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什么是浮煤?

2010-03-13 10:45:00 來源:互聯網 評論(0)
1 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,物料大約需要經過十幾分鐘才能完成全過程,工藝參數的調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模型的建立,以及給基于以數學模型為基礎的控制策略的實現帶來了很大的困難。

2 浮選工藝參數控制技術現狀

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展,煤泥浮選自動化也得到了長足的發展。
2.1 國外浮選控制技術現狀
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得比國內要早,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。這些國家已經開始由定值控制轉入使用在線測灰裝置的優化控制,控制策略也由PID控制轉入模糊邏輯控制,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發展有限公司合作開發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,控制系統原理如圖1所示。它是根據ASHSCAN在線測得的浮選入料、精煤和尾煤流的灰分及固體含量,分別調整加藥量、浮選機液位和真空過濾機轉速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調節器控制尾煤的排放量,以此來穩定液位。這套控制系統的使用效果不僅使精煤灰分和固體含量更加穩定,而且使浮選效益提高了10%以上。

1.選煤廠浮選控制系統

美國過程工藝技術股份有限公司(PTI)于1990年開發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的在線監測系統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,可計算出產品灰分和質量平衡情況,為工藝過程控制提供基本數據。通過實時檢測尾煤灰分的變化,將泡沫浮選系統的煤粒損失降至最小程度。性能試驗表明,將這種在線監測系統應用于浮選控制后,使泡沫產品較純,尾煤灰分較高,全廠總精煤產率提高了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,使用的控制策略采用了模糊邏輯技術。在該技術系統投產后,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,結果表明,采用自動控制時,產率提高了7.8%。
漢斯*詹森等也利用Amdel公司的煤漿分析系統(CSA)實現了浮選工藝過程控制,它根據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節。應用結果表明,該控制系統能夠穩定精煤灰分,增加精煤產率;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 國內浮選控制技術現狀
我國煤泥浮選工藝參數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,淮南礦業學院與淮南礦務局望峰崗選煤廠結合,利用單板機設計的PID調節器,首次在國內實現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,提高精煤產率的效果。經過多年的推廣應用與改進,許多選煤廠也已經裝備了這種控制系統,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型浮選工藝參數測控系統,這種控制系統用單片機作控制器,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,檢測參數僅限于入料濃度、煤漿流量和藥劑添加量。浮選自動控制系統的主要功能是根據自動檢測的入料濃度和流量算出入料中的干煤泥量,根據入料干煤泥量控制浮選藥劑添加量,通過調節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控制系統,它主要有4種功能,合理控制入料流量的大小和穩定值;合理控制入浮濃度的大小和穩定值;根據干煤泥的變化,控制浮選機各加藥點的給藥量;保持浮選液面的穩定和合適高度。采用PID調節實現定值控制,通過對入浮濃度、流量、浮選機液位和給藥量各參數進行綜合控制,來保證浮選過程和工藝參數的穩定。
我國所有的這類控制系統對浮選工藝參數的控制均采用定值控制方式,所使用的控制算法為PID調節。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,只能靠經驗和實驗來確定,同時各個選煤廠因煤質特點和所使用的浮選藥劑不同,這些控制量也有所不同。如何根據煤質的變化和環境的改變,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。

3 我國浮選控制技術面臨的問題

我國的煤泥浮選工藝參數過程控制已經開展了十多年,在取得“現代化選煤廠”稱號的選煤廠都設有浮選自動控制。但是與國外相比,我國選煤廠的浮選技術和浮選自動控制水平還是比較低。雖然不少選煤廠實現了浮選自動化,但其使用效果并不令人滿意,可靠性差,使用壽命短,全國目前實際真正投入使用的已為數不多,那是什么原因呢?
首先,我國已有的浮選控制系統在控制裝置、檢測元件和執行機構等方面比較落后,有待于更新和提高。在加藥裝置方面,現有的煤泥浮選控制系統多采用電磁閥和齒輪泵,實踐證明,效果和可靠性極差,但對于微流量藥劑的計算和控制在化工行業出現了精密計量泵,使用效果較好,在株洲選煤廠和淮北選煤廠已開始應用。對于煤漿液位控制,我國應用的極少,因為液位的調整沒有依據,除此之外,現場用于升降尾煤閘板的電動執行機構,不論是手動還是自動,很難正常運行,因此需要開發新的執行裝置。過去開發研制的浮選工藝參數控制系統由于當時的軟硬件技術條件限制,使得可靠性較差。選煤廠的浮選控制系統應該隨著上述所談到的新技術、新儀表的出現和發展而不斷改進。
與國外相比,通過實例對比可以看出,我國煤泥浮選控制技術落后的原因主要表現在傳感器(主要是煤漿測灰儀)和控制策略兩方面上。雖然我國在同位素測灰方面的研究已經很深入,從70年代至今,國產測灰儀已超過50臺,但多為離線式,所測量的煤樣也僅限于原煤或最終精煤,而迄今為止,還沒有我國自行設計的成功應用于現場的煤漿測灰儀的報道。這也是發展我國煤泥浮選控制技術的主要障礙。但在這方面,國外已經相當成熟。

4 煤泥浮選工藝參數控制的發展方向

在計算機結構和檢測儀器的技術特征達到要求后,控制系統的技術水平則主要取決于控制策略,我國煤泥浮選控制策略的發展經歷了兩個階段,即經典控制策略和以模型為基礎的現代控制策略,但是它們的理論基礎是要求控制對象精確的數學模型。
影響浮選指標的工藝參數很多,而且許多過程變量的檢測又非常困難。各工藝參數的最佳配合是浮選操作的難點,也是獲得較高回收率的技術關鍵。到目前為止,還沒有建立一個能全面準確地反映浮選過程的數學模型,以模型為基礎的現代控制策略設計的控制系統往往達不到理想效果,甚至無法使用。因此將人工智能引入浮選控制中勢在必行。
國外在浮選控制方面已經有用模糊邏輯這種科學技術來實現人工智能,但無法獲得更深的技術資料。而在國內,以人工智能為基礎的計算機控制已經應用到許多領域,但在選煤行業的工藝過程控制中還沒有出現。同時,田莊選煤廠于1995年從澳大利亞引進了我國第一也是唯一的一臺Amdel煤漿測灰儀,但是目前僅用于檢測,還沒有實現對浮選精煤產品質量和產率實現控制。所以,利用該配套的浮選工藝參數控制系統已迫在眉睫,它具有廣泛的應用前景和理論研究價值。
責任編輯:礦秘書

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