自动化控制对现有矿山磨矿分级系统优化工作的意义

裴得金，郭 伟，赵艳宾，解 钊

（中国黄金集团西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏 拉萨850020）

我国是一个选矿大国，但国内选矿厂普遍存在资源品质差造成选矿能耗高、劳动生产率低等问题，使得成本居高不下，企业缺乏竞争力，因而急需寻求改进现状的手段。自动化控制是利用自动化技术、计算机技术、网络通讯技术，实现选矿流程生产过程集中自动控制，保证了系统操作的及时性和可靠性，杜绝了因调整不及时造成的生产系统产能浪费，确保流程时刻处于健康、稳定、高效的运行状态。大量减少了现场的操作工，实现减员增效，提升企业的设备与生产水平。解决了长期以来矿山企业依靠人工操作，流程工艺效率低，生产协调一致性、透明性差的缺点。提高了企业生产和决策反应速度与水平，实现过程工艺的精细化管理，使企业的生产得到稳定、快速地健康发展。

1 研究的意义

磨矿工序是选矿生产的重要工序，其主要任务是为下道选别工序提供解离充分但过粉碎轻的入选矿物。

磨矿工序作业的好坏，直接影响选别指标，因此加强磨矿分级工序技术操作，是搞好选别指标的重要前提，必须严格磨矿分级工序技术操作，确保浮选入料的浓、细度，以满足选别工序技术要求。

磨矿工序是选矿生产能耗最高的工序，为此加强磨矿管理，严格技术操作，在满足溢流浓、细度的前提下，尽可能地提高磨矿台效，是降低磨矿工序以及选矿生产全过程能耗最有效的途径。

2 国内研究现状分析

我国在20世纪90年代开始从国外引入此技术，但由于国内人工成本较小，节能环保意识不强同时购买成本较高等原因未能得到推运用。

21世纪初随经济与技术的发展，矿山自动化得到了重视，很多有实力的矿山开始走向矿山开始走向自动化，研究院也把目光投向磨矿自动控制系统。先后有北京矿冶研究院、长沙矿冶研究院、中南大学、马鞍山设计院等推出了自己的磨矿自动控制系统，并在一些矿山得到了一定应用。经过21世纪头十年的发展，磨矿自动控制意识在很多矿山得到了宣传。一些实力雄厚的矿山也开始研发自己的自动控制系统，鞍钢、包钢、新钢也于2010年前后发表了磨矿自动控制系统的成果。

90年代从国外引进磨矿自动控制系统开始，我国在不断的研发和完善磨矿自动控制系统。2000年起在有色金属矿山金堆钼业公司，铁矿山新疆雅满苏矿业、内蒙古包钢钢联股份有限公司、首钢矿业有限公司水厂铁矿、中金内蒙古矿业有限公司等选厂得到了推广应用，并收到了很好的效果。

3 系统评估

该系统基于各种仪器仪表的检测数据，借助计算机系统的数据处理，通过建立自己独有的计算模型和控制模型，完成对各个过程量的控制调整。相对传统自动化控制模型的建立，该系统更注重对磨机及浆液系统的检测控制，通过对磨机电耳量与电流量的检测分析，借助于模糊计算理论，分析出最佳控制区域及不同点位磨机所对应的实际运行效果，模型的建立不但需要精通的计算机控制理论基础，更需要借助于多年对磨机状态的研究、数据分析及丰富的现场磨机调整经验；浆液系统的检测不但要做好各流程点位的矿量平衡，更主要是各流程点位的控制逻辑关系，控制优先级及一些模糊量的引入主要是依靠对工艺流程设计的高度理解和计算机数据运算的双重结合。

4 控制的目标

磨矿分级流程的自动化控制，使用已成熟的自动化控制技术，以经济效益为中心，以满足生产需要为重点，整体规划与实施，控制系统同时具备开放接口，以备将来实施全流程扩充以及改造的自动化控制的需要。

实现磨矿分级计、控、管一体化，提高系统启、停效率，磨矿现场无人值守，形成集中操作与巡检企业的生产组织模式，减少岗位工人现场一线工作时间，降低故障及事故发生的概率。

建立一个运行可靠、操作方便灵活、功能实用、维护简单的磨矿分级自动化控制系统，在稳定磨矿分级产品要求的前提下，实时根据物料性质调整现场工艺参数，实现磨矿分级系统运行效果的最优化，提高磨机产能，降低单位能耗。

5 关键控制模型

针对现场的工艺及对控制目标的要求，制定出控制目标及相应的控制逻辑关系，确定所需仪器仪表、控制柜等控制工具的类型和数量，并通过专有的控制软件保障控制手段的实现。

单针对一些重点控制点位的控制理论是相似的，就磨矿分级自动化控制而言，重点点位主要有两个：一个是磨机的控制；另一个是关于分级系统的控制。

5.1 磨机系统控制

每种磨机都有其独有的最佳处理状态，人工操作无法准确判断磨机当前的运行状态，且操作调整具有瞬时性及滞后性的问题，无法做到时刻将磨机运行状态调整到最佳，造成磨机产能浪费；通过自动化系统对磨机运行工作状态的检测，精确判断磨机目前运行状态是处于空载、满载或超载状态，借助于专有仪器仪表对磨机的运行状态进行实时监测，并将控制信号反馈给PLC系统，PLC系统凭借设定的控制逻辑和数据库，对磨机系统进行调整。及时调整入磨给矿量，保证磨机始终处于一种运行状态最佳且满载的状态，杜绝给矿量过低造成磨机产能浪费的现象，或给矿量过大造成的涨肚跑粗现象的发生；并通过对补加水添加量的精确控制调整保证磨机磨矿浓度始终处于最佳磨矿条件，提高磨机磨矿效率。

5.2 旋流器分级系统控制

旋流器分级效率受给矿压力、给矿浓度、给矿流量的影响很大。矿浆池液位过高或造成矿浆外溢，过低会出现渣浆泵喘气现象，所以对矿浆池的液位调节非常必要，而且泵池的液位高低会影响旋流器的分级浓度。矿浆池安装超声波液位检测仪表，旋流器给矿安装浓度检测仪表、压力检测仪表，根据设定的分级浓度、压力、液位，通过自动化系统控制渣浆泵频率，调节泵浆池加水量，达到旋流器给矿的浓度、压力、矿浆池液位三者之间的关系平衡。从而稳定旋流器分级效果、矿浆池液位的目的。

6 技术核心

1）相关工艺及设备的深度研究，只有熟悉工艺及相应设备，才能保证所设计产品的实用性。

2）控制模型的建立，须以现场工艺条件为出发点，在保证实用性和可靠性的前提下，简化相应逻辑。

3）过程控制中模拟量的运算调整，需保证不但有计算机编程进行数据调整的能力，更需要具备对工艺及设备运行情况的系统分级和精确调整的能力。

7 综述

针对过程工艺不稳定性的特征，通过自动化的实时控制调整，最终实现以下目标。

1）实现磨机产能最大化，杜绝过磨及产能浪费，降低单位能耗。

2）稳定磨矿分级产品指标，保证后续选别工艺的选别效果。

3）实时集中监测控制，改变现场的生产管理模式，使岗位由操作型转变为巡检维护型，减轻劳动量或劳动力投入。

4）稳定运行及对设备的实时故障监控，提高系统运行的可靠性，减少设备维护量。

5）改变管理模式，实现可视化操作及远程监控，提高企业管理的透明度及时效性。

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