選礦廠磨礦分級過程控制系統(tǒng)研究

摘 要：在選礦廠的磨礦分級過程中，其主要特點就是非線性、時帶性和時變性，同時還具有極為明顯的不確定性等特點，由其特點可以看出此過程是極為復(fù)雜的。選礦中磨礦分級過程的控制能力是影響其礦廠中發(fā)展收益和資源利用率的主要因素，因此磨礦分級過程也愈來愈受我國學(xué)者的關(guān)注和研究。本文通過對我國選礦廠磨礦分級過程控制系統(tǒng)進行探討，并對其工作原理進行深入剖析，同時給出了一定解決在選礦廠磨礦分級過程中出現(xiàn)問題的方法，為今后選礦工作人員在運用自動化信息技術(shù)進行運行提供有力借鑒。

關(guān)鍵詞：選礦廠；磨礦分級過程；控制系統(tǒng)；工作原理

中圖分類號：TP309

選礦廠磨礦分級的問題一直備受各類工程學(xué)家的關(guān)注和研究，磨礦這一環(huán)節(jié)是選礦廠在生產(chǎn)過程中的首要任務(wù)。由于磨礦所用的設(shè)備磨礦機具有容量極大、總體構(gòu)造極為簡單、生產(chǎn)率高、破損率高、有極好的穩(wěn)定性等特點。因此被作為選礦廠磨礦分級的首選設(shè)備，并同時被廣泛應(yīng)用于水泥、采礦及陶瓷等各類行業(yè)中。

1 磨礦分級過程的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

磨礦分級過程的發(fā)展大體上可以分為初級、穩(wěn)定生產(chǎn)以及最優(yōu)化生產(chǎn)三個階段。

1.1 初級階段

其初期階段是處于20世紀50年代之前，此階段中選礦廠生產(chǎn)的過程主要依賴于人工操作而非磨礦設(shè)備的生產(chǎn)，因此導(dǎo)致了所生產(chǎn)的礦物數(shù)量以及礦物質(zhì)量極為不穩(wěn)定，況且在不斷發(fā)展的過程中礦物的機體性質(zhì)以及物理特征也不斷變化，這就給磨礦工作人員的手工操作造成了一定的困難，使磨礦分級過程中的難以保證生產(chǎn)指標的按時完成。同時磨礦工作人員的個人工作強度也不斷增加，工作條件也較為惡劣，更在心理和生理上給工作人員造成一定的生產(chǎn)壓力，使得生產(chǎn)量難以趨于穩(wěn)定狀態(tài)。但是隨著社會的不斷發(fā)展和信息化技術(shù)的逐漸普及，磨礦分級過程中也開始在一些采用相關(guān)的儀表以及信息化設(shè)備檢測對一些項目進行較測，譬如在磨礦設(shè)備的回路中添加了皮帶秤等。這樣一來不但使磨礦的過程逐漸趨于簡單化而且也在一定程度上減少了工作人員的勞動力，使工作人員的工作條件更加優(yōu)化，同時也很大程度上提高了磨礦分級過程的穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率。

1.2 穩(wěn)定生產(chǎn)階段

于穩(wěn)定生產(chǎn)階段而言，此階段已處于20世紀60年代，這時較多的自動檢測儀表如礦漿PH計、金屬探測儀以及礦漿濃度計等都開始應(yīng)用于磨礦分級過程中，使該過程實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)的目標。在60年代后的幾十年間發(fā)展更是迅速，使磨礦分級過程幾乎可以通過對相關(guān)一起的數(shù)據(jù)進行調(diào)控來完成，大大提高了生產(chǎn)數(shù)量、質(zhì)量以及生產(chǎn)的穩(wěn)定性。后來計算機行業(yè)隨之出現(xiàn)并被應(yīng)用于采礦過程中來，磨礦分級過程中所遇到的難以解決的生產(chǎn)問題都交予現(xiàn)代控制技術(shù)去處理，這些技術(shù)的出先和發(fā)展都給磨礦分級過程帶來了發(fā)展優(yōu)勢，使該過程處于極為穩(wěn)定的控制狀態(tài)。目前大多數(shù)國家的磨礦分級過程都處于該發(fā)展階段。

1.3 最優(yōu)化生產(chǎn)階段

對于最優(yōu)化生產(chǎn)階段來說，這一階段出現(xiàn)于10世紀90年代至21世紀初期，磨礦分級過程也隨著控制理論的迅猛發(fā)展而實現(xiàn)了最優(yōu)控制的目標。因為影響采礦的因素較為繁雜，而且所磨礦物的物理及化學(xué)性質(zhì)差異較大，所以各個工作的車間及機組都通過計算機對其性質(zhì)特點進行記錄然后傳送于統(tǒng)一的管理計算機中，從而完成對該磨礦分級過程的最優(yōu)制，在南非的一些國家的磨礦分級過程已處于該階段中。對于現(xiàn)今的計算機控制磨礦設(shè)備大多為球磨和棒磨，此類設(shè)備在我國已經(jīng)被研究和試用多年，其主要是采用現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)控制控以及多變量控制等對球磨和棒磨進行控制，但是由于自磨機的工作原理及機制極為復(fù)雜而使專家們難以得到合理的解釋及研究結(jié)果，而且進入自磨機的礦石的特征的多樣化也會使自磨機的運作機理隨之變化，這樣一來就使工作人員難以掌握自磨機的作業(yè)原理及機制，因此我國的自磨磨礦還處于人工操作的階段。

2 選礦廠在生產(chǎn)過程中存在的問題及其影響因素

2.1 選礦廠在生產(chǎn)過程中易存在的問題

由于在選礦廠磨礦分級的過程中需要人力對磨礦設(shè)備進行手動操作，因此磨礦量的多少不但取決于磨礦機的運作，更多的是由操作人員的個人專業(yè)水平及工作經(jīng)驗決定，所以在磨礦過程中如若有存在工作人員責(zé)任心不強或者個人操作不熟練等情況，就會使磨礦數(shù)量受到一定影響。

與此同時，在磨礦機磨礦的過場中需要水源的供應(yīng)，但給水量的多少也需要工作人員進行手動調(diào)節(jié)。由于給水的過程中會受到礦量變化以及供水壓力等因素的影響，從而導(dǎo)致磨礦機中磨球的濃度難以控制在平穩(wěn)狀態(tài)，這時亦會影響到磨礦量的多少，且在給水過程中如若水量失衡較為嚴重的話，還會引起磨礦設(shè)備有一定的故障發(fā)生。

2.2 影響磨礦分級的因素

磨礦作業(yè)會直接對磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量及其過程中的礦物處理能力造成影響，從而影響到生產(chǎn)的整體速率和該礦場的綜合經(jīng)濟能力以及知名度，因此在磨礦過程中把握好對磨礦機的使用方法及力度是極為關(guān)鍵的。在磨礦分級過程中所產(chǎn)生的一系列參數(shù)的準確性是直接決定整個礦場的生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率的主要因素，但是由于在磨礦分級的過程中會存在譬如生產(chǎn)過程較為緩慢、滯后時間過長、磨礦機工作機理太過復(fù)雜等問題，且磨礦系統(tǒng)的整體還具有時變性及非線性的特點，所以在選礦廠磨礦分級過程中會產(chǎn)生或多或少的干擾使此過程難度增加。與此同時，在磨礦分級過程中磨礦設(shè)備所發(fā)出的噪音一般高達100dB，會使工作人員的工作環(huán)境過于嘈雜而對工作人員在心理和生理上都造成一定的影響，從而使工作效率有所降低、生產(chǎn)量過少等情況發(fā)生。

綜上看來，影響磨礦分級的因素可以分為多個方面。主要影響因素為所磨礦物的自身因素以及磨礦機的自身因素，對于所磨礦物而言，其自身的給料粒度、礦石的耐磨性、礦石粒的大小等都會對磨礦分級過程造成影響；對于磨礦機而言，其自身的規(guī)格、大小、襯板形狀、型號等都會對磨礦分級過程造成影響。與此同時，在磨礦工作人員的操作過程中出現(xiàn)的例如磨礦物的形狀以及其填充率、介質(zhì)的尺寸以及相互之間的配合、介質(zhì)的材料合成、加棒球的制度、磨礦設(shè)備的轉(zhuǎn)速、所磨礦物的濃度以及料球比等問題也會使磨礦分級過程受到影響。

3 結(jié)束語

綜上看來，雖然我國的磨礦分級過程正處于不斷發(fā)展不斷進步的局面，但是其間還存在較多的問題及漏洞，而且在相關(guān)技術(shù)上還需要更進一步的發(fā)展和提高，這就需要我國相關(guān)的工程家及工作人員不斷研討和創(chuàng)新的磨礦機器及設(shè)備，使我國磨礦分級過程更加優(yōu)化。

參考文獻：

[1]張亞茹，司馬營選礦廠磨礦分級過程研究及應(yīng)用[J].遼寧科技大學(xué)學(xué)報，2012（07）.

[2]李維山，汪興亮，趙衛(wèi)光.尖山鐵礦選礦廠磨礦分級過程控制[J].中國礦業(yè)，1994（12）.

作者簡介：李琦（1973.01-），男，內(nèi)蒙古包頭人，導(dǎo)師，副教授，碩士，研究方向：工業(yè)遠程控制；斯琴（1986.06-），女，蒙古族，內(nèi)蒙古包頭人，本科，研究方向：控制工程。

作者單位：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古包頭 014010