本发明涉及有色金属智能冶炼，更具体的说是涉及一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测系统和方法。
背景技术：
1、顶吹沉没喷枪熔炼技术是一种典型的喷吹熔池熔炼技术。炼锡顶吹炉常采用洗精煤、无烟煤作为燃料与还原剂，其基本过程是锡精矿、熔剂、还原煤通过皮带输送至顶吹炉，燃煤、氧气、一次风通过特制喷枪喷入炉内，在炉内形成激烈翻腾的熔池，经还原熔炼产出粗锡。
2、物料成分是冶金工艺的核心参数，其检测实时性和准确性与工艺调控和冶炼能耗密切相关。物料成分检测和分析贯穿整个冶金工艺流程，从原料进厂到产品产出。特别地，在熔炼过程中，富锡渣中sn、fe、si、ca、mg、al等元素含量的控制对提升冶炼效率、有效控制炉况十分关键。因此，在造渣(富锡渣)工艺生产过程中如何实时精准检测元素的含量至关重要。
3、当前顶吹炉大多采用荧光分析法对富渣进行化验分析，荧光化验在送样30分钟左右得到分析结果，对生产指导存在滞后的情况。不能及时反馈渣成分会导致过分依赖操作人员经验、自动化水平低、生产成本高等一系列问题。同时，由于系统金属平衡无法准确评估，导致经济指标及效益测算偏差较大。此外，富渣化验频次高，每炉期化验达到5次之多，大幅增加了化验成本和工作人员的工作量。
4、另一种常见的检测方法是基于libs技术，该方法可以直接对流槽中高温熔体成分进行实时检测。尽管该方法高效、便捷，能快速在线检测出高温熔体成分，但该检测方式易受现场工况影响，烟气、喷溅、液面波动大、表面浮渣等都会干扰检测结果。
5、因此，如何研发一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测系统和方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测系统和方法。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测系统，包括libs检测系统和取样杆蘸取系统；上述取样杆蘸取系统包括顶吹炉、清烟风扇、取样杆、防摆限位块、钢丝绳、卷扬机、固定支架和盖板；
4、上述取样杆的顶端通过钢丝绳与卷扬机连接，固定支架的一端固定安装有防摆限位块，防摆限位块开设有圆形限位孔，取样杆的直径与圆形限位孔道的孔径相适配；
5、上述顶吹炉的顶部开设有取样孔，取样孔的顶部设有盖板，取样杆的直径与取样孔的孔径相适配，取样杆通过圆形限位孔和/或取样孔上下移动；
6、上述取样杆的长度比圆形限位孔到工业探头的距离较长，取样杆的长度比取样孔到顶吹炉富锡渣熔池的池底的距离较长；
7、上述清烟风扇固定安装在顶吹炉的上方靠近取样孔处，位于取样杆的一侧；
8、上述libs检测系统包括工业探头和光谱仪，上述工业探头固定安装在清烟风扇的上方位于取样杆的一侧，上述工业探头内一侧安装有激光器，另一侧安装有光纤探针，光纤探针的入口端对准激光器诱导等离子体发射的光信号，光纤探针的出口端与光谱仪连接。
9、本发明的有益效果：本发明设置清烟风扇将工业探头及取样杆周围随取样孔溢出小流量烟气吹散开来，防止烟气对激光检测出现干扰。
10、本发明设置防摆限位块，取样杆通过防摆限位块的圆形限位孔，可以有效限制其摆动。
11、本发明创造性地提出了基于可升降取样杆蘸取不同深度的富锡渣的系统，可以在冶炼工艺的任意时刻蘸取炉窑中的富锡渣。进一步，通过libs技术，可以立刻获取取样杆上的渣成分。通过该系统，从根本上解决了渣成分检测的滞后性难题。基于实时反馈的渣成分，可以及时调控物料配比和喷枪插入深度等核心冶炼参数，从而保证冶炼质量、提高炉况稳定性和冶炼受控程度。
12、本发明系统主要通过高能量脉冲激光击打物体表面，使物体表面迅速升温达到气化，物体内元素电子产生失衡现象，通过采集元素恢复至原始状态时产生的能量所发出的光，不同波段的元素反应强度所进行的定性和定量分析。
13、进一步，上述光纤探针包括准直透镜和光纤，准直透镜安装在工业探头内一侧对准激光器诱导等离子体发射的光信号，光纤一端面位于准直透镜的焦点处，光纤另一端与光谱仪连接。
14、采用上述进一步技术方案的有益效果：通过准直透镜采集激光器诱导等离子体发射的光信号。
15、进一步，还包括远程控制终端，上述光谱仪、清烟风扇和卷扬机分别与远程控制终端电连接；上述盖板与远程控制终端连接。
16、采用上述进一步技术方案的有益效果：实现本技术锡冶炼顶吹渣成分在线自动化检测，实现远距离监控与检测，大大降低了现场人工观测操作的需求，减少了人力成本，提高了工作效率、增加了人员安全性、改善了工作环境。
17、更进一步，上述盖板的一侧连接有驱动其打开或盖合取样孔开口的气缸，气缸的活塞与盖板通过连接件连接，气缸连接供气管上的控制阀与远程控制终端连接。
18、本发明还提供一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，包括如下步骤：
19、(1)采用上述系统，卷扬机旋转，取样杆下降到顶吹炉取样孔盖板上方40-60cm处，打开盖板；
20、(2)取样杆继续下降，通过取样孔进入顶吹炉内的富锡渣熔池中，取样杆底端插入富锡渣熔池的池底，使取样杆插入富锡渣层的深度覆盖富锡渣层的层厚；
21、(3)提升取样杆，取样杆在拉出顶吹炉后，迅速关闭盖板；
22、(4)继续提升取样杆，并打开清烟风扇进行清烟；
23、(5)继续提升取样杆直至沾有富锡渣的区域靠近工业探头，此时防摆限位块开设的圆形限位孔限制取样杆摆动，取样杆停止摆动；
24、(6)开启激光器，同时缓慢提升或下降取样杆，激光器发射的激光束照射在移动的取样杆的富锡渣表面产生激光等离子体，形成沿一条竖线的多测量点，光纤探针采集的光信号通过光纤进入光谱仪转换成光谱数据。
25、本发明的有益效果：本发明检测方法可精确快速检测富锡渣中sn、fe、si、ca主元素及mg、al杂质金属元素，监视炉内还原反应的情况，完成检测后1～3分钟可出检测结果，及时调控物料配比和喷枪插入深度等核心冶炼参数，从而保证冶炼质量、提高炉况稳定性和冶炼受控程度。同时，可解决传统富渣化验检测周期长，炉内元素反应情况和造渣情况无法及时得知、工作效率低，生产成本和人员工作量增加的问题。
26、本发明创造性地提出了基于可升降取样杆蘸取不同深度的富锡渣的方法，可以在冶炼工艺的任意时刻蘸取炉窑中的富锡渣。进一步，通过libs技术，可以立刻获取取样杆上的渣成分。通过该方法，从根本上解决了渣成分检测的滞后性难题。基于实时反馈的渣成分，可以及时调控物料配比和喷枪插入深度等核心冶炼参数，从而保证冶炼质量、提高炉况稳定性和冶炼受控程度。
27、取样杆下降盖板上方40-60cm打开盖板，主要是考虑到烟气溢出问题，盖板打开过早，烟气从取样孔溢出量增加；距离过短，盖板打开过程会与下降取样杆相碰撞。
28、综上，本发明具有以下有益效果：
29、1)检测结果的实时性：本发明独创了取样杆蘸取系统，可以在冶炼任意周期对炉窑内部的富锡渣进行取样，耦合libs检测系统可以实时得出渣成分。
30、2)检测结果的准确性：该技术检测结果经过荧光法和化学法的校验，满足误差指标要求：sn绝对偏差低于2％、fe绝对偏差低于1.5％、si绝对偏差低于1％、ca绝对偏差低于0.5％、al绝对偏差低于0.8％、mg绝对偏差低于0.4％。
31、3)降本增效：工业探头的应用可实现远距离监控与检测，大大降低了现场人工观测操作的需求，减少了人力成本，提高了工作效率、增加了人员安全性、改善了工作环境。同时，根据检测结果可以实时调节配料和人员操作，有助于熔池熔炼的精准调控，提升稳定性和冶炼效率。
32、进一步，通过远程控制终端控制卷扬机旋转、盖板的开关、清烟风扇的开关和激光器的开启，光谱仪将光谱数据传输至远程控制终端。
33、采用上述进一步技术方案的有益效果：实现本技术锡冶炼顶吹渣成分在线自动化检测，实现远距离监控与检测，大大降低了现场人工观测操作的需求，减少了人力成本，提高了工作效率、增加了人员安全性、改善了工作环境，实时获得检测结果。
34、进一步，步骤(2)中，取样杆底端插入富锡渣熔池的池底后停留2～5秒。
35、采用上述进一步技术方案的有益效果：富锡渣能均匀包裹于取样杆上。
36、进一步，步骤(2)中，取样杆上包裹富锡渣的高度＞300mm。
37、采用上述进一步技术方案的有益效果：此时取样杆蘸取富锡渣样均匀，取样代表性强，可保证富锡渣中sn、fe、si、ca、mg、al等元素含量检测结果准确。
38、进一步，步骤(5)中，继续提升取样杆直至沾有富锡渣的区域靠近工业探头后，停留8～20秒待富锡渣由红变为黑色，富锡渣自然降温至＜800℃。
39、采用上述进一步技术方案的有益效果：避免取样杆发红，对激光检测出现干扰，以保证检测结果准确。
40、进一步，步骤(6)中，形成沿一条竖线的多测量点，采集光谱数设置为2000个。
41、采用上述进一步技术方案的有益效果：避免杂质和不均性的影响。
42、进一步，步骤(6)中，每次检测富锡渣点面不少于3点面，取3点面平均值，第一点面检测5～12秒，向上或向下移动取样杆进行第二检测点检测富渣5～12秒，向上或向下移动取样杆进行第三检测点检测富渣5～12秒。
43、采用上述进一步技术方案的有益效果：提高检测结果准确性。
1.一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测系统，其特征在于，包括libs检测系统和取样杆蘸取系统；所述取样杆蘸取系统包括顶吹炉、清烟风扇、取样杆、防摆限位块、钢丝绳、卷扬机、固定支架和盖板；
2.根据权利要求1所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测系统，其特征在于，所述光纤探针包括准直透镜和光纤，准直透镜安装在工业探头内一侧对准激光器诱导等离子体发射的光信号，光纤一端面位于准直透镜的焦点处，光纤另一端与光谱仪连接。
3.根据权利要求1所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测系统，其特征在于，还包括远程控制终端，所述光谱仪、清烟风扇和卷扬机分别与远程控制终端电连接；所述盖板与远程控制终端连接。
4.一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，其特征在于，通过远程控制终端控制卷扬机旋转、盖板的开关、清烟风扇的开关和激光器的开启，光谱仪将光谱数据传输至远程控制终端。
6.根据权利要求4所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，其特征在于，步骤(2)中，取样杆底端插入富锡渣熔池的池底后停留2～5秒。
7.根据权利要求4所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，其特征在于，步骤(2)中，取样杆上包裹富锡渣的高度＞300mm。
8.根据权利要求4所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，其特征在于，步骤(5)中，继续提升取样杆直至沾有富锡渣的区域靠近工业探头后，停留8～20秒待富锡渣由红变为黑色，富锡渣自然降温至＜800℃。
9.根据权利要求4所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，其特征在于，步骤(6)中，形成沿一条竖线的多测量点，采集光谱数设置为2000个。
10.根据权利要求4所述一种锡冶炼顶吹渣成分在线检测方法，其特征在于，步骤(6)中，每次检测富锡渣点面不少于3点面，取3点面平均值，第一点面检测5～12秒，向上或向下移动取样杆进行第二检测点检测富渣5～12秒，向上或向下移动取样杆进行第三检测点检测富渣5～12秒。
