尾矿自动取样机的研制和应用

孙立新

(首钢通钢集团板石矿业有限责任公司)

尾矿自动取样机的研制和应用

孙立新

(首钢通钢集团板石矿业有限责任公司)

板石矿业公司选矿厂由于尾矿浆液面高度变化不确定，下层尾矿砂淤积不确定，采用普通机械取样机取样具有局限性，人工取样间隔时间长，且取样代表性不强的情况，板石矿业公司根据实际情况自主研制了一种新型自动取样机。经现场实践表明：该自动取样机具有较好的应用效果，且投资少、安装简单、取样频次高、年工作时限长，起到现场实时监控的作用，经济效益显著。

尾矿浆 自动取样机 实时监控 人工取样 尾矿品位 低温

尾矿品位是选矿生产作业的一个重要指标。目前，随着板石矿业公司的生产经营任务的不断加大和管理水平的提高，降低金属流失，提高金属回收率显得更为重要。板石矿业公司选矿厂尾矿浆原有取样手段为人工取样，取样间隔时间为2h，取样频次很少，不能做到对生产情况的实时监控，即使生产出现跑矿现象，选矿厂操作人员也不能及时发现，或因样品代表性不强，造成取样点间隔时间内金属流失状况无法反映出来，这些均会给选矿生产造成极大的损失。

板石矿业公司选矿厂以往使用的是简易自动取样装置，受冬季室外低温影响，长达5～6个月都不能使用。为了延长取样设备的年工作时限，不受温度影响冬夏、季都能取样，更好地起到现场实时监控的作用，为此根据现场实际，设计研制了自动矿浆取样机，并应用于现场生产，取代了人工取样，达到了较好的是实时监控尾矿品位的效果。

1 尾矿自动取样机组成及工作原理

1.1 尾矿自动取样机总体设计思路

目前，市场上自动取样机多数为管道式自动取样机，为成型产品，安装需要高差，且受室外低温限制。鉴于板石矿业公司选矿厂主厂房尾矿通过地面溜槽排出且处在室外的特殊性，只能设计制作溜槽式非标准取样设备。由于溜槽处于室外，深度为 1 200 mm，宽度为800 mm，尾矿浆最高深度可达800 mm，加上采样点下端有闸门控制，经常造成液面高度有很大变化，时高时低，下层的最厚淤积层可达250 mm。经过分析，决定主体部分采用机械结构垂直提升，使之成为适合现场需要的自下而上的垂直打捞式取样机，在选矿主厂房1#尾矿沟处现场安装制作和调试，控制部分采用西门子PLC。取样机示意见图1。

图1 取样机示意

1.2 克服低温措施

由于是室外取样，因此克服冬天的低温是此次取样机设计的难点。板石矿业公司厂区冬天室外温度可达零下20～30 ℃，且低温时间往往持续数月，需要取样机能够在持续低温的情况下不间断正常工作。由于液压推杆无法在持续低温下工作，所以主体装置选择齿条传动，主体部分选用齿条，由低速电机传动，匀速升降，配以行程开关来控制取样管的行程。低速电机功率为400 W，所需电源为380 V。

1.3 取样管设计

为解决提升问题，及保证将提升上来的尾矿浆准确的倒入到取样桶，经综合考虑，纯机械结构能更好的适应低温环境，取样管工作原理示意见图2。

由图2可见，将矿浆提升上来后，到达圆钢位置，圆钢挡住取样管，取样管开始翻转，翻转过程促使取样管横向延伸将矿浆倒入取样桶，下降时由于取样管下部填充铁块，会自然倾斜，到达指定深度取样。

1.4 自动控制设计

首先，由于尾矿液位变化较大，为了取样均匀，每个取样周期均采用4种不同行

图2 取样管原理示意

程，依次加深。其次，设置若干时间档位，使取样频率可调，手动、自动任意切换，且可随时手动取样。另外，增加了过载保护电路，可防止意外过载。

1.5 自动取样机技术参数

(1)控制器为西门子S7-200系列中的CPU 222 CN。

(2)过载保护为电流检测，加入模拟量模块。

(3)低速电机额定电压为380 V，功率为 0.4 kW。

(4)控制柜大小为400 mm×400 mm×150 mm。

2 实际应用效果

自主设计的尾矿自动取样机通过试验运行，该取样机不但克服了低温环境影响(在超低温环境下，需加强对取样管的维护和检查)，而且施工简单，节约功耗，不易损坏，可靠性高，大大节约了人力物力。其主要优点有：①延长了取样设备的年工作时限，重点解决了冬季取样存在的问题，冬、夏季均能取样；②操作简单，可随时进行取样深度和频率的设置(系统默认频率为10 min，还可根据实际情况进行调节)，试样代表性强，起到了实时监控的作用；③取样管不存在泄露问题；④采用低速电机，没有减速机构，重量轻，节约空间。该取样机应用以来，选矿厂尾矿品位降低了0.1个百分点，年多回收铁精矿0.47万t，创造经济效益352.5万元。

3 结 语

板石矿业公司选矿厂根据现场实际情况自主设计的尾矿自动取样机在技术上先进可行，经济上合理，安装、维护简单，运行稳定可靠，能够较好地适应室外复杂环境下的自动取样工作，达到了降低金属流失、降本增效的目的，有着明显的技术优势，且经济效益显著。

2015-01-27)

孙立新(1968—)，男，工程师，134302 吉林省白山市。