮選藥劑制度和操作條件有關(guān)。浮選過(guò)程檢測(cè)參數(shù)包括給礦量、給藥量、礦漿品位、礦漿充氣量、浮選槽及礦漿槽(池)液位等。浮選控制系統(tǒng)根據(jù)不同的工藝流程和對(duì)象特性，采取相應(yīng)的控制策略和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使浮選作業(yè)的藥劑制度、物料流和操作條件處于最佳狀態(tài)。浮選過(guò)程控制通常包括浮選過(guò)程設(shè)備順序控制、給藥量前饋控制、礦漿pH值控制、礦漿電位控制、浮選礦漿充氣量控制、浮選槽液位控制、浮選過(guò)程多參數(shù)綜合控制及浮選過(guò)程最優(yōu)控制等基本內(nèi)容。

浮選過(guò)程設(shè)備順序控制浮選設(shè)備一般包括攪拌槽、浮選機(jī)和給藥設(shè)備等，有的流程還包括砂泵、鼓風(fēng)機(jī)、磨礦和分級(jí)設(shè)備。采用浮選設(shè)備順序控制是為了防止礦流堵塞和外溢，保證流程暢通，監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)并保證生產(chǎn)安全運(yùn)行。控制系統(tǒng)由檢測(cè)裝置、順序控制器、執(zhí)行器和浮選控制對(duì)象組成。控制系統(tǒng)功能包括按規(guī)定的時(shí)序和條件啟動(dòng)設(shè)備或停機(jī)，監(jiān)視工藝和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，故障報(bào)警和故障處理等。控制程序按工藝流程和設(shè)備配置情況確定，并裝入控制器內(nèi)。(見(jiàn)選礦設(shè)備順序控制器)

給藥量前饋控制最常用的給藥控制方式。根據(jù)給入浮選礦漿的體積流量或干礦量或被浮礦物量，經(jīng)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算，確定所需給藥量，并由藥劑調(diào)整裝置給入浮選流程的各加藥點(diǎn)，使礦漿中被浮礦物與藥劑量保持?jǐn)?shù)學(xué)模型所確定的關(guān)系。系統(tǒng)控制精度取決于數(shù)學(xué)模型的精度。在礦石性質(zhì)比較穩(wěn)定的情況下，采用預(yù)確定的數(shù)學(xué)模型。若礦石性質(zhì)不穩(wěn)定，則采用自適應(yīng)模型，即根據(jù)礦石性質(zhì)的檢測(cè)參數(shù)，自動(dòng)校正數(shù)學(xué)模型，以適應(yīng)礦石性質(zhì)的變化。

礦漿pH值控制礦物可浮性與礦漿的pH值有關(guān)，不同的浮選流程要求不同的礦漿pH值，以抑制或上浮某種礦物。pH值控制通常采用定值控制系統(tǒng)，依據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的礦漿pH值(或電導(dǎo))，自動(dòng)調(diào)節(jié)石灰或其他調(diào)整劑的添加量，使礦漿pH值保持在工藝要求的設(shè)定值上。設(shè)定值可以預(yù)先設(shè)定，也可以由控制裝置自動(dòng)設(shè)定。在高酸堿度(如pH>12)礦漿中，有時(shí)采用電導(dǎo)定值控制取代pH值控制。

礦漿電位控制礦漿電位是表征礦漿中藥劑離子濃度、氧化、還原及礦物浮選特性的參數(shù)之一。控制目的是以最少量的藥劑來(lái)獲得最佳的浮選效果。電位控制通常采用電位定值控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的電位，自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的藥劑量，使電位穩(wěn)定在浮選要求的設(shè)定值上。設(shè)定值由試驗(yàn)確定，或由過(guò)程模型自動(dòng)設(shè)定。選用不同材料的電極，能有選擇地檢測(cè)不同類型離子的電位，控制系統(tǒng)可分別調(diào)整相應(yīng)的藥劑量，更有效地實(shí)現(xiàn)浮選電位控制。

浮選礦漿充氣量控制給入浮選槽的礦漿充氣量是影響浮選效果的重要參數(shù)，工藝上要求充氣量穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。氣源壓力波動(dòng)和礦漿阻力變化是充氣量的主要干擾因素。礦漿充氣量控制通常采用定值控制系統(tǒng)，依據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)給入浮選槽的空氣流量，通過(guò)流量調(diào)整裝置自動(dòng)調(diào)整空氣流量，排除干擾量變化帶來(lái)的影響，使充氣量穩(wěn)定在預(yù)定的設(shè)定值上，以滿足浮選工藝要求。充氣量還影響泡沫面高度、泡沫的排出量及其礦化品位，在充氣量允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，改變充氣量的設(shè)定值，通過(guò)充氣量定值控制系統(tǒng)的作用，可以得到要求的精礦品位值。

浮選槽液位控制浮選槽液位即浮選槽內(nèi)泡沫上表面高度(槽內(nèi)礦漿面高度與泡沫層厚度總和)，是影響泡沫排出量及其品位的重要參數(shù)。浮選給礦量、給藥量、充氣量及礦石性質(zhì)是影響液位的隨機(jī)干擾量，工藝上要求液位穩(wěn)定并可調(diào)，通常采用液位定值控制系統(tǒng)來(lái)解決。控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)的浮選槽液位，自動(dòng)調(diào)整浮選槽的礦漿排出量，使液位穩(wěn)定在預(yù)定的設(shè)定值上，從而穩(wěn)定泡沫排出量及其礦化品位值。當(dāng)?shù)V石性質(zhì)或藥劑制度變化時(shí)，液位與排出泡沫品位的關(guān)系發(fā)生變化，為獲得要求的品位值，需要調(diào)整液位的設(shè)定值，并通過(guò)液位定值控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

浮選過(guò)程多參數(shù)綜合控制浮選流程因礦石性質(zhì)而異，通常設(shè)有粗選、掃選、精選I及精選Ⅱ等基本階段和各段的循環(huán)負(fù)荷，如原礦、掃選精礦及精選I尾礦經(jīng)粗選、掃選后排出最終尾礦，粗選精礦及精選Ⅱ尾礦經(jīng)精選I、精選Ⅱ獲得產(chǎn)品精礦。控制目標(biāo)是盡可能排除給礦量和礦石性質(zhì)變化對(duì)浮選過(guò)程的干擾，穩(wěn)定給藥量和浮選槽液位，使精礦品位和回收率達(dá)到工藝設(shè)計(jì)的指標(biāo)。控制系統(tǒng)由六個(gè)部分組成，綜合整個(gè)浮選過(guò)程中各參數(shù)間的相互影響：(1)給藥量按原礦給礦量或被浮選礦物量的比值計(jì)算，分別給入粗選、掃選和精選的給藥點(diǎn)，克服給礦量變化的干擾。(2)由于礦物需在具有一定的pH值的礦漿中方有較好的分選效果，采用pH定值控制回路，使礦漿的pH值穩(wěn)定在最佳范圍內(nèi)。(3)各階段浮選槽液位與相應(yīng)的尾礦排礦口調(diào)整裝置等構(gòu)成液位定值控制回路，根據(jù)液位測(cè)量值，自動(dòng)調(diào)節(jié)排礦量，使液位保持在工藝要求的設(shè)定值上，以穩(wěn)定浮選槽排出的泡沫量及其品位值。(4)產(chǎn)品精礦品位串級(jí)控制是根據(jù)精選Ⅱ精礦品位檢測(cè)值，自動(dòng)改變精選Ⅱ液位定值控制回路的設(shè)定值，在液位控制回路的作用下，改變精選Ⅱ液位，從而改變了精選Ⅲ排出的泡沫量和品位值，使浮選產(chǎn)品精礦品位穩(wěn)定在產(chǎn)品要求的設(shè)定值上。(5)尾礦品位串級(jí)控制是根據(jù)掃選尾礦品位檢測(cè)值，自動(dòng)改變粗選或掃選、精選I的液位控制回路的設(shè)定值，通過(guò)液位控制作用，使最終尾礦品位穩(wěn)定在要求的設(shè)定值上。(6)改變給藥量的精礦和尾礦品位控制，是在穩(wěn)定浮選槽液位的基礎(chǔ)上，根據(jù)精礦品位和尾礦品位的檢測(cè)值，自動(dòng)改變藥劑前饋控制回路的比值系數(shù)(設(shè)定值)，從而改變給藥量，使精礦品位和尾礦品位分別穩(wěn)定在要求的設(shè)定值上，穩(wěn)定浮選的回收率。

浮選過(guò)程最優(yōu)控制在礦石性質(zhì)變化時(shí)，按最優(yōu)控制算法，自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，達(dá)到最好的浮選指標(biāo)。目標(biāo)函數(shù)一般采用經(jīng)濟(jì)判據(jù)，以獲取最大的利潤(rùn)為控制目標(biāo)。過(guò)程模型多數(shù)采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＠纾阡\礦石浮選過(guò)程中，鋅精礦品位隨硫酸銅藥劑量增加而提高，而品位增量則隨之減小，即利潤(rùn)具有隨硫酸銅用量增加而變化的峰值特性。控制系統(tǒng)根據(jù)浮選精礦品位、尾礦品位、經(jīng)濟(jì)效果以及其他參數(shù)，按預(yù)定的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算，給出獲得最大利潤(rùn)的硫酸銅量，作為碳酸銅穩(wěn)定控制回路的新設(shè)定值，通過(guò)該回路作用于過(guò)程，使精礦品位達(dá)到預(yù)定值，獲得最大的生產(chǎn)利潤(rùn)。在無(wú)過(guò)程模型的情況下，浮選最優(yōu)控制采用以過(guò)程作為模型的調(diào)優(yōu)算法(EVOP)。例如，在銅礦石浮選最優(yōu)控制中，利潤(rùn)是精礦銅品位、回收率、價(jià)格及成本等變量的函數(shù)，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的參數(shù)可得到設(shè)計(jì)利潤(rùn)值及其允許下限值。控制系統(tǒng)以獲取盡可能多的利潤(rùn)作為目標(biāo)函數(shù)，周期地進(jìn)行掃描，在浮選槽液位及充氣量穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上，按實(shí)時(shí)檢測(cè)的數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)時(shí)利潤(rùn)，當(dāng)實(shí)時(shí)利潤(rùn)高于設(shè)計(jì)利潤(rùn)時(shí)，系統(tǒng)保持此時(shí)的參數(shù)運(yùn)行；當(dāng)實(shí)時(shí)利潤(rùn)低于設(shè)計(jì)利潤(rùn)下限時(shí)，經(jīng)系統(tǒng)辨識(shí)，確定捕收劑的添加方向和添加量。然后，重復(fù)上述操作，使實(shí)時(shí)利潤(rùn)值達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)的利潤(rùn)值。(見(jiàn)選礦過(guò)程最優(yōu)控制)