選礦廠過程檢測與控制技術(shù)研究進(jìn)展

黃曉毅，羅小新，楊超群，鄭衛(wèi)琳，付碧峰

（陜西冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710032）

礦產(chǎn)資源開發(fā)已經(jīng)逐漸向自動(dòng)化、信息化、智能化方向發(fā)展。面對(duì)新形勢下的挑戰(zhàn)，選礦生產(chǎn)不僅要加快工藝優(yōu)化、藥劑研發(fā)、設(shè)備更新的步伐，更要求選礦生產(chǎn)過程早日實(shí)現(xiàn)基本操作自動(dòng)化、流程管理信息化、設(shè)備控制智能化的目標(biāo)，進(jìn)而降低日益突出的人力成本，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，穩(wěn)定品位、回收率等重要生產(chǎn)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

選礦生產(chǎn)過程中常常因?yàn)榈V石品位、可碎性、可磨性等原始條件出現(xiàn)波動(dòng)，需要在生產(chǎn)過程中進(jìn)行各種工藝參數(shù)、藥劑制度的調(diào)整優(yōu)化。而常見的人工控制會(huì)使生產(chǎn)過程出現(xiàn)一定的滯后，影響精礦品位、回收率等生產(chǎn)指標(biāo)。例如在磨礦分級(jí)工段中，不及時(shí)的人工操作與調(diào)節(jié)，往往是磨機(jī)出現(xiàn)“空腹”、“脹肚”等事故現(xiàn)象的主要原因；在浮選作業(yè)中，也常常會(huì)因?yàn)樗巹┱{(diào)整不及時(shí)導(dǎo)致浮選槽跑冒滴漏等現(xiàn)象［1］。這些不良現(xiàn)象與事故都會(huì)對(duì)整個(gè)磨礦選別工藝流程產(chǎn)生重大影響，進(jìn)而影響選礦廠生產(chǎn)指標(biāo)的穩(wěn)定性。另外，自動(dòng)化水平不高的選礦廠，一般生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境也不夠友好，一線操作工人的工作強(qiáng)度較大。

因此，對(duì)于選礦廠來說，建立選礦過程檢測與控制系統(tǒng)，可以為實(shí)現(xiàn)選礦生產(chǎn)自動(dòng)化、信息化、智能化做出一定的貢獻(xiàn)。

1 破碎過程檢測與控制

選礦廠破碎車間的過程檢測與控制以連鎖控制的方式為主［2］，通過使用先進(jìn)可靠的傳感器與檢測儀器，使系統(tǒng)能夠?qū)τ蛪号c油溫等重要參量進(jìn)行自動(dòng)化檢測，從而判斷并確定顎破、圓錐等破碎設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。

破碎過程檢測與控制包含兩個(gè)要點(diǎn)［3］：（1）優(yōu)化各段破碎負(fù)荷。以常見的三段一閉路破碎流程來說，對(duì)粗碎、中碎、細(xì)碎各段的破碎比、生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行合理配置，達(dá)到安全、節(jié)能、高效的目標(biāo)。（2）優(yōu)化破碎與磨礦的匹配。主要使破碎產(chǎn)品獲得最佳的粒度分布，防止礦石顆粒過粗或過粉碎，保證下一工段的磨礦作業(yè)正常生產(chǎn)。

2 磨礦過程檢測與控制

磨礦過程檢測與控制是選礦自動(dòng)化的難點(diǎn)。選礦生產(chǎn)中磨礦分級(jí)過程十分復(fù)雜，可以認(rèn)為是一個(gè)隨機(jī)參量較大的非線性過程。因此，想要獲得更好的控制效果就不能依靠單輸入、單輸出的PID 控制回路［4］。為了讓各個(gè)控制回路協(xié)調(diào)工作，往往需要設(shè)置一個(gè)模糊控制器，從而優(yōu)化磨礦與分級(jí)的控制過程。

磨礦是連接破碎與選別的中間環(huán)節(jié)，磨礦的過程參數(shù)與生產(chǎn)效率將直接影響最終精礦產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，進(jìn)而影響整個(gè)選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。要達(dá)到更好的控制效果，需要對(duì)眾多的參數(shù)進(jìn)行檢測監(jiān)控，例如磨礦濃度、磨機(jī)負(fù)荷、溢流濃度、磨礦產(chǎn)品細(xì)度、返砂量等方面進(jìn)行測量優(yōu)化。

3 選別過程檢測與控制

選別過程檢測與控制是選礦自動(dòng)化的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，需要檢測與控制的參量較多，其性質(zhì)復(fù)雜而多樣。對(duì)于重選來說，主要檢測給礦濃度、礦漿流量、給礦的粒度和密度等。對(duì)于磁選來說，檢測要點(diǎn)可歸結(jié)為監(jiān)控磁選機(jī)給料。對(duì)于浮選來說，主要檢測礦漿流量、藥劑用量、礦漿濃度、浮選pH 值、產(chǎn)品金屬品位、浮選槽液位與充氣量等等［5］。國內(nèi)目前應(yīng)用最多的主要是藥劑添加量、礦漿濃度、pH 值等方面的檢測與控制。其中，對(duì)于藥劑控制一般采取流量控制法［6］，其控制部分采用PLC 控制，執(zhí)行結(jié)構(gòu)采用加藥泵與電磁閥的方式，使用與維護(hù)都比較方便可靠。

4 問題及展望

基于選礦過程檢測控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，分析目前存在的問題以及今后的發(fā)展趨勢：

4.1 選礦廠過程檢測控制面臨的主要問題

傳感器可靠性不夠且缺乏技術(shù)創(chuàng)新、檢測儀器儀表維護(hù)校驗(yàn)成本較高、自動(dòng)控制設(shè)計(jì)有待優(yōu)化等等［7］。

4.2 選礦廠過程檢測控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

加強(qiáng)選廠專用檢測設(shè)備的開發(fā)、加快自動(dòng)控制的理論與技術(shù)創(chuàng)新、加速向智能化網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展等等。