磁鐵礦選礦工藝設(shè)備自動化控制研究

摘要：隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，礦山開采已經(jīng)走向市場。我國當(dāng)前的高硬度磁鐵礦多為貧礦。只有在礦山開采中通過進行選礦工藝設(shè)備的優(yōu)化和自動化水平的提升，才能使選礦更加具有高效性，避免一些主觀因素的影響。所以選礦場進行自身工藝設(shè)備及自動化的控制升級是勢在必行的。本文結(jié)合我國當(dāng)前選礦設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，對如何優(yōu)化相關(guān)的工藝設(shè)備及自動化控制水平給出了建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：高硬度；選礦；設(shè)備；工藝；自動化

機械制造在我國出現(xiàn)于19世紀中期，由于其在各行業(yè)帶來的較大生產(chǎn)效率，所以說在近幾年取得了迅猛的發(fā)展。選礦設(shè)備作為我國主要的開礦中的主要力量，已經(jīng)極大地提升了我國在礦產(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。但相比國外來說，無論是設(shè)備的工藝水平還是自動化水平上，都無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行選礦工藝設(shè)備的優(yōu)化以及自動化的發(fā)展[1]。

1基于高硬度磁鐵礦選礦工藝設(shè)備及自動化控制概述

選礦廠的供礦石通過斜坡道與豎井提升設(shè)備進行雙向供礦，礦石借助無軌運輸車輛運送到地表礦場，在鏟車輔助下直接倒入礦倉。目前的一些大企業(yè)也逐漸的將選礦過程推向一體化的管控模式，通過自動化的選礦能夠提升破碎機，磨碎機的處理能力，有效降低生產(chǎn)成本，減輕人工勞作的強度。自動化的選礦流程為：礦石破碎、分級磨礦、選型、退稅過濾，最后進行尾礦輸送。自動化控制系統(tǒng)能夠以計算機網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)條件實現(xiàn)遠程的監(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)備及自動化應(yīng)用

2.1破碎過程的自動化控制

破碎設(shè)備以國外的設(shè)備較為先進，在國產(chǎn)產(chǎn)品引進基礎(chǔ)上安裝了對應(yīng)的檢測設(shè)備及控制裝置，能夠有效的提升操作穩(wěn)定性和自動化，具有提升選礦生產(chǎn)能力的作用。國內(nèi)圓錐形破碎機，其排礦口無法動態(tài)調(diào)節(jié)，只能通過人工定期調(diào)整來對礦品粒度進行滿足�？刂葡到y(tǒng)主要是通過控制傳動電動機的功率。在實施上以恒功率或者功率優(yōu)化為主要途徑，通過廢礦量的大小調(diào)節(jié)來確保主機主語穩(wěn)定的負荷狀態(tài)。另外，需要對破碎設(shè)備進行嚴格的溫度、流量及壓力的測定來優(yōu)化設(shè)備功能。我國多家公司還引用了芬蘭的Nord-bergHP破碎機，這個設(shè)備具有較強的破碎能力，極大的提升了我國礦場的礦石破碎效率。自動化系統(tǒng)主要是借助串行控制，使得礦品得到動態(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)，可以對破碎過程進行遠程的控制和分析，從而使得破碎控制自動化水平得到提升[2]。

2.2磨碎分級的自動化控制

對礦石進行磨碎分級是重要的一個環(huán)節(jié)，磨礦分級的指標(biāo)分析主要有四個：磨礦處理量、分級粒度、磨礦及溢流的濃度。出了原礦對這些指標(biāo)與影響外，還會受到礦石流量，返砂水量及充填率等的影響。為此，必須對磨礦分級做進一步的自動化控制來確保運行效率和經(jīng)確定，為后期進行合格的溢流產(chǎn)品做好保障。磨礦分級過程比較復(fù)雜，單輸入或者單輸出都不能很好的進行系統(tǒng)運行控制。必須通過模糊控制技術(shù)進行綜合協(xié)調(diào)，確保各個控制系統(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，可以進行不同的控制策略。PID控制簡單的回路，串級和模糊控制用于復(fù)雜回路。每個PID的控制回路參數(shù)由模糊控制器進行計算給出。參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)礦石的粗細、硬度及負荷量進行對應(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)礦量情況進行自動的調(diào)節(jié)，在給水控制上也非常簡單，計算機系統(tǒng)可以根據(jù)濃度進行自動調(diào)節(jié)。

2.3礦石浮選的自動化控制

2.3.1藥劑添加的自動化控制藥劑自動化控制添加主要是控制和執(zhí)行兩個環(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，電磁閥相對成本更低，維護便捷，所以應(yīng)用最多。浮選的自動加藥控制能夠?qū)崿F(xiàn)遠程調(diào)節(jié)和自動控制，通過對加藥機的遠程控制來實現(xiàn)自動給藥，并可以實現(xiàn)多個節(jié)點的同時給藥。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，并對氣泡的聚集厚度進行測量是比較關(guān)鍵的。但同時這項控制技術(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量計，這在國外很多國家已經(jīng)開始使用，我國在銅礦的選礦中也有一定的應(yīng)用。2.3.3浮選柱的自動控制應(yīng)用浮選柱不同于普通的浮選機，它不需要劇烈的攪拌和振動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，最終到達礦漿的與泡沫的表面，從而實現(xiàn)更加微細的礦粒選擇回收。浮選柱一般由三個自動控制系統(tǒng)來執(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器進行測量，在柱底流管路上的自動夾管閥控制系統(tǒng)發(fā)出與泡沫礦漿位置正比例的信號，由的借助U型管原理，通過調(diào)節(jié)礦槽溢流口高度實現(xiàn)液位調(diào)節(jié)。②沖洗水流控制。借助流量計進行水流測定并通過控制閥進行自動控制。水流測量必須保持水平穩(wěn)定，在估算額定沖水量同時可以適當(dāng)進行偏流的調(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行良好。先通過流量計進行空氣流量測量并借助球形閥進行控制。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定值會隨著投放藥量、噸位及礦品而發(fā)生變化。

3當(dāng)前選礦設(shè)備及自動化中的問題

3.1選礦設(shè)備的自動化工藝設(shè)計不夠合理

由于系統(tǒng)設(shè)計不夠完善，使得其在運行中無法實現(xiàn)有效的自動控。儀表的選型不準(zhǔn)確，無法發(fā)揮其正常的測量性能，沒有對儀表可能出現(xiàn)的問題進行事前的分析。

3.2缺乏創(chuàng)新性的傳感器設(shè)計

在選礦自動化設(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，測量精度不夠精確等問題，使得選礦自動設(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，可能會導(dǎo)致傳感器使用壽命不長。所以，如何對傳感器進行設(shè)計創(chuàng)新也是一個重要因素。

3.3選礦設(shè)備運維工作量大

由于很多選礦廠對各類設(shè)備的自動化運行缺乏有效的日常維護，并且缺乏在設(shè)備維護方面的專業(yè)人才。使得很多運行中的一些問題得不到及時的解決。一旦相關(guān)的自動化設(shè)備缺少了廠家的技術(shù)支持，那么就很有可能因為系統(tǒng)上的故障或者是工況變化無法使自動化設(shè)備正常運行。

4未來的選礦工藝設(shè)備及自動化發(fā)展探析

4.1選礦專業(yè)檢測儀器的開發(fā)和利用

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

4.2自動控制先進的自動控制理論及其軟件

在自動控制的發(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)進行相互關(guān)聯(lián)。特別是DCS和APC在計算機控制系統(tǒng)中的提升了軟件和硬件的適用性。人們由單獨的模塊控制轉(zhuǎn)變?yōu)榇�級比值、預(yù)測、模糊控制、最優(yōu)控制等較為復(fù)雜的系統(tǒng)[4]。這些先進的控制理論及軟件在選礦自動化中的應(yīng)用。將進一步推動選礦的自動化技術(shù)發(fā)展。特別是模糊預(yù)測，控制技能控制將會成為選礦過程中主要的自動化發(fā)展方向。

5結(jié)語

總而言之，我國的選礦自動化技術(shù)落后于發(fā)達國家。必須積極地進行信息技術(shù)、自動化技術(shù)以及相關(guān)自動化控制設(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)新能力和實際應(yīng)用水平。以選礦自動化技術(shù)的提升，確保礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]彭培禎.PLC控制技術(shù)在選礦工藝破碎自動化中的應(yīng)用[J];設(shè)備管理與維修;2018年22期.

[2]張功學(xué),王小龍,游麗嘉.大型振動篩的動性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]礦山機械，2013.08.

[3]宋昱晗.微細鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨選礦工藝特性差異研究[D];武漢理工大學(xué);2014年.

[4]李諾.眼前山難選鐵礦石選礦工藝試驗研究[D];東北大學(xué);2011年.

作者：曾永剛 楊啟學(xué) 單位：烏魯木齊泰迪安全技術(shù)有限公司