摘要：隨著礦產(chǎn)資源條件惡化，礦石品位越來越低，擴大處理量增加效益勢在必行。而生產(chǎn)任務(wù)的日益加劇及人工成本越來越高，保持和提高回收率，降低能耗，減輕工人勞動強度成為選廠重中之重的工作目標(biāo)。實現(xiàn)設(shè)備大型化、生產(chǎn)自動化、控制智能化就成為首要選擇。

關(guān)鍵詞：選礦,自動化,PLC,優(yōu)化控制

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）35-8144-03

1 概述

某黃金選礦廠1980年建成投產(chǎn)，原來日處理能力為1500噸原礦石。2009年10月新建選礦廠投產(chǎn)，日處理原礦石達(dá)到6000噸。隨著礦產(chǎn)資源條件惡化、能源日益緊張和礦石品位越來越低，增加原礦處理量、擴大生產(chǎn)規(guī)模勢在必行。該選礦廠經(jīng)過不斷的擴產(chǎn)和改進(jìn)，新建選廠二系列工程于2011年12月達(dá)產(chǎn)，日處理原礦石達(dá)到8000噸的生產(chǎn)規(guī)模。

隨著生產(chǎn)任務(wù)的日益加劇及人工成本越來越高，保持和提高回收率，降低能耗，減輕工人勞動強度成為選廠重中之重的工作目標(biāo)。實現(xiàn)設(shè)備大型化、生產(chǎn)自動化、控制智能化就成為首要選擇①。從6000噸/天新選廠建設(shè)開始，該選礦廠就開始逐步建立并完善生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)。

2 工藝簡介

該選礦廠的主工藝流程如圖1，包括碎礦、磨礦、浮選、濃縮脫水等工序。碎礦工藝為三段一閉路，即由三段破碎和洗礦篩分組成，磨礦是由一段磨礦和旋流器組成閉路磨礦流程,浮選由帶優(yōu)選作業(yè)的一段粗選、兩段掃選、一段精選組成。精礦通過濃密機濃縮后經(jīng)壓濾機壓濾脫水后進(jìn)入精礦池。

3 自動控制系統(tǒng)概述

該選礦廠三電一體自動化系統(tǒng)由北京礦冶研究總院承建，是首個完全靠我國自有技術(shù)力量設(shè)計實施的全總線技術(shù)的自動控制系統(tǒng)，電氣、儀表、設(shè)備均采用PROFIBUS-DP總線通訊技術(shù)實現(xiàn)與PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通,PLC系統(tǒng)則全部采用對等工業(yè)以太網(wǎng)和CS結(jié)構(gòu)的Platform System系統(tǒng)開發(fā)平臺集成。該總線技術(shù)應(yīng)用對于獲取生產(chǎn)的全息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。

從硬件上看，該選廠自動化系統(tǒng)達(dá)到了國際一流水平。從軟件看，目前已經(jīng)實現(xiàn)了較完整的生產(chǎn)過程工藝參數(shù)在線檢測報警和關(guān)鍵工序的穩(wěn)定控制，包括磨礦穩(wěn)定、分級穩(wěn)定和浮選穩(wěn)定。取得了良好的效果。其自動控制系統(tǒng)包括兩個方面：1）生產(chǎn)過程自動化控制,2）生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控視頻。

4 生產(chǎn)過程自動化控制

該選礦廠自動化系統(tǒng)的重點定位在通過采用工藝過程關(guān)鍵參數(shù)在線檢測和過程自動控制，實現(xiàn)對磨礦、浮選、浮選脫水、尾礦以及藥劑制備輸送投加等生產(chǎn)過程穩(wěn)定化控制，完成磨礦、浮選生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制。同時建立具有數(shù)據(jù)同一性、確定性、全局性的實時數(shù)據(jù)庫，為今后實現(xiàn)綜合自動化管理系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

4.1碎磨負(fù)荷匹配優(yōu)化控制技術(shù)

碎磨是礦物加工過程的首道工序，也是能耗最高的作業(yè)工序，通常破碎、磨礦系統(tǒng)的功耗和鋼耗約占金屬礦山選礦廠能耗的50%～70%。“多碎少磨、細(xì)碎入磨是提高磨礦效率降低選礦成本的重要途徑。因此碎磨的優(yōu)化目標(biāo)就是：在滿足浮選礦漿濃細(xì)度要求、同時各設(shè)備不超出設(shè)計能力的前提下，碎磨生產(chǎn)過程處理單位礦石的能耗最低。

4.1.1破碎系統(tǒng)自動控制

該選礦廠碎礦系統(tǒng)采用了一臺C3054粗碎顎式破碎機，一臺HP500中碎圓錐破碎機，三臺HP4細(xì)碎圓錐破碎機。

4.1.2基于磨機負(fù)荷的磨礦優(yōu)化控制

磨礦部分負(fù)荷匹配優(yōu)化控制技術(shù)分兩部分進(jìn)行。第一部分利用磨機震動監(jiān)測系統(tǒng)提取磨機筒壁振動信號特征，建立振動信號提取出的特征信息與磨機狀態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，在線檢測磨機工作情況，是磨礦優(yōu)化控制的關(guān)鍵工具。第二部分是結(jié)合旋流器的設(shè)備參數(shù)以及其最佳工作狀態(tài)下的給礦壓力、給礦濃度等數(shù)據(jù)條件下，找到其最佳工作狀態(tài)下的各種參數(shù)，降低磨礦作業(yè)的循環(huán)負(fù)荷。

4.2 浮選過程優(yōu)化控制技術(shù)

4.2.1 浮選泡沫成像技術(shù)

浮選過程優(yōu)化控制主要基于泡沫圖像控制。BFIPS型浮選泡沫分析儀是一種代替人工視覺的智能化機器視覺在線分析系統(tǒng)，趨勢擬合的很好。該技術(shù)在浮選優(yōu)化控制中主要起到以下作用：1）準(zhǔn)確檢驗金精礦浮選泡沫特征參數(shù),2）通過對泡沫大小、速度和顏色等信息的檢驗及泡沫成像，便于技術(shù)人員和操作工對液位（浮選時間）、加藥量和充氣量三個浮選操作條件的優(yōu)化控制起指導(dǎo)作用,3）利用品位預(yù)報功能預(yù)測粗選的精礦品位，分析其與最終精礦品位的關(guān)聯(lián)度，彌補浮選生產(chǎn)對礦漿特征缺乏了解的不足。

利用浮選泡沫圖像分析信息，研究入選礦漿濃度/粒度、液位、充氣量、加藥等操作條件對浮選過程的影響，結(jié)合人工智能，建立基于泡沫圖像分析儀為基礎(chǔ)的浮選專家控制系統(tǒng)，智能化指導(dǎo)浮選操作，實現(xiàn)浮選智能化控制。浮選專家控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。

4.2.2 浮選智能化控制技術(shù)

由于多種干擾源的存在和浮選作業(yè)的串聯(lián)分布，使得作業(yè)之間相互耦合，相互影響，因此單作業(yè)單回路浮選液位控制往往很難使整個浮選流程穩(wěn)定。浮選槽的干擾源主要來自入口流量、循環(huán)泵的流量、調(diào)節(jié)閥的開度變化，而這些干擾引起的浮選液位波動，隨著浮選作業(yè)的傳遞而傳遞，并有放大的趨勢，因此，導(dǎo)致后續(xù)作業(yè)的液位波動逐級增大而使控制效果惡化。

為了防止干擾，抑制浮選液位波動，采取了浮選多作業(yè)液位協(xié)同控制技術(shù)，其具體的原理框圖見圖3。

浮選多作業(yè)液位協(xié)同控制技術(shù)，同時管理整個浮選流程，它能夠在干擾影響到浮選液位之前，采取有效的補償措施，以抑制擾動。因此，這種技術(shù)可以有效地防止干擾，抑制液位波動。這種控制技術(shù)，由于采用的是控制算法的改進(jìn)，在現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中，不需要增加任何新的設(shè)備，就能夠?qū)嵤?。因此，該技術(shù)在老的選礦廠和新建的選礦廠中都易于實施。穩(wěn)定的礦漿液位控制，可以保證穩(wěn)定的泡沫層厚度，從而使精礦品位穩(wěn)定。因為泡沫層厚度不穩(wěn)定，將使精礦品位降低。可見，穩(wěn)定的液位將直接提高浮選的經(jīng)濟(jì)效益。

通過基于泡沫圖像分析儀的專家控制系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了智能化操作之后，在確認(rèn)準(zhǔn)確可靠的前提下，實施了基于泡沫圖像分析儀的控制，其控制原理圖見圖4所示。

5 現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程安全監(jiān)控保障功能，提高自動化程度，減輕工人勞動強度，使一線操作人員由手工操作為主變?yōu)檠惨暈橹鳌?br />
6 使用效果

自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，在提高了選礦廠的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量的同時，減輕了工人的勞動強度，使一線操作人員由手工操作為主變?yōu)檠惨暈橹?，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)束語

黃金選礦自動控制技術(shù)及系統(tǒng)成功的應(yīng)用，有利于提高我國黃金資源的綜合回收和選礦廠的技術(shù)水平，有益于我國環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐紹義.淺談選礦自動化的應(yīng)用[J].2009.

[2] 焦家金礦智能化選礦技術(shù)研究與實踐報告.