选矿过程中自动化的新发展研究

李 刚

（中钢集团山东矿业有限公司，山东 临沂 277700）

自19世纪40年代选矿自动化技术问世以来，经过七十余年的发展，选矿自动化技术已取得了长足的进步。传统的选矿技术需要职工借助自己的经验开展手工选矿工作，手工形式的选矿无法保证整个选矿工作的精确性与效率，且无法对选矿过程进行实时的控制，不能达到生产指标要求，显然不能满足当今时代发展需求。选矿自动化使得大量的自动化、智能化设备被使用，极大地提升了选矿效率，且在提升产品质量的同时，有利于降低生产成本，减少了原料损失，解放了劳动力。近年来，我国的选矿自动化技术在不断发展，且针对选矿过程中的影响因素以及矿石性质的变化，已经研制开发出了各种类型的可以及时控制选矿过程中各种变量，以提高选矿质量的选矿自动化生产技术[1]。

1 选矿自动化技术概述

选矿自动化控制可以动态跟踪选矿生产过程中的每个环节，以准确检测并控制选矿过程中每个参数，并根据参数的变化情况，参照参数的最优工况及时地调整相关变量，确保选矿过程的最优化。相比于传统选矿技术而言，选矿自动化技术不仅可以节省能源，而且可以使选矿指标最大化，且有助于改善员工工作环境。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。

2 选矿自动化的应用现状

（1）破碎作业系统的自动化控制。破碎设备是选矿过程中的关键设备，许多设备制造商增加或改进了破碎设备的自动配置系统，并通过计算机监控提高了破碎操作的稳定性和平稳性，达到了节能的效果。破碎作业系统的自动化控制的主要原理是在破碎设备和传动系统上安装控制、检测和监控仪器，以实现对破碎大小的自动控制和调整，同时根据实际需要自动调整矿石量以及设备运行状态参数。目前，一些大型选矿企业使用自己的破碎作业系统的自动化控制系统。例如，金堆城钼业公司所使用的高压辊磨机就属于破碎作业系统的自动化控制装置。该装置具有较强的集控性，因此，工人在操作的过程中，可以实现对操作装置的集成化管理，进行各种运行指令的调试或操作，相比于传统的选矿模式，该装置极大地提升了工作效率，同时其生产成本远低于传统选矿模式。美卓的全自动履带式Lokorack移动式破碎站包括1 C过程控制系统，卫星传输和Metso DNA报告模块，能够实时对装置的燃料消耗、设备故障位置以及所需的参数变更等进行采集盒显示[2]。

（2）磨矿分级作业系统的自动化控制。磨碎分级是选矿过程中最重要的步骤。磨削作业系统的参数稳定，是确保磨矿产品合格的重要前提，只有保证磨削产品生产的合格，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，在选矿过程中可通过控制球磨机的转速、矿石的供应量、水的添加量来调整球磨机的研磨浓度与细度，为获得合格的选别细度，可以利用磨矿分级作业系统的自动化控制技术通过大量参数的采集与反馈，以及在线数据分析，逐步实现对球磨机工作状况的动态跟踪，并基于大数据，及时发现问题或调整球磨机的工作参数，以使球磨机处于最优工作状态。

（3）选别作业系统的自动化控制。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率。

目前常用的选别作业系统的自动化控制设备主要包括在线粒度检测、元素分析、浆液浓度测试仪、自动加药设备以及其他监控设备等。例如，在线元素检测仪器可以及时了解不同阶段的元素含量。

（4）产品及尾矿输送的自动化控制。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。

3 选矿自动化的新发展趋势

（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）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。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。这些控制方法在很大程度上满足了单个变量控制系统的某些特殊控制要求，但并非满足所有过程和不同要求，先进的控制理论和控制软件在选矿自动化中的应用将极大地促进选矿自动化的发展。模型预测控制、智能控制和最优控制，这几种控制方法将成为选矿过程控制的主要发展方向。

（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。

（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。

4 结语

现今选矿企业正面临着无限的机遇与挑战，为在竞争日益激烈的行业中脱颖而出，选矿企业应不断提高技术水平、深化改革，在生产过程中实现自动化和信息化。相比其它选矿自动化水平较高的国家，选矿企业应该利用开创性的自动化技术和信息技术来不断地优化生产模式，提高企业的自动化生产水平和创新能力，并最终提升我国矿山竞争力。