自動化控制對現有礦山磨礦分級系統優化工作的意義

裴得金，郭 偉，趙艷賓，解 釗

（中國黃金集團西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩850020）

我國是一個選礦大國，但國內選礦廠普遍存在資源品質差造成選礦能耗高、勞動生產率低等問題，使得成本居高不下，企業缺乏競爭力，因而急需尋求改進現狀的手段。自動化控制是利用自動化技術、計算機技術、網絡通訊技術，實現選礦流程生產過程集中自動控制，保證了系統操作的及時性和可靠性，杜絕了因調整不及時造成的生產系統產能浪費，確保流程時刻處于健康、穩定、高效的運行狀態。大量減少了現場的操作工，實現減員增效，提升企業的設備與生產水平。解決了長期以來礦山企業依靠人工操作，流程工藝效率低，生產協調一致性、透明性差的缺點。提高了企業生產和決策反應速度與水平，實現過程工藝的精細化管理，使企業的生產得到穩定、快速地健康發展。

1 研究的意義

磨礦工序是選礦生產的重要工序，其主要任務是為下道選別工序提供解離充分但過粉碎輕的入選礦物。

磨礦工序作業的好壞，直接影響選別指標，因此加強磨礦分級工序技術操作，是搞好選別指標的重要前提，必須嚴格磨礦分級工序技術操作，確保浮選入料的濃、細度，以滿足選別工序技術要求。

磨礦工序是選礦生產能耗最高的工序，為此加強磨礦管理，嚴格技術操作，在滿足溢流濃、細度的前提下，盡可能地提高磨礦臺效，是降低磨礦工序以及選礦生產全過程能耗最有效的途徑。

2 國內研究現狀分析

我國在20世紀90年代開始從國外引入此技術，但由于國內人工成本較小，節能環保意識不強同時購買成本較高等原因未能得到推運用。

21世紀初隨經濟與技術的發展，礦山自動化得到了重視，很多有實力的礦山開始走向礦山開始走向自動化，研究院也把目光投向磨礦自動控制系統。先后有北京礦冶研究院、長沙礦冶研究院、中南大學、馬鞍山設計院等推出了自己的磨礦自動控制系統，并在一些礦山得到了一定應用。經過21世紀頭十年的發展，磨礦自動控制意識在很多礦山得到了宣傳。一些實力雄厚的礦山也開始研發自己的自動控制系統，鞍鋼、包鋼、新鋼也于2010年前后發表了磨礦自動控制系統的成果。

90年代從國外引進磨礦自動控制系統開始，我國在不斷的研發和完善磨礦自動控制系統。2000年起在有色金屬礦山金堆鉬業公司，鐵礦山新疆雅滿蘇礦業、內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司、首鋼礦業有限公司水廠鐵礦、中金內蒙古礦業有限公司等選廠得到了推廣應用，并收到了很好的效果。

3 系統評估

該系統基于各種儀器儀表的檢測數據，借助計算機系統的數據處理，通過建立自己獨有的計算模型和控制模型，完成對各個過程量的控制調整。相對傳統自動化控制模型的建立，該系統更注重對磨機及漿液系統的檢測控制，通過對磨機電耳量與電流量的檢測分析，借助于模糊計算理論，分析出最佳控制區域及不同點位磨機所對應的實際運行效果，模型的建立不但需要精通的計算機控制理論基礎，更需要借助于多年對磨機狀態的研究、數據分析及豐富的現場磨機調整經驗；漿液系統的檢測不但要做好各流程點位的礦量平衡，更主要是各流程點位的控制邏輯關系，控制優先級及一些模糊量的引入主要是依靠對工藝流程設計的高度理解和計算機數據運算的雙重結合。

4 控制的目標

磨礦分級流程的自動化控制，使用已成熟的自動化控制技術，以經濟效益為中心，以滿足生產需要為重點，整體規劃與實施，控制系統同時具備開放接口，以備將來實施全流程擴充以及改造的自動化控制的需要。

實現磨礦分級計、控、管一體化，提高系統啟、停效率，磨礦現場無人值守，形成集中操作與巡檢企業的生產組織模式，減少崗位工人現場一線工作時間，降低故障及事故發生的概率。

建立一個運行可靠、操作方便靈活、功能實用、維護簡單的磨礦分級自動化控制系統，在穩定磨礦分級產品要求的前提下，實時根據物料性質調整現場工藝參數，實現磨礦分級系統運行效果的最優化，提高磨機產能，降低單位能耗。

5 關鍵控制模型

針對現場的工藝及對控制目標的要求，制定出控制目標及相應的控制邏輯關系，確定所需儀器儀表、控制柜等控制工具的類型和數量，并通過專有的控制軟件保障控制手段的實現。

單針對一些重點控制點位的控制理論是相似的，就磨礦分級自動化控制而言，重點點位主要有兩個：一個是磨機的控制；另一個是關于分級系統的控制。

5.1 磨機系統控制

每種磨機都有其獨有的最佳處理狀態，人工操作無法準確判斷磨機當前的運行狀態，且操作調整具有瞬時性及滯后性的問題，無法做到時刻將磨機運行狀態調整到最佳，造成磨機產能浪費；通過自動化系統對磨機運行工作狀態的檢測，精確判斷磨機目前運行狀態是處于空載、滿載或超載狀態，借助于專有儀器儀表對磨機的運行狀態進行實時監測，并將控制信號反饋給PLC系統，PLC系統憑借設定的控制邏輯和數據庫，對磨機系統進行調整。及時調整入磨給礦量，保證磨機始終處于一種運行狀態最佳且滿載的狀態，杜絕給礦量過低造成磨機產能浪費的現象，或給礦量過大造成的漲肚跑粗現象的發生；并通過對補加水添加量的精確控制調整保證磨機磨礦濃度始終處于最佳磨礦條件，提高磨機磨礦效率。

5.2 旋流器分級系統控制

旋流器分級效率受給礦壓力、給礦濃度、給礦流量的影響很大。礦漿池液位過高或造成礦漿外溢，過低會出現渣漿泵喘氣現象，所以對礦漿池的液位調節非常必要，而且泵池的液位高低會影響旋流器的分級濃度。礦漿池安裝超聲波液位檢測儀表，旋流器給礦安裝濃度檢測儀表、壓力檢測儀表，根據設定的分級濃度、壓力、液位，通過自動化系統控制渣漿泵頻率，調節泵漿池加水量，達到旋流器給礦的濃度、壓力、礦漿池液位三者之間的關系平衡。從而穩定旋流器分級效果、礦漿池液位的目的。

6 技術核心

1）相關工藝及設備的深度研究，只有熟悉工藝及相應設備，才能保證所設計產品的實用性。

2）控制模型的建立，須以現場工藝條件為出發點，在保證實用性和可靠性的前提下，簡化相應邏輯。

3）過程控制中模擬量的運算調整，需保證不但有計算機編程進行數據調整的能力，更需要具備對工藝及設備運行情況的系統分級和精確調整的能力。

7 綜述

針對過程工藝不穩定性的特征，通過自動化的實時控制調整，最終實現以下目標。

1）實現磨機產能最大化，杜絕過磨及產能浪費，降低單位能耗。

2）穩定磨礦分級產品指標，保證后續選別工藝的選別效果。

3）實時集中監測控制，改變現場的生產管理模式，使崗位由操作型轉變為巡檢維護型，減輕勞動量或勞動力投入。

4）穩定運行及對設備的實時故障監控，提高系統運行的可靠性，減少設備維護量。

5）改變管理模式，實現可視化操作及遠程監控，提高企業管理的透明度及時效性。

［1］ 王旭艷.礦石分選新技術新工藝與選礦過程控制檢測標準及工藝設備選擇計算實用手冊［M］.北京：中國知識出版社，2005.

［2］ 胡壽松.自動化控制原理［M］.北京：科學出版社，2013.

［3］ 西門子（中國）有限公司.SIMATIC S7－300，S7－400［EB/OL］http：//www.siemens.com.cn.

［4］ 廖常初.西門子人機界面［M］.北京：機械工業出版社，2007.

［5］ Digital Contol System.Rolf Isennann［R］.1992.

［6］ Microchip.Microchip Data Book［R］.1992.