淺談選礦自動化的發展

孫曉程

摘 要：本文簡要介紹了選礦自動化技術發展進程，并介紹在線分析檢測技術新發展中設備運行在線檢測技術及工藝過程參數在線監測技術的發展成果及應用。

關鍵詞：選礦自動化；控制技術；發展

0 引言

選礦是指資源開發礦產資源開過中碎磨、浮選、濃縮以及脫水等工藝的連續生產過程，是礦產資源開發的主要工業流程，選礦工藝的經濟型對礦產資源產業的經濟效益有重要的影響。隨著資源不斷開發，礦質質量不斷下降，并成為影響選礦工業經濟效益的主要影響因素。因此，選礦自動化技術必將成為大規模現代選礦的主要產業技術，也是現代選礦必不可少的產業技術。

1 選礦自動化的發展進程

自選礦自動化技術于上世紀40年代產生以來，自動化技術發展緩慢。原因在于礦石種類較多，且不同礦石的差異較大，導致選礦自動化的流程和參數差異較大，不同選礦工藝的流程相同，因而選礦自動化技術發展速度緩慢。至上世紀50年年代末期，由于自動化技術的發展，選礦自動化技術水平有了較高的提升，并出現了模擬儀表盤控制，但是該時期的選礦自動化技術的穩定性不足[1]。至上世紀60年代，礦漿濃度計、礦漿pH計等更為先進的自動檢測儀表成功研發，并應用于選礦自動化化技術。

至70年代，選礦自動化技術有了質的飛躍。首先，在線監測技術以及在線監測儀被應用于選礦自動化工藝，例如金屬含量在線監測儀以及礦漿粒度指標在線監測儀被成功研發，尤其是礦漿粒度在線監測儀的應用極大的提高了磨礦產品質量及磨礦效率。另外，70年代末出現了新的控制理論及方法，計算機技術水平大幅度提高，基于計算技術的自動化控制技術獲得突破性進展，并成功研發出基于微處理器的集中分散型控制系統。基于計算機技術的自動化技術沿用至今，美國、俄羅斯、芬蘭、加拿大等主要礦業大國的選礦自動化技術都屬于基于計算機技術的在線檢測技術。

2 在線分析檢測技術的新發展

2.1 設備運行在線檢測技術

運行設備在線檢測技術是指檢測并搜集運行環境變化對設備負荷、工作能力及效果的變化信息，將設備實施運行狀態信息反饋至控制系統，控制系統根據狀態信息調節設備，保障設備安全運行，保證完成生產任務。當前設備運行在線檢測技術有磨機負荷符合檢測技術、濃密機符合檢測技術以及浮選狀態分析技術。

磨機負荷檢測技術一直是國外礦業技術研究的重點，許多礦業大國都對此進行了大量研究，例如澳大利亞的AMIR、CSIRO組織、加拿大的COREM組織。AMIRA于2008年在離散元素法建模方法和振動信號分析技術的基礎上分析多項磨機運行狀態檢測技術，在磨礦粒度、磨機負載、磨機物料分布等方面有了重大進展。相關金屬應用于實際選礦自動化后，為企業帶來的巨大的經濟效益。我國在該領域也有相關研究，并于2010年自行研發“磨機/半自磨機負荷監測技術”及其裝置[2]。試驗結果證明裝置的硬件性能滿足采集設備運行狀態對進度和穩定性的要求。

濃密機符合檢測技術是指通過檢測耙架電流、泥層厚度、耙架扭矩等方式檢測存泥量。分別通過預埋壓力傳感器和紅外濁度儀測量測量泥床壓力和泥層厚度，其優點在于可更加直接的反映泥存量，簡潔實用。缺點為要求工作人員實現做好大量標定準備工作，準確率有限。我國北京礦業研究總也根據濃密機的工作原理、輸入和輸出物料以及其它信號預測泥床厚度。

浮選泡沫狀態分析較為領先的設備有瑞典SGS研發的METcam-FC、美國PlantVIision。METcam-FC可實時采集分析浮選泡沫圖像信息的能力較強，測量速度快，穩定性高[3]。PlantVision系統可分析泡沫的顏色、大小、成分、移動速度等。PlantVIision系統技術涵蓋了整個浮選泡沫流程，完全取代人工觀察。我國于21世紀初開始致力于浮選泡沫狀態分析，并自行開發出浮選泡沫圖像分析系統BFIPS-Ⅰ，系統獲得浮選泡沫圖像后分析泡沫的大小、穩定性、速度參數特征。該技術已經成功應用于實際選礦自動化中，如德興銅礦大山選礦廠銅鉬使用該技術進行混合浮選作業。

2.2 工藝過程參數在線監測技術

一是礦石粒度檢測技術。Split-Online系統及PlantVision屬于技術水平極高的兩個系統，Split-Online系統可在皮帶上進行礦石塊度在線分析，并根據分析結果指導礦石碎磨，提高碎礦、磨礦的效率。PlantVision技術也包括礦石粒度圖像分析技術，分析礦石粒度分布、顏色、最小粒級百分比等信息。二是礦漿粒度。礦漿力度在線監測技術較為完善和成熟，穩定的檢測方案及產品也成為現實。如PSI300、PSI500分析儀、德國POUS、美國PSM-400以及我國BPSM、DF-PSM在線粒度儀。三是礦漿品位。我國的礦漿品位在線分析技術多依賴進口，如Courier系列產品。Courier系列產品中以Courier 6SL居首，它增加了多模型功能及基于嵌入式工控計算機系統的人際界面。該設備具有24個流道，最多可同時測量144種元素[4]。其它較為先進的礦漿品位技術有MSA多流道載流分析儀。我國自行研究的載流X熒光品位分析儀也取得巨大進展，并成功應用于工業生產。BOXA載流分析儀利用波長色散及能量色散原理研制而成，根據有色行業發展要求，BOXA分析儀增加了硫元素在線分析功能，可準確反映硫元素變化情況。四是礦漿酸堿度分析。分析礦漿酸堿度有助于克服結鈣、結垢等問題，有效預防電機被污染和毒化。我國在該領域作了大量研究和探索，如北京礦業研究總院自行研發的BPHM自清洗礦漿酸度計，它可定時清洗電機，降低結鈣幾率，提高電機使用壽命。

3 結語

礦產資源屬于不可再生資源，隨著優質礦產資源不斷枯竭，礦產自動化必將成為選礦工業的關鍵。雖然選礦自動化已經取得巨大的發展，但是選礦自動化技術的控制理論及方法還需不斷完善，智能化、數字化及虛擬化應用應不斷提高，實現自動化、計算機、設備等多專業交叉融合，才能滿足選礦工業化對選礦自動化的要求。

參考文獻：

[1]潘建平，唐矛.礦漿選礦自控技術的未來發展[J].科技資訊，2013（15）.

[2]毛志宏.淺談機械自動化在選礦廠的應用[J].科技風，2014（11）.

[3]顏帥，吳莎.鐵礦選礦自動化的新發展[J].山東工業技術，2014（15）.

[4]耿文瑞.選礦廠自動化測量儀表的發展現狀[J].現代礦業，2014（07）.