1 煤泥浮選工藝過程的特點
浮選是處理細粒級煤(＜0.5 mm)的最有效的方法之一。但是浮選過程是在固-液-氣三相中完成的，它是一個極為復雜的物理化學過程。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，使得它們的作用機理更加復雜。除此之外，浮選過程具有非線性特點。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烈的非線性關系。另外，浮選過程還是一個大時滯系統(tǒng)，物料大約需要經(jīng)過十幾分鐘才能完成全過程，工藝參數(shù)的調(diào)整往往嚴重滯后于干擾變化。煤泥浮選過程所具有的這些特點給浮選過程動態(tài)模型的建立，以及給基于以數(shù)學模型為基礎的控制策略的實現(xiàn)帶來了很大的困難。
2 浮選工藝參數(shù)控制技術現(xiàn)狀
近幾年來，由于浮選設備的大型化、工藝檢測傳感器的日益完善和計算機技術的發(fā)展，煤泥浮選自動化也得到了長足的發(fā)展。
2.1 國外浮選控制技術現(xiàn)狀
由于國外傳感器和計算機技術的領先，使得國外煤泥浮選過程的控制出現(xiàn)得比國內(nèi)要早，水平也較高。在這個領域里，處于領先技術水平的國家主要是澳大利亞、美國和德國。這些國家已經(jīng)開始由定值控制轉(zhuǎn)入使用在線測灰裝置的優(yōu)化控制，控制策略也由PID控制轉(zhuǎn)入模糊邏輯控制，下面的實例反映了國外關于煤泥浮選控制的先進水平。
1984年，由澳大利亞昆士蘭大學Julius Kruttschnitt礦物研究中心(JKMRC)和Utah發(fā)展有限公司合作開發(fā)了一種能夠測量煤漿灰分和固體含量的在線分析儀(ASHSCAN)，并于1985年1月應用于Peak Downs選煤廠的粗粒浮選單元的自動控制中，控制系統(tǒng)原理如圖1所示。它是根據(jù)ASHSCAN在線測得的浮選入料、精煤和尾煤流的灰分及固體含量，分別調(diào)整加藥量、浮選機液位和真空過濾機轉(zhuǎn)速3個回路的設定值。煤漿液體檢測傳感器安裝于浮選機第3室，通過PI調(diào)節(jié)器控制尾煤的排放量，以此來穩(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)
美國過程工藝技術股份有限公司(PTI)于1990年開發(fā)了一種能夠檢測粒度小于10 mm煤漿灰分的在線測灰儀，在檢測浮選精煤和尾煤灰分時，精度分別達到了0.5%和0.75%。并在1992年用這種測灰儀開發(fā)的在線監(jiān)測系統(tǒng)應用于西弗吉尼亞選煤廠的煉焦煤浮選控制，通過在線檢測灰分和物料流，可計算出產(chǎn)品灰分和質(zhì)量平衡情況，為工藝過程控制提供基本數(shù)據(jù)。通過實時檢測尾煤灰分的變化，將泡沫浮選系統(tǒng)的煤粒損失降至最小程度。性能試驗表明，將這種在線監(jiān)測系統(tǒng)應用于浮選控制后，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。在該技術系統(tǒng)投產(chǎn)后，分別對高灰分和低灰分煤泥進行了手動和自動控制對比試驗，結(jié)果表明，采用自動控制時，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)實現(xiàn)了浮選工藝過程控制，它根據(jù)在線檢測的浮選精煤灰分和尾煤灰分來改變浮選藥劑添加量以及浮選機的液位，利用模糊邏輯控制來進行調(diào)節(jié)。應用結(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RGI公司的測灰儀、波蘭G-4型和MPOF在線測灰儀以及FLOTASTER系統(tǒng)在浮選控制中也投入應用過，并取得了較好的效果。
2.2 國內(nèi)浮選控制技術現(xiàn)狀
我國煤泥浮選工藝參數(shù)的自動控制起步較晚，和國外相比，大約落后十多年。由于沒有煤漿測灰儀，我國仍停留在定值控制的水平上。
1982年，淮南礦業(yè)學院與淮南礦務局望峰崗選煤廠結(jié)合，利用單板機設計的PID調(diào)節(jié)器，首次在國內(nèi)實現(xiàn)了浮選入料濃度和加藥量的自動控制，獲得了能降低浮選藥劑消耗，提高精煤產(chǎn)率的效果。經(jīng)過多年的推廣應用與改進，許多選煤廠也已經(jīng)裝備了這種控制系統(tǒng)，并成為我國煤泥浮選自動控制的基本模式。
1988年和1989年煤炭科學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)測控系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)用單片機作控制器，解決了小流量浮選藥劑的自動計量和分散多點添加技術，加藥量不但自動跟蹤干煤泥量，同時也自動跟蹤入浮煤漿濃度，使浮選藥劑添加量更加合理，精度大大提高。
1990年，中國礦業(yè)大學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控制系統(tǒng)，檢測參數(shù)僅限于入料濃度、煤漿流量和藥劑添加量。浮選自動控制系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)自動檢測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，通過調(diào)節(jié)補加清水來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。
1991年由煤炭科學研究總院北京煤化學研究所為株洲選煤廠設計的浮選過程工藝參數(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，控制浮選機各加藥點的給藥量；保持浮選液面的穩(wěn)定和合適高度。采用PID調(diào)節(jié)實現(xiàn)定值控制，通過對入浮濃度、流量、浮選機液位和給藥量各參數(shù)進行綜合控制，來保證浮選過程和工藝參數(shù)的穩(wěn)定。
我國所有的這類控制系統(tǒng)對浮選工藝參數(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，但入浮濃度設定值、流量設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方法，只能靠經(jīng)驗和實驗來確定，同時各個選煤廠因煤質(zhì)特點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，及時改變這些設定值以獲得最佳的浮選效果是一個值得研究的課題，目前有關這方面的報道甚少。 [1] [2] [3] [4] 下一頁 |
