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摘要：我國(guó)幅員遼闊，各類礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富，科技的進(jìn)步催生選礦業(yè)的快速發(fā)展，選礦自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在相當(dāng)程度上提高了選礦的效率與質(zhì)量。本文介紹了破碎流程自動(dòng)控制、磨礦分級(jí)自動(dòng)控制以及浮選流程自動(dòng)控制等，就當(dāng)前國(guó)內(nèi)選礦工作現(xiàn)狀給出了一些建議。

關(guān)鍵詞：選礦；自動(dòng)化；破碎；磨礦分級(jí)；浮選０

前言

礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，隨著開采時(shí)間的增加與開采規(guī)模的擴(kuò)大，我國(guó)礦產(chǎn)資源總量持續(xù)減少。在礦產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益白熱化的背景下，提高礦業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，降低生產(chǎn)消耗水平以及提升礦業(yè)生產(chǎn)的信息化水平進(jìn)而提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與經(jīng)濟(jì)效益成為礦產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效發(fā)展的必然措施。通過引入傳感識(shí)別技術(shù)、電子信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，目前國(guó)內(nèi)一些大型選礦企業(yè)已經(jīng)著手進(jìn)行傳統(tǒng)選礦生產(chǎn)作業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，力求實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理信息化、生產(chǎn)設(shè)備高度自動(dòng)化以及生產(chǎn)過程集成化與綜合化，響應(yīng)工業(yè)４．０的號(hào)召，積極推進(jìn)現(xiàn)代化集成制造業(yè)的發(fā)展。選礦技術(shù)自動(dòng)化可從破碎、磨礦分級(jí)、礦石甄選以及脫水過濾與濃縮等環(huán)節(jié)入手，選礦自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高選礦質(zhì)量與選礦效率，減輕生產(chǎn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，應(yīng)用選礦自動(dòng)化技術(shù)還可以顯著提升選礦企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，進(jìn)而提高其經(jīng)濟(jì)效益與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

１破碎流程自動(dòng)控制

我國(guó)在礦石破碎流程自動(dòng)控制方面，目前國(guó)外還存在一定的差距，這主要是受我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)起步較晚，總體自動(dòng)化水平偏低等相關(guān)因素的影響?，F(xiàn)階段，國(guó)外一些選礦企業(yè)已經(jīng)通過在破碎機(jī)中設(shè)置檢測(cè)類儀器儀表與配套自動(dòng)控制裝置等，大大的提高了礦石破碎機(jī)的生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)能以及安全性等；國(guó)內(nèi)如鞍鋼與馬鋼等大型礦業(yè)公司通過在現(xiàn)有破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化與改善，也在一定程度上提升了破碎機(jī)的可靠性，降低了能耗水平。以往的國(guó)產(chǎn)圓錐形破碎機(jī)采用了固定排礦口的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)過程中無(wú)法根據(jù)礦石大小進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，而只能通過人為介入來(lái)完成礦石粒度的調(diào)整。改造升級(jí)后，通過控制破碎機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)的功率或電流，實(shí)現(xiàn)礦石破碎機(jī)給礦量的調(diào)節(jié)；通過增加溫度、壓力以及流量傳感器裝置，優(yōu)化破碎機(jī)的可靠性。例如，鞍鋼集團(tuán)齊大山鐵礦選礦廠以及武鋼集團(tuán)程潮礦選礦廠等礦業(yè)公司都曾在上世紀(jì)末從國(guó)外引進(jìn)。芬蘭ＭＥＴＳＯ公司通過使用串級(jí)控制模式，大大的提高破碎機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)性能，進(jìn)而改善了破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)與工作效率。馬鋼集團(tuán)南山礦業(yè)公司通過技術(shù)研發(fā)與引進(jìn)，建立了一套碎礦石全流程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)，借助以太網(wǎng)同步進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)與監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的傳輸。系統(tǒng)主控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，向破碎機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出粗碎、細(xì)碎或者中碎的指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎機(jī)的動(dòng)態(tài)控制。需要注意的是，目前許多礦業(yè)公司使用的礦石破碎機(jī)老舊設(shè)備較多，通過合理的規(guī)劃，結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)與自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)對(duì)這些老舊設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造升級(jí)，對(duì)于推動(dòng)傳統(tǒng)礦業(yè)公司的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

２磨礦分級(jí)流程自動(dòng)控制

磨礦分級(jí)作業(yè)影響著選礦工藝指標(biāo)、生產(chǎn)能源消耗、選礦生產(chǎn)的產(chǎn)能、磨礦產(chǎn)品質(zhì)量以及選礦企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，因此強(qiáng)化磨礦分級(jí)作業(yè)的控制水平與作業(yè)質(zhì)量對(duì)于選礦廠而言至關(guān)重要。磨礦分級(jí)作業(yè)流程較為復(fù)雜，主要技術(shù)指標(biāo)包括球磨機(jī)臺(tái)時(shí)處理量、磨礦分級(jí)、磨礦濃度以及溢流濃度等，其影響因素涉及到原礦性質(zhì)、礦排水量、返砂水量以及磨機(jī)充填率等。磨礦分級(jí)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制升級(jí)是為了提高分級(jí)溢流粒度的穩(wěn)定性與磨機(jī)工作效率，進(jìn)而保證后續(xù)選別作業(yè)的順利開展。由于磨礦分級(jí)作業(yè)指標(biāo)具有較強(qiáng)的耦合性，單輸入、單輸出模式的ＰＩＤ控制模式達(dá)不到預(yù)期的自動(dòng)化控制效果，因此可通過引入模糊控制模式對(duì)不同的控制回路實(shí)施差異化的控制策略，即簡(jiǎn)單回路使用智能型ＰＩＤ進(jìn)行控制，復(fù)雜回路使用模糊控制與串級(jí)控制進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)礦石硬度、粒度以及負(fù)荷量與球磨機(jī)介質(zhì)等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。例如，南京銀茂鉛鋅礦業(yè)為了提高磨礦環(huán)節(jié)工藝指標(biāo)的控制水平，增設(shè)了給礦量、電流檢測(cè)、磨機(jī)電耳值以及溢流濃度與報(bào)警信號(hào)等項(xiàng)目的檢測(cè)，有效提高了磨機(jī)狀態(tài)的自動(dòng)研判與控制能力，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性。通過模糊控制與ＰＩＤ智能控制的組合，能夠便捷的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)控設(shè)備與儀器儀表設(shè)備等進(jìn)行手動(dòng)操作，并且人性化的人機(jī)界面還大大的提高了自動(dòng)控制系統(tǒng)的可操作性。

３浮選流程自動(dòng)控制

３．１加藥自動(dòng)化控制

選礦生產(chǎn)中，浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)通常采用ＰＬＣ控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)加藥裝置的定時(shí)、定量控制，還能實(shí)現(xiàn)在加藥設(shè)備的遠(yuǎn)程控制下多點(diǎn)自動(dòng)給藥。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，藥劑控制系統(tǒng)主要由控制單元與執(zhí)行單元組成，其中執(zhí)行單元又可分為泵式加藥執(zhí)行系統(tǒng)和電磁閥式執(zhí)行系統(tǒng)，相對(duì)而言泵式加藥執(zhí)行系統(tǒng)的前期投資較多，且系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)難度大，因此在一定程度上限制了其在選礦生產(chǎn)中的應(yīng)用。

３．２礦漿液位自動(dòng)化控制

在浮選槽礦漿液位檢測(cè)方面，傳統(tǒng)的浮選作業(yè)設(shè)備通常使用浮子式液位變送器；美國(guó)、加拿大等西方國(guó)家已經(jīng)普遍使用超聲波測(cè)量浮球位移浮選槽液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)了較高的測(cè)量精度。國(guó)內(nèi)方面，銅陵有色集團(tuán)使用的２００ｍ３充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)配備了由礦漿液位測(cè)量裝置、就地控制操作盤以及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等單元組成的自動(dòng)化礦漿液位控制系統(tǒng)。其中，礦漿液位測(cè)量系統(tǒng)可分為測(cè)量筒、超聲波探頭裝置以及噴淋清洗裝置等；就地控制操作盤則主要由智能單回路調(diào)節(jié)控制器與電動(dòng)執(zhí)行單元操作盤組成。需要說(shuō)明的是，由于機(jī)械攪拌式浮選機(jī)攪拌強(qiáng)度過大，因而很難實(shí)現(xiàn)礦漿液位的自動(dòng)化精確控制。

３．３浮選柱自動(dòng)控制系統(tǒng)

相較于以往的浮選機(jī)，由于浮選柱未采用機(jī)械攪拌結(jié)構(gòu)，因而能夠在無(wú)攪拌的條件下有效提升微細(xì)粒級(jí)礦物的回收率。目前，浮選柱自動(dòng)控制系統(tǒng)通常使用浮選柱界面高度控制系統(tǒng)、沖洗水流量控制系統(tǒng)與分散空氣流量控制系統(tǒng)等３類自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。３．３．１浮選柱界面高度控制系統(tǒng)。在浮選柱界面高度控制系統(tǒng)中，一般使用球形浮子結(jié)合超聲波探測(cè)器或者壓力傳感器來(lái)確定泡沫與礦漿的界面高度。其測(cè)定原理是壓力傳感器或超聲波探測(cè)器能夠發(fā)出與泡沫和礦漿界面位置成正相關(guān)關(guān)系的電信號(hào)，通過相應(yīng)的換算即可得到需要的位置指標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，一部分浮選柱借助Ｕ型管原理，即使用一個(gè)Ｕ型管將尾礦與一個(gè)受控液位等高的尾礦槽相連，浮選柱液位高度可以通過改變尾礦槽溢流高度來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。３．３．２沖洗水流量控制系統(tǒng)。在沖洗水流量控制系統(tǒng)中，使用流量控制閥結(jié)合流量計(jì)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)沖洗水流量的自動(dòng)控制功能。就浮選柱的自動(dòng)控制而言，沖洗水的流量主要受給料速率、給料品位以及浮選柱預(yù)期溢流回收率等因素的影響。在選礦生產(chǎn)作業(yè)中，流量的輕微波動(dòng)不會(huì)造成較大的影響，但是通過一定的措施保持沖洗水的流量穩(wěn)定更有利于生產(chǎn)作業(yè)。３．３．３分散式空氣流量控制系統(tǒng)?？諝饬髁康目刂剖峭ㄟ^調(diào)節(jié)球閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，流量大小的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)則主要是通過流量計(jì)來(lái)完成，在分散式空氣流量控制系統(tǒng)中合理控制空氣流量有助于改善浮選柱的運(yùn)行工況。在分散式空氣流量控制系統(tǒng)中，界面液位、藥劑投放量、給料噸位以及固體顆粒百分比等因素會(huì)對(duì)最小氣體流率與最大氣體流率產(chǎn)生較大的影響。其中，若分散器內(nèi)氣壓小于最小氣體流率則會(huì)導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性降低，大于最大氣流率會(huì)造成氣泡凝結(jié)時(shí)固體顆?；厥章实拖碌膯栴}。

４選礦自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用建議

４．１加大專業(yè)檢測(cè)儀表的研發(fā)力度

傳感檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用水平的提高在相當(dāng)程度上促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的進(jìn)步。在選礦自動(dòng)化控制領(lǐng)域，通過采用高分辨率與高可靠性的識(shí)別傳感器與識(shí)別傳感技術(shù)，可以顯著提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)中儀器儀表的可靠性，豐富其功能，進(jìn)而起到提高選礦自動(dòng)化控制水平的作用。

４．２深化自動(dòng)控制理論研究，提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新力度

自動(dòng)控制理論萌生于２０世紀(jì)５０年代，并且在２０世紀(jì)６０年代獲得了較快的發(fā)展，特別是近年來(lái)逐步衍生出了人工智能、自動(dòng)控制、運(yùn)籌學(xué)以及信息論等多學(xué)科交叉的現(xiàn)代智能控制理論。其中，由神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、模糊控制單元以及大數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的人工智能技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中獲得了極為廣泛的應(yīng)用。因此，在選礦自動(dòng)化控制領(lǐng)域深化自動(dòng)化控制理論，提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新力度，以提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)與選礦企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的匹配度，成為促進(jìn)選礦生產(chǎn)向高集中式、高自動(dòng)化水平以及智能化發(fā)展的必然要求。

４．３強(qiáng)化選礦生產(chǎn)作業(yè)的信息化建設(shè)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及信息技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)縱向融合的加深，選礦作業(yè)的信息化建設(shè)成為相關(guān)企業(yè)向綜合化、功能多元化以及智能化發(fā)展的重要內(nèi)容。未來(lái)，選礦生產(chǎn)企業(yè)需要擴(kuò)大信息技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)與管理等工作中的應(yīng)用面，建設(shè)選礦企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)過程監(jiān)督以及經(jīng)營(yíng)管理信息化平臺(tái)。通過信息化建設(shè)打通限制企業(yè)內(nèi)部溝通與市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)的壁壘，提高信息的流通效率。需要注意的是，選礦生產(chǎn)企業(yè)在信息化建設(shè)過程中需要注重對(duì)信息化人才隊(duì)伍的培養(yǎng)，并根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況創(chuàng)建服務(wù)于企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略的企業(yè)級(jí)信息化平臺(tái)。

５結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然我國(guó)選礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用相較于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距，但是近幾年在國(guó)家大力倡導(dǎo)科技創(chuàng)新的背景下已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)。為了提高選礦生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)選礦生產(chǎn)企業(yè)從傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向自動(dòng)化控制生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型，需要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行信息化建設(shè)，加大自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研發(fā)力度，提高應(yīng)用水平，同時(shí)加大專業(yè)檢測(cè)儀表的研發(fā)力度。

作者:張?zhí)礅x 單位:沈陽(yáng)有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司