選礦自動化

包括選礦測試技術、選礦過程控制、選礦過程數學模型和選礦過程模擬以及選礦生產的計算機管理。選礦自動化綜合應用了傳感器技術、電子技術、自動 控制理論、通訊技術及電子計算機科學等多方面的成就，選礦自動化的發展與這些學科密切相關。同時，選礦自動化又必須以選礦工藝流程以及生產技術經濟要求為依據。而礦物資源的貧化，選礦設備的大型化和智能化，以及選礦工藝的不斷髮展，對設備的效率和可靠性、過程參數的穩定及各段產品的質量提出了更高的要求，這就促進了選礦自動化的發展，使其成為選礦廠正常生產的必要手段和提高選礦廠綜合效益的有效途徑。

選礦自動化系統按其功能分為自動操縱系統、自動監視保護系統、自動檢測系統、自動調節系統和調度管理系統。

按預先設計的程序自動操縱某些生產設備進行週期性操作，在破碎過程中對某些設備（如各段破碎機、皮帶運輸機、振動篩、油泵等）按流程要求進行順序的啓動或停機（見順序控制系統）。

利用各種信號連鎖裝置和工業電視對破碎機、磨碎機、皮帶運輸機等的運轉狀態進行監測，對生產過程中各儲礦倉排礦口和皮帶轉載漏斗等關鍵部位及料流進行監視。藉助流程模擬盤、工業電視或屏幕顯示器監視整個系統的運行狀況。當某一工藝參數超出允許範圍時，監視保護系統便自動地發出聲光信號，進行報警或預報警，同時自動打開安全機構並停車。

對重要工藝參量（如礦物粒度、礦漿濃度、礦倉料位、泵池和浮選機的液位、礦漿酸鹼度、金屬含量、礦量、水量、藥劑量、電耗量等）進行連續測量、分析、指示或記錄，同時將上述參量變換成電信號，以便計算機進行處理和儲存，實現選礦過程和調度管理的自動化。

在選礦過程中，各種工藝條件（如原礦硬度和粒度、磨碎機和分級機補加水的水壓等）變化很大，為了使某一工藝參量在受到外界干擾影響時能恢復和保持在規定的數值範圍內，需要採用各種專用自動檢測儀表，控制設備或計算機與被控對象一起組成自動調節系統，對某些關鍵工藝參量進行自動調節。選礦廠的主要生產過程都在不同程度上實現了自動調節，其中以磨砂分級和浮選過程的自動調節最為重要，因為這兩個過程決定選礦產品的產量、質量、金屬回收率和電能消耗。

圖1表示一個典型的磨碎分級過程。計算機自動控制系統的控制目標是：保證水力旋流器溢流礦漿粒度合格，使有用礦物與脈石達到單體分離，滿足選別過程要求；保證磨碎分級過程穩定，使球磨機處理能力最大。在線自動檢測儀表連續檢測主要工藝參量並將其變換成電信號，送給計算機。計算機則根據事先建立的數學模型計算出原礦給礦量以及球磨機和礦漿池給水量的最優值；向給礦機的調速電動機、調節閥的電動機執行機構和礦漿泵的變速裝置發出執行信號，自動調節球磨機的給礦量、球磨機和砂漿池的給水量、給入水力旋流器的砂漿量，以保證磨砂分級過程的階段產品合格。 　圖2為浮選過程自動調節系統的流程圖。它利用濃度計、流量計、pH計、液位計和在線 X射線熒光分析儀在線檢測入選的砂量、砂漿的pH值、浮選機礦漿的液位和礦漿的原礦、精礦和尾礦的品位;計算機則根據礦量和品位等在線測量結果,並利用預先建立的浮選過程數學模型進行參量計算，自動調節各種藥劑的添加量和浮選機的液位，以便獲得最好的浮選結果。

現代化的選礦廠都普遍採用以計算機為中心的管理自動化系統。根據自動檢測儀表提供的數據，由計算機計算出原礦處理量、金屬回收率、精礦的品位和數量、電能和藥劑的消耗量，並隨時在計算機終端上顯示出來，最後打字機打印出班、日、月生產報表，供調度管理使用。

1941年，蘇聯卡瓦爾斯基(H.兒 KaBa:Ibc陰初等在《選礦廠的調度檢查和自動控制》一書中曾論述了選礦自動化問題。20世紀50年代，選礦自動化是對選礦工藝中某單個參數 進行檢測或控制，如蘇聯、瑞典、日本等的一些選廠對混入礦石中的金屬物體進行自動探測，在蘇聯的一些選廠採用差壓式或了射線密度計對分級機溢流濃度進行檢測並構成閉環控制。到60年代，已廣泛採用電動單元組合儀表進行模擬控制，同時單個參數和單一機組的控制也發展為以車間或全廠為單位的集中控制，各種就地安裝的儀表盤被集中到控制室內;60年代末期，開始採用電子計算機進行直接數字控制(如加拿大的累克一杜弗特選廠用PDPS計算機實現DDc控制)，用於流程分析的‘ 在線X熒光分析儀’也已在個別選廠應用，(如芬蘭皮卡薩爾米選礦廠)到了70年代，隨着電子技術的發展，在線品位分析儀、粒度分析儀、電子皮帶秤等檢測儀表的應用數量不斷增多，有更多的選礦廠採用了計算機控制系統，除DDC外，也有了用兩、三台計算機構成的多級控制系統，測量、控制的參數覆蓋了整個選礦過程;在控制方式上，穩定化控制漸趨成熟，並開始進行過程最優控制的試驗研究，如芬蘭皮卡薩爾米選廠的鋅浮選控制;同時加強了對磨礦、浮選過程的動力學研究，以進行過程的數學模擬;控制室內的流程監測裝置也由模擬流程圖發展為實時屏幕顯示。80年代，隨着計算機技術的推廣，選礦廠使用的測量控制裝置在信號規範化、數字化方面有了較大發展，很多儀表自身帶有計算機芯片或設備;計算機集散控制系統也逐步在一些大型選礦廠應用;一些基於單板機、單片機、可編程控制器、智能調節器構成的控制系統，以及一些集檢測、控制功能於一體的專用智能儀表，在各個選礦作業過程中得到應用;控制方式上，不僅有常規的串級、前饋加反饋等複雜系統，還針對控制對象的時變特性，研究採用自適應最優控制、模糊控制等控制策略。如中國研製的自學習模糊控制器，用於破碎機負荷控制，有的選礦廠還採用了專家系統指導生產作業;同期，選礦生產的計算機管理也為大多數選礦廠採用。 測量和控制的主要參數選礦生產的特點是生產 具有連續性;原礦的物質組成複雜，性質多變，而且含 腐蝕性及對人體有害物質;設備類型多、能耗大;生產車間潮濕、多塵，震動大。實現自動化可以提高有用礦物回收率、產品質量和勞動生產率，增加企業的經濟效 益，改善勞動條件，降低生產成本，實現生產的高效和安全。

（1）自動化儀表的數字化、智能化和虛擬化：各種高新技術的迅猛發展，特別是微電子、微機械、新材料和新工藝的發展，計算機、通信技術的廣泛應用，正在改變着自動化儀表科技和產業的本質，進而實現傳統儀表不可能完成的全新的更佳功能 ^[1]  。

（2）控制系統的集成化、分佈化、開放化：選礦自動化技術的發展趨勢是實現“現代集成製造系統”.它是將選進的工藝製造技術，現代管理技術和以選進控制技術為代表的信息技術相結合，將企業的經營管理，生產過程的控制運行下管理作為一個整體進行控制與管理，實現企業的優化運行，優化控制與優化管理，從而成為提高企業競爭力的重要技術。流程工業的自動化技術，特別是CIMS技術受到發達國家的高度重視，被列入這些國家的重點高新技術發展計劃。

（3）自動控制理論和方法、先進控制軟件的新發展：20世記末以來自動控制理論和方法的產要發展方向是人工智能技術的應用。人工智能技術是神經元網絡、模糊控制、專家系統及其相結合的智能控制系統，近年來在工業自動化中得到多方面應用。現在控制理論和人工智能幾十年來的發展已成為選進控制奠定了應用理論基礎，控制計算機尤其是DCS的普及與提高為選進控制（APC）的應用提供了強有力的硬件和軟件平台。人們不再停留在傳統PID控制策略，逐步發展了串級、比值、前饋、均勻、史密特（Smith）頂估等複雜控制系統。這些控制策略在很大程度上滿足了單變量控制系統的一些特殊控制要求，但並不能適用所有的過程和不同的要求。先進的控制理論和控制軟件在選礦自動化的應用，必將大大推動選礦設備的發展。

（4）網絡化測控技術迅速發展：現在，儀器憶有能力在網絡上傳送數據，正向着可以降低連接成本、支持智能設備的高性能數字網絡方向、分佈式測控方向發展：相互獨立，都可專注於其主要工作，使程序高效運行。節點之間的信息通過網絡傳遞，以達到相互關聯的目的。萬一某一節點計算機出現故障，系統照樣運行，可靠性大大提高。考慮遠方測量/控制和集中數據收集/處理，儀器需要更強的有線（甚至無線）連通性能，隨着計算機網絡技術進步誕生的Lntranet和Internet具有這種性能，它們必將在儀器應用中發揮很大作用，並有力地促進儀器和網絡測控系統的發展。