自动化控制系统在选矿生产中的应用

欧阳凯，胡 浩，张宇强

(铜绿山矿，湖北 大冶 435101)

1 前言

随着技术的发展，选矿生产作业中采用自动化控制越来越多，其重要性也越来越明显，与传统的生产作业相比，自动化控制可以降低选矿过程中的人工成本、简化操作过程、提高劳动生产率、降低能耗、稳定产品质量等。铜绿山矿在新建的选矿扩能系统中与丹东东方测控合作，对整个生产工艺采用自动化控制，建成了一套适应于生产的控制系统。目前，这套系统已运行两年多的时间，自动化系统和设备经过了生产检验，基本满足了生产的需要。系统实现：①设备的远程/就地开停车，可在控制室和现场起停，减轻了工人的劳动强度，人员配置也得到优化；②工艺参数及时直观显示，调度人员和操作人员可及时了解流程各阶段情况，快速反应调整设备，确保各工艺指标达标；③自动化系统的运用，定值给矿系统、设定液面控制，减少了人工操作的偏差；④皮带的顺序连锁开停车，取消了老式的操作柜面板指示屏，在电脑和大屏幕上显示各皮带的状态，并且增加了更多的功能，使操作人员监视更加直观，操作更加灵活、方便。

由于原设计只是满足基础性要求，在自动化、信息化方面还有一定的不足，功能比较单一，只能满足一般的控制功能，目前正在现有自动化的基础上进行进一步的升级改造。

2 控制系统及控制方案

集散式控制系统技术现在已经相当成熟，其先进性及功能都可以满足选矿生产的需要。本系统采用霍尼韦尔PLC分布式I/O，控制器和分布式I/O站采用以太网连接，所有IO站都是通过以太网现场总线与主控制器相连接，系统具有很高的扩展能力，完全适应于苛刻的工业场合。系统的电源、控制器、服务器以及网络具有较高的可靠性。在面对具体控制对象上，自动控制系统主要采用的是DP通讯方式进行控制，主要表现为工频设备全部是DP通讯，变频设备的启停和调整控制是硬接线，信号反馈是DP通讯，仪表全部采用硬接线。具体的控制方案如下。

2.1 碎矿控制方案

碎矿控制方案如图1。控制方案考虑到老的操作习惯，采取了一些类似以前开车步骤，又增加一些方便快捷的方式，如一键开车、一键停车等，同时对于特殊的设备，进行单独的设置，满足特殊情况下的使用。自动控制方面，使板式给矿机和皮带给矿与圆锥破碎机连锁成闭环，实现自动控制。通过检测破碎机的破碎腔料位以及功率，判断目前破碎机的负荷，然后变频调节板式给矿机速度以改变给矿量，实现破碎机的挤满式给矿控制，实现破碎机生产效率最大化。在对皮带的保护上，设置皮带跑偏、撕裂保护，发生问题时能及时保护皮带。对于生产中需要监视的环节，除了采用视频监控外，还安装了各种传感器，如矿仓的料位、输送的矿量，操作人员可以直观了解生产现场情况，及时处理各种问题，大大提高了生产率。

图1 碎矿控制方案图

2.2 磨选控制方案

磨选控制方案如图2。选矿的磨矿和浮选设备数量多，分布面大，除了要对所有的设备进行监控外，还要根据工艺的需要做好自动控制及优化方案。从球磨机的给矿开始，为适应入磨矿石性质的变化，矿量的给定值应在一定范围内变化，矿石好磨时矿量给定值增加；矿石难磨时矿量给定值减少。通过磨音检测，分析磨音频谱，判断磨机的负荷料位，再对磨机的功率进行检测作为修正，多个因素相结合进行分析，判断出磨机的料位，适当控制给矿量，使磨机料位始终在最佳的范围内。磨矿浓度控制和磨机的给水控制，通常根据给矿量、磨机的磨矿浓度要求，预先计算出目标给水量作为磨机给矿水的控制基准值。采用电动调节阀控制其流量，在保证能将给矿冲入磨机的前提下，控制给矿水流量将磨机内的矿浆浓度控制在工艺要求的范围内。旋流器溢流粒度控制采用粒度仪检测，将溢流粒度的信号输入控制系统，通过调节磨机的给矿量、磨矿浓度、旋流器的排矿水实现提高旋流器溢流粒度的合格率与稳定性的目的。在这些控制中所涉及的参数相互关联相互影响，除了要用专用的控制器进行优化外，还需根据现场的实际情况进行校正调节，使之符合生产实际需要。

图2 磨选控制方案图

浮选槽液位设定值与矿石处理量的多少、浮选状态以及产品质量直接相关。根据工艺指标，结合浮选槽的矿量、浮选浓度、产品质量等因素，采用红外线或激光的方式，通过浮球的反射点测量液位的高度，与设定值比较，控制汽动调节阀，调整闸板高度，进而控制液面高度。

浮选作业相关的设备，与工艺相关联进行分组，采用连锁控制，方便工人的操作。对于一些独立的设备，如泵池水泵，使之与液位连锁进行自动控制。

2.3 脱水控制方案

脱水的设备较少，主要是浓缩系统的控制。控制合格浓度矿浆，防止溢流水跑浑。以浓缩机底流浓度和浓缩机界面高度为目标值，通过对底流泵转速和絮凝剂添加量进行控制，使浓缩机界面高度稳定并输出合格矿浆。

3 结语

自动化控制在选矿工艺中的应用，对于提高劳动生产率、提高选矿回收率、降低成本、减轻劳动强度的作用越来越重要。通过不断的发展，相关技术已经成熟，其中一些关键技术在生产应用中已取得了很大的成功，成为选矿生产中不可或缺的一部分，随着技术的发展，将有更多的自动化技术应用于选矿生产。