自动控制系统在选矿过程中的应用

李明亮 岳 峰

(1.包头鑫达黄金矿业有限责任公司, 内蒙古 包头 014060; 2.北京憶众联创电气科技有限公司, 北京 100086)

电力节能

自动控制系统在选矿过程中的应用

李明亮1岳 峰2

(1.包头鑫达黄金矿业有限责任公司, 内蒙古 包头 014060; 2.北京憶众联创电气科技有限公司, 北京 100086)

介绍了某黄金选矿厂破碎、磨矿分级、浓浸工艺流程及其存在的问题，通过对破碎、磨矿、浓浸控制系统进行自动化控制系统改造，稳定了工艺流程，提高了生产效率，降低了生产故障率，减少了工人的劳动强度，取得了显著的经济和社会效益。

选矿； 破碎； 磨矿； 浓浸； 自动控制系统

0 前言

随着企业管理要求的不断提高以及计算机技术和信息技术的高速发展，自动化控制技术越来越受到工矿企业的重视。企业信息化是当今企业现代化的一个重要标志，直接影响企业的竞争力。同时，企业信息化正朝着过程控制与生产管理一体化的方向发展，形成了企业综合自动化的新模式。这种新型模式的自动化管理信息系统正在得到广泛应用。本文以内蒙古鑫达黄金矿业有限公司选矿过程为例，详细介绍了模糊控制理论在选矿过程中的应用。

1 项目介绍

内蒙古鑫达黄金矿业有限责任公司是一大型黄金采选联合企业，位于内蒙古包头市。1992年建成投产，生产规模为300 t/d，经过多次改扩建，目前生产规模为2 000 t/d，本次技改工程新增生产能力2 500 t/d，改造后矿山总的生产能力达到了4 500 t/d。本次改造项目主要包括破碎车间、磨矿车间、浓缩浸吸车间等，工艺流程图见图1、图2、图3。

注：LTC0101～LTC0104为为改造后增加的料位计图1 破碎工艺流程

注：DM01、DM02为改造后增加的浓度计； FI01、FI02为改造后增加的流量计图2 磨矿工艺流程

破碎采用三段一闭路工艺流程，见图1。矿石由2#皮带转运到选厂原矿仓，原矿仓内的矿石经重型板式给矿机给入C110颚式破碎机粗碎，产品经1#胶带输送机给入HP400圆锥破碎机中碎，其产品经2#胶带输送机给入2DYK3673圆振筛，筛上产品经3#胶带输送机给入HP500圆锥破碎机细碎，HP500圆锥破碎机与2DYK3673圆振筛形成闭路，筛下产品经4#胶带输送机给入粉矿仓。

磨矿采用两段磨矿旋流器分级的工艺流程，见图2。粉矿仓内的物料经皮带给矿机、胶带输送机给入一段(MQY4270×6500)球磨机，球磨机排矿经砂泵给入一段(Φ500×3)旋流器组，一段旋流器沉砂与一段球磨机构成一段闭路磨矿，一段旋流器溢流给入由二段(MQY4270×6500)球磨机与二段(Φ500×3)旋流器组成的二段闭路磨矿系统，二段旋流器溢流经除屑筛除屑后自流至NXZ- 24浓缩机浓缩，NXZ- 24浓缩机溢流水进入回水系统，返回流程循环使用，浓缩机底流进入氰化浸出系统。

在浓缩浸吸工艺中，NXZ- 24浓缩机底流浓度控制在40%左右，浓缩机底流矿浆进入到2台串联Ф12×13 m浸出槽及5台串联Ф12×13 m浸吸槽，活性炭在最后一台浸吸槽加入，由首台浸吸槽提出载金炭进入解吸电解系统。浸吸尾矿经安全筛后进入尾矿作业。

2 改造前存在的问题

改造前的设备处于现场手动状态，磨矿的给矿量、给水由人工调节，由此便存在以下问题：

(1)无法动态调整给料量。当矿石性质变化时，给矿设备不能自动调整给矿量。给水由人工调节，给矿量变化时不能及时调整，影响产品合格率，且人工调节难以实时监控矿仓料位，设备空转率高，造成效率降低，能耗增加，也容易造成设备故障。

(2)旋流器给矿流量和浓度没有动态调整，无法达到理想的分级效果。

(3)分级机溢流浓度没有检测，更没有动态调节，影响分级效果。

(4)工人直接接触运转设备、粉尘及噪音，存在人身安全隐患，且劳动强度大，增加人力成本和管理的难度。

(5)由于缺乏对生产过程的实时检测，不能充分发挥设备的生产能力，更在很大程度上影响了设备潜力的发挥。

(6)存在冗余的检测、控制和调节手段，设备长期低负荷运转，不能保证生产指标处于稳定较佳的状态，造成能耗、成本的增加。不能实现设备故障的早期诊断和及时维护，易使故障扩大，发生严重设备事故，中断生产。不能长期积累数据，决策人员无法依据过去的生产数据分析总结，提出更合理的生产计划。粗放式的生产组织和管理，无法满足现代企业的生产和管理要求。

上述问题的存在，在很大程度上影响了矿山的生产及经济效益。为此，需对设备进行自动化系统改造。

3 自动化系统改造

自动化控制系统分三个部分：碎矿控制系统、磨矿控制系统和浓浸控制系统。

3.1 碎矿控制系统

本次改造在原矿仓，缓冲仓，粉矿仓分别加设料位计，见图1、图3。实现了破碎设备相互联锁，设备启动顺序按照物料走向的逆向顺序依次启动，正常停机的顺序按照物料走向的正向顺序依次延时停车，故障引起的紧急停车是故障设备之前的所有设备立即停车，故障设备之后的设备顺序延时停车，有效的防止了皮带堆矿事件的发生，减少了工人的劳动强度，减少了设备空运转，提高了生产效率。

图3 改造后的碎矿控制系统

在鄂式破碎机和3#皮带上安装电流互感器，根据鄂式破碎机和4#皮带的负荷情况，控制重板给矿机变频器频率，控制给料量，提高了工作效率。

在原矿仓、缓冲仓和粉料仓安装料位计，实现了料位上下限报警和自动停车，减少了设备空转率。

在圆锥破碎机上安装料位计和电流变送器，根据料位和电流情况，自动调节圆锥破碎机的给矿量，实现圆锥破碎机的恒功率控制，提高破碎效率，节省能源。

在皮带上安装了跑偏、拉绳、撕裂开关，保证皮带的正常运行。

3.2 磨矿控制系统

改造后的磨矿控制系统如图2、图4所示。本次改造在旋流器出入口分别加装了流量计和浓度计实现了磨矿设备相互联锁，大大减少了人为误操作给设备带来的危害。

在7#皮带输送机上安装皮带秤，在皮带给矿机上安装变频调速器，控制了球磨机的恒定给矿，同时统计球磨流程的处理量。

图4 改造后的磨矿控制系统

图5 改造后的浓浸控制系统

通过音频和电流检测，分析球磨机运行状况，采用先进实效的自动控制，通过优化和修正给矿量、给水量，控制球磨机的磨矿浓度，使球磨机效率到达最佳的状态。保证球磨机处于稳定的工作状态，即其负荷、功率等参数控制在一个较理想的范围，避免空磨或者“涨肚”的发生，从而提高球磨机生产的效率，提高球磨机的产量和产品质量，充分发挥球磨机的潜能。由于球磨分级系统具有多参数大滞后的特点，所以在选矿过程中实时检测球磨电流，球磨音频、给矿量、给水量以及旋流器的给矿流量、浓度、压力和旋流器溢流流量、浓度，不断的对各种参数进行综合分析，判断球磨工作状态及变化趋势，通过模糊控制理论和手段，采用自诊断自校正技术，智能识别各种参数变化的特点和规律，自动甄别和综合判断，使系统对球磨机的运行状态分析准确、及时、可靠，自动而平稳的调整使球磨机处于较佳的工作状态，同时降低球磨机的故障率。

通过对旋流器泵池液位及旋流器给矿流量、浓度、压力的检测，进行闭环控制，通过调节旋流器泵的频率和泵池加水量来达到了理想的分级效果。

3.3 浓浸控制系统

改造后的浓浸控制系统如图5所示，在浓缩机底流的一条管路安装浓度计和调节阀，对浓密机底流进行浓度检测，根据浓密机浓度进行排矿调节。

安装氰化钠流量计，实时显示氰化钠的流量，控制氰化钠加药泵，实现氰化钠的自动添加和计量。

对氰化钠加药车间的HCN气量进行在线监测、显示和报警，减少和杜绝安全事故的发生。

对浸出浸吸槽的液位进行高低限检测和报警，工人可以在控制室很方便的了解现场浸出浸吸槽的实际液位情况。

安装尾矿泵池液位计，对尾矿泵采用变频驱动，实现尾矿输送自动控制。

4 改造效果

包头鑫达选矿自动化系统应用后，达到了提高生产效率、降低能耗、提高选矿过程的回收率和精矿品位、降低工人劳动强度等目的，具体体现在以下几个方面：

(1) 提高生产效率。充分发挥球磨机的运行潜力，使球磨机达到最佳负荷运行状态，可提高产量5%～10%。

(2) 节能降耗。由于实现了自动化的过程控制，从而提高了设备效率，减少了设备空转，减少了人为因素，优化了作业过程，减少了电、水资源的消耗，节电8%左右，节水5%左右。

(3)有效降低设备故障。由于实时监控设备运行状态，统计设备运行数据，通过检测数据分析，从而有效避免了由于人工巡检无法检测到的事故隐患，做到及时维护和更换设备，保证了生产的顺利进行，延长了设备的使用寿命，降低了设备维护费用。

(4)提高回收率和精矿品位。由于实现了自动化的过程控制，球磨机达到了恒定给矿、比例给水，保证球磨机达到65%最佳浓度，从而保证进入旋流器分级的矿浆浓细度，这是提高精矿品位和产品回收率的关键。

(5)管理实现精细化。对系统进行实时的检测，并实时将设备运行数据、生产数据传输到管理部门。使办公自动化成为可能，加强生产管理、安全管理、成本管理、质量管理、设备管理，提高企业的管理、信息化水平，降低管理成本。

(6)降低人力成本。自动化改造完成后，将大大提高系统自诊断能力，减少设备维护维修的工作量，降低工人的劳动强度，保证生产和设备安全，通过智能化的测控手段，设备具有自动调节能力，使部分劳动力解放出来，为优化生产组织、人力资源配置提供了条件，降低了人员成本，改善了工作环境。

5 结论

(1)该系统的投入对包头鑫达矿山产生了较大的经济效益、环保效益和社会效益。

(2)提高管理效率，降低管理成本。生产过程的数字化使管理自动化成为可能，加强了生产管理、安全管理、成本管理、质量管理、设备管理，提高了企业的管理、信息化水平，降低管理成本。

(3)提高人员素质。通过信息化的管理，为企业进行数据分析、工艺检测构建平台，能够为企业培养一批熟悉工艺、了解设备的技术骨干。

Application of Automatic Control System in Beneficiation Process

LI Ming-liang, YUE Feng

This paper introduces the process of crushing, grinding and classification, concentrated lea-ching, and the existing problems in a gold plant. Through transforming the control system of crushing, grinding, concentrated leaching into the automatic control system, the process flow is stabilized, production efficiency is improved, production failure rate is decreased, labor intensity is reduced, and finally remarkable economic and social benefits are gained.

beneficiation; crushing; grinding; concentrated leaching; automatic control system

2014-05-05

李明亮(1985—)，男，山东东营人，大学本科，工程师，现任内蒙古包头鑫达黄金矿业有限责任公司选冶厂副厂长。

TP273

B

1008-5122(2014)05-0034-05