朱颉斐1
(中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古 满洲里 021400)
摘 要:深锥通过添加絮凝剂进行浓缩沉降，浓缩沉降过程中深锥内部从上到下分为清液层、沉降层、泥层、重泥层，锥底底流高密度尾矿由喂料泵、隔膜泵外排至尾矿库。深锥浓密机溢流堰溢流回水重新返回生产流程进行再利用，尾矿库回水通过浮船回水泵和坝下回水泵长距离输送返回生产流程。通过深锥回水资源的稳定充分利用，实现绿色环保和节能，通过絮凝剂的优化添加、跑浑提耙事故预防来实现降本增效。
关键词：在线泥层界面智能测量系统；絮凝剂：PID控制系统；回路控制+区间控制+异常情况控制及预警
1、控制优化
1.1界面分布
界面分布指的是由界面仪测出的深锥各个界面层级的厚度，界面层级从上到下为清液层、沉降层、泥层、重泥层，根据不同层级检测到的dB值变化划分，是对深锥内部固体沉降情况的展示。界面分布是絮凝剂投加效果的反馈，如果底流密度较低，则需要增加絮凝剂和降低底流泵转速。
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图1深锥界面层级图
1.4逻辑优化应用
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图2优化控制结构图
优化控制总体思路是回路控制+区间控制+异常情况控制及预警。
在区间正常范围内，采用不同回路各自控制，回路之间参数互不相关；区间正常范围外、限制范围内，采用预设规则阶段控制，原属不同回路的参数参与协调控制；接近高低限时进行预警；区间限制范围外采用异常情况控制。
1.5絮凝剂添加控制
絮凝剂首要控制目标是清液层厚度。
1、回路控制：
当清液层在低点和高点区间内（不包含高低点）时，采用PID1控制。SP为根据入矿干矿量乘以对应的絮凝剂克吨比计算出的絮凝剂理论添加量。PV值对应絮凝剂投加泵出口流量。OP值为絮凝剂投加泵的频率控制值。当对清液层调整效果不佳时，SP设定值增减0.1，但SP不能超过絮凝剂添加限值。每次变化等待15到20分钟观察效果。
此外絮凝剂如果要发挥最好的絮凝沉降效果，需要在制备完毕、进入深锥前，进行目标百分比例的稀释,这里使用PID2控制稀释水流量。
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图3清液层回路控制逻辑图
2、区间控制：
当清液层小于等于低点且大于低限，跳出pid回路，在原有后基础上不断小幅增加絮凝剂投加量，每次间隔15分钟查看效果。
当清液层小于低限，在小幅增加絮凝剂的基础上，减少固体存量，阶段性加大底流外排，并根据数据分析得出的趋势值，做出跑浑预警。
清液层大于高点小于高限，跳出pid回路，在原有后基础上不断小幅降低絮凝剂投加量，每次间隔15分钟查看效果。
当清液层大于高限，在小幅降低絮凝剂的基础上，增加固体存量，阶段性减小底流外排。
3、异常情况控制
清液层异常：当经过回路控制和区间控制流程处理后，如果絮凝剂添加量仍长时间较高，清液层厚度仍然长时间处于低限或继续降低，此时需在短时间内以较大速度外排，同时报警提示HMI操作员检查来料PH值是否偏低、来料泥化情况是否严重、絮凝剂制备水和稀释水PH是否偏低。
扭矩异常：当扭矩达高限，需要及时降低泥层厚度，防止设备损伤及压耙。
当驱动电机运转同时扭矩异常偏低，则需检测耙机旋转接近开关感应的间隔时间，判断耙架实际旋转情况，并HMI提示操作员现场检查耙架，防止机械事故及压耙。
2、经济社会效益
2.1 经济效益
利用深锥优化控制技术，稳定、可靠测量深锥浓密机清液层、沉降层厚度、泥层厚度、重泥层厚度等数据，实现浓密机跑浑预警、稳定清液层和保证回水质量的同时，降低絮凝剂用量，优化絮凝剂自动添加，提高循环水回收利用率，节约尾矿坝回水输送能耗，且在符合生产要求条件下，提高了一系列浓密机底流浓度指标。
深锥产生的回水一种是通过深锥溢流就近返回生产流程再利用，一种跟随底流尾矿通过长距离管道输送至尾矿坝后，再主要由浮船回水泵打回生产流程，一系列产生了较多的深锥回水，则节省了由尾矿坝浮船泵长距离返回的能耗。
2.2社会效益
项目的研究是公司对发展绿色矿山、科技矿山，以科技创新促进节能、促进生产的重要探索。
1、节约水资源通过稳定控制底流外排，提高了尾矿深锥回水利用率，节省了水资源，这一点在高寒缺水的大草原尤为可贵。
2、节能降耗，提高工作效率。通过深锥优化控制，实现了进一步的挖潜增效。节省絮凝剂使用量，降低回水泵输送能耗，减小人员劳动强度。
3、通过提供更为稳定的高浓度底流，提升了尾矿坝的安全性。
3、创新点
在尾矿深锥浓密机使用超声波探头下潜检测原理的在线界面仪，得到深锥浓密机更为准确和实时的界面数据，为数据分析打好了基础，更好的用于指导控制。
利用数据清理、数据分析，建立多项参数之间的关系图。引入深锥固体存量和干矿量差值的概念，作为絮凝剂、界面分层、底流浓度多种复杂因素的衔接，使深锥控制参数得到更好的确定。
不完全依靠模型、拟合方法，而是紧密结合各种工况形成完整的控制策略，根据多变量间关系取代单回路控制，采用区间控制、回路控制、预警及异常控制方式结合互补的方法，实现控制改进。
利用数据分析，探寻不同因素之间的趋势关系、作用时间等，用于深锥控制参数的确定。
以PCS控制系统为平台，将在线泥层界面智能测量系统、絮凝剂制备系统数据整合至PCS系统平台，编写絮凝剂自动添加和跑浑预警控制逻辑，实现浓密机跑浑预警，絮凝剂自动添加控制。
4、结语
项目在充分了解研究现场工艺、设备、操作的情况下，通过选用智能仪表，进行数据分析、趋势分析，完成操作参数的确定，编制逻辑控制方法，实现深锥浓密过程智能监控技术研究与应用。项目优化了絮凝剂使用，提高了深锥回水利用的稳定性，增产不增水，保护了水资源，稳定了底流浓度排放。项目通过对深锥跑浑和压耙风险的预警性措施，避免了事故损失。
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