选矿厂过程检测与控制技术研究进展

黄晓毅，罗小新，杨超群，郑卫琳，付碧峰

（陕西冶金设计研究院有限公司，陕西 西安 710032）

矿产资源开发已经逐渐向自动化、信息化、智能化方向发展。面对新形势下的挑战，选矿生产不仅要加快工艺优化、药剂研发、设备更新的步伐，更要求选矿生产过程早日实现基本操作自动化、流程管理信息化、设备控制智能化的目标，进而降低日益突出的人力成本，降低工人劳动强度，稳定品位、回收率等重要生产指标，实现降本增效的目的。

选矿生产过程中常常因为矿石品位、可碎性、可磨性等原始条件出现波动，需要在生产过程中进行各种工艺参数、药剂制度的调整优化。而常见的人工控制会使生产过程出现一定的滞后，影响精矿品位、回收率等生产指标。例如在磨矿分级工段中，不及时的人工操作与调节，往往是磨机出现“空腹”、“胀肚”等事故现象的主要原因；在浮选作业中，也常常会因为药剂调整不及时导致浮选槽跑冒滴漏等现象［1］。这些不良现象与事故都会对整个磨矿选别工艺流程产生重大影响，进而影响选矿厂生产指标的稳定性。另外，自动化水平不高的选矿厂，一般生产作业环境也不够友好，一线操作工人的工作强度较大。

因此，对于选矿厂来说，建立选矿过程检测与控制系统，可以为实现选矿生产自动化、信息化、智能化做出一定的贡献。

1 破碎过程检测与控制

选矿厂破碎车间的过程检测与控制以连锁控制的方式为主［2］，通过使用先进可靠的传感器与检测仪器，使系统能够对油压与油温等重要参量进行自动化检测，从而判断并确定颚破、圆锥等破碎设备的运行状态是否正常。

破碎过程检测与控制包含两个要点［3］：（1）优化各段破碎负荷。以常见的三段一闭路破碎流程来说，对粗碎、中碎、细碎各段的破碎比、生产负荷进行合理配置，达到安全、节能、高效的目标。（2）优化破碎与磨矿的匹配。主要使破碎产品获得最佳的粒度分布，防止矿石颗粒过粗或过粉碎，保证下一工段的磨矿作业正常生产。

2 磨矿过程检测与控制

磨矿过程检测与控制是选矿自动化的难点。选矿生产中磨矿分级过程十分复杂，可以认为是一个随机参量较大的非线性过程。因此，想要获得更好的控制效果就不能依靠单输入、单输出的PID 控制回路［4］。为了让各个控制回路协调工作，往往需要设置一个模糊控制器，从而优化磨矿与分级的控制过程。

磨矿是连接破碎与选别的中间环节，磨矿的过程参数与生产效率将直接影响最终精矿产品的技术经济指标，进而影响整个选矿厂的经济效益。要达到更好的控制效果，需要对众多的参数进行检测监控，例如磨矿浓度、磨机负荷、溢流浓度、磨矿产品细度、返砂量等方面进行测量优化。

3 选别过程检测与控制

选别过程检测与控制是选矿自动化的重点环节，需要检测与控制的参量较多，其性质复杂而多样。对于重选来说，主要检测给矿浓度、矿浆流量、给矿的粒度和密度等。对于磁选来说，检测要点可归结为监控磁选机给料。对于浮选来说，主要检测矿浆流量、药剂用量、矿浆浓度、浮选pH 值、产品金属品位、浮选槽液位与充气量等等［5］。国内目前应用最多的主要是药剂添加量、矿浆浓度、pH 值等方面的检测与控制。其中，对于药剂控制一般采取流量控制法［6］，其控制部分采用PLC 控制，执行结构采用加药泵与电磁阀的方式，使用与维护都比较方便可靠。

4 问题及展望

基于选矿过程检测控制技术的研究现状与进展，分析目前存在的问题以及今后的发展趋势：

4.1 选矿厂过程检测控制面临的主要问题

传感器可靠性不够且缺乏技术创新、检测仪器仪表维护校验成本较高、自动控制设计有待优化等等［7］。

4.2 选矿厂过程检测控制技术的发展趋势

加强选厂专用检测设备的开发、加快自动控制的理论与技术创新、加速向智能化网络化发展等等。