選礦自動(dòng)化就是利用現(xiàn)有的信息檢測技術(shù)，對選礦過程進(jìn)行控制的過程。而選礦過程控制是指為滿足選礦生產(chǎn)過程的各類需求（包括生產(chǎn)安全性、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效益、環(huán)境保護(hù)和操作規(guī)模等）而采用的連續(xù)監(jiān)測和自動(dòng)控制技術(shù)，其基本的實(shí)施方式是采用適當(dāng)?shù)臋z測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器、計(jì)算機(jī)等控制設(shè)備，并以人工參與相配合（包括設(shè)計(jì)人員、現(xiàn)場操作人員）來實(shí)現(xiàn)的。選礦過程控制技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代末，至今已有50多年的歷史。由于選礦生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和特殊性，如性質(zhì)多變的物料流，復(fù)雜礦物加工工藝流程，及其中物理化學(xué)過程的復(fù)雜性和物料本身的腐蝕性、磨損性，制約了選礦過程控制的普及程度、應(yīng)用水平和發(fā)展速度，與石油化工、冶金等行業(yè)比較相對落后。但由于選礦自動(dòng)化技術(shù)在提高選廠勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量和金屬回收率、降低成本等方面效果顯著，因此近年來正日益受到業(yè)內(nèi)人士的重視。據(jù)國外資料統(tǒng)計(jì)，選礦廠采用自動(dòng)控制技術(shù)一般可使設(shè)備能力提高10%~15%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高25%~50%，生產(chǎn)成本降低3%~5%。
1、選礦自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀
選礦工業(yè)是傳統(tǒng)的基礎(chǔ)工業(yè)，已具備相當(dāng)規(guī)模，從業(yè)入員眾多。突出的問題是能耗高、效率低、自動(dòng)化水平低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低，而且隨礦石性質(zhì)及操作條件的變化很不穩(wěn)定。隨著礦物加工工業(yè)的發(fā)展，品位低、嵌布粒度細(xì)、礦物組成復(fù)雜的難選礦石所占比例日益增大，而冶金、材料等用戶對選礦產(chǎn)品的質(zhì)量要求愈來愈高，加之環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等方面的壓力，各種先進(jìn)的生產(chǎn)過程控制方法都隨之應(yīng)運(yùn)而生。
1.1破碎作業(yè)的監(jiān)測和控制
破碎工序是選礦作業(yè)的第一道工序，該工序能否穩(wěn)定正常的工作直接影響后續(xù)作業(yè)。破碎自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過對油溫、油壓的檢測，實(shí)施對
破碎機(jī)安全工作狀態(tài)的分析和報(bào)警；通過對破碎機(jī)負(fù)荷的檢測和分析，實(shí)施破碎機(jī)優(yōu)化給礦的控制；通過對料倉料位的檢測和各破碎機(jī)能力的分析，實(shí)施自動(dòng)布料和破碎機(jī)負(fù)荷優(yōu)化平衡控制；此外還對主要皮帶的跑偏、打滑實(shí)施控制，以及對相關(guān)設(shè)備實(shí)施邏輯連鎖與保護(hù)控制。確保整個(gè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。
對于國產(chǎn)圓錐破碎機(jī)，由于其排礦口尺寸不能動(dòng)態(tài)調(diào)整，生產(chǎn)中采用固定排礦口，定期進(jìn)行人工重新調(diào)整的方法來控制產(chǎn)品粒度�？刂葡到y(tǒng)主要選取主傳動(dòng)電機(jī)的功率（或電流）作為被控參數(shù)，控制一般采用恒功率或優(yōu)化功率方式，動(dòng)態(tài)調(diào)整給礦機(jī)給礦量的大小，使主機(jī)的負(fù)荷穩(wěn)定在設(shè)定的要求之內(nèi)；同時(shí)檢測破碎機(jī)潤滑系統(tǒng)的溫度、壓力、流量等，具有完備的保護(hù)功能。
國外圓錐破碎機(jī)控制系統(tǒng)的主參數(shù)控制選取了主傳動(dòng)電機(jī)功率和破碎機(jī)排礦口尺寸兩個(gè)參數(shù)作為被控變量，通過檢測給礦量、油壓、功率、油溫、排礦口尺寸等來動(dòng)態(tài)調(diào)整排礦口尺寸和給礦速率，其目標(biāo)函數(shù)是排礦口尺寸最小、給礦量最大。系統(tǒng)的所有控制動(dòng)作均是向這兩個(gè)目標(biāo)逼近。
1.2磨礦分級作業(yè)控制
磨礦分級是選廠耗能最多、成本最高的環(huán)節(jié)，也是直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)。磨礦分級自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的控制方式，通過對磨機(jī)負(fù)荷和給礦性質(zhì)等因素的綜合分析判斷．實(shí)現(xiàn)對磨機(jī)給礦、磨礦濃度、分級溢流濃度和粒度的優(yōu)化控制，磨機(jī)球荷球比的分析和調(diào)整，磨機(jī)油路潤滑系統(tǒng)的安全保護(hù)等。同時(shí)，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)磨礦分級作業(yè)參數(shù)的自動(dòng)檢測、顯示和各種故障報(bào)警，最終使磨礦分級作業(yè)始終在最優(yōu)的狀態(tài)下運(yùn)行。
1.2.1磨礦回路的模糊控制
模糊控制是用語言歸納操作人員的控制方式，運(yùn)用語言變量和模糊集合理論形成控制算法的一種控制。它不需要對控制對象建立精確的數(shù)學(xué)模型，只要求把現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)和資料總結(jié)成較完善的語言規(guī)則，因此它能繞過對象的不確定性、噪音以及非線性、時(shí)變性、時(shí)滯等的影響，系統(tǒng)性強(qiáng)，尤其適用于非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制。據(jù)報(bào)道，南非利烏多爾金礦的月產(chǎn)量為12萬t，采用2臺半自磨機(jī)（單段），分級設(shè)備為二次水力旋流器，最終產(chǎn)品粒度為80%～75um。該礦成功地將模糊邏輯控制應(yīng)用于半自磨回路中，并研制了一種先進(jìn)的磨礦控制系統(tǒng)( Grind - ACE)軟件作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行平臺。運(yùn)行結(jié)果表明，帶控制和不帶控制相比，臺時(shí)處理量可提高10.77%，處理每噸礦石的電耗下降9.7%，磨機(jī)介質(zhì)的添加量可減少約15%。王彩霞等在山東招遠(yuǎn)夏甸金礦、賈鵬昆等在山東萊州望兒山金礦的磨礦自控系統(tǒng)中引入一個(gè)Fuzzy - PID自適應(yīng)模糊控制器進(jìn)行復(fù)合控制，起到了PID控制器參數(shù)自校正作用。
1.2.2磨礦回路的專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)是一個(gè)基于知識的智能推理系統(tǒng)，它擁有某個(gè)特殊領(lǐng)域內(nèi)專家的知識和經(jīng)驗(yàn)，并能象專家那樣運(yùn)用這些知識，即具有在專家級水平上工作的知識、經(jīng)驗(yàn)和能力，通過推理作出智能決策。據(jù)美國《世界采礦設(shè)備》報(bào)道，美國猶它州巴里克一默克爾(Barruk - Mercur)金礦選廠應(yīng)用以模型為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)控制半自磨機(jī)，與原來的PI控制相比，礦石處理量提高4. 4%，處理每噸礦石的平均能耗減少5. 7%；墨西哥某日處理7.2萬t銅礦石的選礦廠，有12個(gè)球磨機(jī)與水力旋流器組成的閉路系統(tǒng)，采用專家系統(tǒng)，生產(chǎn)能力提高10%，處理每噸礦石的電力消耗減少7%。
1.2.3球磨恒定給礦量控制
料倉物料一般由皮帶輸送機(jī)輸送到球磨機(jī)，為了保證球磨效果，必須自動(dòng)調(diào)節(jié)給礦量。為達(dá)到此目的，球磨加裝智能狀態(tài)檢測電耳，由此信號控制輸送機(jī)電機(jī)變頻凋速，或由輸送帶上的核子稱測得的礦量信號控制。
1.2.4礦漿分級粒度控制
為了提高分級效果，分級礦漿濃度必須控制在一定范圍內(nèi)。在排礦管道上安裝核子濃度計(jì)．檢測礦漿濃度信號，該信號經(jīng)PLC的模擬輸入通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果除上傳工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔外，還要與濃度設(shè)定控制值進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過PLC的模擬輸出通道進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4~20 mA電流信號，控制濃度調(diào)節(jié)水控制閥的閥門開度，從而實(shí)現(xiàn)恒定設(shè)定濃度的控制。
旋流器分級除給料濃度控制外還要對給礦壓力進(jìn)行監(jiān)控，指導(dǎo)給礦泵的變頻控制，目前旋流器分級已經(jīng)開始使用氣動(dòng)閥門來調(diào)節(jié)壓力不足。在分級排礦管道上安裝粒度儀，檢測礦漿中物料的粒度，信號返回到濃度控制和壓力調(diào)節(jié)，從而進(jìn)行合理化的調(diào)整。
旋流器的控制是一個(gè)復(fù)雜的控制過程，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：①泵池液位、給礦濃度、給礦壓力任一因素發(fā)生變化，均會導(dǎo)致旋流器原有控制平衡被破壞；②給礦濃度、給礦壓力均影響旋流器溢流粒度指標(biāo)，當(dāng)溢流粒度指標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，無論調(diào)節(jié)給礦濃度還是調(diào)節(jié)給礦壓力（往往是同時(shí)調(diào)節(jié)），調(diào)節(jié)幅度均無法精確定義；③由于磨礦生產(chǎn)工藝過程的時(shí)變性和不確定性，也導(dǎo)致旋流器各工藝參數(shù)的時(shí)變性和不確定性。
1.3浮選作業(yè)自動(dòng)控制
浮選過程是有用礦物成分的選別和富集過程，浮選槽的礦漿在攪拌充氣和浮選藥劑的作用下，有用金屬成分被活化吸附后，帶到泡沫層中，經(jīng)刮出就成了精礦，相反，礦漿中的脈石和其它成分經(jīng)藥劑作用下沉為尾礦。浮選過程控制的主要目標(biāo)是：保持合格的最終精礦品位、提高有用成分的回收率、降低藥劑等原材料的消耗量。用作浮選過程控制的控制變量主要有：浮選礦漿的pH值、浮選藥劑量、浮選槽液位、浮選槽的充氣量等。
1.3.1浮選液位控制
在浮選中，對浮選槽液位和氣泡厚度檢測非常重要，對浮選槽的液位和充氣量進(jìn)行控制也一直是個(gè)難題，控制效果的好壞直接影響到浮選指標(biāo)的優(yōu)劣。據(jù)報(bào)導(dǎo)，近年來在浮選槽檢測礦漿液位時(shí)采用浮子式液位變送器（如芬蘭奧托昆普公司生產(chǎn)的LMU -200礦漿液位變送器及國內(nèi)生產(chǎn)的類似礦漿液位變送器等）的較多，采用超聲波測量浮球位移的浮選槽液位計(jì)在南非、加拿大、美國等已被應(yīng)用，國內(nèi)在銅陵冬瓜山選廠也有應(yīng)用。
1.3.2浮選加藥控制
浮選藥劑的添加是浮選生產(chǎn)工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，添加量的大小、準(zhǔn)確與否都直接影響著產(chǎn)品的數(shù)、質(zhì)量及效益。傳統(tǒng)的人工調(diào)節(jié)方式既不準(zhǔn)確也不及時(shí)。而浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不但克服了人工調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，而且降低了浮選生產(chǎn)的藥耗，為選廠帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減輕了崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。浮選加藥控制系統(tǒng)主要根據(jù)原礦量、泡沫層厚度、原礦中的總金屬量、精礦品位以及金屬回收率等浮選工藝過程參數(shù)，利用專用算法動(dòng)態(tài)控制浮選藥劑的添加量，使浮選過程分選效果達(dá)到最優(yōu)化，有利于降低藥耗，提高金屬回收率。
馬鞍山礦山研究院研制的S MCJ -16型程控加藥機(jī)可被廣泛應(yīng)用于礦山如黑色、有色浮選廠、化工、水處理、煤炭系統(tǒng)選煤廠等生產(chǎn)過程控制中各種藥液的添加場所。它在穩(wěn)定工藝流程、降低藥耗、提高生產(chǎn)指標(biāo)、加強(qiáng)科學(xué)管理等方面具有更加顯著的作用，并為實(shí)現(xiàn)浮選過程自動(dòng)控制創(chuàng)造了有利條件。加藥系統(tǒng)由加藥控制柜、可編程序控制器PLC、人機(jī)對話單元HMI（觸摸屏）、計(jì)算機(jī)工作站、給藥電磁閥等5部分組成。
1. 3.3在線品位分析
選礦產(chǎn)品的質(zhì)量與選礦生產(chǎn)工藝流程中的3大參數(shù)——粒度、濃度、品位有直接關(guān)系。在線X熒光品位分析儀被人們譽(yù)為選礦廠的“眼睛”，它可以實(shí)時(shí)連續(xù)地同時(shí)測量出礦漿品位和濃度這兩個(gè)參數(shù)。根據(jù)品位的測量結(jié)果調(diào)節(jié)浮選槽液位、藥劑添加量，就可以在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，提高礦石處理量、金屬回收率和產(chǎn)品合格率，對提高選礦廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和選礦廠自動(dòng)化水平、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義。
1.4高效濃縮機(jī)過程參數(shù)自動(dòng)檢測與控制
高效濃縮機(jī)是一種占地面積小、投資費(fèi)用低、單位面積處理能力大、降低電耗、減少環(huán)境污染的新型高效固一液分離設(shè)備。根據(jù)我國20多個(gè)重點(diǎn)黑色金屬礦山選廠的尾礦情況調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料來看，尾礦的平均排放濃度只有15%左右，而用于輸送尾礦的電耗占選廠總用電量的15%或更多。對上述特點(diǎn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，排礦濃度低是目前選礦廠尾礦輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一。由于輸送距離長、輸送尾礦量大，選礦廠多采用多條管路、多級泵站接力式輸送，將尾礦輸送到尾礦壩。尾礦的低濃度輸送使得尾礦系統(tǒng)能耗大、磨損快、成本高、循環(huán)水利用率低。如果把選礦廠的尾礦排放濃度普遍提高到45%．那么僅此一項(xiàng)改革，每年就可節(jié)約電1.8億kW．h，為此，馬鞍山礦山研究院研制并生產(chǎn)了∮3.6 m～∮12 m各種規(guī)格的高效濃密機(jī)，先后在馬鋼姑山礦、浙江閑林埠鉬鐵礦、銅陵有色公司選廠、廣西高龍金礦等礦山推廣應(yīng)用。高效濃密機(jī)的主要檢測參數(shù)有給礦量、給礦濃度、底流流量、底流濃度、藥劑流量、界面高度、驅(qū)動(dòng)扭矩，對溢流水濁度要求高的地方還要檢測溢流水的濁度；主要控制參數(shù)有：底流排放量和絮凝劑添加量。采用濃縮自動(dòng)化控制系統(tǒng)對尾礦排放進(jìn)行自動(dòng)控制，達(dá)到增大排礦濃度、減少排礦總量、降低能源消耗、增大循環(huán)水利用率的目的。
2、選礦自動(dòng)化發(fā)展中存在的問題
(l)傳感器技術(shù)和過程參數(shù)自動(dòng)檢測儀表沒有突破性的進(jìn)展，如一些與礦漿相關(guān)的關(guān)鍵過程參數(shù)的檢測仍然存在安裝復(fù)雜、可靠性低、運(yùn)行壽命短、測量精度低等老問題。這是影響選礦過程控制應(yīng)用水平的最重要的因素。
(2)大多數(shù)選礦廠在對現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng)的長期使用維護(hù)方面缺乏必要的重視，現(xiàn)場嚴(yán)重缺乏相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)和調(diào)整，使得很多測控設(shè)備僅能在安裝投運(yùn)后的短期內(nèi)保持良好的運(yùn)行狀況。一旦系統(tǒng)開發(fā)方的技術(shù)支持減弱，系統(tǒng)很可能因?yàn)樵O(shè)備故障、工況變化、人員變化等情況而難以正常工作。
(3)一些老的選礦廠在初始設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮采用相應(yīng)的過程控制技術(shù)，致使這些廠礦在后期實(shí)施自動(dòng)檢測和控制時(shí)先天存在工藝和設(shè)備方面的困難給過程控制的實(shí)施增加了一定的難度。
(4)一些選礦廠依然存在認(rèn)為中國勞動(dòng)力過剩上自動(dòng)化沒有必要的落后觀念。
3、結(jié)論
隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀表技術(shù)等的發(fā)展，選礦過程自動(dòng)控制也會逐步由過去簡單的DDC控制，單機(jī)組、單設(shè)備的控制發(fā)展到整個(gè)選礦廠的綜合自動(dòng)化智能控制，穩(wěn)定可靠的智能化礦山專用檢測儀表將不斷應(yīng)運(yùn)而生，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)也將成為未來礦山現(xiàn)代控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。
相關(guān)礦山機(jī)械設(shè)備：
1、
圓錐破碎機(jī)
2、
雷蒙磨粉機(jī)
