選礦過程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究

房青松

山東威海鑫山集團(tuán)有限公司鐵礦 山東乳山 264514

礦山選礦自動(dòng)化控制有其特殊性，礦石性質(zhì)和工藝操作條件的變化很不穩(wěn)定，隨著礦物加工工業(yè)的發(fā)展，難選礦石所占比例日益增大，而客戶對選礦產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，加之環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等各方面的壓力，整個(gè)礦山行業(yè)對自動(dòng)化水平要求越來越高。礦山自動(dòng)化控制也由過去單機(jī)組、單設(shè)備的控制發(fā)展到整個(gè)選礦廠的綜合智能控制。針對選礦生產(chǎn)過程，采用在線檢測儀表、自動(dòng)執(zhí)行器、控制器、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制方法，對生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程進(jìn)行監(jiān)測、模擬、控制和管理，以優(yōu)化（減少）配置崗位人員、提高整個(gè)流程的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力[1]。

總體目標(biāo)：

（1）計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中操作（可無擾切換至現(xiàn)場手動(dòng)操作）和在線監(jiān)控，配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對整個(gè)生產(chǎn)過程協(xié)調(diào)調(diào)度和指導(dǎo)生產(chǎn)。

（2）系統(tǒng)在無人值守的情況下自動(dòng)克服工藝流程上的擾動(dòng)，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

（3）工藝流程重點(diǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化控制，提高處理量、產(chǎn)量、品位等指標(biāo)，增加經(jīng)濟(jì)效益。

（4）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減員增效，提高人員安全性。

（5）降低設(shè)備故障率、維修成本和生產(chǎn)成本。

（6）實(shí)現(xiàn)管控一體化，將自動(dòng)化、信息技術(shù)和生產(chǎn)管理有效結(jié)合，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平。

1 選礦自動(dòng)化的應(yīng)用

1.1 破碎作業(yè)系統(tǒng)

破碎篩分控制系統(tǒng)包括順序控制、過程控制、安全監(jiān)控和流程的優(yōu)化控制。具體實(shí)施包括：破碎全流程聯(lián)鎖啟停車控制及局部聯(lián)鎖；系統(tǒng)料線選擇功能；啟動(dòng)前備妥檢測功能；集中聯(lián)鎖啟停預(yù)告功能。破碎機(jī)優(yōu)化給礦控制；礦倉自動(dòng)布料；礦量計(jì)量及負(fù)荷平衡。礦倉料位檢測及報(bào)警；皮帶保護(hù)及監(jiān)控；物料堵料預(yù)警設(shè)計(jì)；除塵系統(tǒng)的聯(lián)鎖；金屬探測和除鐵保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控及報(bào)警。優(yōu)化給礦控制等。

1.2 磨礦分級作業(yè)系統(tǒng)

磨碎分級是選礦過程中最重要的步驟。磨碎作業(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，只有保證磨碎產(chǎn)品生產(chǎn)的合格，才能進(jìn)一步保證后續(xù)的分選作業(yè)呈現(xiàn)出良好的指標(biāo)。因此，精確地控制研磨過程尤為重要。一般而言，以選礦過程的綜合生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)，將處理量、產(chǎn)量、品位、能耗等綜合考慮，根據(jù)收益最大化原則確定具體各個(gè)優(yōu)化指標(biāo)，并通過建模輸出各個(gè)控制回路的目標(biāo)值。

1.3 選別作業(yè)系統(tǒng)

傳統(tǒng)礦物加工系統(tǒng)的藥劑劑量控制通?；诓僮鲉T的經(jīng)驗(yàn)，到最終指標(biāo)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(huì)導(dǎo)致大量有用的礦物不能及時(shí)回收進(jìn)入尾礦，產(chǎn)生大量的資源浪費(fèi)和損失，且該方法存在較為嚴(yán)重的滯后性。而選別作業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)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果。

1.4 產(chǎn)品及尾礦輸送

對于濃縮池而言，可以通過安裝自動(dòng)控制儀器和監(jiān)測設(shè)備、液位監(jiān)測儀器、濃度檢測器等來實(shí)時(shí)獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在對采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷后，自動(dòng)給出調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)對液位的自動(dòng)調(diào)節(jié)。此外，尾礦運(yùn)輸可以通過自動(dòng)設(shè)備自動(dòng)分配泥漿量，以實(shí)現(xiàn)泥漿泵工作負(fù)荷的最佳匹配，防止負(fù)荷過大而損壞設(shè)備?，F(xiàn)在部分選礦廠尾礦系統(tǒng)已開始采用尾礦干排系統(tǒng)，分為尾礦庫濃縮干排和選廠精尾礦直接濃縮干排兩種。部分選礦廠采用直接將精礦和尾礦打入自動(dòng)化控制的高效深錐濃密池和一體化凈水系統(tǒng)。

2 選礦自動(dòng)化的發(fā)展趨勢

2.1 檢測感應(yīng)技術(shù)

選礦自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)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(dǎo)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]。

2.2 自動(dòng)控制與軟件系統(tǒng)的結(jié)合

自動(dòng)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(luò)、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(dòng)控制與軟件系統(tǒng)的結(jié)合已在工業(yè)自動(dòng)化的許多方面得到應(yīng)用。控制理論和人工智能的發(fā)展為先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[3]。尤其是DCS 的為高級控制的應(yīng)用提供了強(qiáng)大的硬件和軟件平臺(tái)，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(fù)雜的控制系統(tǒng)。

2.3 智慧礦山

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

2.4 資源、生產(chǎn)、管理整合

未來選礦自動(dòng)化將繼續(xù)整合資源分配、生產(chǎn)指標(biāo)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(shè)備和選礦企業(yè)的管理方式來看，未來選礦自動(dòng)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(dǎo)，利用更加智能、高效的傳感設(shè)備，以更精確、更快捷的自動(dòng)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。

3 結(jié)語

近年來國內(nèi)許多大型礦產(chǎn)加工企業(yè)對于研究自動(dòng)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(qiáng)對計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)在選礦中的應(yīng)用，這也間接地造就了我國選礦自動(dòng)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(dòng)化水平得到顯著提升，智能化設(shè)備的使用涉及面愈加寬廣。