吳 靖，金玉芬，2，劉 健

（1.金川集團(tuán)股份有限公司選礦廠(chǎng)，甘肅 金昌 737100；2.金川集團(tuán)股份有限公司鎳鈷研究設(shè)計(jì)院，甘肅 金昌 737100；3.山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦，山東 萊州 261441）

該選廠(chǎng)尾礦車(chē)間承擔(dān)著一、二、三選礦車(chē)間尾礦的輸送及回水供給任務(wù)，各車(chē)間尾礦經(jīng)管道或地溝進(jìn)入尾礦車(chē)間兩臺(tái)Φ50m、Φ70m高效濃密機(jī)進(jìn)行濃縮。針對(duì)尾礦輸送作業(yè)存在：上下游耦合性強(qiáng)，需要人工頻繁操作和調(diào)整，勞動(dòng)強(qiáng)度大、手段單一；部分設(shè)備信號(hào)未被集成及部分工藝測(cè)點(diǎn)缺失等問(wèn)題，以致難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化操作與管理的現(xiàn)狀。在完善自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制，以適應(yīng)選礦車(chē)間上游工序生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合濃密沉降過(guò)程及尾礦輸送過(guò)程特征，實(shí)現(xiàn)濃密機(jī)底流的放礦和絮凝劑添加的自動(dòng)控制。

1 濃密脫水研究現(xiàn)狀

濃密機(jī)是濃縮礦漿的主要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于選礦、冶金、污水處理等行業(yè)。濃密機(jī)創(chuàng)立于1905年，后經(jīng)多年的研究和改造，發(fā)展出了周邊傳動(dòng)、中心傳動(dòng)、高效濃密機(jī)、深錐濃密機(jī)、膏體濃密機(jī)等型號(hào)。Bürger對(duì)濃密機(jī)數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解法進(jìn)行了大量的研究，從而建立了濃密過(guò)程現(xiàn)代數(shù)學(xué)模型[1]；Tan C.K.采用MPC對(duì)濃密機(jī)底流濃度進(jìn)行控制，建立了考慮耙架約束的底流濃度預(yù)測(cè)控制模型[2]。王旭針對(duì)濃縮生產(chǎn)過(guò)程的非線(xiàn)性、大滯后、過(guò)程擾動(dòng)變化范圍寬、自動(dòng)化程度低的難題，提出了將物料平衡模型作為過(guò)程控制的中心原則，以濃密機(jī)的綜合生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo)的濃縮生產(chǎn)過(guò)程智能優(yōu)化控制方法[3-5]。目前，我國(guó)的濃密機(jī)在傳統(tǒng)濃密機(jī)的基礎(chǔ)上，向高效濃密機(jī)方向不斷發(fā)展，其性能、結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，自動(dòng)化、智能化水平程度不斷提高。

2 尾礦濃縮智能控制關(guān)鍵技術(shù)

尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制適應(yīng)選礦車(chē)間上游工序生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合濃密沉降過(guò)程及尾礦輸送過(guò)程特征，在基礎(chǔ)自動(dòng)化功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)濃密機(jī)底流的放礦和絮凝劑添加的自動(dòng)控制。尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制基本實(shí)現(xiàn)框架如圖1所示。

圖1 尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制基本框架

本項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)包括濃密機(jī)生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵變量軟測(cè)量技術(shù)和濃密過(guò)程底流放礦和絮凝劑添加智能控制技術(shù)。

2.1 濃密機(jī)生產(chǎn)過(guò)程軟測(cè)量技術(shù)

基于物料平衡和濃密沉降機(jī)理，利用過(guò)程變量軟測(cè)量技術(shù)，通過(guò)濃密機(jī)泥水界面、底流濃度離線(xiàn)檢測(cè)值等數(shù)據(jù)建立濃密機(jī)過(guò)程模型，建立濃密機(jī)底流濃度、泥層高度、內(nèi)部礦量軟測(cè)量，實(shí)時(shí)在線(xiàn)預(yù)測(cè)底流濃度、泥層高度、內(nèi)部礦量等變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)濃密機(jī)內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，并采用泥層高度、底流濃度等實(shí)時(shí)測(cè)量值對(duì)模型進(jìn)行校正。

2.2 濃密過(guò)程智能控制技術(shù)

根據(jù)濃密過(guò)程生產(chǎn)特點(diǎn)，以底流濃度和絮凝劑添加量為控制對(duì)象，以濃密過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程建模及軟測(cè)量為手段，在對(duì)濃密機(jī)工作狀態(tài)的智能識(shí)別的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)濃密機(jī)底流及絮凝劑添加的智能控制。通過(guò)泥層界面測(cè)量系統(tǒng)對(duì)泥層厚度測(cè)量，實(shí)現(xiàn)與濃密機(jī)底流泵自動(dòng)連鎖，控制濃密機(jī)泥層高度在設(shè)定區(qū)間，進(jìn)而穩(wěn)定控制底流濃度；由濃密機(jī)入料測(cè)量模型，計(jì)算出進(jìn)入濃密機(jī)的固含總量、從而實(shí)現(xiàn)絮凝劑自動(dòng)添加，其尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制系統(tǒng)

3 系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用

3.1 濃密壓濾過(guò)程關(guān)鍵變量軟測(cè)量

通過(guò)安裝濃密機(jī)壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立濃密過(guò)程模型，采用軟測(cè)量技術(shù)對(duì)濃密機(jī)的底流濃度、內(nèi)部礦量、泥層高度等變量進(jìn)行在線(xiàn)軟測(cè)量，濃密機(jī)變量軟測(cè)量功能軟件界面如圖3所示，在左側(cè)設(shè)置濃密機(jī)變量軟測(cè)量算法，可對(duì)濃密機(jī)底流濃度、內(nèi)部礦量、泥層高度等變量進(jìn)行軟測(cè)量計(jì)算，并在中部圖像區(qū)顯示變量變化趨勢(shì)。

圖3 濃密壓濾過(guò)程變量軟測(cè)量

在線(xiàn)軟測(cè)量底流濃度和離線(xiàn)檢測(cè)底流濃度（濃度壺法）數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)一致，平均絕對(duì)誤差在2.6%左右，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求，如圖3所示。

圖4 在線(xiàn)軟測(cè)量底流濃度和離線(xiàn)檢測(cè)底流濃度

3.2 濃密底流放礦濃度和絮凝劑添加智能控制技術(shù)

為了驗(yàn)證尾礦濃縮智能控制系統(tǒng)的可信性，分別對(duì)濃密機(jī)放礦和絮凝劑添加采用人工控制和智能控制的方式，每隔2小時(shí)檢測(cè)記錄濃密機(jī)底流濃度和統(tǒng)計(jì)小時(shí)內(nèi)絮凝劑用量，連續(xù)檢測(cè)48小時(shí)。濃密機(jī)底流濃度及絮凝劑用量變化如圖5和圖6所示。

圖5 濃密底流濃度隨時(shí)間變化趨勢(shì)

圖6 絮凝劑用量隨時(shí)間變化趨勢(shì)

如圖5所示，在尾礦濃縮智能系統(tǒng)控制下，濃密底流放礦濃度大致維持在長(zhǎng)距離管線(xiàn)輸送濃度的±2%附近，而人工控制的底流放礦濃度變化較大，故相較于人工控制，智能控制系統(tǒng)取得了比較好的控制效果，穩(wěn)定了尾礦濃密機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行。

如圖6所示，智能控制絮凝劑的單位噸用量基本上維持在設(shè)定的10g/t上，而人工控制的單位噸絮凝劑用量變化幅度加大，這主要是現(xiàn)場(chǎng)工作人員根據(jù)濃密機(jī)運(yùn)行情況，憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整絮凝劑的添加量，相較于智能控制，這無(wú)疑增大了工作人員的工作量，同時(shí)對(duì)工作人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制系統(tǒng)的投入使用，使選廠(chǎng)每年多產(chǎn)出近100萬(wàn)m3回水，為選廠(chǎng)節(jié)省了節(jié)約了成本，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 總結(jié)

本文針對(duì)該選廠(chǎng)所設(shè)計(jì)的尾礦濃縮輸送過(guò)程智能控制系統(tǒng)采用關(guān)鍵變量軟測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)濃密機(jī)內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，控制濃密底流濃度和絮凝劑添加量在設(shè)定的范圍內(nèi)，減少了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作量，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。