江西地區(qū)鐵礦選礦自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)及優(yōu)化

胡宏福

（江西省煤礦設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330000）

江西地區(qū)大部分鐵礦資源位于江西的東南部地區(qū)的地槽褶皺帶上，該區(qū)域內(nèi)出露的地層以南華系淺變質(zhì)巖為主，且晚古生代地層發(fā)育完整，大部分鐵礦賦存在南華系下坊組中。該地區(qū)的主要構(gòu)建成分為沉積的碎屑巖以及沉積的硅鐵質(zhì)組成，其巖性組合由礦山自下而上分別為古家組、下坊組以及大沙江組[1]。該地區(qū)鐵礦經(jīng)過(guò)了對(duì)此的變質(zhì)作用后，變質(zhì)程度主要為綠片巖相。由于江西地區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分劇烈，因此形成了較為復(fù)雜的褶皺類(lèi)型。該地區(qū)鐵礦床中的金屬礦物主要為磁鐵礦，脈石中的礦物主要包括石英石、綠泥石以及黑云母石，礦石大多為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部地區(qū)還存在交代結(jié)構(gòu)。鐵礦中的資源主要為南華冰期的產(chǎn)物。

1 江西地區(qū)鐵礦選礦自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)

1.1 自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)流程

在目前選礦自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合江西地區(qū)特有的選礦工藝特點(diǎn)，在進(jìn)行選礦自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中，有必要增加工藝設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化控制項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)篩選，選擇出適合的儀器儀表和完善的選礦設(shè)備，在此基礎(chǔ)上有效的節(jié)約了工程的成本投入[2]。根據(jù)近幾年的江西地區(qū)選礦涉及以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的具體要求，為保證在選礦的過(guò)程中，各工藝環(huán)節(jié)的生產(chǎn)指標(biāo)更加平穩(wěn)，在設(shè)計(jì)時(shí)，增加計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)的投入，通過(guò)在選礦工藝中計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)可以看出，對(duì)選礦流程主要操作進(jìn)行自動(dòng)化控制，對(duì)監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的限值及時(shí)預(yù)警，并實(shí)現(xiàn)主要參數(shù)報(bào)表的實(shí)時(shí)打印功能非常重要。

1.2 計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制是現(xiàn)代化選礦工藝流程中不可或缺的控制手段，因此應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)江西地區(qū)鐵礦選礦工藝生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化。將對(duì)整個(gè)選礦廠的控制網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)，并預(yù)先保留出與第三方設(shè)備相匹配的獨(dú)立控制設(shè)備通信接口，以及制造并執(zhí)行設(shè)備接口?；A(chǔ)的自動(dòng)化控制設(shè)備可以通過(guò)可編程邏輯控制器進(jìn)行，完成選礦工藝流程中的原礦破碎、篩選、磨礦、選礦以及過(guò)濾等工藝所涉及到的設(shè)備的順序控制以及生產(chǎn)工藝的流程控制[3]。

順序控制其功能可以詳細(xì)地分為生產(chǎn)設(shè)備的連鎖啟動(dòng)功能、出現(xiàn)事故時(shí)的緊急停車(chē)功能、在事故狀態(tài)下的分析和處理功能，這些功能的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到選礦工藝生產(chǎn)中設(shè)備的系統(tǒng)性、安全性以及靈活性的控制要求。生產(chǎn)工藝的流程控制主要是針對(duì)在生產(chǎn)的過(guò)程中進(jìn)行控制，是整個(gè)選礦工程中提升產(chǎn)量、降低成本的重要保障。在選礦廠中的控制方式選擇遠(yuǎn)程優(yōu)先的形式，并在選礦現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置預(yù)警急停按鈕。

1.3 選礦工程中的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制項(xiàng)目

在進(jìn)行自動(dòng)化選礦的過(guò)工程中，主要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、料倉(cāng)內(nèi)物料位置、泵池液位以及給礦泵出口的壓力、濃度和流量等，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行指示、記錄、預(yù)警、觸發(fā)等一系列的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)選礦工程的自動(dòng)化控制。主要的控制項(xiàng)目包括旋流器、給礦量、球磨機(jī)加水量、液位等控制。以對(duì)旋流器的控制為例，在進(jìn)行選礦過(guò)程中，粗顆粒與細(xì)顆粒之間會(huì)產(chǎn)生粒度差，由于受到向心浮力、流體曳力等大小不同的影響，以及受離心沉降作用，大部分的粗顆粒會(huì)經(jīng)過(guò)旋流器底流口排出，而大部分的細(xì)顆粒會(huì)由溢流管排出，以此達(dá)到分離分級(jí)目的[4]。通過(guò)對(duì)旋流器的給礦濃度、給礦壓力、流量以及溢流粒度的自動(dòng)化控制，當(dāng)旋流器溢流粒度產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，通過(guò)控制模糊化以及解模糊等操作，通過(guò)改變頻率調(diào)整旋流器的給礦壓力，以此控制溢流粒度的穩(wěn)定。還可以通過(guò)對(duì)礦漿泵池的液位通過(guò)球磨機(jī)的出口加水量控制，間接地控制旋流器的給礦濃度，保持溢流粒度的穩(wěn)定。

2 江西地區(qū)鐵礦選礦工藝流程優(yōu)化

江西地區(qū)的鐵礦可以在細(xì)度較粗的情況下，利用濕式高梯度強(qiáng)磁選方法對(duì)鐵礦進(jìn)行拋尾工作。現(xiàn)場(chǎng)一段球磨機(jī)的磨礦細(xì)度通常在-300目50%，因此一段磨礦分級(jí)細(xì)度可以控制在-300目50%以內(nèi)即可，在優(yōu)化的過(guò)程中，為了增加磨機(jī)的處理量，因此應(yīng)采用兩段全閉路的磨礦流程。精選礦對(duì)于提升精礦的品位影響力較小，并且高梯度磁選機(jī)會(huì)消耗更多的能量，因此選礦工藝流程應(yīng)選用一次粗選一次精選的形式進(jìn)行。精選是為了保證整個(gè)選礦過(guò)程的暢通和穩(wěn)定，防止在選礦的某一環(huán)節(jié)中出現(xiàn)故障問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)選礦流程失去控制。同時(shí)粗精礦在進(jìn)行細(xì)磨后再進(jìn)行搖床重選能夠達(dá)到更好的效果，磨礦細(xì)度應(yīng)控制在-300目95%時(shí)的效果最好，但在進(jìn)行磨礦的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)粉碎的現(xiàn)象產(chǎn)生[5]。在進(jìn)行中礦細(xì)磨后做強(qiáng)磁選可以有效的提升鐵精礦的品位，但在進(jìn)行磨礦的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)過(guò)粉碎嚴(yán)重的問(wèn)題，不磨做強(qiáng)磁選能夠得到的精礦品位較低，但可以避免鐵礦的過(guò)粉碎問(wèn)題。因此在實(shí)際的選礦工程中要根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的磨礦方式。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)江西地區(qū)鐵礦的選礦自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)及選礦工藝流程優(yōu)化，將其與傳統(tǒng)的選礦工藝流程進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選取江西地區(qū)某鐵礦對(duì)其進(jìn)行選礦，選取同一區(qū)域內(nèi)的礦石進(jìn)行操作，一部分選用本文設(shè)計(jì)的選礦自動(dòng)化工程進(jìn)行，一部分選用傳統(tǒng)的選礦方式進(jìn)行，并將兩種方法的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，表1為兩種方法的產(chǎn)率對(duì)照表。

表1 兩種方法產(chǎn)率對(duì)照表

通過(guò)表1可以看出，使用本文設(shè)計(jì)的選礦方法的鐵精礦產(chǎn)率高出傳統(tǒng)方法24.64%，說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)更高效率的采礦，且在進(jìn)行選礦的工程中本文方法的選出的鐵精礦的品位更高、回收率更高。由于本文選礦流程中涉及了自動(dòng)化控制，因此在人力和物力方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)方法，并且回收率提高也減輕了采礦的成本投入，因此本文設(shè)計(jì)的選礦自動(dòng)化工程更具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

選礦的自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)是礦山企業(yè)的建設(shè)中必不可少的手段。通過(guò)對(duì)選礦工程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，保證了礦工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備的穩(wěn)定，提升了礦產(chǎn)資源的產(chǎn)量和質(zhì)量，并且大幅度的降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了選礦工程的工作環(huán)境，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了降低能源消耗、降低生產(chǎn)成本以及提升經(jīng)濟(jì)效益的目的。