选矿自动化在某黄金选矿厂的应用

441 编辑：中冶有色技术网来源：陈伟等

2024-03-04 15:01:21

摘要：随着矿产资源条件恶化，矿石品位越来越低，扩大处理量增加效益势在必行。而生产任务的日益加剧及人工成本越来越高，保持和提高回收率，降低能耗，减轻工人劳动强度成为选厂重中之重的工作目标。实现设备大型化、生产自动化、控制智能化就成为首要选择。

关键词：选矿,自动化,PLC,优化控制

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）35-8144-03

1 概述

某黄金选矿厂1980年建成投产，原来日处理能力为1500吨原矿石。2009年10月新建选矿厂投产，日处理原矿石达到6000吨。随着矿产资源条件恶化、能源日益紧张和矿石品位越来越低，增加原矿处理量、扩大生产规模势在必行。该选矿厂经过不断的扩产和改进，新建选厂二系列工程于2011年12月达产，日处理原矿石达到8000吨的生产规模。

随着生产任务的日益加剧及人工成本越来越高，保持和提高回收率，降低能耗，减轻工人劳动强度成为选厂重中之重的工作目标。实现设备大型化、生产自动化、控制智能化就成为首要选择①。从6000吨/天新选厂建设开始，该选矿厂就开始逐步建立并完善生产过程自动控制系统。

2 工艺简介

该选矿厂的主工艺流程如图1，包括碎矿、磨矿、浮选、浓缩脱水等工序。碎矿工艺为三段一闭路，即由三段破碎和洗矿筛分组成，磨矿是由一段磨矿和旋流器组成闭路磨矿流程,浮选由带优选作业的一段粗选、两段扫选、一段精选组成。精矿通过浓密机浓缩后经压滤机压滤脱水后进入精矿池。

3 自动控制系统概述

该选矿厂三电一体自动化系统由北京矿冶研究总院承建，是首个完全靠我国自有技术力量设计实施的全总线技术的自动控制系统，电气、仪表、设备均采用PROFIBUS-DP总线通讯技术实现与PLC系统的数据互通,PLC系统则全部采用对等工业以太网和CS结构的Platform System系统开发平台集成。该总线技术应用对于获取生产的全息数据，实现生产过程数字化奠定了基础。

从硬件上看，该选厂自动化系统达到了国际一流水平。从软件看，目前已经实现了较完整的生产过程工艺参数在线检测报警和关键工序的稳定控制，包括磨矿稳定、分级稳定和浮选稳定。取得了良好的效果。其自动控制系统包括两个方面：1）生产过程自动化控制,2）生产现场监控视频。

4 生产过程自动化控制

该选矿厂自动化系统的重点定位在通过采用工艺过程关键参数在线检测和过程自动控制，实现对磨矿、浮选、浮选脱水、尾矿以及药剂制备输送投加等生产过程稳定化控制，完成磨矿、浮选生产过程的优化控制。同时建立具有数据同一性、确定性、全局性的实时数据库，为今后实现综合自动化管理系统打下基础。

4.1碎磨负荷匹配优化控制技术

碎磨是矿物加工过程的首道工序，也是能耗最高的作业工序，通常破碎、磨矿系统的功耗和钢耗约占金属矿山选矿厂能耗的50%～70%。“多碎少磨、细碎入磨是提高磨矿效率降低选矿成本的重要途径。因此碎磨的优化目标就是：在满足浮选矿浆浓细度要求、同时各设备不超出设计能力的前提下，碎磨生产过程处理单位矿石的能耗最低。

4.1.1破碎系统自动控制

该选矿厂碎矿系统采用了一台C3054粗碎颚式破碎机，一台HP500中碎圆锥破碎机，三台HP4细碎圆锥破碎机。

4.1.2基于磨机负荷的磨矿优化控制

磨矿部分负荷匹配优化控制技术分两部分进行。第一部分利用磨机震动监测系统提取磨机筒壁振动信号特征，建立振动信号提取出的特征信息与磨机状态关系的数学模型，在线检测磨机工作情况，是磨矿优化控制的关键工具。第二部分是结合旋流器的设备参数以及其最佳工作状态下的给矿压力、给矿浓度等数据条件下，找到其最佳工作状态下的各种参数，降低磨矿作业的循环负荷。

4.2 浮选过程优化控制技术

4.2.1 浮选泡沫成像技术

浮选过程优化控制主要基于泡沫图像控制。BFIPS型浮选泡沫分析仪是一种代替人工视觉的智能化机器视觉在线分析系统，趋势拟合的很好。该技术在浮选优化控制中主要起到以下作用：1）准确检验金精矿浮选泡沫特征参数,2）通过对泡沫大小、速度和颜色等信息的检验及泡沫成像，便于技术人员和操作工对液位（浮选时间）、加药量和充气量三个浮选操作条件的优化控制起指导作用,3）利用品位预报功能预测粗选的精矿品位，分析其与最终精矿品位的关联度，弥补浮选生产对矿浆特征缺乏了解的不足。

利用浮选泡沫图像分析信息，研究入选矿浆浓度/粒度、液位、充气量、加药等操作条件对浮选过程的影响，结合人工智能，建立基于泡沫图像分析仪为基础的浮选专家控制系统，智能化指导浮选操作，实现浮选智能化控制。浮选专家控制系统框图如图2所示。

4.2.2 浮选智能化控制技術

由于多种干扰源的存在和浮选作业的串联分布，使得作业之间相互耦合，相互影响，因此单作业单回路浮选液位控制往往很难使整个浮选流程稳定。浮选槽的干扰源主要来自入口流量、循环泵的流量、调节阀的开度变化，而这些干扰引起的浮选液位波动，随着浮选作业的传递而传递，并有放大的趋势，因此，导致后续作业的液位波动逐级增大而使控制效果恶化。

为了防止干扰，抑制浮选液位波动，采取了浮选多作业液位协同控制技术，其具体的原理框图见图3。

浮选多作业液位协同控制技术，同时管理整个浮选流程，它能够在干扰影响到浮选液位之前，采取有效的补偿措施，以抑制扰动。因此，这种技术可以有效地防止干扰，抑制液位波动。这种控制技术，由于采用的是控制算法的改进，在现有的控制系统中，不需要增加任何新的设备，就能够实施。因此，该技术在老的选矿厂和新建的选矿厂中都易于实施。稳定的矿浆液位控制，可以保证稳定的泡沫层厚度，从而使精矿品位稳定。因为泡沫层厚度不稳定，将使精矿品位降低。可见，稳定的液位将直接提高浮选的经济效益。

通过基于泡沫图像分析仪的专家控制系统的建立，实现了智能化操作之后，在确认准确可靠的前提下，实施了基于泡沫图像分析仪的控制，其控制原理图见图4所示。

5 现场视频监控系统

现场视频监控系统实现了生产过程安全监控保障功能，提高自动化程度，减轻工人劳动强度，使一线操作人员由手工操作为主变为巡视为主。

6 使用效果

自动化控制技术的应用，在提高了选矿厂的生产效率、产品质量的同时，减轻了工人的劳动强度，使一线操作人员由手工操作为主变为巡视为主，为企业带来了可观的经济效益。

7 结束语

黄金选矿自动控制技术及系统成功的应用，有利于提高我国黄金资源的综合回收和选矿厂的技术水平，有益于我国环境友好型、资源节约型社会的建设。

参考文献：

[1] 唐绍义.浅谈选矿自动化的应用[J].2009.

[2] 焦家金矿智能化选矿技术研究与实践报告.

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