浮選是最常用和最重要的選礦方法，據統計有 近 90%的有色金屬礦采用浮選的方法處理。浮選藥 劑的添加質量又是影響浮選效果的重要因素之一［1］。 隨著藥劑添加制度的不斷完善，大多數選礦廠都意 識到了傳統人工加藥有很多的不足，如加藥不及 時、不準確，甚至出現斷藥現象。有部分選礦廠已 采用了自動加藥裝置，但是在一段時間后，由于管 道堵塞、藥劑在管道內有一定的淤積等原因，造成 藥劑添加失準，尤其是低劑量藥劑的添加［2-3］。本 文設計了一種新型自動加藥裝置，其結構簡單，占 地面積小，重量輕，可以放在加藥點附近。 1 自動加藥機的總體結構 根據目前傳統自動加藥機的應用情況，發現藥 箱中經常有很多固體雜質，不僅影響加藥的精度， 而且使電磁閥的磨損較快。雖然在傳統自動加藥機 的加藥箱入口裝入了過濾網，但是由于其結構問 題，導致一段時間后，過濾網局部由于受到藥劑沖 擊磨損較快 （或孔隙發生變化），總是有固體雜質 進入加藥箱導致加藥管路堵塞。在加藥機正常使用 時，需要工人不定時的去測量當前自動加藥機的藥 劑流量是否準確，從而對藥劑流量進行校正。傳統 自動加藥機的藥劑需從加藥箱經電磁閥進入加藥管 道中，再流入加藥點，這就需要操作工人先測量該 加藥點的流量，若不準確，則要測量電磁閥出口處 的流量，操作十分復雜，而且加藥箱一般都在高于 加藥點的平臺上，嚴重影響操作工的工作效率。 為解決傳統自動加藥機占地面積大、加藥管道 長，藥劑易在輸送管道中殘余致使加藥量波動較 大，或因管道堵塞導致加藥量不足甚至斷藥等問 題，本自動加藥機獨特的設計了過濾裝置和加藥裝 置，以提高加藥的精度，減少操作工人的勞動強 度。本自動加藥機主要包括儲藥箱、加藥箱及加藥 裝置。其工作過程如圖 1 所示，配置好的藥劑經過過濾裝置后進入儲藥箱進行儲備，加藥箱通過浮球 閥與儲藥箱連接，當加藥箱的液位下降時，浮球閥 自動開啟，藥劑從儲藥箱流入加藥箱，以保證加藥 箱的液位恒定，當需要加藥時，控制系統打開加藥 裝置的電磁閥，藥劑通過電磁閥輸送到加藥點。 1.1 過濾裝置的設計 為了提高自動加藥的精度和延長自動加藥機的 使用壽命，本文介紹了一種新型的過濾裝置。 浮選藥劑中難免會有一定的雜質或結晶體。由 于浮選藥劑用量一般都不大，藥劑管道的設計與濾 網的傾斜方向一致 （若大劑量藥劑可考慮藥劑管道 的傾斜方向與濾網的傾斜方向相反，以減緩藥劑的 流動速度，提高過濾效率）。在本過濾裝置中采用 雙層濾網，上層濾網空隙比下層濾網空隙略大 （若 藥液中含有雜質過多，可以考慮多層濾網過濾）。 當過濾裝置使用一段時間后，通過把手抽出濾網 盒，完成濾網的清理及維護，若濾網磨損較為嚴 重，則更換備用濾網盒，以免影響正常生產。濾網 盒的結構為雙層盒體，濾網緊壓在兩層盒體中間， 以便于更換濾網。如圖 2 為過濾裝置結構圖。右側 為過濾裝置俯視圖，左側為過濾裝置的側視圖。 1.2 加藥裝置的設計 本自動加藥機在結構上增加了加藥裝置部分 （把傳統自動加藥機上加藥箱的電磁閥獨立設計成 加藥裝置） 其結構輕便，可以懸掛或放置在加藥點 附近，不僅縮短了加藥管道，而且便于操作工人的 觀察和檢修。 目前國內常用的自動加藥機一般都采用柱塞 泵、隔膜計量泵、電磁閥、磁力泵作為加藥機的執 行器。根據現場實際應用情況發現：柱塞泵由于其 柱塞裸露，且柱塞在液體中工作，在液體的研磨作 用下磨損較快，因此機器故障率高，維修工作量 大；隔膜計量泵由于進出口較小，當液體中含有雜 質或液體易結晶時，會導致其進出口密封不嚴，導 致液體流量波動很大，所以隔膜計量泵只適合應用 于清潔液體的添加，而且隔膜計量泵流量無法精準 調節，可靠性和時效性比較差；磁力泵由于其轉軸 及葉輪在液體中工作，磨損很快、而且不能運送易 結晶或沉淀的液體，液體中不能含有磁性物質；電 磁閥種類較多，應用廣泛，在應用中不易發生堵 塞，維護方便［4-9］。根據對幾種執行器的應用情況的比較，在本自動加藥機中采用電磁閥作為加藥裝 置的執行器。 由于在浮選過程中需要添加藥劑的浮選槽中一 般都需要添加多種藥劑，為了便于藥劑添加的管 理，本設計在主加藥管上安裝 3 個截止閥，當該藥 劑的加藥點較少時，則關閉中間的截止閥 （中間的 電磁閥位置可根據實際情況而定），另一種藥劑從 另一端的截止閥流進，實現兩種藥劑共用一個自動 加藥裝置。當該藥劑加藥點過多時，由于考慮到該 裝置的占地面積、重量等問題，打開中間的截止 閥，關閉另一端的截止閥，實現單種藥劑的添加。 為解決小劑量加藥過程中藥劑在一定程度上會在管 道中殘留的問題，采用一股沖洗水減少藥劑殘留問 題。應用攝像機監視藥劑添加情況，避免斷藥現象 的出現。如圖 3 為加藥裝置結構圖。右上側為該加 藥裝置主視圖，左上側為該加藥裝置側視圖，下側 為該加藥裝置俯視圖。
2 加藥控制系統的設計 加藥控制系統由計算機、可編程控制器 （S7- 200PLC）、電磁閥等組成。如圖 4 所示，上位機采 用 DELL 商用機，采用 CP5611 通訊卡與 PLC 進行 通訊，監控系統采用組態軟件 Kingview6.53 進行開 發，控制和管理下位主機。下位主機采用西門子 PLC-200 CPU226CN。 控制系統軟件采用組態軟件 Kingview6.53 進行 開發，主要從以下幾個方面進行： 2.1 加藥量控制 1） 加藥控制。PLC 對每個加藥電磁閥設定1 個定時器，分別對應加藥電磁閥打開時間和加藥電 磁閥加藥周期 （其周期一般為 1 min）。2） 沖洗水控制。S7-200PLC 對每個沖洗水電 磁閥設定 1 個定時器，分別對應沖洗水電磁閥打開 和沖洗水電磁閥關閉時間。當加藥電磁閥關閉后 （關閉一定時間后），打開沖洗水電磁閥，當沖洗時 間到后，關閉沖洗水電磁閥并等待下個開啟指令。 2.2 加藥監控系統 監控系統軟件用于加藥控制的監控和管理，監 控功能如下： 1） 模擬工藝流程畫面。直觀了解各控制點的 數據情況。 2） 操作面板。在該畫面下可以設定各加藥點 的參數，控制各電磁閥的啟/停。 3） 電磁閥標定。由于受藥劑性質、加藥箱內 液位高度等因素的影響，控制系統在使用前必須對 電磁閥進行標定。首先用量具量出事先設定的加藥 時間的加藥量，即可計算出單位時間的加藥量 （即 流量系數），用于標定電磁閥，寫入 PLC 后即生 效。這個流量系數將作為計算控制電磁閥開/關時 間的依據。 4） 歷史數據。提供加藥過程中各種藥劑的藥 劑流量波動曲線及班累計消耗量、日累計消耗量、 月累計消耗量、年累計消耗量。提供歷史數據記錄 及查詢功能，便于掌握藥劑的消耗情況。 5） 打印報表。報表文件為 Excel 格式�？筛� 據需要輸出每天任意時間段的報表。 6） 遠程監控�？梢栽谶B網的已授權的電腦上， 打開控制系統監控畫面，便于技術人員遠程指導 生產。 3 應用情況 2012 年 9 月，在云南某選礦廠投入應用，用 于銅礦浮選作業的加藥控制，共有丁基黃藥，25 號黑藥兩種藥劑。全廠共有加藥點 16 個，根據浮 選作業的不同，加藥點的加藥量從幾毫升到幾十毫 升不等。經過近一年的實際生產應用表明，本控制 系統性能可靠，有效地提高了生產指標，降低藥劑 消耗，減輕工人勞動強度，改善了工作環境。主要 體現在以下幾個方面： 1） 提高了加藥控制精度。加藥量平均相對誤 差小于 2%，實現了藥劑的準確及時的添加，操作 簡單方便。 2） 藥劑節省效果顯著。本控制系統有效地解 決了人工很難根據實際需要調節加藥量的問題，避 免了加藥過量或少藥的現象。本控制系統投入運行 后，每班僅需要 1~2 名工人即可完成全廠的藥劑準 確添加的工作，平均節約藥劑 23%。 3） 穩定并提高了選礦廠生產指標。本控制系 統投入使用后，銅精礦品位提高了 1.1%，回收率 提高了 1.3%。 4 結論 本文設計開發的自動加藥控制系統充分發揮了 S7-200PLC 模塊化結構的優勢，控制系統穩定可 靠，人機界面友好，該自動加藥裝置性能可靠，維 護方便，故障率低，藥劑添加準確及時，監控方 便，節約了藥劑的消耗，能有效地提高選礦廠的生 產指標。
