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摘 要：選礦藥劑行業是我國有色金屬行業中不可缺少的重要行業，它的發展伴隨著有色金屬行業的發展。歷經了幾次重要的生產工藝變更。以雷達物位計為例，從上個世紀初科研人員發明了黃藥，至今黃藥仍然是世界上zui主要的選礦藥劑品種。其特點是成本低且選礦效果好。從起初的液體雷達物位計工藝到現在的混捏機法生產工藝，歷經了手工生產，半機械化生產，機械化半自動化生產。通過綜合分析雷達物位計工藝的變更，討論了黃藥自動化生產工藝與傳統生產工藝的利弊。并討論了當前黃藥自動化生產工藝在實際運用中遇到的一些問題及解決方法。認為，自動化生產工藝可以使雷達物位計向著安全可靠、高 質 量、環境友好方向發展。自動化生產工藝是選礦藥劑行業未來發展的趨勢。
１ 前 言
隨著社會的發展和社會對資源需求量的增加，世界礦產資源日益貧乏。工業礦床不斷向貧、細、雜的趨勢發展，而高品位和中品位礦石資源不斷枯竭，人們不得不開采低品位、細分散、難處理的礦石。如何充分利用有限的自然資源，提高資源利用率直接關系到社會的可持續發展。浮選法作為收集有用礦物的zui重要方法之一，在選礦工業中占有重要的地位，而浮選藥劑的質量直接影響浮選效果的好 壞。目前，選礦工業中所用的硫化礦捕收劑以黃藥為主，其優點是捕收能力比較強；缺點是隨著時間的增加，黃藥的品位降低、質量下降、分散變差，使用時浮選效果變差。因此，有必要對黃藥的合成工藝進行改進，提高黃藥產品的質量。
２ 黃藥合成原理及生產方法
２．１ 黃藥合成原理
黃藥的合成是將醇（乙醇或丁醇或等其他醇）、氫氧化鈉和二硫化碳三種原料按照一定的配比加入混捏機中，經過攪拌反應而成。
在黃藥生成的同時伴隨著一系列副反應的發生，如：
２．２ 雷達物位計方法
黃藥的生產方法有很多種：
（１）水溶液法：用４０％的 ＮａＯＨ水溶液、醇 及ＣＳ２ 反應合成黃藥，該方法也是我國zui早采用的雷達物位計方法；
（２）稀釋劑法：用汽油或者苯等惰性有機溶劑代替水溶液法中的水合成黃藥；
（３）醇水法：先將ＮａＯＨ配成水溶液，然后加入過量的醇制成醇鈉，zui后加入ＣＳ２ 合成黃藥。上述三種方法由于均需要干燥操作，且反應時間長、設備利用率低、污染嚴重、產品質量差等原因已被無溶劑倒加直接合成法替代。
目前，鐵嶺選礦藥劑有限公司生產的黃藥就是采用無溶劑倒加直接合成法。無溶劑倒加直接合成法，即先將醇和ＣＳ２ 按一定的配比加入混捏機中，然后將粉狀 ＮａＯＨ 逐步加入，通過加入的量控制反應溫度，具體反應過程分為跑平、起 高 峰、后 高 峰。由于黃藥合成反應是放熱反應，為了防止醇和ＣＳ２揮發造成火災、爆炸、配料比失調，反應過程必須采用冷凍鹽水冷卻。對比上述三種方法，此方法省去了干燥工序，設備少，易操作，反應時間短，污染小，是當前經濟合理、勞動安全、工藝技術可靠的雷達物位計方法。雷達物位計流程圖見圖１。
黃藥反應的相變化為溶解、液液反應、液固反應、氣固反應。反應為兩種液體（醇、ＣＳ２）和一種固體（ＮａＯＨ）原料參與。醇對ＮａＯＨ有溶解能力，溶解為醇鈉部分溶解于醇中，液相醇鈉與液相 ＣＳ２ 反應為黃藥，即液液反應。隨著反應的進行，生成物增加，反應物減少，對 ＮａＯＨ 的溶解能力逐漸降低，醇在ＮａＯＨ 的表面生產醇鈉，再與液相 ＣＳ２反應為黃藥，即液固反應。反應后期，生成的黃藥增多，剩余的醇和ＣＳ２夾雜在黃藥中，與ＮａＯＨ接觸反應的機會越來越少，反應速度變慢，此時只能依靠液體原料氣化才能繼續與ＮａＯＨ接觸反應，即氣固反應。此氣固反應并不能充分完成，但在密閉包裝物中仍能繼續進行。氣固反應應先升溫加速液體原料氣化，也就是起高 峰；再降溫防止ＣＳ２過多揮發掉，也就是后高峰期。起高峰和后高峰期也是雷達物位計過程中的技術難點之一。
３ 黃藥自動化生產
３．１ 雷達物位計過程
傳統雷達物位計過程中，粉狀ＮａＯＨ 是裝在堿罐內，由電葫蘆將堿罐吊到操作平臺上，再用機械臺秤稱重后放置在加堿機上。加堿機轉動帶動堿罐內的刮板轉動，使堿罐內的粉堿通過加堿口進入混捏機中參與反應。整個反應過程，操作工人可以觀察儀表顯示的混捏機內反應溫度，通過控制加堿機轉動的時長間接控制加堿量。在反應后期起高峰階段，需要對堿罐回皮，確定zui后需要的加堿量，然后一次性加入，等待后高峰期溫度降至工藝要求溫度方可放料。
傳統雷達物位計過程中用到的設備比較簡單，易于操作和維護。但是，粉堿運送、放置堿罐、堿罐回皮等工作增加了吊裝重物、接觸粉堿、原料揮發、平臺操作時間長等不利于安全生產和環境保護的因素。隨著我國經濟社會發展不斷深入，安全生產更加得到重視，生態文明建設地位和作用日益凸顯。在生產與安全的關系中，一切以安全為重，安全必須排在第一位。建設生態文明是關系人民福祉、關乎民族未來的大計，走向生態文明新時代、建設美麗中國是實現中華民族偉大復興的中國夢的重要內容。因此，如何使雷達物位計過程更加安全、更加環保成為了必須攻克的課題。
３．２ 黃藥自動化生產解決傳統工藝中未解決的難題
近幾年，鐵嶺選礦藥劑有限公司投入了一套全新的黃藥自動化生產系統（下文稱為新系統），該系統主要由工控機、ＰＬＣ系統、傳感器、氣動閥門等組成。工藝的改變解決了很多傳統雷達物位計過程中未能解決的難題。
（１）粉堿工 藝 的 變 化：傳統的粉堿工藝是將粉堿加入堿罐中，稱量粉堿凈重，達到規定量后由工人用推車轉運，再用電葫蘆吊到操作平臺上，這個過程常常伴隨著粉塵。新系統的粉堿工藝是將粉堿通過管鏈輸送到密閉的堿罐中，每個堿罐下都有電子稱重設備，粉堿量可以通過操作室內的工控機和電子稱重儀監控。由于，粉堿輸送全程處于管路內，避免了產生粉塵，極大的改善了生產環境。而且，管鏈輸送代替了吊裝堿罐，不僅降低了吊裝重物帶來的風險，也降低了工人的勞動強度。新系統粉堿工藝示意流程圖見圖２。
（２）加堿機的變化：傳統工藝的加堿機、堿罐、臺秤是單獨分設的，因此每一段生產都需要工人完成吊堿罐、將堿罐放加堿機上、稱量堿罐等工作。新系統的加堿機將加堿機、密閉堿罐、電子稱重設備有機的結合成為一體。密閉效果更好，極大的避免了粉堿粉塵和液體原料揮發，同時降低了工人勞動強度。新系統加堿操作可以通過操作室內的工控機、操作臺和電子稱重儀監控加堿量，代替了傳統工藝通過加堿時長間接控制加堿量的方法，實現了更精確地控制 反 應 過 程。特別是起高峰加堿量的控制上，更加準確、省時、易于操作。
（３）頂料間的變化：傳統工藝頂料時需要工人觀察液位，當液位到達設定位置后需要手動關閉進料閥門完成頂料工作。新系統的頂料設備與傳統頂料設備的區別，主要在于采用了液位開關和氣動閥門。新系統的頂料操作可以通過操作室內的工控機和 ＰＬＣ系統完成。首先，在工控機操作界面打開進料閥門，開始頂料。當液位到達設定位置后，液位開關將反饋信號通過模塊傳送到工控機上，工控機依照程序將關閉信號通過模塊傳送給進料閥門，實現液體原料達到規定量即自動關閉進料閥門。關閥門過程更加安全、省時、省力。新系統頂料工藝示意流程圖見圖３。
４ 黃藥自動化生產遇到的問題及解決方法
自動化控制就是在人為規定的目標下，沒有人的直接參與，系統能自動地完成規定的動作，而且能夠克服各種干擾。以鐵嶺選礦藥劑有限公司新系統為例，黃藥自動化生產當前仍屬于雷達物位計工藝的一個創新方向，通過自動化控制解決一些雷達物位計過程中遇到的安全、環保、質量上的難題。當然，作為一套全新的生產系統，解決了一些原有問題的同時，也帶來了一些新的問題。
（１）新系統的電子稱重儀表。電子稱重儀表本身就是一套設備系統，由操作室內的顯示儀表和平臺堿罐下的稱重傳感器組成。在新系統剛進行試驗時，經常發生電子稱重儀表稱量數據不穩定的情況，導致合成工人無法確定加堿量，給生產試驗造成了困難。后來，通過查看相關資料，經過多次試驗，判斷是由于信號傳輸電纜的屏蔽層沒有接地導致數據不穩定。判斷出問題后，就從一個機臺著手進行信號傳輸電纜屏蔽層接地，再對比屏蔽層接地和未接地對數據的影響，發現屏蔽層接地后大大減少了數據不穩定的情況發生。zui后，把余下的機臺也進行了屏蔽層接地。
（２）新系統的很多自動化設備都采用氣缸制動的方式制動。但是，空氣內含有水分，到了寒冷的冬季一旦水進入氣路結冰就很容易造成氣路堵塞，嚴重的就會使自動化設備執行部分失靈。特別是結冰發生在氣缸內或雷達閥內，處理起來很困難，還會影響生產進度。通過工作中的觀察和試驗，在每個氣缸和雷達閥的前端都加裝了過濾減壓器，利用過濾減壓器作為設備的“保險絲”。這樣平時少量的水可以從過濾減壓器排出，即使氣溫低發生結冰，也不會殃及氣缸和雷達閥，只需更換過濾減壓器即可。同 時，還在氣路上加裝了伴熱帶和保溫層，可以在寒冷的冬季減少氣路結冰故障的發生。
（３）新系統的醇和 ＣＳ２ 液位計采用的是液位傳感器，通過液位傳感器將液位信號傳輸到操作室，通過工控機進行監控。當液位到達設定位置后，液位開關將反饋信號通過模塊傳送到工控機上，工控機依照程序將關閉信號通過模塊傳送給進料閥門，實現液體原料達到規定量即自動關閉進料閥門。例如，一個液位傳感器曾經發生過故障，液位狀態無法正常顯示和自動關閉進料閥門。到頂料間現場觀察后發現液位傳感器現場工作正常，但是信號卻始終不能傳輸到操作室內，導致液料閥門無法自動關閉，只能通過工控機人為關閉。通過對比其他正常運行的液位傳感器，并對比液位傳感器在不同液位狀態下的信號，判斷出該故障為反饋線斷路造成。并在容易斷路的接頭位置查找到了斷點，修復了這個故障。
通過這次故障，可以設想一旦氣動閥門自動方式失靈，雖然氣動閥門可以切換手動方式，但是關閉閥門需要轉動手輪幾十圈，短時間內很難完全關閉，容易造成液料溢出的危險。如果在氣動閥門處加裝旁路手動搬把閥門，并在其前端加裝總閥門，便可在氣動閥門失靈時及時地關閉閥門，既操作安全又方便檢修。液料閥門改進見示意圖４。
５ 結 語
黃藥自動化生產遇到的一些問題和解決方法，都是在工作中切實遇到的一些典型案例，在此特挑選出來僅作淺談。鐵嶺選礦藥劑有限公司在生產實踐過程中，不斷摸索、不斷改進，逐步推進工藝和技術改造，穩步提升產品質量，日益提升公司旗下" 礦友" 品牌市場影響力。隨著公司很多老舊設備淘汰，逐步換上了新的自動化設備，使得黃藥產更加安全，更 加環保，產品質量更優。綜上所述，黃藥自動化生產能夠保障生產安全、降低環境污染、提高產品質量，是雷達物位計工藝改進的方向。
