孫曉程

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了選礦自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展進(jìn)程，并介紹在線分析檢測(cè)技術(shù)新發(fā)展中設(shè)備運(yùn)行在線檢測(cè)技術(shù)及工藝過程參數(shù)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展成果及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：選礦自動(dòng)化；控制技術(shù)；發(fā)展

0 引言

選礦是指資源開發(fā)礦產(chǎn)資源開過中碎磨、浮選、濃縮以及脫水等工藝的連續(xù)生產(chǎn)過程，是礦產(chǎn)資源開發(fā)的主要工業(yè)流程，選礦工藝的經(jīng)濟(jì)型對(duì)礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有重要的影響。隨著資源不斷開發(fā)，礦質(zhì)質(zhì)量不斷下降，并成為影響選礦工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要影響因素。因此，選礦自動(dòng)化技術(shù)必將成為大規(guī)?，F(xiàn)代選礦的主要產(chǎn)業(yè)技術(shù)，也是現(xiàn)代選礦必不可少的產(chǎn)業(yè)技術(shù)。

1 選礦自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程

自選礦自動(dòng)化技術(shù)于上世紀(jì)40年代產(chǎn)生以來，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展緩慢。原因在于礦石種類較多，且不同礦石的差異較大，導(dǎo)致選礦自動(dòng)化的流程和參數(shù)差異較大，不同選礦工藝的流程相同，因而選礦自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展速度緩慢。至上世紀(jì)50年年代末期，由于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，選礦自動(dòng)化技術(shù)水平有了較高的提升，并出現(xiàn)了模擬儀表盤控制，但是該時(shí)期的選礦自動(dòng)化技術(shù)的穩(wěn)定性不足[1]。至上世紀(jì)60年代，礦漿濃度計(jì)、礦漿pH計(jì)等更為先進(jìn)的自動(dòng)檢測(cè)儀表成功研發(fā)，并應(yīng)用于選礦自動(dòng)化化技術(shù)。

至70年代，選礦自動(dòng)化技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。首先，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)以及在線監(jiān)測(cè)儀被應(yīng)用于選礦自動(dòng)化工藝，例如金屬含量在線監(jiān)測(cè)儀以及礦漿粒度指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)儀被成功研發(fā)，尤其是礦漿粒度在線監(jiān)測(cè)儀的應(yīng)用極大的提高了磨礦產(chǎn)品質(zhì)量及磨礦效率。另外，70年代末出現(xiàn)了新的控制理論及方法，計(jì)算機(jī)技術(shù)水平大幅度提高，基于計(jì)算技術(shù)的自動(dòng)化控制技術(shù)獲得突破性進(jìn)展，并成功研發(fā)出基于微處理器的集中分散型控制系統(tǒng)。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的自動(dòng)化技術(shù)沿用至今，美國(guó)、俄羅斯、芬蘭、加拿大等主要礦業(yè)大國(guó)的選礦自動(dòng)化技術(shù)都屬于基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的在線檢測(cè)技術(shù)。

2 在線分析檢測(cè)技術(shù)的新發(fā)展

2.1 設(shè)備運(yùn)行在線檢測(cè)技術(shù)

運(yùn)行設(shè)備在線檢測(cè)技術(shù)是指檢測(cè)并搜集運(yùn)行環(huán)境變化對(duì)設(shè)備負(fù)荷、工作能力及效果的變化信息，將設(shè)備實(shí)施運(yùn)行狀態(tài)信息反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)狀態(tài)信息調(diào)節(jié)設(shè)備，保障設(shè)備安全運(yùn)行，保證完成生產(chǎn)任務(wù)。當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行在線檢測(cè)技術(shù)有磨機(jī)負(fù)荷符合檢測(cè)技術(shù)、濃密機(jī)符合檢測(cè)技術(shù)以及浮選狀態(tài)分析技術(shù)。

磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)技術(shù)一直是國(guó)外礦業(yè)技術(shù)研究的重點(diǎn)，許多礦業(yè)大國(guó)都對(duì)此進(jìn)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(dòng)信號(hào)分析技術(shù)的基礎(chǔ)上分析多項(xiàng)磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)，在磨礦粒度、磨機(jī)負(fù)載、磨機(jī)物料分布等方面有了重大進(jìn)展。相關(guān)金屬應(yīng)用于實(shí)際選礦自動(dòng)化后，為企業(yè)帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)在該領(lǐng)域也有相關(guān)研究，并于2010年自行研發(fā)“磨機(jī)/半自磨機(jī)負(fù)荷監(jiān)測(cè)技術(shù)”及其裝置[2]。試驗(yàn)結(jié)果證明裝置的硬件性能滿足采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)對(duì)進(jìn)度和穩(wěn)定性的要求。

濃密機(jī)符合檢測(cè)技術(shù)是指通過檢測(cè)耙架電流、泥層厚度、耙架扭矩等方式檢測(cè)存泥量。分別通過預(yù)埋壓力傳感器和紅外濁度儀測(cè)量測(cè)量泥床壓力和泥層厚度，其優(yōu)點(diǎn)在于可更加直接的反映泥存量，簡(jiǎn)潔實(shí)用。缺點(diǎn)為要求工作人員實(shí)現(xiàn)做好大量標(biāo)定準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)確率有限。我國(guó)北京礦業(yè)研究總也根據(jù)濃密機(jī)的工作原理、輸入和輸出物料以及其它信號(hào)預(yù)測(cè)泥床厚度。

浮選泡沫狀態(tài)分析較為領(lǐng)先的設(shè)備有瑞典SGS研發(fā)的METcam-FC、美國(guó)PlantVIision。METcam-FC可實(shí)時(shí)采集分析浮選泡沫圖像信息的能力較強(qiáng)，測(cè)量速度快，穩(wěn)定性高[3]。PlantVision系統(tǒng)可分析泡沫的顏色、大小、成分、移動(dòng)速度等。PlantVIision系統(tǒng)技術(shù)涵蓋了整個(gè)浮選泡沫流程，完全取代人工觀察。我國(guó)于21世紀(jì)初開始致力于浮選泡沫狀態(tài)分析，并自行開發(fā)出浮選泡沫圖像分析系統(tǒng)BFIPS-Ⅰ，系統(tǒng)獲得浮選泡沫圖像后分析泡沫的大小、穩(wěn)定性、速度參數(shù)特征。該技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際選礦自動(dòng)化中，如德興銅礦大山選礦廠銅鉬使用該技術(shù)進(jìn)行混合浮選作業(yè)。

2.2 工藝過程參數(shù)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

一是礦石粒度檢測(cè)技術(shù)。Split-Online系統(tǒng)及PlantVision屬于技術(shù)水平極高的兩個(gè)系統(tǒng)，Split-Online系統(tǒng)可在皮帶上進(jìn)行礦石塊度在線分析，并根據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)礦石碎磨，提高碎礦、磨礦的效率。PlantVision技術(shù)也包括礦石粒度圖像分析技術(shù)，分析礦石粒度分布、顏色、最小粒級(jí)百分比等信息。二是礦漿粒度。礦漿力度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)較為完善和成熟，穩(wěn)定的檢測(cè)方案及產(chǎn)品也成為現(xiàn)實(shí)。如PSI300、PSI500分析儀、德國(guó)POUS、美國(guó)PSM-400以及我國(guó)BPSM、DF-PSM在線粒度儀。三是礦漿品位。我國(guó)的礦漿品位在線分析技術(shù)多依賴進(jìn)口，如Courier系列產(chǎn)品。Courier系列產(chǎn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人際界面。該設(shè)備具有24個(gè)流道，最多可同時(shí)測(cè)量144種元素[4]。其它較為先進(jìn)的礦漿品位技術(shù)有MSA多流道載流分析儀。我國(guó)自行研究的載流X熒光品位分析儀也取得巨大進(jìn)展，并成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。BOXA載流分析儀利用波長(zhǎng)色散及能量色散原理研制而成，根據(jù)有色行業(yè)發(fā)展要求，BOXA分析儀增加了硫元素在線分析功能，可準(zhǔn)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(jié)鈣、結(jié)垢等問題，有效預(yù)防電機(jī)被污染和毒化。我國(guó)在該領(lǐng)域作了大量研究和探索，如北京礦業(yè)研究總院自行研發(fā)的BPHM自清洗礦漿酸度計(jì)，它可定時(shí)清洗電機(jī)，降低結(jié)鈣幾率，提高電機(jī)使用壽命。

3 結(jié)語

礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，隨著優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源不斷枯竭，礦產(chǎn)自動(dòng)化必將成為選礦工業(yè)的關(guān)鍵。雖然選礦自動(dòng)化已經(jīng)取得巨大的發(fā)展，但是選礦自動(dòng)化技術(shù)的控制理論及方法還需不斷完善，智能化、數(shù)字化及虛擬化應(yīng)用應(yīng)不斷提高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、設(shè)備等多專業(yè)交叉融合，才能滿足選礦工業(yè)化對(duì)選礦自動(dòng)化的要求。

參考文獻(xiàn)：

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