摘要：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室尾礦骨體處置工藝提出的控制需求，設(shè)計(jì)了該實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室中試系統(tǒng)工藝過程參數(shù)及其設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，保證了中試系統(tǒng)工藝流程運(yùn)行的穗定性，確保了試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、完整性。同時(shí)介紹了關(guān)鍵控制點(diǎn)儀表（如非核濃度計(jì)等）的選型及實(shí)際應(yīng)用效果，確保自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。

1、前言
尾礦膏體綠色處置技術(shù)近年來在國(guó)內(nèi)外得到快速發(fā)展，就是通過特定濃縮和攪拌工藝及膠凝技術(shù)，將尾礦漿制備成具有流動(dòng)性、可管道泵送的膏體，這種膏體在一定時(shí)間后能夠凝結(jié)成具有一定強(qiáng)度的固體。這種尾礦膏體處置方式，對(duì)于尾礦毒害金屬的封存、減輕或消除尾礦對(duì)地表或井下環(huán)境污染方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，成為最終徹底解決尾礦環(huán)保、安全等問題的有效途徑ｍ。專業(yè)化、系統(tǒng)化尾礦膏體處置技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室可以為尾礦裔體處置技術(shù)理論及工藝試驗(yàn)研究提供了良好的科研平臺(tái)。

２中試試驗(yàn)系統(tǒng)工藝流程
中試試驗(yàn)系統(tǒng)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)４個(gè)試驗(yàn)功能模塊：尾砂旋流分級(jí)試驗(yàn)?zāi)K、尾砂深錐濃密試驗(yàn)?zāi)K、膏體制備試驗(yàn)?zāi)K和栗送環(huán)管試驗(yàn)?zāi)K，還規(guī)劃設(shè)計(jì)了為實(shí)現(xiàn)上述４個(gè)試驗(yàn)功能模塊所需配套的輔助系統(tǒng)模塊：試驗(yàn)開始前的配料計(jì)量系統(tǒng)模塊和試驗(yàn)完成后的廢棄物環(huán)保處理系統(tǒng)模塊。每個(gè)功能模塊可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康莫?dú)立運(yùn)行，在最小樣品量級(jí)條件下，獲得穩(wěn)定的、足夠多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也可以通過切換開展模塊之間的影響試驗(yàn)。中試試驗(yàn)系統(tǒng)工藝流程如圖Ｉ所示。 ３中試試驗(yàn)系統(tǒng)主要測(cè)控功能及儀表選型
１）液位、物位檢測(cè)檢測(cè)儀表包括超聲波液位計(jì)、壓力液位計(jì)、雷達(dá)料位計(jì)、浮球液位開關(guān)。超聲波液位計(jì)用于攪拌桶液位檢測(cè)；壓力液位計(jì)用于絮凝劑制備灌液位檢測(cè)（受限于空間）；雷達(dá)料位計(jì)用于膏體制備單元臥式雙軸攪拌機(jī)料位檢測(cè)［２］；浮球液位開關(guān)用于廢棄物環(huán)保處理模塊振動(dòng)篩下集料斗液位控制（精度要求低且空間受限）。

２）流量檢測(cè)
選用電磁流量計(jì)用于清水流量，絮凝劑添加量，旋流器進(jìn)料量，深錐濃密機(jī)進(jìn)料量、溢流量、底流量，ＰＭ充填泵出口量等流量測(cè)量。其中，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為鐵礦尾礦時(shí)，尤其是高濃度，電磁流量計(jì)不再適用，可嘗試聲吶流量計(jì)，后者不受礦漿磁性的影響；當(dāng)被測(cè)介質(zhì)濃度（鐵礦、銅礦等）較高時(shí)，根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的種類不同，適用性依然需要驗(yàn)證，價(jià)格為普通電磁流量計(jì)的十幾倍。

３）深錐濃密機(jī)底流濃度檢測(cè)
深錐濃密機(jī)底流濃度較高，傳統(tǒng)檢測(cè)儀表是射線濃度計(jì)，存在安全、環(huán)保及后期維護(hù)等問題；利用超聲波能量衰減原理的超聲波濃度計(jì)，適用于中低濃度檢測(cè)，在髙濃度領(lǐng)域使用效果不好［３］。荷蘭的Ｒｈｏｓｏｎｉｃｓ阻抗法超聲波濃度計(jì)以測(cè)量被測(cè)介質(zhì)聲阻抗為基礎(chǔ)，求得被測(cè)介質(zhì)的密度，進(jìn)而求出其濃度值，可用于高濃度檢測(cè)。某鐵礦尾礦經(jīng)深錐濃密機(jī)后，深錐濃密機(jī)底流濃度６８％￣７２％，９次取樣，平均誤差在２％以內(nèi)。

４）壓力檢測(cè)
選用表壓測(cè)量型，法蘭式隔膜密封（耐磨），用于深錐濃密機(jī)不同泥層壓力、泵送環(huán)管單元不同點(diǎn)壓力和清水泵出口壓力測(cè)量。
５）濁度檢測(cè)
濁度儀用于記錄深錐濃密機(jī)溢流水的濁度。
６）稱重檢測(cè)
Ｓ型拉力傳感器用于尾砂、粗骨料、膠結(jié)材料和水的稱重。

４控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)
４．１系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
中試試驗(yàn)系統(tǒng)模擬量?jī)x表較多，且多參與函數(shù)運(yùn)算，同時(shí)還有主要設(shè)備需要執(zhí)行順序控制，比如ＰＭ柱塞充填泵、板框壓濾機(jī)、絮凝劑制備，所以實(shí)驗(yàn)室最終采用ＤＣＳ和ＰＬＣ相結(jié)合的混合式控制系統(tǒng)，既能完美地實(shí)現(xiàn)邏輯控制及順序控制，又能很好地完成過程控制。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖２示，中控室設(shè)置ＤＣＳ控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置ＰＬＣ控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)實(shí)時(shí)采集、處理現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等信息，并通過上位機(jī)畫面在中控室集中顯示。

４．２技術(shù)特點(diǎn)
（１）三種操作模式：手動(dòng)非聯(lián)鎖、手動(dòng)聯(lián)鎖和自動(dòng)聯(lián)鎖。手動(dòng)非聯(lián)鎖，即遠(yuǎn)程點(diǎn)動(dòng)，適用于早期單點(diǎn)調(diào)試使用；手動(dòng)聯(lián)鎖，即設(shè)備啟動(dòng)聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)設(shè)備順序啟動(dòng)，適用于各模塊間的聯(lián)合調(diào)試；自動(dòng)聯(lián)鎖，即設(shè)備按設(shè)定好的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行，目前只有部分實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)該功能。
（２）非核式高濃度檢測(cè)：阻抗法超聲波濃度計(jì)是以測(cè)量被測(cè)介質(zhì)聲阻抗Ｚ為基礎(chǔ)，求得被測(cè)介質(zhì)的密度，進(jìn)而求得濃度值。經(jīng)某鐵礦尾礦音體處置中試系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證，平均誤差達(dá)到２％以內(nèi)。
（３）環(huán)管試驗(yàn)管徑一鍵選擇：泵送環(huán)管試驗(yàn)?zāi)K有ＤＮ５０、ＤＮ１００、ＤＮ１５０、ＤＮ２００四種不同規(guī)格的管道，通過液壓換向閥實(shí)現(xiàn)不同管徑間的切換。實(shí)驗(yàn)時(shí)，為確保漿液的流向正確，除控制液壓換向閥進(jìn)行對(duì)應(yīng)切換外，還需要開啟或關(guān)閉相應(yīng)管道上的閥門。在本控制系統(tǒng)中，經(jīng)上位機(jī)選擇試驗(yàn)用管徑后，點(diǎn)擊確定按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)控制液壓換向閥進(jìn)行對(duì)應(yīng)切換以及相應(yīng)閥門開啟或關(guān)閉，操作方便，降低選擇管徑時(shí)出錯(cuò)的概率。

５結(jié)論
本控制系統(tǒng)檢測(cè)儀表７１臺(tái)，全面采集、存儲(chǔ)試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)，便于后期的研究、數(shù)據(jù)分析。目前，該中試系統(tǒng)已完成兩次橫向課題任務(wù)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確。