选矿工艺及自动化控制技术研究

孟祥存   于澎

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摘要：目前，我国在采矿技术方面，已摸索出一套属于自己的工业化流程，尤其在选矿过程中的应用，已经相当纯熟。我国矿产资源的开采工艺和水平，已经通过大量的潜精研思和不断的深化改良，得到了有效提升。但是对我国矿产资源开采技术的研究却未从止步。自动化选矿技术的应用主要是通过信息化检测技术，发展选矿全过程的自动化控制，减轻传统选矿的成本负担。而今，不胜枚举的自动化选矿新工艺和新设备正在逐步开发，并在不断发展壮大中。虽然，自动化选矿技术，仍处于开发阶段，但是不可忽视它给我国矿产资源带来的巨大的积极影响。

关键词：选矿工艺；自动化；控制技术

1选矿机械系统的特点

选矿工厂建设是复杂而系统的工程，选矿工艺通常包括物料输送系统、破碎系统、磨矿系统、分级系统和磁选系统等阶段，实现对矿石进行加工、分选、提精或除杂。在选矿工厂的建设中，选矿工艺的设计是衡量选矿工厂水平的关键，选矿工艺往往伴随而来的是不同功能的选矿机械的有序配合。

随着选矿技术的不断发展，随着选矿机械迅速更新，但是选矿工程中选矿机械复杂程度参差不齐，控制系统自动化水平高低不同。其中，部分设备具有机械结构复杂、工艺参数调整灵活、控制系统自动化程度高等特点，比如：双传动辊压机、高梯度电磁浆料磁选机、球磨机等；也有控制系统非常传统的设备，控制系统仅需要控制设备的启停或者进行简单的变频调速功能等，比如：振动直线筛、圆筒振动筛、渣浆泵等。选矿工厂中矿山设备的数量依据生产规模不同有上百台至上千台不等，根据不同的功能，依据工艺流程被合理的安排在工厂的不同位置，分布范围广；有的选矿工厂生产线的数量不止一条，这对矿山机械设备的使用和管理提出了更高的要求。

2选矿工艺及自动化控制技术的发展措施

2.1全流程自动化控制

近些年来，选矿自动化的普及程度得到空前发展，虽然新老选矿厂都已基本实现选矿自动化，但是实际实施的效果却是参差不齐的。本着结构简单、实现可靠、操作方便的原则，为实现稳定生产，减轻劳动强度，减少异常生产状况，减轻人力资源压力，引入全流程自动化控制，对全过程进行监测、调整，使系统稳定工作极为必要。选矿全流程自动化控制系统对提高产品质量、降低损耗、加强对选矿厂现代化和科学化的管理，具有深远影响。

选矿全流程自动化分为破碎、一段磨矿、二段磨矿、摇床、配药、解析、原矿取样等七个独立工段。

碎矿自动化实现了圆磨机自动给矿，提高圆磨作业效率，皮带机一键启动、停止和远程控制，自动除铁，矿仓料位测量，皮带跑偏和打滑告警，设备实现电压电流测量和过载告警，设备运行状态监控。

一段磨矿自动化，实现恒量自动供矿和供水，磨矿浓度测量，通过检测棒磨机负载电流的最大值与最小值之差，得出棒磨做抛物线的宽度，实现“涨肚”与绞棒预先告警，绞盘通过检测传动齿轮的振动、波线温度、电机功率等提前进行语音警告。通过棒磨的自动化，稳定了磨矿粒度和浓度，为下一步选矿工艺、提高选矿稳定性和选矿回收率提供了前提条件。

二段磨矿自动化，实现了自动注球，实时监测钢球在磨机内的抛物线运动，球磨载荷测量，传输波温度和振动，空气离合器气压报警和链条停止控制，泵池液位测量和旋流器压力检测和恒压控制、堵塞检测和语音告警。

摇床自动化，自动采矿机器人可以准确找到摇床矿区的金矿边界和尾矿边界，根据矿区变化自动跟踪变化，确保了摇床的回收率，减少摇床工的劳动强度。

配药自动化、配药桶与配药箱液位自动控制，定时自动出水搅拌，自动恒温，液位自动警告，防止溢药、干药现象的产生，确保精准配药，保证了药剂的质量、增强选别效果，减少浮选工、配药工的劳动强度。

浮选与解析自动化析，根据工艺的需求和浮选自动化技术的发展现状，对浮选槽选别效果进行定时监控，帮助操作人员及时了解各个浮选槽的选别情况，实现解析自动恒温控制。

矿石自动采样与烘干机器人，实现了在棒磨给料机出口，定时自动获取原矿样，并对原矿样进行自动恒温定时烘干，减少取样人员的人工成本和操作压力。

待全流程自动化控制系统持续稳定运行后，仍需进一步优化生产设备和工艺条件，不断助力推动实现“数字矿山”。

2.2智慧选矿

选矿工厂的自动化控制系统是建设智慧选矿厂的基础，自动化控制实现工厂设备自动控制、过程控制、工艺控制、智能控制等环节。目前大部分采用DCS或PLC+上位机系统构建，系统基于现场安装的各种传感设备、在线检测技术、振动监测平台、电机检测装置，将现场的实时运行状态和运行参数实时传送到控制器，控制器依据内置的专家控制系统，监控系统的运行状态，通过执行器调整现场设备的工作状态，实现对全工艺流程的智能控制。数据库系统对生产过程的数据进行采集、存储和历史记录查阅，以便对生产过程的全生命周期管理；专家控制系统将生产经验值通过模糊算法、神经网络等智能控制算法植入自动控制系统中，依据生产工艺参数的最佳值迅速地对控制对象，进行自动控制和自动调节，从而实现智能控制。

建设选矿工艺技术和运营管理的相互结合，建成对设备运行状态、工艺参数、生产管理等“AI智能操控系统”,并辅助有“5G+人机交互智能巡检系统”、“5G+智能数字群呼系统”,选矿数字化、智能化有效提高了生产作业效率及技术经济指标，提升了安全生产保障能力、生产管理效率和生产经营决策能力。

有关未来选矿工厂的建设与实现方式不断地日新月异。智慧选矿、智能控制、5G物联网+等新型技术概念的出现正引领传统矿业加工行业加速向绿色、安全、智能、高效方向发展。

2.3自动化技术的远程化发展

大部分选矿厂都位于相对偏远的地方，如果选矿设备发生了问题，没有相关技术人员的帮助，就只有等着选矿设备厂家来派人进行修复，而从设备出现问题到设备完成修复的时间里，对选矿企业会造成一连串无法估量的损失。若选矿设备制造厂家能够对设备的状态进行远程监测，就可以对选矿厂里的相关技术人员进行指导维护设备，一旦出现故障，问题也能得到及时的处理和解决。虽然目前国内的选矿自动化仍有很多问题，但是从总体上看，我国的选矿自动化程度有了很大的提高，近几年来，我国的科技水平不断得到提升，各选矿企业的竞争也愈发激烈，选矿自动化朝着远程发展的方向不断升级、优化，随着矿山管控一体化系统的应用，数字化管理已成为必然。

2.4人机交互

通过上位机软件组态控制监控平台，向技术人员提供形象便捷的界面，如供水通风控制系统;控制室内即可实现选矿机械的控制、运行参数的监控和工艺参数的修改；在生产过程中，可根据不同的矿石性质，选择不同的生产工艺参数组别，实现生产工艺参数的批量输入和导出；WEB发布具有实时性，只需要服务器连接外网，通过远程客户端可以直接查询监控系统画面，同时远程客户端与控制室画面完全相同，只需配置相关登录授权后，即可开通远程操作功能，实现远程操作。

结论

自动化控制系统提供一个高速、安全、可靠的监控管理平台，提高选矿工厂的自动化集成水平，发挥自动化控制系统的综合管理效益，努力建成本质安全型数字化选矿工厂；自动化控制技术的运用将会迎来越来越多的机遇，为选矿工厂的数字化、智能化赋能，随着自动化控制技术在选矿工厂的广泛应用，将推动选矿工厂的高速、高质量发展。

参考文献：

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