選礦廠過程檢測與控制技術研究進展

黃曉毅，羅小新，楊超群，鄭衛琳，付碧峰

（陜西冶金設計研究院有限公司，陜西 西安 710032）

礦產資源開發已經逐漸向自動化、信息化、智能化方向發展。面對新形勢下的挑戰，選礦生產不僅要加快工藝優化、藥劑研發、設備更新的步伐，更要求選礦生產過程早日實現基本操作自動化、流程管理信息化、設備控制智能化的目標，進而降低日益突出的人力成本，降低工人勞動強度，穩定品位、回收率等重要生產指標，實現降本增效的目的。

選礦生產過程中常常因為礦石品位、可碎性、可磨性等原始條件出現波動，需要在生產過程中進行各種工藝參數、藥劑制度的調整優化。而常見的人工控制會使生產過程出現一定的滯后，影響精礦品位、回收率等生產指標。例如在磨礦分級工段中，不及時的人工操作與調節，往往是磨機出現“空腹”、“脹肚”等事故現象的主要原因；在浮選作業中，也常常會因為藥劑調整不及時導致浮選槽跑冒滴漏等現象［1］。這些不良現象與事故都會對整個磨礦選別工藝流程產生重大影響，進而影響選礦廠生產指標的穩定性。另外，自動化水平不高的選礦廠，一般生產作業環境也不夠友好，一線操作工人的工作強度較大。

因此，對于選礦廠來說，建立選礦過程檢測與控制系統，可以為實現選礦生產自動化、信息化、智能化做出一定的貢獻。

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］，通過使用先進可靠的傳感器與檢測儀器，使系統能夠對油壓與油溫等重要參量進行自動化檢測，從而判斷并確定顎破、圓錐等破碎設備的運行狀態是否正常。

破碎過程檢測與控制包含兩個要點［3］：（1）優化各段破碎負荷。以常見的三段一閉路破碎流程來說，對粗碎、中碎、細碎各段的破碎比、生產負荷進行合理配置，達到安全、節能、高效的目標。（2）優化破碎與磨礦的匹配。主要使破碎產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正常生產。

2 磨礦過程檢測與控制

磨礦過程檢測與控制是選礦自動化的難點。選礦生產中磨礦分級過程十分復雜，可以認為是一個隨機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］。為了讓各個控制回路協調工作，往往需要設置一個模糊控制器，從而優化磨礦與分級的控制過程。

磨礦是連接破碎與選別的中間環節，磨礦的過程參數與生產效率將直接影響最終精礦產品的技術經濟指標，進而影響整個選礦廠的經濟效益。要達到更好的控制效果，需要對眾多的參數進行檢測監控，例如磨礦濃度、磨機負荷、溢流濃度、磨礦產品細度、返砂量等方面進行測量優化。

3 選別過程檢測與控制

選別過程檢測與控制是選礦自動化的重點環節，需要檢測與控制的參量較多，其性質復雜而多樣。對于重選來說，主要檢測給礦濃度、礦漿流量、給礦的粒度和密度等。對于磁選來說，檢測要點可歸結為監控磁選機給料。對于浮選來說，主要檢測礦漿流量、藥劑用量、礦漿濃度、浮選pH 值、產品金屬品位、浮選槽液位與充氣量等等［5］。國內目前應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，執行結構采用加藥泵與電磁閥的方式，使用與維護都比較方便可靠。

4 問題及展望

基于選礦過程檢測控制技術的研究現狀與進展，分析目前存在的問題以及今后的發展趨勢：

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創新、檢測儀器儀表維護校驗成本較高、自動控制設計有待優化等等［7］。

4.2 選礦廠過程檢測控制技術的發展趨勢

加強選廠專用檢測設備的開發、加快自動控制的理論與技術創新、加速向智能化網絡化發展等等。