樊华（北方重工矿山机械分公司，辽宁沈阳110000）
摘要：为了探讨大型浮选机自动控制系统，达到降低生产成本，提高经济效益，文中介绍了浮选机的工作原理和浮选机的设计原则，探讨了浮选机自动控制装置设计，使选矿设备正在向大型化、高效化、自动化程度高的方向发展。有利于系统运行稳定、可靠，且操作和维护方便、简单。
关键词：大型浮选机；自动控制；经济效益
引言
浮选机是浮游选矿机的简称。指完成浮选过程的机械设备。浮选机的功能主要是用于有色或黑色金属的选别，还可用于非金属如：煤莹石、滑石的选别。浮选机的品种较多，有全截面气升式微泡浮选机，气体析出式浮选机，机械搅拌式浮选机，自吸式浮选机，充气式浮选机等多种类型，目前最常用的是机械搅拌式浮选机。
1浮选机的工作原理
浮选机主要用于选别铜、锌、铅、镍、金等有色金属，也可以用于黑色金属和非金属的粗选和精选。浮选机的机械部分是由电动机三角代传动带动叶轮旋转，产生离心作用形成负压，一方面吸入充足的空气与矿浆混合，一方面搅拌矿浆与药物混合，同时细化泡沫，使矿物粘合泡沫之上，将加入药剂处理后的矿浆，通过搅拌充气，使其中某些矿粒选择性地固着于气泡之上；浮至矿浆表面被刮出形成泡沫产品，调节闸板高度，控制液面，使有用泡沫被刮板刮出，以达到分离矿物的目的。矿泥和药剂充分混合后进入浮选机的第一室的槽底下，叶轮旋转后，在轮腔中形成负压，使得槽底下和槽中的矿浆分别由叶轮的下吸口和上吸口进入混合区，也使空气可以沿着导气套筒进入混合区，矿浆、空气和药剂在这里混合。在叶轮离心力的作用下，混合后的矿浆进入矿化区，空气形成气泡并被粉碎，与矿粒充分接触，形成矿化气泡，在定子和紊流板的作用下，均匀地分布于槽体截面，并且向上移动进入分离区，富集形成泡沫层，利用刮泡机进行排出，形成精矿泡沫。分选转环慢速旋转，当分选室进入到浮场区时，此时入选矿料经矿浆分配器分别给到不同分选点，弱磁性矿粒被吸在齿板上并随分选环转动。非磁性矿粒在重力与矿浆流的作用下经过齿板的缝隙，排入分选环下部的尾矿槽中。分选室转至中矿清洗位置时，通入少量清洗水，将夹杂的脉石，连生体及矿泥洗入到尾矿槽中，以达到提高精矿质量的目的。当分选室转到磁场很弱的位置时，利用水的压力冲洗，将吸在齿板上的弱磁性矿粒冲入精矿槽中。随后分选室转到另一个极性相反的磁场区，分选环每转一周，其中每个分选室需要如此反复6次。槽底上面未被矿化的矿粒会通过循环孔和上吸口再一次混合、矿化和分离。槽底下未被叶轮吸入的部分矿浆，通过埋没在矿浆中的中矿箱进入第二室的槽底下，完成第一室的全部过程后，进入第三室，浮选机如此周而复始，矿浆通过最后一室后进入尾矿箱排出最终尾矿。
2浮选机的设计原则
近年来，为适应矿石开采的快速发展，全面提升选矿工艺技术指标和装备水平，国内矿山机械设备自主研制了单槽容积为150m3的大型浮选机，为选矿某项目提供拥有完全自主知识产权的大型浮选设备。浮选生产过程是选矿厂最重要的生产过程之一，为确保浮选生产过程的稳定，有效的提高劳动生产率，取得更好的经济效益，该浮选机设计配置了相应的仪表检测和自动控制装置，实现浮选工艺过程的自动状态监视和自动控制要求。大型浮选机的控制系统设计采用数字化、网络化、集成化思想，把液位检测、充气量控制和干油添加的电气、仪表控制作为一个整体来考虑，实现仪、电、控一体化控制和信息集成，极大的提高了选矿功能，降低了人力的劳动强度。
3浮选机自动控制装置设计
大型浮选机的自动化配套装置主要用于对浮选槽液位的自动调节、充气量的自动控制和甘油的自动添加，大型浮选机的控制系统使用高可靠性、高性价比的小型PLC控制系统，且带有通讯功能，配套触摸屏显示器，安装在现场的控制柜内，可对大型浮选机的电气控制回路所有元器件进行故障显示，所有仪器仪表的检测值和各种设备的工作状态都有显示，生产操作人员可通过触摸屏来控制大型浮选机的操作。同时控制柜上设计有紧急启动、停止按钮，以备在自动运行发生故障的情况下使用。现场控制器可以与控制室PLC通讯，以实现集中监控的目的。
3.1浮选机的电机控制设计
大型浮选机的电机启动设计有两种启动方式，即远程启动和近程启动。由于大型浮选机浮选槽所用的电机功率为160kW，由于电机的功率较大，为避免电机在启动时产生较大的机械冲击和电流冲击可能对电机造成损坏，所以在电机启动环节加入了软启动器。同时，在上位对近程、远程、旁路、热继以及可能出现的软启故障都做了状态显示和故障报警控制。
3.2浮选机的液位检测与控制设计
由于大型浮选机矿浆液面波动较大，而且同时又伴有大量的气泡，给实际液位检测带来很大难度；加之矿浆的性质又比较复杂，具有很强的粘滞性，这就对大型浮选机的检测设备的材质提出了很高的要求。综合以上因素，采用浮球与超声波液位计配合的液位检测方式，浮球选用材质为PE的塑料浮球，反射板和连杆选用钛材适宜设备要求。为了提高大型浮选机的控制精度，调节阀阀芯采用了梭型设计，其流量特性符合线性要求。为了提高控制过程的可靠性采用两个调节阀控制的方式，即气动执行机构和电动执行机构。由于气动执行机构调节速度较快，所以被用以正常的液位调节，当气动执行机构发生故障时，电动执行机构参与调节，以保证生产的正常进行。气动执行机构和电动执行机构均配带手轮，以备在停电或发生其它特殊情况下可以进行手动控制。
3.3浮选机的充气量检测与控制设计
大型浮选机利用智能薄膜压力变送器和热式质量流量计分别对浮选机充气量进行压力和流量检测，将检测值输入控制系统，其输出控制气动蝶阀的开度，从而达到控制充气量流量的目的。
3.4浮选机的甘油添加控制设计
大型浮选机的甘油添加通过触摸屏进行自动添加，而且实现定时定量添加，同时可对油位上限和电机故障进行报警。由于添加的时间间隔较长，故没有考虑手动添加方式。
3.5浮选机的气动执行机构设计
大型浮选机由于浮选槽的容积较大，液位调节所需执行机构的量程需要300mm，而且要配带手轮，为了操作方便，手轮必须侧面安装。特别是气动执行机构，目前国内外市场满足公司现场要求的比较少，而且价格较高。为此，为大型浮选机专门设计并研制了1套满足现场工业要求的气动执行机构，手轮为侧面安装，且采用机械轴承式工作原理，避免了汽缸的穿透，且带有断气、断电、断信号保护功能。
4结论
大型浮选机自动控制系统具有较好的人机操作界面，操作方便，功能齐全，在选矿过程中，可以方便地进行各种状态检测和控制。该大型浮选机自动控制装置的研发成功，不但满足了我国选矿设备向大型化、高效化、自动化程度高的方向发展的要求，而且对提高技术指标，最终实现节能降耗，提高综合经济效益，增强企业的竞争力具有非常重要的意义。
参考文献
[1]胡广平，王锐.大型浮选机自动控制装置设计[J].金属矿山，2009（9）：132-133.
[2]樊华，杨欣宇，曹司博.探讨矿山设备中自动控制技术的应用[J].科技传播，2012（7）：123.