在線檢測儀表在選礦行業(yè)中的應(yīng)用要點(diǎn)研究

關(guān) 靜（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南長沙410000）

在線檢測儀表在選礦行業(yè)中的應(yīng)用要點(diǎn)研究

關(guān) 靜（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南長沙410000）

本文就礦漿在線品位分析儀在選礦行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析。

選礦；礦漿在線品位分析儀；應(yīng)用要點(diǎn)

引言

當(dāng)前，我國僅有幾家大型選礦廠與新建選礦廠實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，大量的中小型選礦廠采取的依舊是傳管理模式，使用人工進(jìn)行操作，生產(chǎn)效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大、能耗十分高，同時(shí)因?yàn)槿斯げ僮骶哂须S意性的特點(diǎn)，加之礦石性質(zhì)具有變化性，因此指標(biāo)波動(dòng)幅度頗大。近些年，我國安監(jiān)總局提出構(gòu)建選礦廠安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化模式，對此選礦廠必須加大自動(dòng)化儀表儀器與裝備的引進(jìn)力度，推進(jìn)選礦過程的自動(dòng)化發(fā)展。

1 礦漿在線品位分析儀及其原理

在線品位分析儀可以實(shí)時(shí)測出礦漿中目的金屬的品位，提高回收率，使選礦過程最優(yōu)化。礦漿在線品位分析儀通過能量色散分析技術(shù)，以光管激發(fā)被測試樣。由于入射能量比被測試樣的原子內(nèi)層電子結(jié)合能高，則高能射線能夠驅(qū)逐一個(gè)內(nèi)層電子，產(chǎn)生一個(gè)空穴，此時(shí)外層電子會(huì)自發(fā)從能量高狀態(tài)躍遷至能量低狀態(tài)。外層電子躍入內(nèi)層空穴后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)能量差，若是此能量無法被原子內(nèi)部所吸收，則會(huì)通過輻射的方式釋放，從而產(chǎn)生了射線熒光。因?yàn)樯渚€熒光能量具有特征性，和元素存在一對一的關(guān)系；此外，在一定的檢測周期內(nèi)熒光光子數(shù)與元素含量成正比，依據(jù)熒光的上述特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對元素的定性和定量分析。熒光品位分析原理見圖1。

圖1 熒光品位分析原理

根據(jù)測量原理，可以將礦漿在線品位分析儀分為兩種類型：①波長色散型分析儀；②能量色散型分析儀，其主要區(qū)別在于有無分光晶體。波長色散型分析儀引入了分光晶體組件，其作用是將能量相近的能譜峰分開，以此來達(dá)到更高的分辨率和檢測精度；而能量色散型分析儀則只需要激發(fā)源和相關(guān)電子與控制部分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單。

2 礦漿在線品位分析儀組成

礦漿在線品位分析儀的組成部分主要包括：①取樣裝置；②品位儀主機(jī)探頭；③自動(dòng)校正裝置；④計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；⑤廠房大屏幕監(jiān)視器。

2.1 取樣裝置

取樣裝置包括以下幾種組成部分：①攪拌桶；②吸漿管；③樣品盒；④水射器；⑤管道閥門，具體如圖2所示。若是動(dòng)力水流壓力≥0.2MPa，則在流經(jīng)水射器時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水射器的腔體出現(xiàn)負(fù)壓，礦漿被提升起來并流經(jīng)樣品盒，以供儀器檢測。此種取樣裝置的結(jié)構(gòu)十分簡單，造價(jià)低，并且使用維護(hù)較為方便。

圖2 取樣系統(tǒng)示意圖

2.2 主機(jī)探頭

熒光品位儀將一體化光管作為激發(fā)源，通過調(diào)整光管工作電壓、電流，實(shí)現(xiàn)射線源輸出能量范圍與照射量率的可調(diào)。傳感器使用的是SI-PIN半導(dǎo)體探測，其體積較小，分辨率高，使用性能也十分穩(wěn)定。該探測器對55Fe源能量的分辨率可達(dá)到148eV，內(nèi)部自帶電制冷裝置，因此能夠在常溫下進(jìn)行工作。此外，該探測器還集成了前置放大器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成度的有效提高。通過光源激發(fā)被測礦漿，出現(xiàn)特征熒光，其后半導(dǎo)體探測器會(huì)將所檢測得到的熒光轉(zhuǎn)化為電脈沖信號，由前置放大器于主放大器加以放大，其后送至多道脈沖譜儀，由多道脈沖譜儀按照幅度對測量的脈沖信號進(jìn)行分類，對每個(gè)幅度間隔內(nèi)輸入脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)，最終獲得輸入信號脈沖幅度分布曲線。

2.3 自動(dòng)校正裝置

因?yàn)闇囟扰c測量環(huán)境變化的影響，儀器測量時(shí)難免出現(xiàn)“譜漂”現(xiàn)象，“譜漂”會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。為了有效避免譜漂對測量精度影響，需在儀器內(nèi)部設(shè)計(jì)一套自動(dòng)校正的裝置。通過定時(shí)校正標(biāo)樣，消除電子系統(tǒng)漂移影響，令檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確。如圖3所示，自動(dòng)校正裝置組成部分主要包括：①標(biāo)樣塊；②標(biāo)樣引走機(jī)構(gòu)（光驅(qū)支架）；③驅(qū)動(dòng)；④檢測電路。標(biāo)樣塊主要由礦粉、電玉粉按一定比例壓制得到，標(biāo)樣塊安裝于可控運(yùn)動(dòng)光驅(qū)托盤上。

圖3 自動(dòng)校正裝置組成

2.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

為了能夠適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，則上位計(jì)算機(jī)使用的是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，增強(qiáng)其對撞擊、振動(dòng)、溫差變化等環(huán)境的適應(yīng)能力，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。監(jiān)測系統(tǒng)軟件使用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)開發(fā)。通過多道譜儀采集能譜數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算、實(shí)時(shí)顯示各檢測點(diǎn)所對應(yīng)的元素品位值。此外，軟件系統(tǒng)具有譜形監(jiān)測、自動(dòng)校準(zhǔn)、標(biāo)定建模、報(bào)表查詢打印等功能。在監(jiān)測系統(tǒng)的顯示終端，需另外配備一臺(tái)大屏幕監(jiān)視器，便于浮選操作人員能夠隨時(shí)查看實(shí)時(shí)品位數(shù)據(jù)，有效增強(qiáng)生產(chǎn)指導(dǎo)能力，提高生產(chǎn)管理水平。

3 礦漿在線品位分析儀在我國鐵礦中的運(yùn)用現(xiàn)狀

Courier系列品位分析儀主要是利用X射線熒光分析原理，通過射線的照射，被測樣品產(chǎn)生熒光射線，每種元素都會(huì)對應(yīng)一種特征波長，故而可實(shí)現(xiàn)各種元素的有效分辨。熒光射線強(qiáng)度與元素含量成正比，可通過轉(zhuǎn)換、分析計(jì)算，獲得所含元素品位。從1967年奧托昆普公司所推出的Courier300開始，幾十年發(fā)展后，Courier系列已有數(shù)種型號：Courier300、Courier30、Courier30AP、Couri-er30P、Courier3SL 和 Courier6SL。最初的 Couri-er300利用大功率射線作為激發(fā)源，Courier30使用的則是低功率射線管，并增加了礦漿多路轉(zhuǎn)換器。在Courier30基礎(chǔ)上，Courier30AP將測量流道擴(kuò)充至12個(gè)，Courier6SL增加了可控制取樣多路器，能夠同時(shí)對24個(gè)樣品進(jìn)行檢測，有效提高射線熒光激發(fā)強(qiáng)度，Courier3SL結(jié)構(gòu)較為緊湊，占地面積偏小。如下所示即為Courier3SL工作原理圖（見圖4），其組成部分包括：①一次取樣設(shè)備；②二次取樣設(shè)備；③樣品縮分組件；④分析儀探頭；⑤標(biāo)定取樣器；⑥探頭控制裝置；⑦分析儀管理站。

Courier系列品位分析儀可分析鐵、銅、鉛、鋅、錳等元素，一機(jī)最大可以有16個(gè)檢測點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)多元素的在線檢測，各測點(diǎn)可實(shí)時(shí)連續(xù)測量分析，因此具有很強(qiáng)的代表性。Courier系列在我國很多礦山都有應(yīng)用，如凡口鉛鋅礦選廠等。通過應(yīng)用Courier分析儀，各選礦廠回收率、精礦品位都有了不同程度的提高，藥劑消耗也顯著下降。Courier系列一臺(tái)儀器可以同時(shí)對幾個(gè)甚至十多個(gè)礦流進(jìn)行檢測，大大減少了投資成本。

圖4 Courier3SL工作原理圖

4 儀表的維護(hù)與保養(yǎng)

儀表在污染環(huán)境下工作，只有保持儀表及其傳感器的清潔才能保證測量的準(zhǔn)確性。pH計(jì)等分析儀表的傳感器與礦漿直接接觸，必須間隔一定時(shí)間就要全面清洗才能保證測量的準(zhǔn)確性。儀表在長期運(yùn)行過程中需要定期校正，以保證儀表測量結(jié)果的可靠性。儀表的校驗(yàn)周期，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)變化進(jìn)行調(diào)整，如果水質(zhì)較差，則校驗(yàn)周期就應(yīng)縮短。如果長時(shí)間停機(jī)后重新啟動(dòng)、更換電極、泵管等或更換不同批號的試劑等情況下，儀表必須經(jīng)校驗(yàn)后才能投入使用。設(shè)計(jì)選用的分析儀表采用化學(xué)比色法原理進(jìn)行檢測，運(yùn)行過程中需要用到相應(yīng)離子的試劑。試劑需要定期更換，保證試劑不會(huì)變質(zhì)，同時(shí)控制儲(chǔ)存環(huán)境溫度。

為保證礦漿在線品位分析儀的可靠運(yùn)行，精度符合生產(chǎn)要求，現(xiàn)場使用和維護(hù)需注意以下事項(xiàng)：①根據(jù)現(xiàn)場情況對探頭檢測窗口薄膜進(jìn)行及時(shí)更換，并做好“羊角型”樣盒結(jié)垢的清理工作，以有效減輕薄膜磨損與結(jié)垢導(dǎo)致的測量誤差。②因?yàn)楦鱾€(gè)檢測點(diǎn)礦漿濃度、粒度不相同，水射器噴嘴磨損程度存在差異。使用一段時(shí)間之后，應(yīng)摸清規(guī)律，及時(shí)對水射器噴嘴進(jìn)行更換。③取樣系統(tǒng)（包括濾盒、吸漿管、連接軟管、水射器等）需定期清理。

5 結(jié)束語

礦漿在線品位分析儀達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)測礦漿品位及濃度的變化信息的目的，操作人員根據(jù)品位變化信息合理調(diào)整藥劑的使用量與操作方法，提高精礦回收率，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)人力資源成本、化驗(yàn)費(fèi)用的節(jié)約，獲得顯著的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王俊鵬，曾榮杰.新型多流道礦漿濃度粒度檢測裝置研制[J].礦冶，2009，18（2）：84～88.

[2]劉海軍，賈勇強(qiáng).自動(dòng)化儀表在選礦系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014：11～12.

[3]王為鵬.自動(dòng)化新技術(shù)在選礦廠的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013：45～46.

TD928

A

2095-2066（2016）05-0108-02

2016-1-18

關(guān) 靜（1963-），女，工程師，大專，主要從事設(shè)計(jì)及工程管理工作。