详细分析自动化技术控制在选矿中的应用及未来发展

　　摘要：由于现代科技的不断迅速发展，矿山企业选矿技术也在不断的改进，本文主要对自动化技术控制在选矿厂的应用作了介绍，同时对选矿自动化应用中存在的若干问题，进行研究及思考，提出了个人看法，供同行参考。
　　关键词：铁矿；选矿过程；自动化技术；发展趋势
　　0引言
　　随着矿产资源的不断减少和矿业市场竞争的日益激烈，如何充分有效地利用有限的资源，提高企业的市场竞争力，实现生产过程信息化、自动化是中国矿业深化改革、技术创新及生产管理上台阶的必由之路。近年来，国内许多大型选矿企业在技术改造中，大力推广电子信息技术应用与信息资源的开发，工业生产过程控制广泛采用了微电子与计算机技术。用
　　新工艺、新技术、新方法开展了创新改造工作，使企业管理信息化、生产过程自动化、设备智能化的水平有了较大提高。很多大企业已从单项开发应用向集成化、综合化发展，向管一控一体化、现代集成制造系统方向推进，特别是大型选矿企业的整体自动化水平提高较快、绩效明显。
　　实现选矿生产过程自动化，可提高破碎机、磨矿机台时处理能力，降低生产成本，提高劳动生产率和产品质量，使能耗和原材料消耗显著降低，劳动强度大大地减轻。实现选矿生产过程自动化主要包括：破碎、磨矿分级、选别、脱水过滤及浓缩、尾矿输送等生产过程的自动控制。通过计算机网络系统实现在线优化生产调度和管理，使整个选矿生产过程处于最佳状态，最大限度地提高产量、精矿品位和金属回收率等技术经济指标，达到高产优质、节能降耗的目的。
　　1破碎流程自动控制
　　近年来，新型破碎设备及其控制系统发展很快。国内外众多厂商从产品结构上对该类设备不断地进行改进、完善，取得了比较好的效果，并相继推出众多高效、可靠、节能的新产品。相比较而言，因受自动化发展水平的影响，国内在破碎机控制方面的研究相对落后。近十几年来，国外在一些产品上，装备了相应的检测仪表和自动控制装置，在设备保护、稳定操作、提高生产能力等方面起到了一定的作用。
　　对于国产圆锥破碎机，由于其排矿口尺寸不能动态调整，生产中采用固定排矿口，定期进行人工重新调整的方法来控制产品粒度。控制系统主要选取主传动电动机的功率(或电流)作为被控参数，控制策略一般采用恒功率或优化功率方式，动态调整给矿机给矿量的大小，使主机的负荷稳定在设定的要求之内；同时，检测破碎机润滑系统的温度、压力、流量等，具有完备的保护功能。而马坑矿业股份有限公司细碎采用的是进口的山特维克SANDVIK-H6800破碎机，其配套的ASRi能系统自动调节破碎机主轴位置从而控制排矿口的大小并具有完备的保护功能，与国产破碎机相比优势明显。
　　2磨矿分级流程自动控制
　　在选矿工艺中，磨矿分级作业是一个必不可少的重要工艺环节，其工作状态的好坏对选矿工艺指标、能源消耗以及生产成本的影响至关重要，直接关系到选矿生产的处理能力、磨矿产品的质量，对后续作业的指标乃至整个选矿厂的经济技术指标有很大的影响。为了充分挖掘磨矿分级作业的内在潜力，寻求高效的有效途径，对磨矿分级自动控制的试验研究具有
　　十分重要的意义。磨矿分级系统有4个主要的技术指标：球磨机台时处理量、磨矿分级粒度、磨矿浓度和溢流浓度。影响这些技术指标除了原矿性质以外，还与排矿水量、返砂水量、磨机充填率等因素有关。因此，有必要对磨矿分级系统实施自动控制，其目的是为了提高磨机效率，稳定分级溢流粒度，为选别作业提供合格的溢流产品。
　　磨矿分级作业是一个复杂的作业过程，参数的耦合性很强，仅靠单输入、单输出的PID控制回路难以实现很好的控制效果，必须由一模糊控制器进行协调，以确保各控制回路的协调工作，实现控制系统的智能化控制J。根据控制系统回路的特点，采用不同的控制策略。简单的回路采用智能PID控制，复杂的回路采用串级控制、模糊控制等。各智能PID控制
　　回路的给定值由一个模糊控制器根据系统运行情况自动计算。当矿石硬度、粒度、磨机介质、负荷量等发生变化时，球磨机的最佳处理量将发生变化，这时磨矿分级作业的控制参数必须及时作出相应的调整。
　　某选矿厂磨矿自动化控制系统设置了给矿量、电流检测、磨机电耳值、工艺流程、返砂水控制、排矿水控制、溢流浓度检测和报警信号等检测控制项目，通过这些项目控制磨矿阶段的各个工艺参数，综合分析判断磨机状态并指导控制，使系统运行稳定而可靠；模糊控制+PID调节的先进控制方式使控制效果达到最佳；可实现局部与全部系统的监控及手动、仪表盘手操器手动、现场人工操作等多种手动操作方式；先进的控制系统和高效可靠的仪表组合使系统使用更耐久；其人性化的组态画面使操作更加简单方便。给矿控制省事方便，当人工设定每小时的给矿量，系统便会自动根据矿量情况进行调节。给水控制也是简单易操作，当设定需要的值时，计算机系统便会根据浓度自动计算出所需要的给水量。
　　3浮选流程自动控制
　　泡沫浮选法是世界上选别矿物原料最主要的方法，泡沫浮选作为一种工业规模的选矿技术至今已有100多年的历史，相对成熟的磨矿分级智能控制技术，浮选自动控制发展相对滞后，基本采用闸板阀和锥阀现场调节液位，没有建立自动控制系统。随着近几年浮选设备大型化，自动控制技术、检测技术、执行机构的快速发展，浮选机的自动控制得到创新和发展。
　　3．1加药自动化控制
　　浮选自动加药控制系统是一种可远距离自动控制及调节的准确定量、定时加液装置，采用程控加药机进行自动给药，可同时控制多个药点的给药量。
　　药剂添加控制系统主要分为控制部分和执行机构，其中工业中多采用PLC进行控制；执行机构主要有电磁阀式和加药泵式两种。由于电磁阀成本较低，维护方便，现场应用最多的是电磁阀式控制H。
　　3．2矿浆液位自动化控制
　　在浮选作业中，对浮选槽液位和气泡厚度检测非常重要，对浮选槽的液位和充气量进行控制一直是个难题。
　　国内某大型铜选厂选用200m超大型充气机械搅拌式浮选机进行生产，所配用矿浆液位自动控制系统由矿浆液位测量装置、就地控制操作盘、气动执行机构组成。矿浆液位测量装置包括测量筒、超声波探头测量装置、激光测距仪、喷淋清洗装置。就地控制操作盘包括智能单回路调节控制器、电动执行机构操作盘。但由于浮选机使用机械搅拌式装置，搅拌强度较大，故矿浆液位较难精确自动控制。
　　3．3浮选柱自动控制系统
　　浮选柱与传统的浮选机不同，它不使用机械搅拌装置，没有了剧烈的搅拌，有助于提高选择性及微细粒级矿物的回收率。给入矿浆进入浮选柱，与气体分散系统产生的微小气泡所形成的上升气泡区的方向相反而逆向下降。与气泡碰撞并附着在气泡上的矿物升到浮选柱的顶部，最终达到矿浆(捕集区)与泡沫(精选区)的界面。通过调节浮选柱尾矿管阀的一个自动控制回路，将这个界面控制稳定。浮选柱一般采用3个自动化控制系统来控制：浮选柱界面高度控制系统、冲洗水流量控制系统以及分散器空气流量控制系统。
　　4选矿自动化现存问题及发展趋势
　　4．1选矿自动化应用存在的问题
　　(1)选矿自动控制设计不合理、不完善。这是许多控制系统不能长期正常运行甚至无法运行的主要原因。有的设计不切合实际，主要表现在控制过程的程序设计不合理；仪表选型不合理，不能充分发挥其性能，对仪表可能出现的问题没有充分估计。
　　(2)传感器设计缺乏创新性。传感器是选矿自动化过程中的核心组件，一些选矿重要控制过程中的传感器仍然存在安装复杂、可靠性差、测量精度低等问题，直接影响到选矿自动化的推广应用和发展。另外由于选矿作业环境比较差，导致传感器使用寿命短，因此传感器的质量问题也是一大因素。
　　(3)选矿控制系统投入运行后需要大量的维护工作。许多选矿厂在对自动化系统的长期使用和维护方面缺乏必要的重视，没有长久的系统维护计划，或缺乏相关专业技术人员进行维护，无法自行解决系统可能出现的故障。一旦系统开发方的技术支持减弱，系统很可能因为设备故障、工况变化、人员变化等情况而难以正常运行。
　　4．2选矿自动化技术发展趋势
　　尽管目前国内选矿自动化技术应用还存在很多问题，但可以看到，中国选矿自动化还是取得了很大的进步。随着电子技术、控制技术、计算机技术等的不断发展，以及矿山对选矿自动化的重视，在激烈的矿业市场竞争压力作用下，中国选矿自动化技术将得到迅速的发展。
　　(1)矿山专用检测仪表的研究与开发。利用电子技术方面的一些最新成果，如新型传感器代替原有的检测方式；采用高分辨率、低噪声的半导体传感器及剥谱技术，研究开发新一代载流品位分析仪，解决相邻元素和低含量元素的测定，提高仪器的使用性能，扩大仪器的应用范围。
　　(2)自动控制理论和方法的改进以及先进控制软件的开发。自动控制理论和方法的主要发展方向是人工智能技术。人工智能技术是神经元网络、模糊控制、专家系统及其相结合的智能控制系统，近年来在工业自动化中得到多方面应用。现在控制理论和人工智能几十年来的发展已为先进控制技术奠定了应用理论基础，控制计算机尤其是DCS的普及与提高为先进控制(APC)的应用提供了强有力的硬件和软件平台。人们不再停留在传统PID控制策略，逐步发展了串级、比值、前馈、均匀、预测估计、专家系统、模糊控制及最优控制等复杂控制系统。这些控制方法在很大程度上满足了单变量控制系统的一些特殊控制要求，但并不能适用所有的过程和不同的要求。先进的控制理论和控制软件在选矿自动化的应用，必将大大推动选矿自动化的发展。模型预测控制(MPC)、智能控制(IC)、优化控制，这几种控制方法将成为选矿过程控制的主要发展方向。
　　(3)向“数字化矿山”发展。随着计算机技术、网络技术和自动化技术的发展，矿山行业信息化应向综合化、智能化和多功能化方向发展。
　　5结语
　　通过以上分析情况来看，我国选矿自动化技术发展起步比较晚，不过相信选矿工业采用信息技术，自动化控制全面改造的方法。一定会大大提高企业生产能力水平，增强矿山企业的综合实力，实现矿业的可持续发展，必将为有色金属有远大的推广前景。
　　[参考文献]
　　[1]曾云南，赵保坤，周维新，等．工业以太网在金属矿山碎矿自控系统中的应用『C1／／中国金属学会．中国钢铁年会论文集．北京：冶金工业出版社，2005(2)：63—67
　　[2]王泽红，陈炳辰．球磨机负荷检测现状与发展趋势[J]．中国粉体技术，2001(2)：19—23．

《详细分析自动化技术控制在选矿中的应用及未来发展》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 详细分析自动化技术控制在选矿中的应用及未来发展

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-18935