高硬度磁鐵礦選礦工藝設備優化及自動化控制分析

曾永剛，楊啟學

（烏魯木齊泰迪安全技術有限公司，新疆 烏魯木齊 830001）

機械制造在我國出現于19世紀中期，由于其在各行業帶來的較大生產效率，所以說在近幾年取得了迅猛的發展。選礦設備作為我國主要的開礦中的主要力量，已經極大地提升了我國在礦產開采以及加工行業的裝備水平，有效的減少了設備的功耗。近幾年在選礦設備已經從磨礦，磁礦，破碎等相關方面取得了很大成績。但相比國外來說，無論是設備的工藝水平還是自動化水平上，都無法使開礦工作處于最優的生產狀態。所以我們要積極的進行選礦工藝設備的優化以及自動化的發展[1]。

1 基于高硬度磁鐵礦選礦工藝設備及自動化控制概述

選礦廠的供礦石通過斜坡道與豎井提升設備進行雙向供礦，礦石借助無軌運輸車輛運送到地表礦場，在鏟車輔助下直接倒入礦倉。目前的一些大企業也逐漸的將選礦過程推向一體化的管控模式，通過自動化的選礦能夠提升破碎機，磨碎機的處理能力，有效降低生產成本，減輕人工勞作的強度。自動化的選礦流程為：礦石破碎、分級磨礦、選型、退稅過濾，最后進行尾礦輸送。自動化控制系統能夠以計算機網絡為技術條件實現遠程的監控調度和管理，有效提升的選礦的精確性和產量，符合優選優產，節能減排的發展目的。

2 高硬度磁鐵選礦常用設備及自動化應用

2.1 破碎過程的自動化控制

破碎設備以國外的設備較為先進，在國產產品引進基礎上安裝了對應的檢測設備及控制裝置，能夠有效的提升操作穩定性和自動化，具有提升選礦生產能力的作用。國內圓錐形破碎機，其排礦口無法動態調節，只能通過人工定期調整來對礦品粒度進行滿足。控制系統主要是通過控制傳動電動機的功率。在實施上以恒功率或者功率優化為主要途徑，通過廢礦量的大小調節來確保主機主語穩定的負荷狀態。另外，需要對破碎設備進行嚴格的溫度、流量及壓力的測定來優化設備功能。我國多家公司還引用了芬蘭的Nord-berg HP破碎機，這個設備具有較強的破碎能力，極大的提升了我國礦場的礦石破碎效率。自動化系統主要是借助串行控制，使得礦品得到動態的管控，充分的體現了破碎處理能力。便于后期的礦石篩分流程優化。借助現代化的網絡技術，可以對破碎過程進行遠程的控制和分析，從而使得破碎控制自動化水平得到提升[2]。

2.2 磨碎分級的自動化控制

對礦石進行磨碎分級是重要的一個環節，磨礦分級的指標分析主要有四個：磨礦處理量、分級粒度、磨礦及溢流的濃度。出了原礦對這些指標與影響外，還會受到礦石流量，返砂水量及充填率等的影響。為此，必須對磨礦分級做進一步的自動化控制來確保運行效率和經確定，為后期進行合格的溢流產品做好保障。磨礦分級過程比較復雜，單輸入或者單輸出都不能很好的進行系統運行控制。必須通過模糊控制技術進行綜合協調，確保各個控制系統能夠實現綜合性的智能控制效果。按照不同的系統回路，可以進行不同的控制策略。PID控制簡單的回路，串級和模糊控制用于復雜回路。每個PID的控制回路參數由模糊控制器進行計算給出。參數的設置要根據礦石的粗細、硬度及負荷量進行對應的變化調整，模糊與PID的并行控制，能夠實現局部與全部的協同監控，并且人性化的操作界面有利于操作的便捷性，系統可以根據礦量情況進行自動的調節，在給水控制上也非常簡單，計算機系統可以根據濃度進行自動調節。

2.3 礦石浮選的自動化控制

2.3.1 藥劑添加的自動化控制

藥劑自動化控制添加主要是控制和執行兩個環節。多采用PLC技術，主要的執行元件為電磁閥和加藥泵兩種形式，電磁閥相對成本更低，維護便捷，所以應用最多。浮選的自動加藥控制能夠實現遠程調節和自動控制，通過對加藥機的遠程控制來實現自動給藥，并可以實現多個節點的同時給藥。

2.3.2 液位的調節控制技術

做好浮選槽的液位控制，并對氣泡的聚集厚度進行測量是比較關鍵的。但同時這項控制技術也難度較大。目前用于選礦中礦漿液位控制是主要是浮選槽液位測量計，這在國外很多國家已經開始使用，我國在銅礦的選礦中也有一定的應用。

2.3.3 浮選柱的自動控制應用

浮選柱不同于普通的浮選機，它不需要劇烈的攪拌和振動將礦漿注入到浮選柱侯礦漿與系統內的氣體形成相反的逆向下降。與氣包發生碰撞并附著在氣泡上的礦類上升到浮選柱的頂部，最終到達礦漿的與泡沫的表面，從而實現更加微細的礦粒選擇回收。浮選柱一般由三個自動控制系統來執行：主要是控制漿面高度、沖洗的水流量以及空氣流量[3]。①界面高度控制。界面位置由球狀浮子與超聲波探測器進行測量，在柱底流管路上的自動夾管閥控制系統發出與泡沫礦漿位置正比例的信號，由的借助U型管原理，通過調節礦槽溢流口高度實現液位調節。②沖洗水流控制。借助流量計進行水流測定并通過控制閥進行自動控制。

水流測量必須保持水平穩定，在估算額定沖水量同時可以適當進行偏流的調整，流量大小跟供料的品質、速率及溢流質量的回收率。③空氣流的分散控制。合理控制空氣流能夠確保浮選柱運行良好。先通過流量計進行空氣流量測量并借助球形閥進行控制。低于標準值泡沫不穩定，高于則氣泡不斷凝結。空氣流量測定值會隨著投放藥量、噸位及礦品而發生變化。

3 當前選礦設備及自動化中的問題

3.1 選礦設備的自動化工藝設計不夠合理

由于系統設計不夠完善，使得其在運行中無法實現有效的自動控。儀表的選型不準確，無法發揮其正常的測量性能，沒有對儀表可能出現的問題進行事前的分析。

3.2 缺乏創新性的傳感器設計

在選礦自動化設備中，傳感器是較為核心的部件。當前的選礦設備中，傳感器的安裝比較復雜，并且面臨著可靠性差，測量精度不夠精確等問題，使得選礦自動設備的應用受到影響。

另外，由于選礦作業環境比較復雜，可能會導致傳感器使用壽命不長。所以，如何對傳感器進行設計創新也是一個重要因素。

3.3 選礦設備運維工作量大

由于很多選礦廠對各類設備的自動化運行缺乏有效的日常維護，并且缺乏在設備維護方面的專業人才。使得很多運行中的一些問題得不到及時的解決。

一旦相關的自動化設備缺少了廠家的技術支持，那么就很有可能因為系統上的故障或者是工況變化無法使自動化設備正常運行。

4 未來的選礦工藝設備及自動化發展探析

4.1 選礦專業檢測儀器的開發和利用

借助電子技術，新型的傳感檢測儀將具有高分辨率、低噪音。能夠開發出具有波譜技術的載流品位分析儀，對含量較低的元素進行測定，辨別相鄰元素，更方便選礦的準確進行。

4.2 自動控制先進的自動控制理論及其軟件

在自動控制的發展方向上，主要是走人工智能化技術。人工智能借助神經元網絡、專家系統以及模糊控制，將智能控制系統進行相互關聯。特別是DCS和APC在計算機控制系統中的提升了軟件和硬件的適用性。人們由單獨的模塊控制轉變為串級比值、預測、模糊控制、最優控制等較為復雜的系統[4]。這些先進的控制理論及軟件在選礦自動化中的應用。將進一步推動選礦的自動化技術發展。特別是模糊預測，控制技能控制將會成為選礦過程中主要的自動化發展方向。

5 結語

總而言之，我國的選礦自動化技術落后于發達國家。必須積極地進行信息技術、自動化技術以及相關自動化控制設備的研究和應用，全面提升各類技術及設備的創新能力和實際應用水平。以選礦自動化技術的提升，確保礦業的持續發展。