高硬度磁鐵礦選礦工藝設(shè)備優(yōu)化及自動(dòng)化控制分析

曾永剛，楊啟學(xué)

（烏魯木齊泰迪安全技術(shù)有限公司，新疆 烏魯木齊 830001）

機(jī)械制造在我國(guó)出現(xiàn)于19世紀(jì)中期，由于其在各行業(yè)帶來(lái)的較大生產(chǎn)效率，所以說(shuō)在近幾年取得了迅猛的發(fā)展。選礦設(shè)備作為我國(guó)主要的開礦中的主要力量，已經(jīng)極大地提升了我國(guó)在礦產(chǎn)開采以及加工行業(yè)的裝備水平，有效的減少了設(shè)備的功耗。近幾年在選礦設(shè)備已經(jīng)從磨礦，磁礦，破碎等相關(guān)方面取得了很大成績(jī)。但相比國(guó)外來(lái)說(shuō)，無(wú)論是設(shè)備的工藝水平還是自動(dòng)化水平上，都無(wú)法使開礦工作處于最優(yōu)的生產(chǎn)狀態(tài)。所以我們要積極的進(jìn)行選礦工藝設(shè)備的優(yōu)化以及自動(dòng)化的發(fā)展[1]。

1 基于高硬度磁鐵礦選礦工藝設(shè)備及自動(dòng)化控制概述

選礦廠的供礦石通過(guò)斜坡道與豎井提升設(shè)備進(jìn)行雙向供礦，礦石借助無(wú)軌運(yùn)輸車輛運(yùn)送到地表礦場(chǎng)，在鏟車輔助下直接倒入礦倉(cāng)。目前的一些大企業(yè)也逐漸的將選礦過(guò)程推向一體化的管控模式，通過(guò)自動(dòng)化的選礦能夠提升破碎機(jī)，磨碎機(jī)的處理能力，有效降低生產(chǎn)成本，減輕人工勞作的強(qiáng)度。自動(dòng)化的選礦流程為：礦石破碎、分級(jí)磨礦、選型、退稅過(guò)濾，最后進(jìn)行尾礦輸送。自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)條件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控調(diào)度和管理，有效提升的選礦的精確性和產(chǎn)量，符合優(yōu)選優(yōu)產(chǎn)，節(jié)能減排的發(fā)展目的。

2 高硬度磁鐵選礦常用設(shè)備及自動(dòng)化應(yīng)用

2.1 破碎過(guò)程的自動(dòng)化控制

破碎設(shè)備以國(guó)外的設(shè)備較為先進(jìn)，在國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品引進(jìn)基礎(chǔ)上安裝了對(duì)應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備及控制裝置，能夠有效的提升操作穩(wěn)定性和自動(dòng)化，具有提升選礦生產(chǎn)能力的作用。國(guó)內(nèi)圓錐形破碎機(jī)，其排礦口無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，只能通過(guò)人工定期調(diào)整來(lái)對(duì)礦品粒度進(jìn)行滿足。控制系統(tǒng)主要是通過(guò)控制傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率。在實(shí)施上以恒功率或者功率優(yōu)化為主要途徑，通過(guò)廢礦量的大小調(diào)節(jié)來(lái)確保主機(jī)主語(yǔ)穩(wěn)定的負(fù)荷狀態(tài)。另外，需要對(duì)破碎設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的溫度、流量及壓力的測(cè)定來(lái)優(yōu)化設(shè)備功能。我國(guó)多家公司還引用了芬蘭的Nord-berg HP破碎機(jī)，這個(gè)設(shè)備具有較強(qiáng)的破碎能力，極大的提升了我國(guó)礦場(chǎng)的礦石破碎效率。自動(dòng)化系統(tǒng)主要是借助串行控制，使得礦品得到動(dòng)態(tài)的管控，充分的體現(xiàn)了破碎處理能力。便于后期的礦石篩分流程優(yōu)化。借助現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以對(duì)破碎過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制和分析，從而使得破碎控制自動(dòng)化水平得到提升[2]。

2.2 磨碎分級(jí)的自動(dòng)化控制

對(duì)礦石進(jìn)行磨碎分級(jí)是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，磨礦分級(jí)的指標(biāo)分析主要有四個(gè)：磨礦處理量、分級(jí)粒度、磨礦及溢流的濃度。出了原礦對(duì)這些指標(biāo)與影響外，還會(huì)受到礦石流量，返砂水量及充填率等的影響。為此，必須對(duì)磨礦分級(jí)做進(jìn)一步的自動(dòng)化控制來(lái)確保運(yùn)行效率和經(jīng)確定，為后期進(jìn)行合格的溢流產(chǎn)品做好保障。磨礦分級(jí)過(guò)程比較復(fù)雜，單輸入或者單輸出都不能很好的進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行控制。必須通過(guò)模糊控制技術(shù)進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，確保各個(gè)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)綜合性的智能控制效果。按照不同的系統(tǒng)回路，可以進(jìn)行不同的控制策略。PID控制簡(jiǎn)單的回路，串級(jí)和模糊控制用于復(fù)雜回路。每個(gè)PID的控制回路參數(shù)由模糊控制器進(jìn)行計(jì)算給出。參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)礦石的粗細(xì)、硬度及負(fù)荷量進(jìn)行對(duì)應(yīng)的變化調(diào)整，模糊與PID的并行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)局部與全部的協(xié)同監(jiān)控，并且人性化的操作界面有利于操作的便捷性，系統(tǒng)可以根據(jù)礦量情況進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)，在給水控制上也非常簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)濃度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.3 礦石浮選的自動(dòng)化控制

2.3.1 藥劑添加的自動(dòng)化控制

藥劑自動(dòng)化控制添加主要是控制和執(zhí)行兩個(gè)環(huán)節(jié)。多采用PLC技術(shù)，主要的執(zhí)行元件為電磁閥和加藥泵兩種形式，電磁閥相對(duì)成本更低，維護(hù)便捷，所以應(yīng)用最多。浮選的自動(dòng)加藥控制能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，通過(guò)對(duì)加藥機(jī)的遠(yuǎn)程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給藥，并可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)給藥。

2.3.2 液位的調(diào)節(jié)控制技術(shù)

做好浮選槽的液位控制，并對(duì)氣泡的聚集厚度進(jìn)行測(cè)量是比較關(guān)鍵的。但同時(shí)這項(xiàng)控制技術(shù)也難度較大。目前用于選礦中礦漿液位控制是主要是浮選槽液位測(cè)量計(jì)，這在國(guó)外很多國(guó)家已經(jīng)開始使用，我國(guó)在銅礦的選礦中也有一定的應(yīng)用。

2.3.3 浮選柱的自動(dòng)控制應(yīng)用

浮選柱不同于普通的浮選機(jī)，它不需要?jiǎng)×业臄嚢韬驼駝?dòng)將礦漿注入到浮選柱侯礦漿與系統(tǒng)內(nèi)的氣體形成相反的逆向下降。與氣包發(fā)生碰撞并附著在氣泡上的礦類上升到浮選柱的頂部，最終到達(dá)礦漿的與泡沫的表面，從而實(shí)現(xiàn)更加微細(xì)的礦粒選擇回收。浮選柱一般由三個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行：主要是控制漿面高度、沖洗的水流量以及空氣流量[3]。①界面高度控制。界面位置由球狀浮子與超聲波探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量，在柱底流管路上的自動(dòng)夾管閥控制系統(tǒng)發(fā)出與泡沫礦漿位置正比例的信號(hào)，由的借助U型管原理，通過(guò)調(diào)節(jié)礦槽溢流口高度實(shí)現(xiàn)液位調(diào)節(jié)。②沖洗水流控制。借助流量計(jì)進(jìn)行水流測(cè)定并通過(guò)控制閥進(jìn)行自動(dòng)控制。

水流測(cè)量必須保持水平穩(wěn)定，在估算額定沖水量同時(shí)可以適當(dāng)進(jìn)行偏流的調(diào)整，流量大小跟供料的品質(zhì)、速率及溢流質(zhì)量的回收率。③空氣流的分散控制。合理控制空氣流能夠確保浮選柱運(yùn)行良好。先通過(guò)流量計(jì)進(jìn)行空氣流量測(cè)量并借助球形閥進(jìn)行控制。低于標(biāo)準(zhǔn)值泡沫不穩(wěn)定，高于則氣泡不斷凝結(jié)?？諝饬髁繙y(cè)定值會(huì)隨著投放藥量、噸位及礦品而發(fā)生變化。

3 當(dāng)前選礦設(shè)備及自動(dòng)化中的問題

3.1 選礦設(shè)備的自動(dòng)化工藝設(shè)計(jì)不夠合理

由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠完善，使得其在運(yùn)行中無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)控。儀表的選型不準(zhǔn)確，無(wú)法發(fā)揮其正常的測(cè)量性能，沒有對(duì)儀表可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行事前的分析。

3.2 缺乏創(chuàng)新性的傳感器設(shè)計(jì)

在選礦自動(dòng)化設(shè)備中，傳感器是較為核心的部件。當(dāng)前的選礦設(shè)備中，傳感器的安裝比較復(fù)雜，并且面臨著可靠性差，測(cè)量精度不夠精確等問題，使得選礦自動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用受到影響。

另外，由于選礦作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，可能會(huì)導(dǎo)致傳感器使用壽命不長(zhǎng)。所以，如何對(duì)傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新也是一個(gè)重要因素。

3.3 選礦設(shè)備運(yùn)維工作量大

由于很多選礦廠對(duì)各類設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行缺乏有效的日常維護(hù)，并且缺乏在設(shè)備維護(hù)方面的專業(yè)人才。使得很多運(yùn)行中的一些問題得不到及時(shí)的解決。

一旦相關(guān)的自動(dòng)化設(shè)備缺少了廠家的技術(shù)支持，那么就很有可能因?yàn)橄到y(tǒng)上的故障或者是工況變化無(wú)法使自動(dòng)化設(shè)備正常運(yùn)行。

4 未來(lái)的選礦工藝設(shè)備及自動(dòng)化發(fā)展探析

4.1 選礦專業(yè)檢測(cè)儀器的開發(fā)和利用

借助電子技術(shù)，新型的傳感檢測(cè)儀將具有高分辨率、低噪音。能夠開發(fā)出具有波譜技術(shù)的載流品位分析儀，對(duì)含量較低的元素進(jìn)行測(cè)定，辨別相鄰元素，更方便選礦的準(zhǔn)確進(jìn)行。

4.2 自動(dòng)控制先進(jìn)的自動(dòng)控制理論及其軟件

在自動(dòng)控制的發(fā)展方向上，主要是走人工智能化技術(shù)。人工智能借助神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)以及模糊控制，將智能控制系統(tǒng)進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)。特別是DCS和APC在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的提升了軟件和硬件的適用性。人們由單獨(dú)的模塊控制轉(zhuǎn)變?yōu)榇?jí)比值、預(yù)測(cè)、模糊控制、最優(yōu)控制等較為復(fù)雜的系統(tǒng)[4]。這些先進(jìn)的控制理論及軟件在選礦自動(dòng)化中的應(yīng)用。將進(jìn)一步推動(dòng)選礦的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展。特別是模糊預(yù)測(cè)，控制技能控制將會(huì)成為選礦過(guò)程中主要的自動(dòng)化發(fā)展方向。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)的選礦自動(dòng)化技術(shù)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。必須積極地進(jìn)行信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及相關(guān)自動(dòng)化控制設(shè)備的研究和應(yīng)用，全面提升各類技術(shù)及設(shè)備的創(chuàng)新能力和實(shí)際應(yīng)用水平。以選礦自動(dòng)化技術(shù)的提升，確保礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展。