青海某金礦選冶中試廠選礦自動化設(shè)計*

邢晴晴李 飛王 倩彭 鋒熊召華

（1.青海民族大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；2.都蘭金輝礦業(yè)有限公司；3.青海省金礦資源開發(fā)工程技術(shù)研究中心）

金礦資源是國家重要的戰(zhàn)略資源，是國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展和國家安全的重要保障［1］。隨著礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)利用，易采選資源越來越少，低品位難處理金礦資源成為重要的開發(fā)對象［2-3］。

在礦產(chǎn)資源開發(fā)中，選礦指標(biāo)很大程度上取決于礦石的性質(zhì)和選礦過程的控制情況，而選礦過程通常是流程長、多變量、強(qiáng)耦合、非線性、大滯后的復(fù)雜工業(yè)過程，擾動范圍寬，難以建立精確的控制關(guān)系和準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，選礦參數(shù)不易自動控制，一定程度上制約了選礦生產(chǎn)力的發(fā)展［4-6］。為提升選礦工藝參數(shù)控制水平，提高選礦廠生產(chǎn)效率，減輕工人勞動強(qiáng)度，降低能耗及材料消耗等，在選礦廠應(yīng)用自動化控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)選礦技術(shù)水平提升的重要手段。

青海金礦資源開發(fā)工程技術(shù)研究中心新建了一座日處理礦石30 t的選冶中試廠，論文將介紹其選礦自動化設(shè)計情況。

1 中試廠工藝流程

中試廠采用國內(nèi)較先進(jìn)的工藝技術(shù)及設(shè)備，破碎工藝以“多碎少磨”為原則［7-8］，采用兩段開路破碎流程，粗碎采用PE250×400型顎式破碎機(jī)，細(xì)碎采用PC600×400型錘式破碎機(jī)；磨礦分級工序采用兩段閉路磨礦流程，一段磨礦采用MQYG1200×2400型球磨機(jī)，二段磨礦采用MQYG900×1800型球磨機(jī)，一段分級采用FLG750×5600型螺旋分級機(jī)，二段分級采用FX100-GK型水力旋流器；浮選工序采用1粗3精3掃流程，18臺BF-0.37型浮選機(jī)。根據(jù)礦石性質(zhì)及工藝條件要求，可以自由組合磨礦分級流程，磨礦分級產(chǎn)品可以進(jìn)入浮選工序亦可進(jìn)入浸出工序；根據(jù)浮選條件及要求，可自由設(shè)定浮選時間，調(diào)整浮選作業(yè)及浮選機(jī)組數(shù)、中礦循環(huán)路線。中試廠工藝流程見圖1。

2 選礦自動化控制策略

為了保持選礦廠合理的作業(yè)條件，穩(wěn)定和優(yōu)化選礦工藝，降低能源與材料消耗，提高生產(chǎn)效率和金回收率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的最佳化，從自動化全流程控制策略研究→關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的檢測與控制→建立選礦各作業(yè)的控制模型→選礦工藝參數(shù)的檢測和控制→過程優(yōu)化→全流程自動化和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計著手，開展選礦自動化研究與應(yīng)用，用現(xiàn)代技術(shù)改造傳統(tǒng)的選礦產(chǎn)業(yè)，加速實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息化、自動化、智能化，增強(qiáng)市場競爭力，縮小選礦廠在能耗、成本、質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率等方面與發(fā)達(dá)國家間的差距，進(jìn)一步改善作業(yè)條件，提高選礦廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

全系統(tǒng)由主控制級、基礎(chǔ)控制級、作業(yè)控制單元3部分組成，結(jié)構(gòu)見圖2。

全流程控制的基本宗旨是使全廠的關(guān)鍵變量得到協(xié)同控制，以達(dá)到單一系統(tǒng)指標(biāo)（通常為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)），獲得的效益高于工廠各工序獨(dú)立控制所獲得的效益。本方案以礦石處理量為關(guān)鍵變量，實(shí)現(xiàn)各流程單元的處理量平衡，分析選礦工藝的影響因素，建立選礦廠各作業(yè)的控制模型，對關(guān)鍵設(shè)備和工藝參數(shù)進(jìn)行控制與檢測，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，穩(wěn)定和優(yōu)化選礦工藝，提高生產(chǎn)效率。

本全流程控制系統(tǒng)涉及破碎、磨礦分級、浮選、脫水、環(huán)保提金5個工序，該5工序在控制上相對獨(dú)立，但每道工序的產(chǎn)品基本上都是下一工序的給礦（唯獨(dú)環(huán)保提金的給礦可以是原礦也可以是浮選尾礦）。

DCS系統(tǒng)設(shè)置1套非冗余控制站，控制器選用SIEMENS公司的S7-300系列控制器。現(xiàn)場控制站的ET200M分布式I/O站通 過PROFIBUS-DP現(xiàn) 場總線與S7-300中央控制器進(jìn)行實(shí)時通訊，它主要功能是采集現(xiàn)場I/O信號，通過ET200M的I/O信號接口模塊將現(xiàn)場數(shù)字量或模擬量信號傳送到中央控制站，同時將中央控制器發(fā)送來的控制信號送至現(xiàn)場。

控制系統(tǒng)主要設(shè)置工程師站（共1臺）、操作員站（共2臺）、以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的模擬顯示、操作指令下達(dá)、報警提示、過程歷史記錄、數(shù)據(jù)存儲等功能。

工程師站及操作員站全部放置于中央控制室內(nèi)。

3 選礦工藝過程控制

3.1 高位水池、回水池控制

采用液位計、壓力計及流量計控制高位水池及回水池的儲水及用水，主要控制系統(tǒng)及要求見表1。

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3.2 破碎工序過程控制

破碎機(jī)是破碎車間的核心設(shè)備，破碎生產(chǎn)控制的關(guān)鍵在于如何充分發(fā)揮破碎機(jī)的破碎效率，提高并穩(wěn)定其生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)破碎設(shè)備的高效運(yùn)行。破碎工序主要通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、順序啟停、故障連鎖等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)以及生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制。

破碎工序主要控制系統(tǒng)及要求見表2。

3.3 磨礦分級工序過程控制

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磨礦分級是整個選礦工藝控制的重中之重，直接關(guān)系到整個選廠的處理能力，同時也是提高浮選指標(biāo)的重要基礎(chǔ)［9］。影響磨礦分級的因素有礦石性質(zhì)、磨機(jī)負(fù)荷、充填率、磨礦濃度、球荷比、襯板壽命、旋流器給礦壓力與濃度、旋流器數(shù)、給礦泵池液位等［10］，其中不能檢測的變量采用軟測量技術(shù)進(jìn)行預(yù)測，主要控制系統(tǒng)及要求見表3。

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3.4 浮選工序過程控制

影響浮選效果的主要因素有原礦性質(zhì)、磨礦細(xì)度、礦漿流量與濃度、藥劑及添加量、充氣量、浮選槽液位、礦漿溫度、礦漿pH值等，主要控制系統(tǒng)及要求見表4。

3.5 脫水工序過程控制

脫水工序主要控制系統(tǒng)及要求見表5。

3.6 環(huán)保提金工藝過程控制

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中試廠采用環(huán)保提金工藝處理原礦或浮選尾礦，影響環(huán)保提金工藝浸出指標(biāo)的主要因素有礦石的氧化程度等性質(zhì)、處理量、礦漿濃度、礦漿溶解氧濃度、礦漿pH值、浸出藥劑用量等，環(huán)保提金工藝主要控制系統(tǒng)及要求見表6。

4 結(jié)論

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（1）礦石的選礦具有工藝流程長、多變量、強(qiáng)耦合、非線性、大滯后的特點(diǎn)，青海金礦資源開發(fā)工程技術(shù)研究中心中試廠全面采用選礦自動化控制，確定了中試廠各工藝的控制策略，實(shí)現(xiàn)了選礦工藝參數(shù)的在線監(jiān)控與控制、集成匹配與優(yōu)化、自動化控制系統(tǒng)與生產(chǎn)管理監(jiān)控一體化數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)了中試廠自動化、信息化、數(shù)字化和智能化，保證了中試廠生產(chǎn)處于最佳工況條件下，降低了工人的勞動強(qiáng)度，改善了生產(chǎn)環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率。

（2）自動化控制為選冶中試廠開展試驗(yàn)奠定了良好的基礎(chǔ)，能夠更好地為研究成果產(chǎn)業(yè)化提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化的重要紐帶，為加速實(shí)現(xiàn)選礦自動化、信息化、數(shù)字化和智能化，提升選礦工業(yè)競爭力提供了良好的技術(shù)支持。