浮选是最常用和最重要的选矿方法，据统计有 近 90%的有色金属矿采用浮选的方法处理。浮选药 剂的添加质量又是影响浮选效果的重要因素之一［1］。 随着药剂添加制度的不断完善，大多数选矿厂都意 识到了传统人工加药有很多的不足，如加药不及 时、不准确，甚至出现断药现象。有部分选矿厂已 采用了自动加药装置，但是在一段时间后，由于管 道堵塞、药剂在管道内有一定的淤积等原因，造成 药剂添加失准，尤其是低剂量药剂的添加［2-3］。本 文设计了一种新型自动加药装置，其结构简单，占 地面积小，重量轻，可以放在加药点附近。 1 自动加药机的总体结构 根据目前传统自动加药机的应用情况，发现药 箱中经常有很多固体杂质，不仅影响加药的精度， 而且使电磁阀的磨损较快。虽然在传统自动加药机 的加药箱入口装入了过滤网，但是由于其结构问 题，导致一段时间后，过滤网局部由于受到药剂冲 击磨损较快 （或孔隙发生变化），总是有固体杂质 进入加药箱导致加药管路堵塞。在加药机正常使用 时，需要工人不定时的去测量当前自动加药机的药 剂流量是否准确，从而对药剂流量进行校正。传统 自动加药机的药剂需从加药箱经电磁阀进入加药管 道中，再流入加药点，这就需要操作工人先测量该 加药点的流量，若不准确，则要测量电磁阀出口处 的流量，操作十分复杂，而且加药箱一般都在高于 加药点的平台上，严重影响操作工的工作效率。 为解决传统自动加药机占地面积大、加药管道 长，药剂易在输送管道中残余致使加药量波动较 大，或因管道堵塞导致加药量不足甚至断药等问 题，本自动加药机独特的设计了过滤装置和加药装 置，以提高加药的精度，减少操作工人的劳动强 度。本自动加药机主要包括储药箱、加药箱及加药 装置。其工作过程如图 1 所示，配置好的药剂经过过滤装置后进入储药箱进行储备，加药箱通过浮球 阀与储药箱连接，当加药箱的液位下降时，浮球阀 自动开启，药剂从储药箱流入加药箱，以保证加药 箱的液位恒定，当需要加药时，控制系统打开加药 装置的电磁阀，药剂通过电磁阀输送到加药点。 1.1 过滤装置的设计 为了提高自动加药的精度和延长自动加药机的 使用寿命，本文介绍了一种新型的过滤装置。 浮选药剂中难免会有一定的杂质或结晶体。由 于浮选药剂用量一般都不大，药剂管道的设计与滤 网的倾斜方向一致 （若大剂量药剂可考虑药剂管道 的倾斜方向与滤网的倾斜方向相反，以减缓药剂的 流动速度，提高过滤效率）。在本过滤装置中采用 双层滤网，上层滤网空隙比下层滤网空隙略大 （若 药液中含有杂质过多，可以考虑多层滤网过滤）。 当过滤装置使用一段时间后，通过把手抽出滤网 盒，完成滤网的清理及维护，若滤网磨损较为严 重，则更换备用滤网盒，以免影响正常生产。滤网 盒的结构为双层盒体，滤网紧压在两层盒体中间， 以便于更换滤网。如图 2 为过滤装置结构图。右侧 为过滤装置俯视图，左侧为过滤装置的侧视图。 1.2 加药装置的设计 本自动加药机在结构上增加了加药装置部分 （把传统自动加药机上加药箱的电磁阀独立设计成 加药装置） 其结构轻便，可以悬挂或放置在加药点 附近，不仅缩短了加药管道，而且便于操作工人的 观察和检修。 目前国内常用的自动加药机一般都采用柱塞 泵、隔膜计量泵、电磁阀、磁力泵作为加药机的执 行器。根据现场实际应用情况发现：柱塞泵由于其 柱塞裸露，且柱塞在液体中工作，在液体的研磨作 用下磨损较快，因此机器故障率高，维修工作量 大；隔膜计量泵由于进出口较小，当液体中含有杂 质或液体易结晶时，会导致其进出口密封不严，导 致液体流量波动很大，所以隔膜计量泵只适合应用 于清洁液体的添加，而且隔膜计量泵流量无法精准 调节，可靠性和时效性比较差；磁力泵由于其转轴 及叶轮在液体中工作，磨损很快、而且不能运送易 结晶或沉淀的液体，液体中不能含有磁性物质；电 磁阀种类较多，应用广泛，在应用中不易发生堵 塞，维护方便［4-9］。根据对几种执行器的应用情况的比较，在本自动加药机中采用电磁阀作为加药装 置的执行器。 由于在浮选过程中需要添加药剂的浮选槽中一 般都需要添加多种药剂，为了便于药剂添加的管 理，本设计在主加药管上安装 3 个截止阀，当该药 剂的加药点较少时，则关闭中间的截止阀 （中间的 电磁阀位置可根据实际情况而定），另一种药剂从 另一端的截止阀流进，实现两种药剂共用一个自动 加药装置。当该药剂加药点过多时，由于考虑到该 装置的占地面积、重量等问题，打开中间的截止 阀，关闭另一端的截止阀，实现单种药剂的添加。 为解决小剂量加药过程中药剂在一定程度上会在管 道中残留的问题，采用一股冲洗水减少药剂残留问 题。应用摄像机监视药剂添加情况，避免断药现象 的出现。如图 3 为加药装置结构图。右上侧为该加 药装置主视图，左上侧为该加药装置侧视图，下侧 为该加药装置俯视图。

2 加药控制系统的设计 加药控制系统由计算机、可编程控制器 （S7- 200PLC）、电磁阀等组成。如图 4 所示，上位机采 用 DELL 商用机，采用 CP5611 通讯卡与 PLC 进行 通讯，监控系统采用组态软件 Kingview6.53 进行开 发，控制和管理下位主机。下位主机采用西门子 PLC-200 CPU226CN。 控制系统软件采用组态软件 Kingview6.53 进行 开发，主要从以下几个方面进行： 2.1 加药量控制 1） 加药控制。PLC 对每个加药电磁阀设定1 个定时器，分别对应加药电磁阀打开时间和加药电 磁阀加药周期 （其周期一般为 1 min）。2） 冲洗水控制。S7-200PLC 对每个冲洗水电 磁阀设定 1 个定时器，分别对应冲洗水电磁阀打开 和冲洗水电磁阀关闭时间。当加药电磁阀关闭后 （关闭一定时间后），打开冲洗水电磁阀，当冲洗时 间到后，关闭冲洗水电磁阀并等待下个开启指令。 2.2 加药监控系统 监控系统软件用于加药控制的监控和管理，监 控功能如下： 1） 模拟工艺流程画面。直观了解各控制点的 数据情况。 2） 操作面板。在该画面下可以设定各加药点 的参数，控制各电磁阀的启/停。 3） 电磁阀标定。由于受药剂性质、加药箱内 液位高度等因素的影响，控制系统在使用前必须对 电磁阀进行标定。首先用量具量出事先设定的加药 时间的加药量，即可计算出单位时间的加药量 （即 流量系数），用于标定电磁阀，写入 PLC 后即生 效。这个流量系数将作为计算控制电磁阀开/关时 间的依据。 4） 历史数据。提供加药过程中各种药剂的药 剂流量波动曲线及班累计消耗量、日累计消耗量、 月累计消耗量、年累计消耗量。提供历史数据记录 及查询功能，便于掌握药剂的消耗情况。 5） 打印报表。报表文件为 Excel 格式。可根 据需要输出每天任意时间段的报表。 6） 远程监控。可以在连网的已授权的电脑上， 打开控制系统监控画面，便于技术人员远程指导 生产。 3 应用情况 2012 年 9 月，在云南某选矿厂投入应用，用 于铜矿浮选作业的加药控制，共有丁基黄药，25 号黑药两种药剂。全厂共有加药点 16 个，根据浮 选作业的不同，加药点的加药量从几毫升到几十毫 升不等。经过近一年的实际生产应用表明，本控制 系统性能可靠，有效地提高了生产指标，降低药剂 消耗，减轻工人劳动强度，改善了工作环境。主要 体现在以下几个方面： 1） 提高了加药控制精度。加药量平均相对误 差小于 2%，实现了药剂的准确及时的添加，操作 简单方便。 2） 药剂节省效果显著。本控制系统有效地解 决了人工很难根据实际需要调节加药量的问题，避 免了加药过量或少药的现象。本控制系统投入运行 后，每班仅需要 1~2 名工人即可完成全厂的药剂准 确添加的工作，平均节约药剂 23%。 3） 稳定并提高了选矿厂生产指标。本控制系 统投入使用后，铜精矿品位提高了 1.1%，回收率 提高了 1.3%。 4 结论 本文设计开发的自动加药控制系统充分发挥了 S7-200PLC 模块化结构的优势，控制系统稳定可 靠，人机界面友好，该自动加药装置性能可靠，维 护方便，故障率低，药剂添加准确及时，监控方 便，节约了药剂的消耗，能有效地提高选矿厂的生 产指标。