1 煤泥浮選工藝過(guò)程的特點(diǎn)
浮選是處理細(xì)粒級(jí)煤(＜0.5 mm)的最有效的方法之一。但是浮選過(guò)程是在固-液-氣三相中完成的，它是一個(gè)極為復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。因此影響浮選工藝效果的因素很多，而且因素之間又存在耦合現(xiàn)象，使得它們的作用機(jī)理更加復(fù)雜。除此之外，浮選過(guò)程具有非線性特點(diǎn)。藥劑添加量與浮選精煤灰分之間、入浮濃度與產(chǎn)品灰分之間等存在強(qiáng)烈的非線性關(guān)系。另外，浮選過(guò)程還是一個(gè)大時(shí)滯系統(tǒng)，物料大約需要經(jīng)過(guò)十幾分鐘才能完成全過(guò)程，工藝參數(shù)的調(diào)整往往嚴(yán)重滯后于干擾變化。煤泥浮選過(guò)程所具有的這些特點(diǎn)給浮選過(guò)程動(dòng)態(tài)模型的建立，以及給基于以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的控制策略的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了很大的困難。
2 浮選工藝參數(shù)控制技術(shù)現(xiàn)狀
近幾年來(lái)，由于浮選設(shè)備的大型化、工藝檢測(cè)傳感器的日益完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，煤泥浮選自動(dòng)化也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。
2.1 國(guó)外浮選控制技術(shù)現(xiàn)狀
由于國(guó)外傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的領(lǐng)先，使得國(guó)外煤泥浮選過(guò)程的控制出現(xiàn)得比國(guó)內(nèi)要早，水平也較高。在這個(gè)領(lǐng)域里，處于領(lǐng)先技術(shù)水平的國(guó)家主要是澳大利亞、美國(guó)和德國(guó)。這些國(guó)家已經(jīng)開始由定值控制轉(zhuǎn)入使用在線測(cè)灰裝置的優(yōu)化控制，控制策略也由PID控制轉(zhuǎn)入模糊邏輯控制，下面的實(shí)例反映了國(guó)外關(guān)于煤泥浮選控制的先進(jìn)水平。
1984年，由澳大利亞昆士蘭大學(xué)Julius Kruttschnitt礦物研究中心(JKMRC)和Utah發(fā)展有限公司合作開發(fā)了一種能夠測(cè)量煤漿灰分和固體含量的在線分析儀(ASHSCAN)，并于1985年1月應(yīng)用于Peak Downs選煤廠的粗粒浮選單元的自動(dòng)控制中，控制系統(tǒng)原理如圖1所示。它是根據(jù)ASHSCAN在線測(cè)得的浮選入料、精煤和尾煤流的灰分及固體含量，分別調(diào)整加藥量、浮選機(jī)液位和真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速3個(gè)回路的設(shè)定值。煤漿液體檢測(cè)傳感器安裝于浮選機(jī)第3室，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器控制尾煤的排放量，以此來(lái)穩(wěn)定液位。這套控制系統(tǒng)的使用效果不僅使精煤灰分和固體含量更加穩(wěn)定，而且使浮選效益提高了10%以上。
1.選煤廠浮選控制系統(tǒng)
美國(guó)過(guò)程工藝技術(shù)股份有限公司(PTI)于1990年開發(fā)了一種能夠檢測(cè)粒度小于10 mm煤漿灰分的在線測(cè)灰儀，在檢測(cè)浮選精煤和尾煤灰分時(shí)，精度分別達(dá)到了0.5%和0.75%。并在1992年用這種測(cè)灰儀開發(fā)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于西弗吉尼亞選煤廠的煉焦煤浮選控制，通過(guò)在線檢測(cè)灰分和物料流，可計(jì)算出產(chǎn)品灰分和質(zhì)量平衡情況，為工藝過(guò)程控制提供基本數(shù)據(jù)。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)尾煤灰分的變化，將泡沫浮選系統(tǒng)的煤粒損失降至最小程度。性能試驗(yàn)表明，將這種在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于浮選控制后，使泡沫產(chǎn)品較純，尾煤灰分較高，全廠總精煤產(chǎn)率提高了11.5%。1993年3～4月PTI公司又在亞拉巴馬動(dòng)力煤選煤廠安裝了一套這樣的浮選控制系統(tǒng)，使用的控制策略采用了模糊邏輯技術(shù)。在該技術(shù)系統(tǒng)投產(chǎn)后，分別對(duì)高灰分和低灰分煤泥進(jìn)行了手動(dòng)和自動(dòng)控制對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，采用自動(dòng)控制時(shí)，產(chǎn)率提高了7.8%。
漢斯*詹森等也利用Amdel公司的煤漿分析系統(tǒng)(CSA)實(shí)現(xiàn)了浮選工藝過(guò)程控制，它根據(jù)在線檢測(cè)的浮選精煤灰分和尾煤灰分來(lái)改變浮選藥劑添加量以及浮選機(jī)的液位，利用模糊邏輯控制來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。應(yīng)用結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定精煤灰分，增加精煤產(chǎn)率；并能最大限度地降低藥劑耗量。
此外，還有德國(guó)RGI公司的測(cè)灰儀、波蘭G-4型和MPOF在線測(cè)灰儀以及FLOTASTER系統(tǒng)在浮選控制中也投入應(yīng)用過(guò)，并取得了較好的效果。
2.2 國(guó)內(nèi)浮選控制技術(shù)現(xiàn)狀
我國(guó)煤泥浮選工藝參數(shù)的自動(dòng)控制起步較晚，和國(guó)外相比，大約落后十多年。由于沒有煤漿測(cè)灰儀，我國(guó)仍停留在定值控制的水平上。
1982年，淮南礦業(yè)學(xué)院與淮南礦務(wù)局望峰崗選煤廠結(jié)合，利用單板機(jī)設(shè)計(jì)的PID調(diào)節(jié)器，首次在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了浮選入料濃度和加藥量的自動(dòng)控制，獲得了能降低浮選藥劑消耗，提高精煤產(chǎn)率的效果。經(jīng)過(guò)多年的推廣應(yīng)用與改進(jìn)，許多選煤廠也已經(jīng)裝備了這種控制系統(tǒng)，并成為我國(guó)煤泥浮選自動(dòng)控制的基本模式。
1988年和1989年煤炭科學(xué)研究總院唐山分院又相繼研究成功了FC-Ⅰ和FC-Ⅱ型浮選工藝參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)用單片機(jī)作控制器，解決了小流量浮選藥劑的自動(dòng)計(jì)量和分散多點(diǎn)添加技術(shù)，加藥量不但自動(dòng)跟蹤干煤泥量，同時(shí)也自動(dòng)跟蹤入浮煤漿濃度，使浮選藥劑添加量更加合理，精度大大提高。
1990年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京研究生部選礦研究室為八一選煤廠研制并投入使用的浮選自動(dòng)控制系統(tǒng)，檢測(cè)參數(shù)僅限于入料濃度、煤漿流量和藥劑添加量。浮選自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)自動(dòng)檢測(cè)的入料濃度和流量算出入料中的干煤泥量，根據(jù)入料干煤泥量控制浮選藥劑添加量，通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)加清水來(lái)保持浮選適宜的礦漿濃度，所使用的控制裝置為STD總線工業(yè)控制機(jī)。
1991年由煤炭科學(xué)研究總院北京煤化學(xué)研究所為株洲選煤廠設(shè)計(jì)的浮選過(guò)程工藝參數(shù)控制系統(tǒng)，它主要有4種功能，合理控制入料流量的大小和穩(wěn)定值；合理控制入浮濃度的大小和穩(wěn)定值；根據(jù)干煤泥的變化，控制浮選機(jī)各加藥點(diǎn)的給藥量；保持浮選液面的穩(wěn)定和合適高度。采用PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)定值控制，通過(guò)對(duì)入浮濃度、流量、浮選機(jī)液位和給藥量各參數(shù)進(jìn)行綜合控制，來(lái)保證浮選過(guò)程和工藝參數(shù)的穩(wěn)定。
我國(guó)所有的這類控制系統(tǒng)對(duì)浮選工藝參數(shù)的控制均采用定值控制方式，所使用的控制算法為PID調(diào)節(jié)。浮選工藝過(guò)程的定值控制在一定程度上能降低浮選藥劑耗量、提高精煤回收率，但入浮濃度設(shè)定值、流量設(shè)定值以及每噸干煤泥藥耗及配比的確定，沒有合理的理論推導(dǎo)方法，只能靠經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，同時(shí)各個(gè)選煤廠因煤質(zhì)特點(diǎn)和所使用的浮選藥劑不同，這些控制量也有所不同。如何根據(jù)煤質(zhì)的變化和環(huán)境的改變，及時(shí)改變這些設(shè)定值以獲得最佳的浮選效果是一個(gè)值得研究的課題，目前有關(guān)這方面的報(bào)道甚少。 [1] [2] [3] [4] 下一頁(yè) |
