选矿过程中自动化技术的应用与发展研究

房青松

山东威海鑫山集团有限公司铁矿 山东乳山 264514

矿山选矿自动化控制有其特殊性，矿石性质和工艺操作条件的变化很不稳定，随着矿物加工工业的发展，难选矿石所占比例日益增大，而客户对选矿产品质量的要求越来越高，加之环境保护、经济效益等各方面的压力，整个矿山行业对自动化水平要求越来越高。矿山自动化控制也由过去单机组、单设备的控制发展到整个选矿厂的综合智能控制。针对选矿生产过程，采用在线检测仪表、自动执行器、控制器、计算机技术和自动控制方法，对生产设备和工艺流程进行监测、模拟、控制和管理，以优化（减少）配置岗位人员、提高整个流程的生产效率和产品质量，降低企业生产成本，提高企业竞争力[1]。

总体目标：

（1）计算机远程集中操作（可无扰切换至现场手动操作）和在线监控，配合视频监控系统，对整个生产过程协调调度和指导生产。

（2）系统在无人值守的情况下自动克服工艺流程上的扰动，保证生产的稳定性和连续性。

（3）工艺流程重点环节的优化控制，提高处理量、产量、品位等指标，增加经济效益。

（4）减轻工人劳动强度，减员增效，提高人员安全性。

（5）降低设备故障率、维修成本和生产成本。

（6）实现管控一体化，将自动化、信息技术和生产管理有效结合，提高企业生产管理水平。

1 选矿自动化的应用

1.1 破碎作业系统

破碎筛分控制系统包括顺序控制、过程控制、安全监控和流程的优化控制。具体实施包括：破碎全流程联锁启停车控制及局部联锁；系统料线选择功能；启动前备妥检测功能；集中联锁启停预告功能。破碎机优化给矿控制；矿仓自动布料；矿量计量及负荷平衡。矿仓料位检测及报警；皮带保护及监控；物料堵料预警设计；除尘系统的联锁；金属探测和除铁保护设备的状态监控及报警。优化给矿控制等。

1.2 磨矿分级作业系统

磨碎分级是选矿过程中最重要的步骤。磨碎作业系统的参数稳定，是确保磨矿产品合格的重要前提，只有保证磨碎产品生产的合格，才能进一步保证后续的分选作业呈现出良好的指标。因此，精确地控制研磨过程尤为重要。一般而言，以选矿过程的综合生产指标为目标，将处理量、产量、品位、能耗等综合考虑，根据收益最大化原则确定具体各个优化指标，并通过建模输出各个控制回路的目标值。

1.3 选别作业系统

传统矿物加工系统的药剂剂量控制通常基于操作员的经验，到最终指标出来或发生滴漏现象之后，才开始调整药剂的加入量，这种形式的选别作业会导致大量有用的矿物不能及时回收进入尾矿，产生大量的资源浪费和损失，且该方法存在较为严重的滞后性。而选别作业系统的自动化控制技术的使用可以避免这些问题，甚至可以优化选别作业的工艺流程并提高选别效果。

1.4 产品及尾矿输送

对于浓缩池而言，可以通过安装自动控制仪器和监测设备、液位监测仪器、浓度检测器等来实时获取相应的信息数据，计算机系统在对采集到的信息数据进行分析判断后，自动给出调节指令，实现对液位的自动调节。此外，尾矿运输可以通过自动设备自动分配泥浆量，以实现泥浆泵工作负荷的最佳匹配，防止负荷过大而损坏设备。现在部分选矿厂尾矿系统已开始采用尾矿干排系统，分为尾矿库浓缩干排和选厂精尾矿直接浓缩干排两种。部分选矿厂采用直接将精矿和尾矿打入自动化控制的高效深锥浓密池和一体化净水系统。

2 选矿自动化的发展趋势

2.1 检测感应技术

选矿自动化系统应充分结合电子技术的一些最新成果，例如用新型传感器代替传统的检测方法，并充分利用高分辨率、低噪声的半导体传感器。积极开发新一代载流等级分析仪，可以有效改善对相邻元素和低水平元素的测定，从而提高仪器的性能[2]。

2.2 自动控制与软件系统的结合

自动控制理论和方法的主要发展方向是人工智能技术。人工智能技术是神经网络、模糊控制、专家系统及其智能控制系统的组合。近年来，自动控制与软件系统的结合已在工业自动化的许多方面得到应用。控制理论和人工智能的发展为先进控制技术的应用奠定了基础[3]。尤其是DCS 的为高级控制的应用提供了强大的硬件和软件平台，人们不再停留在传统的PID 控制策略上，而是逐步开发出复杂的控制系统。

2.3 智慧矿山

传统的选矿工艺在成本、能耗、环境保护和效率方面都有一定的局限性。许多新型的选矿工艺和设备正在逐步优化。自动化技术与选矿新工艺、新设备的结合可以实现“高效率、低能耗、无污染”的选矿。因此，选矿企业应积极研发选矿自动化设备，向智能化、科技化靠拢，实现对整个选矿过程的全过程控制。

2.4 资源、生产、管理整合

未来选矿自动化将继续整合资源分配、生产指标的定量分配、流程优化管理和企业管理优化。结合资源条件、生产流程、生产设备和选矿企业的管理方式来看，未来选矿自动化技术的发展将以高度智能化、信息化的发展为指导，利用更加智能、高效的传感设备，以更精确、更快捷的自动化监控系统为核心，形成集高效智能与集成化管理于一体的选矿管理模式。

3 结语

近年来国内许多大型矿产加工企业对于研究自动化选矿技术愈发地重视，尤其是在矿产资源不断减少的情况下，创新技术、提升选矿效率与质量成为提升矿产企业核心竞争力的重要手段。越来越多的矿产企业开始加强对计算机技术、网络技术和微电子技术在选矿中的应用，这也间接地造就了我国选矿自动化技术的大跨步发展，特别是对于一些国营矿产企业而言，选矿自动化水平得到显著提升，智能化设备的使用涉及面愈加宽广。