一种尾矿浓缩自动加药系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种尾矿浓缩自动加药系统，属于尾矿浓缩工序的自动加药领域。

背景技术：

2.尾矿浓缩是尾矿处理的关键工序环节，为便于尾矿浆输送，将选矿工序产生的浓度为6～10%综合尾矿浆给入浓密机，同时将絮凝剂一起加入，从而使尾矿浆产生沉降，将尾矿浆浓缩至底流浓度为40～45%的尾矿浆。浓密机工作原理是浓密机的给矿与絮凝剂混合之后，通过中心竖筒进入到浓密机，由进料竖筒出口端的导流板，把矿浆从进料竖筒引向四周，使矿浆向四周扩散，进入预先形成的沉泥层，与物料同进来的絮凝剂一起形成泥层，并沉淀到浓密机底层，而液体透过沉泥层上升，沉泥层起到过滤作用，使细粒无法上升，矿浆在沉泥层中产生运动，使颗粒与絮凝剂接触，继续产生絮凝；耙子把浓密机的矿浆推向中心排料筒，然后通过浓密机底流排出。
3.通过浓密机将尾矿浆浓缩后，为尾矿浆高浓度输送创造条件，并将浓缩井产生的溢流水输送至选矿系统，提供合格的循环水供系统使用。
4.目前，尾矿浓缩工序向浓密机加入絮凝剂生产工艺，主要依靠根据进入浓密机尾矿处理量及尾矿性质的变化计算加入浓密机的絮凝剂药液浓度及药液流量，同时不同性质絮凝剂其配制药液要求搅拌时间不同，根据不同配置药液机投入浓密机药液流量进行实时生产调节，实现将给入浓密机的低浓度矿浆浓缩到浓密机底流高浓度矿浆。
5.传统的尾矿浓密机加药方法为根据尾矿处理量及尾矿性质的变化计算加入浓密机的絮凝剂药液浓度及药液流量，药液配制过程及加入浓密机药液流量控制都是人工根据处理尾矿的不同进行计算控制，人工进行浓缩加药调整操作存在根据生产过程中出现的异常状况进行操作调整不及时、操作时效性差的弊端，从而针对异常状况采取的应急措施不到位，容易造成浓缩、输送系统的生产事故，给生产造成不必要的损失，同时尾矿输送系统异常容易对尾矿筑坝质量造成影响，从而影响尾矿库的安全稳定运行。因此需将尾矿浓缩加药系统由人工操作改造为自动加药，实现尾矿浓缩自动加药，提高系统管理、操作效率，实现尾矿输送浓缩系统的正常稳定运行，确保尾矿库安全运行。

技术实现要素：

6.本实用新型提供一种尾矿浓缩自动加药系统，采用尾矿浓缩、输送系统集中化控制管理，将尾矿浓缩加药计算机自动化控制端设置在输送泵站集控室，实时监控浓密机溢流水质，实时统一了解尾矿处理量及尾矿浓缩、输送生产调整操作信息，尾矿浓缩加药及输送根据尾矿的变化统一进行远程生产管理及协调调整操作。
7.本实用新型为了提高尾矿浓缩加药系统的管理、操作效率，实现尾矿输送浓缩系统的正常稳定运行，采用的技术方案如下：
8.一种尾矿浓缩自动加药系统，包括机械结构部分和控制装置部分；
9.机械结构部分为：制药罐入口分别设有注水阀和注药阀，药剂和水在制药罐中通过搅拌机搅拌形成药液，制药罐通过管道连接储药箱，在制药罐与储药箱的连接管道上设有排药阀，储药箱连接浓缩机的药液排放管道上设有螺杆泵，螺杆泵采用变频控制，利用螺杆泵对排入浓缩机的药液流量进行调节；
10.控制装置包括plc控制器，用于控制和采集信号；plc控制器分别连接制药罐液位控制器、储药箱液位控制器、储药箱排放药液流量控制器；
11.制药罐液位控制器控制制药罐补水阀、注药阀、制药罐搅拌机以及制药罐的进料量；储药箱液位控制器控制制药罐排药阀以及储药箱药液排放管道上螺杆泵；储药箱排放药液流量控制器同时控制螺杆泵及螺杆泵的频率，进而控制排入浓缩机的药液排放流量。
12.制药罐液位控制器连接制药罐中设置的第一液位计，用于根据制药罐中设置的液位计监测的液位信号控制制药罐注水阀、注药阀的开闭，以及制药罐中搅拌机的启停，联锁控制制药罐的进料量。
13.储药箱液位控制器连接储药箱中设置的第二液位计，通过储药箱中设置的液位计监测的液位信号控制制药罐排药阀的开闭，以及储药箱药液排放管道上螺杆泵的启停。
14.储药箱药液排放流量控制器与电磁流量计相连接，电磁流量计设置在药液排放管道上的螺杆泵后方。通过电磁流量计监测的瞬时流量及设定流量控制螺杆泵的启停及螺杆泵运行频率，由频率的自动调节实现实际瞬时流量对设定流量的自动跟踪匹配控制。
15.制药罐液位控制器及储药箱液位控制器通过制药罐液位计的液位传感器接受信号后，将液位信号传递给液位控制器实现对设备中各部件的启停控制。
16.在浓缩机上方设置摄像头，用于监控浓缩机的溢流水质。
17.具体控制流程为：药剂和水注入制药罐中通过搅拌机中搅拌形成药液，制药罐制备好的药液通过管道排入储药箱备用，制药罐与储药箱的连接管道上设有排药阀，储药箱向浓缩机的药液排放管道上设有螺杆泵，利用螺杆泵向浓缩机输送药液，螺杆泵采用变频控制，利用螺杆泵频率调节对排入浓缩机的药液流量进行调节。
18.制药罐液位控制器控制制药罐补水阀、排药阀、制药罐搅拌机以及制药罐的进料量；储药箱液位控制器控制制药罐排药阀以及储药箱药液排放管道上螺杆泵；储药箱排放药液流量控制器同时控制螺杆泵及螺杆泵的频率，进而控制排入浓缩机的药液排放流量。
19.本实用新型提供的尾矿浓缩自动加药系统，带来的有益效果：
20.本实用新型解决了人工进行尾矿浓缩加药操作操作调整不及时，操作时效性差，从而易造成浓缩、输送系统的生产事故的问题，尾矿输送浓度稳定程度得到较大提高，实现了尾矿输送系统的稳定运行，满足了尾矿库尾矿筑坝对输送尾矿的要求，确保了尾矿筑坝质量，为尾矿库安全稳定运行奠定了良好基础，具有较大的安全效益和社会效益；同时实现了集中化管理、操作，极大地提高了管理操作效率，实现了加药岗位无人值守自动操作，实现了尾矿输送系统的稳定运行，满足了尾矿库筑坝对输送尾矿的要求，确保了尾矿筑坝质量，为尾矿库安全稳定运行奠定了良好基础。
21.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
附图说明
22.图1为尾矿浓缩自动加药系统的示意图。
23.图中1为plc控制器，2为制药罐液位控制器，3为储药箱液位控制器，4为储药箱排放药液流量控制器，5为第一液位计，6为注水阀，7为排药阀，8为制药罐，9为加药机，10为储药箱，11为螺杆泵，12为浓缩机，13为第二液位计，14为电磁流量计，15为摄像头；a为水，b为药剂，c为药液。
具体实施方式
24.实施例：
25.如图1所示，一种尾矿浓缩自动加药系统，采用plc控制器1，用于控制和采集信号。plc控制器1分别连接制药罐液位控制器2、储药箱液位控制器3、储药箱排放药液流量控制器4。
26.制药罐液位控制器2连接制药罐中设置的第一液位计5，用于根据制药罐中设置的液位计监测的液位信号控制制药罐注水阀6、注药阀的开闭，以及制药罐8中搅拌机的启停，联锁控制制药罐8的进料量。
27.储药箱液位控制器3连接储药箱中设置的第二液位计13，通过储药箱10中设置的液位计监测的液位信号控制制药罐排药阀7的开闭，以及储药箱药液排放管道上螺杆泵11的启停。
28.储药箱药液排放流量控制器4与电磁流量计14相连接，通过电磁流量计监测的瞬时流量及设定流量控制螺杆泵的启停及螺杆泵运行频率，由频率的自动调节实现实际瞬时流量对设定流量的自动跟踪匹配控制。电磁流量计14设置在药液排放管道上的螺杆泵后方。
29.制药罐液位控制器2及储药箱液位控制器3通过制药罐液位计的液位传感器接受信号后，将液位信号传递给液位控制器实现对设备中各部件的启停控制。
30.储药箱排放药液流量控制器4通过在储药箱至浓缩机的药液排放管道上的螺杆泵后安装的电磁流量计监测的瞬时流量信号传递给流量控制器实现对螺杆泵的启停及运行频率的控制，从而实现实际瞬时流量对设定流量的自动跟踪匹配控制。
31.在浓缩机上方设置摄像头15，用于监控浓缩机的溢流水质。
32.具体控制流程为：药剂b和水a注入制药罐8中通过搅拌机搅拌形成药液c，制药罐8制备好的药液通过管道排入储药箱10备用，制药罐8与储药箱10的连接管道上设有排药阀7，储药箱10连接浓缩机12的药液排放管道上设有螺杆泵11，利用螺杆泵11向浓缩机12输送药液，螺杆泵11采用变频控制，利用螺杆泵11频率调节对排入浓缩机的药液流量进行调节。
33.制药罐液位控制器2控制制药罐补水阀、排药阀、制药罐搅拌机以及制药罐的进料量；储药箱液位控制器3控制制药罐排药阀以及储药箱药液排放管道上螺杆泵；储药箱排放药液流量控制器4同时控制螺杆泵及螺杆泵的频率，进而控制排入浓缩机的药液排放流量。
34.自动化控制系统设置如下：
35.（1）控制系统配置：
36.采用西门子s7-300系列plc进行控制，由分布式i/o进行控制点数的扩展，完成加药控制系统所有信号点的采集和控制。
37.在尾矿输送泵站集中控制，将尾矿浓缩加药计算机自动化控制端，即plc控制器设置在输送泵站集控室，并在浓密机上方设置视频监控摄像头，实时监控浓密机溢流水质；将
每小时一次的选矿系统自动化显示处理量、选比等信息接入泵站集控计算机，便于操作实时了解尾矿处理量信息，尾矿浓缩加药及泵站输送由集控室根据尾矿的变化进行远程协调统一调整操作。
38.（2）控制系统通讯方式：
39.控制系统通讯方式采用cp通讯模块实现工业以太网通讯，通讯光纤从加药plc控制就近敷设至集控室，由工业以太网交换机接入工控主网，实现在工控网的任一节点对加药系统的实时通讯。
40.（3）计算机配置：
41.操作计算机机采用西门子ipc系列工控机，监控组态软件采用西门子wincc v6.2版本软件，通过以太网通信实现计算机界面对现场设备的实时监控。
42.2.系统控制方法：
43.见附图，自动加药系统采用两个子系统实现自动化：
44.（1）自动制药子系统：自动循环配制固定浓度的合格药液并将药液从制药罐注入储药箱。
45.采用集控室操作通过计算机远程指令给出配药启停命令控制配药系统启停。根据程序设定浓度、放药速度将药剂通过加药机自动给入制药罐，并设定制药罐液位，根据制药罐液位控制器控制注水阀：制药罐内液位为零时，自动向制药罐内补加清水，制药罐药液排放阀自动停止；液位达到设定值时，停止制药罐内补加清水。设定制药罐内搅拌机搅拌时间，自行制备药液，达到设定搅拌时间后，搅拌机自行停止，自动将制备好的药液从制药罐放入储药箱。循环往复，直至集控操作工通过计算机发出配药停止命令为止,实现配制药液自动化控制。
46.（2）自动加药子系统：设定加药流量，自动调节螺杆泵变频频率，实现实际加药量对设定加药量的自动跟踪调节。
47.储药箱排放药液流量控制器4同时控制螺杆泵及螺杆泵的频率，螺杆泵自动启停控制药液加入浓缩机启停，通过自动调整螺杆泵频率实现螺杆泵输送药液流量的自动调整，从而自动控制药液加入浓缩机速度，实现根据不同尾矿性质、处理量对加入浓缩机药液流量、加药速度的自动控制。制备好药液加入储药箱进入备用状态，自动开启螺杆泵，螺杆泵向浓缩机输送药液的过程中，控制端计算机根据不同尾矿性质、处理量设定控制加药流量，当加药流量高于设定流量时，通过减少螺杆泵开启台数或自动降低螺杆泵频率减小加药流量达到设定流量；当加药流量低于设定流量时，通过增加螺杆泵开启台数或自动增大螺杆泵频率增大加药流量达到设定流量；尾矿性质、处理量发生变化时，调整设定加药流量。从而实现根据设定加药量，对实际加药量的自动跟踪调节匹配。储药箱内设定高低两个液位，液位高于设定值时，自动关闭制药罐排药阀，储药箱液位低于设定值时，自动停止螺杆泵向浓缩机输送药液。实现向浓缩机加药系统自动化控制。
48.3. 各部件的具体控制方法：
49.（1）加药机（螺杆推进机构）：
50.作用：将定量的药剂加入制药罐
51.控制方法：当设备在远程位置时，且计算机发出自动启动命令时，制药罐内补水液位是启动加药机螺杆推进机构的条件，在计算机界面上设定其运行时长，时间结束后停止
螺杆推进机构；螺杆推进机构的频率由现场手动设定，在人机界面上显示运行频率，当运行频率与现场手动设定频率不一致时，报警提示输出。
52.（2）注水阀：
53.作用：将一定量的新水加入制药罐
54.控制方法：当设备在远程位置时，且计算机发出自动启动命令，排药阀阀位关闭状态和制药罐内液位为零是补水阀开阀的条件，制药罐液位达到一定高度时，将发出关阀命令，关闭补水阀。
55.（3）制药罐液位控制器：
56.作用：检测制药罐内液位高度。
57.控制方案：制药罐液位控制器主要用来控制补水阀、排药阀的开启和关闭，以及启动螺杆推进机构和搅拌机。
58.（4）制药罐搅拌机:
59.作用：实现药剂与水的均匀混合
60.控制方案：当设备在远程位置时，且计算机发出自动启动命令时，制药罐内液位高度是启动搅拌机的条件，在计算机界面上设定其运行时长，时间结束后停止搅拌机，同时开启排药阀将药液排入储药箱。
61.（5）制药罐排药阀：
62.作用：将制药罐内药液排入储药箱
63.制药罐控制方法：当设备在远程位置时，且计算机发出自动启动命令，搅拌机停机是排药阀开阀的条件；当制药罐内液位为零时，程序将发出关阀命令，关闭排药阀。
64.（6）储药箱液位控制器：
65.作用：检测储药箱内液位高度
66.控制方案：储药箱液位用于控制排药阀的开阀信号，若当前储药箱液位太高，将暂时停止排药阀开启；储药箱液位还用于控制螺杆泵运行，当储药箱液位太低，低至螺杆泵无法吸入药液，将自动停止螺杆泵。在计算机界面上将弹出储药箱液位高、低的报警信息。
67.（7）螺杆泵：
68.作用：将储药箱药液推进至浓缩机
69.控制方法：储药箱排放药液流量控制器4同时控制螺杆泵及螺杆泵的频率，计算机发出自动启动命令时，螺杆泵自动启动；若储药箱内液位太低时，螺杆泵自动停机。螺杆泵频率由集控室设定的流量自动进行控制。若单台泵无法满足流量设定要求，系统将提示需再启动一台泵。
70.（8）电磁流量计
71.作用：检测流入浓缩机的瞬时药液量
72.控制方法：储药箱药液排放流量控制器4与电磁流量计14相连接，通过电磁流量计监测的瞬时流量及设定流量控制螺杆泵的启停及螺杆泵运行频率，由频率的自动调节实现实际瞬时流量对设定流量的自动跟踪匹配控制。电磁流量计将检测当前的瞬时药液量，从而控制螺杆泵频率，实现药液实际瞬时量对设定量的自动跟踪控制。
73.当集控室操作点击计算机自动停止命令时，系统将关闭电动阀，停止所有运行设备。

技术特征：

1.一种尾矿浓缩自动加药系统，其特征在于：包括机械结构部分和控制装置部分；机械结构部分为：制药罐入口分别设有注水阀和注药阀，药剂和水在制药罐中通过搅拌机搅拌形成药液，制药罐通过管道连接储药箱，在制药罐与储药箱的连接管道上设有排药阀，储药箱连接浓缩机的药液排放管道上设有螺杆泵，螺杆泵采用变频控制，利用螺杆泵对排入浓缩机的药液流量进行调节；控制装置包括plc控制器，用于控制和采集信号；plc控制器分别连接制药罐液位控制器、储药箱液位控制器、储药箱排放药液流量控制器；制药罐液位控制器控制制药罐补水阀、注药阀、制药罐搅拌机以及制药罐的进料量；储药箱液位控制器控制制药罐排药阀以及储药箱药液排放管道上螺杆泵；储药箱排放药液流量控制器同时控制螺杆泵及螺杆泵的频率，进而控制排入浓缩机的药液排放流量。2.根据权利要求1所述的尾矿浓缩自动加药系统，其特征在于：制药罐液位控制器连接制药罐中设置的第一液位计，用于根据制药罐中设置的液位计监测的液位信号控制制药罐注水阀、注药阀的开闭，以及制药罐中搅拌机的启停，联锁控制制药罐的进料量。3.根据权利要求1所述的尾矿浓缩自动加药系统，其特征在于：储药箱液位控制器连接储药箱中设置的第二液位计，通过储药箱中设置的液位计监测的液位信号控制制药罐排药阀的开闭，以及储药箱药液排放管道上螺杆泵的启停。4.根据权利要求1所述的尾矿浓缩自动加药系统，其特征在于：储药箱药液排放流量控制器与电磁流量计相连接，电磁流量计设置在药液排放管道上的螺杆泵后方。5.根据权利要求4所述的尾矿浓缩自动加药系统，其特征在于：储药箱药液排放流量控制器通过电磁流量计监测的瞬时流量及设定流量控制螺杆泵的启停及螺杆泵运行频率，由频率的自动调节实现实际瞬时流量对设定流量的自动跟踪匹配控制。6.根据权利要求1所述的尾矿浓缩自动加药系统，其特征在于：制药罐液位控制器及储药箱液位控制器通过制药罐液位计的液位传感器接受信号后，将液位信号传递给液位控制器实现对设备中各部件的启停控制。7.根据权利要求1所述的尾矿浓缩自动加药系统，其特征在于：在浓缩机上方设置摄像头，用于监控浓缩机的溢流水质。

技术总结

本实用新型公开一种尾矿浓缩自动加药系统，制药罐入口分别设有注水阀和注药阀，在制药罐与储药箱的连接管道上设有排药阀，储药箱连接浓缩机的药液排放管道上设有螺杆泵，螺杆泵采用变频控制，利用螺杆泵对排入浓缩机的药液流量进行调节；控制装置包括PLC控制器，PLC控制器分别连接制药罐液位控制器、储药箱液位控制器、储药箱排放药液流量控制器；制药罐液位控制器控制制药罐补水阀、注药阀、制药罐搅拌机以及制药罐的进料量；储药箱液位控制器控制制药罐排药阀以及储药箱药液排放管道上螺杆泵；储药箱排放药液流量控制器同时控制螺杆泵及螺杆泵的频率。本实用新型实现了尾矿输送系统的稳定运行，实现了集中化管理、操作，极大地提高了管理操作效率。地提高了管理操作效率。地提高了管理操作效率。