江西地區鐵礦選礦自動化工程設計及優化

胡宏福

（江西省煤礦設計院，江西 南昌 330000）

江西地區大部分鐵礦資源位于江西的東南部地區的地槽褶皺帶上，該區域內出露的地層以南華系淺變質巖為主，且晚古生代地層發育完整，大部分鐵礦賦存在南華系下坊組中。該地區的主要構建成分為沉積的碎屑巖以及沉積的硅鐵質組成，其巖性組合由礦山自下而上分別為古家組、下坊組以及大沙江組[1]。該地區鐵礦經過了對此的變質作用后，變質程度主要為綠片巖相。由于江西地區的構造運動十分劇烈，因此形成了較為復雜的褶皺類型。該地區鐵礦床中的金屬礦物主要為磁鐵礦，脈石中的礦物主要包括石英石、綠泥石以及黑云母石，礦石大多為粒狀變晶結構，局部地區還存在交代結構。鐵礦中的資源主要為南華冰期的產物。

1 江西地區鐵礦選礦自動化工程設計

1.1 自動化工程設計流程

在目前選礦自動化標準流程的基礎上，結合江西地區特有的選礦工藝特點，在進行選礦自動化工程設計中，有必要增加工藝設計監測、自動化控制項目。經過篩選，選擇出適合的儀器儀表和完善的選礦設備，在此基礎上有效的節約了工程的成本投入[2]。根據近幾年的江西地區選礦涉及以及生產現場的具體要求，為保證在選礦的過程中，各工藝環節的生產指標更加平穩，在設計時，增加計算機集中控制系統的投入，通過在選礦工藝中計算機對各個指標數據的監測可以看出，對選礦流程主要操作進行自動化控制，對監測相關數據信息的限值及時預警，并實現主要參數報表的實時打印功能非常重要。

1.2 計算機自動化控制設計

計算機自動化控制是現代化選礦工藝流程中不可或缺的控制手段，因此應用計算機設備實現對江西地區鐵礦選礦工藝生產過程中的自動化。將對整個選礦廠的控制網絡作為基礎自動化控制網絡，并預先保留出與第三方設備相匹配的獨立控制設備通信接口，以及制造并執行設備接口。基礎的自動化控制設備可以通過可編程邏輯控制器進行，完成選礦工藝流程中的原礦破碎、篩選、磨礦、選礦以及過濾等工藝所涉及到的設備的順序控制以及生產工藝的流程控制[3]。

順序控制其功能可以詳細地分為生產設備的連鎖啟動功能、出現事故時的緊急停車功能、在事故狀態下的分析和處理功能，這些功能的設計能夠達到選礦工藝生產中設備的系統性、安全性以及靈活性的控制要求。生產工藝的流程控制主要是針對在生產的過程中進行控制，是整個選礦工程中提升產量、降低成本的重要保障。在選礦廠中的控制方式選擇遠程優先的形式，并在選礦現場設置預警急停按鈕。

1.3 選礦工程中的自動監測和控制項目

在進行自動化選礦的過工程中，主要的監測項目為各設備的運行狀態、料倉內物料位置、泵池液位以及給礦泵出口的壓力、濃度和流量等，通過對監測到的數據信息進行指示、記錄、預警、觸發等一系列的控制，實現對選礦工程的自動化控制。主要的控制項目包括旋流器、給礦量、球磨機加水量、液位等控制。以對旋流器的控制為例，在進行選礦過程中，粗顆粒與細顆粒之間會產生粒度差，由于受到向心浮力、流體曳力等大小不同的影響，以及受離心沉降作用，大部分的粗顆粒會經過旋流器底流口排出，而大部分的細顆粒會由溢流管排出，以此達到分離分級目的[4]。通過對旋流器的給礦濃度、給礦壓力、流量以及溢流粒度的自動化控制，當旋流器溢流粒度產生波動時，通過控制模糊化以及解模糊等操作，通過改變頻率調整旋流器的給礦壓力，以此控制溢流粒度的穩定。還可以通過對礦漿泵池的液位通過球磨機的出口加水量控制，間接地控制旋流器的給礦濃度，保持溢流粒度的穩定。

2 江西地區鐵礦選礦工藝流程優化

江西地區的鐵礦可以在細度較粗的情況下，利用濕式高梯度強磁選方法對鐵礦進行拋尾工作。現場一段球磨機的磨礦細度通常在-300目50%，因此一段磨礦分級細度可以控制在-300目50%以內即可，在優化的過程中，為了增加磨機的處理量，因此應采用兩段全閉路的磨礦流程。精選礦對于提升精礦的品位影響力較小，并且高梯度磁選機會消耗更多的能量，因此選礦工藝流程應選用一次粗選一次精選的形式進行。精選是為了保證整個選礦過程的暢通和穩定，防止在選礦的某一環節中出現故障問題導致整個選礦流程失去控制。同時粗精礦在進行細磨后再進行搖床重選能夠達到更好的效果，磨礦細度應控制在-300目95%時的效果最好，但在進行磨礦的過程中會出現粉碎的現象產生[5]。在進行中礦細磨后做強磁選可以有效的提升鐵精礦的品位，但在進行磨礦的過程中會出現過粉碎嚴重的問題，不磨做強磁選能夠得到的精礦品位較低，但可以避免鐵礦的過粉碎問題。因此在實際的選礦工程中要根據實際情況選擇適合的磨礦方式。

3 實驗驗證

通過對江西地區鐵礦的選礦自動化工程設計及選礦工藝流程優化，將其與傳統的選礦工藝流程進行對比實驗，選取江西地區某鐵礦對其進行選礦，選取同一區域內的礦石進行操作，一部分選用本文設計的選礦自動化工程進行，一部分選用傳統的選礦方式進行，并將兩種方法的相關數據進行記錄，表1為兩種方法的產率對照表。

表1 兩種方法產率對照表

通過表1可以看出，使用本文設計的選礦方法的鐵精礦產率高出傳統方法24.64%，說明本文設計的方法能夠實現對更高效率的采礦，且在進行選礦的工程中本文方法的選出的鐵精礦的品位更高、回收率更高。由于本文選礦流程中涉及了自動化控制，因此在人力和物力方面都要優于傳統方法，并且回收率提高也減輕了采礦的成本投入，因此本文設計的選礦自動化工程更具有實際的應用價值。

4 結語

選礦的自動化工程設計是礦山企業的建設中必不可少的手段。通過對選礦工程的自動化設計，保證了礦工業生產過程中設備的穩定，提升了礦產資源的產量和質量，并且大幅度的降低了工人的勞動強度，改善了選礦工程的工作環境，同時還實現了降低能源消耗、降低生產成本以及提升經濟效益的目的。