選礦過程中自動化的新發(fā)展研究

李 剛

（中鋼集團山東礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 277700）

自19世紀40年代選礦自動化技術(shù)問世以來，經(jīng)過七十余年的發(fā)展，選礦自動化技術(shù)已取得了長足的進步。傳統(tǒng)的選礦技術(shù)需要職工借助自己的經(jīng)驗開展手工選礦工作，手工形式的選礦無法保證整個選礦工作的精確性與效率，且無法對選礦過程進行實時的控制，不能達到生產(chǎn)指標要求，顯然不能滿足當今時代發(fā)展需求。選礦自動化使得大量的自動化、智能化設備被使用，極大地提升了選礦效率，且在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時，有利于降低生產(chǎn)成本，減少了原料損失，解放了勞動力。近年來，我國的選礦自動化技術(shù)在不斷發(fā)展，且針對選礦過程中的影響因素以及礦石性質(zhì)的變化，已經(jīng)研制開發(fā)出了各種類型的可以及時控制選礦過程中各種變量，以提高選礦質(zhì)量的選礦自動化生產(chǎn)技術(shù)[1]。

1 選礦自動化技術(shù)概述

選礦自動化控制可以動態(tài)跟蹤選礦生產(chǎn)過程中的每個環(huán)節(jié)，以準確檢測并控制選礦過程中每個參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)的變化情況，參照參數(shù)的最優(yōu)工況及時地調(diào)整相關(guān)變量，確保選礦過程的最優(yōu)化。相比于傳統(tǒng)選礦技術(shù)而言，選礦自動化技術(shù)不僅可以節(jié)省能源，而且可以使選礦指標最大化，且有助于改善員工工作環(huán)境。近年來國內(nèi)許多大型礦產(chǎn)加工企業(yè)對于研究自動化選礦技術(shù)愈發(fā)地重視，尤其是在礦產(chǎn)資源不斷減少的情況下，創(chuàng)新技術(shù)、提升選礦效率與質(zhì)量成為提升礦產(chǎn)企業(yè)核心競爭力的重要手段。越來越多的礦產(chǎn)企業(yè)開始加強對計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和微電子技術(shù)在選礦中的應用，這也間接地造就了我國選礦自動化技術(shù)的大跨步發(fā)展，特別是對于一些國營礦產(chǎn)企業(yè)而言，選礦自動化水平得到顯著提升，智能化設備的使用涉及面愈加寬廣。

2 選礦自動化的應用現(xiàn)狀

（1）破碎作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制。破碎設備是選礦過程中的關(guān)鍵設備，許多設備制造商增加或改進了破碎設備的自動配置系統(tǒng)，并通過計算機監(jiān)控提高了破碎操作的穩(wěn)定性和平穩(wěn)性，達到了節(jié)能的效果。破碎作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制的主要原理是在破碎設備和傳動系統(tǒng)上安裝控制、檢測和監(jiān)控儀器，以實現(xiàn)對破碎大小的自動控制和調(diào)整，同時根據(jù)實際需要自動調(diào)整礦石量以及設備運行狀態(tài)參數(shù)。目前，一些大型選礦企業(yè)使用自己的破碎作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)。例如，金堆城鉬業(yè)公司所使用的高壓輥磨機就屬于破碎作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制裝置。該裝置具有較強的集控性，因此，工人在操作的過程中，可以實現(xiàn)對操作裝置的集成化管理，進行各種運行指令的調(diào)試或操作，相比于傳統(tǒng)的選礦模式，該裝置極大地提升了工作效率，同時其生產(chǎn)成本遠低于傳統(tǒng)選礦模式。美卓的全自動履帶式Lokorack移動式破碎站包括1 C過程控制系統(tǒng)，衛(wèi)星傳輸和Metso DNA報告模塊，能夠?qū)崟r對裝置的燃料消耗、設備故障位置以及所需的參數(shù)變更等進行采集盒顯示[2]。

（2）磨礦分級作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制。磨碎分級是選礦過程中最重要的步驟。磨削作業(yè)系統(tǒng)的參數(shù)穩(wěn)定，是確保磨礦產(chǎn)品合格的重要前提，只有保證磨削產(chǎn)品生產(chǎn)的合格，才能進一步保證后續(xù)的分選作業(yè)呈現(xiàn)出良好的指標。因此，精確地控制研磨過程尤為重要。一般而言，在選礦過程中可通過控制球磨機的轉(zhuǎn)速、礦石的供應量、水的添加量來調(diào)整球磨機的研磨濃度與細度，為獲得合格的選別細度，可以利用磨礦分級作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)通過大量參數(shù)的采集與反饋，以及在線數(shù)據(jù)分析，逐步實現(xiàn)對球磨機工作狀況的動態(tài)跟蹤，并基于大數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)問題或調(diào)整球磨機的工作參數(shù)，以使球磨機處于最優(yōu)工作狀態(tài)。

（3）選別作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制。傳統(tǒng)礦物加工系統(tǒng)的藥劑劑量控制通常基于操作員的經(jīng)驗，到最終指標出來或發(fā)生滴漏現(xiàn)象之后，才開始調(diào)整藥劑的加入量，這種形式的選別作業(yè)會導致大量有用的礦物不能及時回收進入尾礦，產(chǎn)生大量的資源浪費和損失，且該方法存在較為嚴重的滯后性。而選別作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)的使用可以避免這些問題，甚至可以優(yōu)化選別作業(yè)的工藝流程并提高選別效率。

目前常用的選別作業(yè)系統(tǒng)的自動化控制設備主要包括在線粒度檢測、元素分析、漿液濃度測試儀、自動加藥設備以及其他監(jiān)控設備等。例如，在線元素檢測儀器可以及時了解不同階段的元素含量。

（4）產(chǎn)品及尾礦輸送的自動化控制。對于濃縮池而言，可以通過安裝自動控制儀器和監(jiān)測設備、液位監(jiān)測儀器、濃度檢測器等來實時獲取相應的信息數(shù)據(jù)，計算機系統(tǒng)在對采集到的信息數(shù)據(jù)進行分析判斷后，自動給出調(diào)節(jié)指令，實現(xiàn)對液位的自動調(diào)節(jié)。此外，尾礦運輸可以通過自動設備自動分配泥漿量，以實現(xiàn)泥漿泵工作負荷的最佳匹配，防止負荷過大而損壞設備。

3 選礦自動化的新發(fā)展趨勢

（1）檢測感應技術(shù)。選礦自動化系統(tǒng)應充分結(jié)合電子技術(shù)的一些最新成果，例如用新型傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的檢測方法，并充分利用高分辨率、低噪聲的半導體傳感器。積極開發(fā)新一代載流等級分析儀，可以有效改善對相鄰元素和低水平元素的測定，從而提高儀器的性能。

（2）自動控制與軟件系統(tǒng)的結(jié)合。自動控制理論和方法的主要發(fā)展方向是人工智能技術(shù)。人工智能技術(shù)是神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制、專家系統(tǒng)及其智能控制系統(tǒng)的組合。近年來，自動控制與軟件系統(tǒng)的結(jié)合已在工業(yè)自動化的許多方面得到應用?？刂评碚摵腿斯ぶ悄艿陌l(fā)展為先進控制技術(shù)的應用奠定了基礎。尤其是DCS的為高級控制的應用提供了強大的硬件和軟件平臺，人們不再停留在傳統(tǒng)的PID控制策略上，而是逐步開發(fā)出復雜的控制系統(tǒng)。這些控制方法在很大程度上滿足了單個變量控制系統(tǒng)的某些特殊控制要求，但并非滿足所有過程和不同要求，先進的控制理論和控制軟件在選礦自動化中的應用將極大地促進選礦自動化的發(fā)展。模型預測控制、智能控制和最優(yōu)控制，這幾種控制方法將成為選礦過程控制的主要發(fā)展方向。

（3）智慧礦山。傳統(tǒng)的選礦工藝在成本、能耗、環(huán)境保護和效率方面都有一定的局限性。許多新型的選礦工藝和設備正在逐步優(yōu)化。自動化技術(shù)與選礦新工藝、新設備的結(jié)合可以實現(xiàn)“高效率、低能耗、無污染”的選礦。因此，選礦企業(yè)應積極研發(fā)選礦自動化設備，向智能化、科技化靠攏，實現(xiàn)對整個選礦過程的全過程控制。

（4）資源、生產(chǎn)、管理整合。未來選礦自動化將繼續(xù)整合資源分配、生產(chǎn)指標的定量分配、流程優(yōu)化管理和企業(yè)管理優(yōu)化。結(jié)合資源條件、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設備和選礦企業(yè)的管理方式來看，未來選礦自動化技術(shù)的發(fā)展將以高度智能化、信息化的發(fā)展為指導，利用更加智能、高效的傳感設備，以更精確、更快捷的自動化監(jiān)控系統(tǒng)為核心，形成集高效智能與集成化管理于一體的選礦管理模式。

4 結(jié)語

現(xiàn)今選礦企業(yè)正面臨著無限的機遇與挑戰(zhàn)，為在競爭日益激烈的行業(yè)中脫穎而出，選礦企業(yè)應不斷提高技術(shù)水平、深化改革，在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)自動化和信息化。相比其它選礦自動化水平較高的國家，選礦企業(yè)應該利用開創(chuàng)性的自動化技術(shù)和信息技術(shù)來不斷地優(yōu)化生產(chǎn)模式，提高企業(yè)的自動化生產(chǎn)水平和創(chuàng)新能力，并最終提升我國礦山競爭力。