选矿用上了火星车技术|LIBS激光诱导品位仪

HOT 矿业 HOT浩特智能科技 2023-10-07

谁是浩特?请参考下图

适用矿种：锂矿，镍矿，煤矿(灰分及多元素)，铅锌矿，铜矿，铁矿，磷矿等

研发背景

2022年，我国研究与试验发展（R&D）经费投入继续保持较快增长，投入强度持续提升，其中，采矿业研究与试验发展经费为466亿元，创10年来新高。具体地，有色金属矿采选业研究与试验发展经费35.6亿元、黑色金属矿采选业研究与试验发展经费44.1亿元、煤炭开采和洗选业研究与试验发展经费182.6亿元和非金属矿采选业研究与试验发展经费32.2亿元，四者累计294亿元。

在整个国家加大投入研发的浪潮下，浩特（成都）智能科技有限公司研发出了基于矿浆元素品位实时测量的浮选加药智能感知系统。选厂智能化建设中首先要解决的问题就是灵敏准确的智能感知，智能感知方面最迫切需要解决的是多元素品位(品位)的在线测量。

知识科普

当前元素检测手段有有源类和无源类：

有源类：

γ射线类：双能量伽马射线透射法、中子活化测量法。

无源类：

自然射线测量法、激光诱导等离子(LIBS)煤炭全组分在线测量法。

X射线荧光分析法(XRF)和多能X射线吸收法(XRT)等。

无源类射线能量强度低，对人体危害相较于有源类射线小得多，并且(LIBS)技术可以实现工业组分、成分组成和元素分析。

当前难题

浮选智能化在选厂智能化建设中具有举足轻重的地位。

一方面，矿浆在线测灰是品位回控的浮选智能化控制系统的关键技术问题，品位又是确定选矿参数和评价选矿效果的重要参数；另一方面，矿浆品位的在线检测和实时反馈有利于指导生产过程、控制药剂量达到成本节约、产品品质把控和提高回收率。

若要实现选厂全工艺系统的智能化，浮选系统智能化必不可少，要实现浮选系统智能化，矿浆在线测灰的关键问题必须解决。

研究背景

实时元素分析是浮选智能化的基础。

激光诱导等离子(LIBS)技术是一种用于矿物元素分析的新兴技术（最早用于火星车）。

图：火星车探测及图谱分析

解决方案

技术原理：

激发态原子（即离子）与原子光谱具有一一对应的关系，可以用于元素识别。

图：离子诱导激发原理图

图：测量原理图

现将该技术用于矿浆品位实时检测，流程如下：

解决方案

技术路线：

1、LIBS元素仪通过管路上的采样窗口，获得品位，并传输给智能浮选加药控制平台。

2、PLC集控系统通过浓度计、流量计获取入浮矿浆的浓度、流量，计算出矿浆量，传输给智能浮选加药控制平台。

3、智能浮选加药控制平台通过大数据及人工智能技术，解析出适合的加药量，控制信号给到PLC集控系统。

4、PLC集控系统收到加药信号，分别控制：计量泵1调节起泡剂流量，计量泵2调节捕收剂流量等。

5、原始的化验室离线化验结果，用于定时校验品位仪测量的准确性。

盐湖锂解决方案：

激光诱导等离子体技术是一种先进的元素含量测量技术，可用于固体，液体，气体样品中的成分监测，具有无损，无需制样，在线测量，检测动态范围广，精准度高的特点。

在锂盐卤中，氯化锂的含量很低，浓度往往在几百到一千多ppm范围内。锂元素是元素周期表第三号元素，其核外电子少（性质活泼），原子核核子少，锂元素很难与X射线和伽马射线产生共振，但是非常容易被激光激发产生等离子体。因此，激光诱导等离子体技术几乎是锂盐卤品位在线监测最好的选择。

技术路线：

对于锂盐卤品味监测可直接在输送管道上开设光学窗口，对管道内液体直接进行LIBS测量：在盐卤提炼工艺中有代表性的输送管道上，设置用一于测量的分支路，分支路可额外增加控制阀、增压泵和流量计，保证其流速和主管道一致，确保“等速取样“原则。分支路形状为方形，带有蓝宝石或者石英视窗，用于LIBS测量。通过同时测量Li、Mg、K、Na、H元素的比例，可提供盐卤的Li浓度，镁锂比等参数。LIBS激光采用大能量双脉冲二倍频波长激光，用于增强激发强度，降低检出下限，减少水的基体效应影响。采用专利性的”复眼式“等离子体光谱接收设计，大大提升系统进光量。光谱仪采用分段设计，可覆盖250-800nm波长范围，分辨率优于0.1nm，提供高检测下限。