選礦過程中自動化的新發(fā)展研究

楊林昆，廖欽桓，馮 煜，劉春雪，徐海蓉

（山東黃金集團蓬萊礦業(yè)有限公司，山東 煙臺 265400）

隨著人工智能的發(fā)展，將信息化和自動化與選礦過程相互結合有了很大的發(fā)展。選礦過程是一個及其復雜的過程，這一過程的復雜性和大型設備表明迫切需要自動化。與此同時，日益激烈的市場競爭迫使企業(yè)尋找經濟有效的途徑來降低生產成本，提高資源利用率，減少環(huán)境污染，維持自身的生存，提高競爭力[1]。近年來,在線檢測技術已經取得了很大的進步，其中包括儀器的發(fā)展,先進的監(jiān)測技術和集中過程的優(yōu)化，使得有色金屬和有色金屬的價格在各個領域都有所上漲，公司獲得的收益會大大提高，公司以在自動化領域投入更多預算?；谝陨蟽热?，本文簡要介紹了國內外選礦在線檢測技術及控制系統(tǒng)的最新發(fā)展情況。

1 選礦自動化技術概述

傳統(tǒng)的采礦技術要求員工利用自己的經驗來制造人工尾礦。肥料不能保證采礦作業(yè)的準確性和效率，不能控制采礦過程，不能滿足生產指標的要求?？紤]到影響因素的價值過程和礦石性質的變化，人們開發(fā)了各種選礦技術，控制了不同的變量，及時提高了礦石質量，開發(fā)了自動化開采工藝。日本許多大型礦業(yè)公司越來越關注自動化開采技術的研究，特別是在礦產資源和技術創(chuàng)新不斷減少、效率降低、成本降低的情況下。礦業(yè)質量已經成為提升礦業(yè)企業(yè)基本競爭力的重要工具。越來越多的礦山企業(yè)開始將計算機技術、網絡技術和微電子技術應用于機械加工。這推動了日本礦業(yè)和采礦技術的大規(guī)模發(fā)展。其中，礦山自動化水平顯著提高，智能設備的應用越來越廣泛。

2 采礦自動化的應用

（1）受損工作系統(tǒng)的自動控制。目前，一些大型礦業(yè)公司使用自己的自動控制系統(tǒng)來打破這種局面。例如，金山鉬業(yè)使用的高壓輥式破碎機對應于破碎工作系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)。該裝置具有強大的集中控制功能。因此，工人可以在作業(yè)過程中實現對作業(yè)設施的全面管理，并可以使用調整或各種作業(yè)指導書。與傳統(tǒng)的富集方法相比，該裝置大大提高了勞動效率，生產成本遠低于傳統(tǒng)的增量法。全自動軌道上的lookorack移動粉碎站包括過程控制系統(tǒng)1C、衛(wèi)星傳輸和美容臺DNA報告模塊。DNA報告模塊可以顯示燃油經濟性、設備故障位置以及所需參數的變化。實時破碎機有兩個自動控制點。一是優(yōu)化粗、中、破碎機的負荷分配。二是優(yōu)化破碎機和破碎機的負荷分配。也就是說，粉碎自動化設備必須為粉碎提供最佳的粒度分布。國內礦石原料蒸壓過程的控制主要是基于鏈方程。也就是說，破碎自動控制系統(tǒng)采用先進的檢測設備，通過對油的溫度和壓力的檢測，對破碎機的安全性分析、報警的工作狀態(tài)、故障機的負荷進行檢測，達到目標檢測水平，實現了破碎機的自動分配和優(yōu)化控制。實現了負載平衡。實現了主帶的自動糾偏控制和優(yōu)化控制。這些措施保證了整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和有效運行。提高效率，降低能耗。

（2）磨礦系統(tǒng)自動化控制。磨礦和巖漿是磨礦的最后一道工序，也是原料選擇前的最后一道夾具工序。自動磨礦分級控制，如分級溢流流量和粒度、油潤滑系統(tǒng)的分析和調整、安全保護等，能有效地解決生產能力低、能耗高、磨礦量大、磨礦不足等問題。磨礦和分選是采礦過程中最重要的步驟。穩(wěn)定的銑削操作參數是保證銑削產品成功的重要前提。如果工業(yè)產品通過，后續(xù)的分揀工作可以表明一個良好的指標。因此，對磨削過程的精確控制至關重要。礦山磨煤機一般通過控制球磨機、礦井和水的轉速來控制磨礦濃度和球磨機細度。通過對大量參數的采集和反饋以及在線數據的分析，球磨機自動控制技術將逐步提供對球磨機運行工況的動態(tài)跟蹤。大量的數據可以用來發(fā)現問題或調整操作參數。

（3）選擇其他工作系統(tǒng)的自動化控制。浮選過程的控制主要涉及礦石量、浮選濃度、浮選pH值、浮選劑用量、浮選槽液位、浮選槽充氣量、吹泡量、浮選液濃度等。尾礦在產生大量廢棄物和資源損失的同時，存在很大的滯后性。采用分揀作業(yè)系統(tǒng)的自動控制技術，避免了這些問題，優(yōu)化了分揀作業(yè)流程，提高了分揀效率。在浮選過程中，主要有礦物組分的收集和分離技術。這是一條非常重要的河流。測量過程的自動控制可以克服由于工人無法調整浮動過程變化而產生的不利影響。目前，自動控制系統(tǒng)中常用的分離控制系統(tǒng)包括在線粒度檢測、元素分析、泥巖濃度檢測設備、自動加藥設備等監(jiān)控設備。例如，在線項目檢測設備可以知道不同時間階段的項目內容。

（4）產品和尾礦的自動控制。濃縮池、自控儀表、監(jiān)控設備、液位監(jiān)控儀表、濃度檢測器等可以實時獲取相應的信息數據。計算機系統(tǒng)對采集到的信息進行采集、處理和分析，自動提供信息，并通過調節(jié)指令自動調節(jié)液位。另外，膠帶輸送可通過自動設備自動分配泥漿量，泥水泵負荷最佳匹配，負荷過大，避免設備損壞。

3 選礦技術分析

常用的選礦方法有重選法、浮選法、磁選法、電選法、化學選礦以及細菌選礦法。

微生物選礦亦稱“細菌選礦”。主要利用鐵氧化細菌、硫氧化細菌及硅酸鹽細菌等微生物從礦物中脫除鐵、硫及硅等的選礦方法。鐵氧化細菌能氧化鐵.硫氧化細菌能氧化硫，硅酸鹽細菌利用分解作用能從鋁土礦物中脫除硅。除用于脫硫、脫鐵和脫硅外，還可用于回收銅、鈾、鈷、錳和金等。重選法是根據礦物相對密度(通常稱比重)的差異來分選礦物的。密度不同的礦物拉子在運動介質(水、空氣與重滾)中受到流體動力和各種機械力的作用，造成適宜的松散分層和分離條件，從而使不同密度的礦粒得到分離。浮選法是根據礦物表面物理化學性質的差別，經浮選藥劑處理，使用礦物選擇性地附著在氣泡上，達到分選的目的。電選法是根拱礦物導電率的差別進行分選的。當礦物通過電選機的高壓電場時，由于礦物的導電率不同，作用于礦物上的靜電力也就不同，因而可使礦物得到分離。電選法用于稀有金屬、有色金屬和非金屬礦石的選別。目前主要用子混合粗精礦的分離和精選，如白鎢礦和錫石的分離，鋯英石的精選、鉭鈮礦的精選等?；瘜W選礦是基于礦物和礦物?分的化學性質的差異，利用化學方法改變礦物組成，然后用其他的方法使目的組分富集的礦物加工工藝?；瘜W選礦的處理對象和目的與物理礦選相同，都是處理礦物原料并使目的組分得到富集、分離及棕合利用礦產資源。但其應用范圍較物理選礦寬，除了可以處理難選原礦外，還可以處理物理選礦方法無法處理的中間產品、尾礦、粗精礦，并能從“三廢”中回收有用組分。因此。化學選礦很有發(fā)展前途，但應該指出，目前化學選礦普遍存在成木較高的問題，主要是化學選礦過程需要消耗大量的化學試劉，因而在通常條件下.能用物理選礦方法處理的物料就不宜用化學選礦方法。

4 采礦自動化的新發(fā)展

為了提高生產效率，解放了國家的自動化、計算機化的步伐，解放了生產力量，國內采礦自動化技術通常將采礦過程與計算機技術相結合，取得了長足的進步。以下是采礦自動化的主要發(fā)展趨勢。

（1）傳感和傳感技術。該采掘自動化系統(tǒng)充分融合了最新電子技術的成果，采用了新的傳感器等代替?zhèn)鹘y(tǒng)的檢測方法，利用高分辨率、低噪聲的半導體傳感器，積極開發(fā)新一代電流傳輸質量分析儀等性能檢測手段通過有效提高零件和低水平零件的測量值，可以改善裝置[2]。

（2）自動控制和軟件系統(tǒng)的結合。人工智能技術是自動控制理論和方法的主要發(fā)展方向。人工智能技術是神經網絡、模糊控制、專家系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)的結合。近年來，自動控制與軟件系統(tǒng)的結合在工業(yè)自動化的許多方面得到了應用?？刂评碚摵腿斯ぶ悄艿陌l(fā)展為先進控制技術奠定了基礎。DCS 為先進的控制應用提供了強大的硬件平臺，不僅適用于傳統(tǒng)的PID 控制策略，而且適用于復雜的控制系統(tǒng)。雖然這些控制方法滿足了單變量控制系統(tǒng)的一些具體控制要求，但不可能滿足所有不同的過程和要求，因此開發(fā)大規(guī)模的自動分選系統(tǒng)是必要的。

（3）人工智能與采礦過程相結合。自動化技術與礦山新技術、新設備相結合，可選擇“高效、低能耗、無污染”。為此，采礦業(yè)應積極發(fā)展采礦自動化設備，向智能化、技術化方向發(fā)展，實現對整個采礦過程的全過程控制。

（4）加快資源的一致性，加快生產管理。未來采礦自動化將繼續(xù)把資源配置、生產指標量化、流程管理優(yōu)化和企業(yè)管理優(yōu)化結合起來。未來自動化技術的發(fā)展帶動了智能技術的發(fā)展和計算機化技術的發(fā)展。更智能、更準確的檢測設備。一種高質量、智能化和集成化的管理價值管理模式已經開發(fā)出來，其重點是更快的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。

（5）先進的自動化技術與新型采礦技術、節(jié)能設備相結合。傳統(tǒng)的采礦技術和設備在能耗、成本、環(huán)保和效率等方面受到限制。幾種新的選礦方法和設備正在改進現有的生產方法。將自動化技術、新技術、新設備相結合，可以更好地實現“高效、低能、無污染”的生產。

（6）在選擇過程中的集成也是先進的。現代礦業(yè)公司的自動化系統(tǒng)已從單一系統(tǒng)的獨立管理和監(jiān)控逐步發(fā)展到網絡集成。通過對整個生產過程的監(jiān)督，整個公司實現了產業(yè)化。智能化、集成化系統(tǒng)是礦業(yè)的重要研究方向。

5 結束語

當前，礦業(yè)企業(yè)面臨著無盡的機遇和挑戰(zhàn)。為了在競爭日益激烈的行業(yè)中取勝，公司必須不斷提高自己的技術水平。深化改革，實現生產過程自動化和計算機化。與集中化程度較高的國家相比，公司應利用先進的自動化技術和信息技術優(yōu)化生產模式，提高自動化生產水平和自動化生產水平。創(chuàng)新最終提高了我們在日本的競爭力。