導語：隨著我國東部礦山淺部資源枯竭，開采深度的不斷增加，礦石貧、雜、細及種類多，西部資源豐富，高寒缺水等特點；加上公民對環(huán)境的日益關注，對有限資源綜合回收利用提出了新的要求，選礦工藝對設備、電氣和生產(chǎn)過程自動化的要求越來越高，大型設備機電一體化、智能MCC和選礦過程參數(shù)優(yōu)化控制已經(jīng)成為用戶的迫切需求。

一、選礦綜合自動化系統(tǒng)

一般來講，選礦綜合自動化系統(tǒng)包括ERP企業(yè)資源汁劃系統(tǒng)、MES制造（生產(chǎn)）執(zhí)行系統(tǒng)、PCS工藝流程控制系統(tǒng)三層關系，其中，F(xiàn)CS工系統(tǒng)是綜合自動化的基礎。

ERP系統(tǒng)利用C／S（客戶／服務器）、B／S（瀏覽器／服務器）服務體系，關系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，面向?qū)ο蠹夹g(shù)，圖形用戶界面，網(wǎng)絡通信技術(shù)等信息產(chǎn)業(yè)成果，以ERP管理思想靈魂的軟件產(chǎn)品，整合企業(yè)管理理念、業(yè)務流程、基礎數(shù)據(jù)、人力物力、計算機硬件和軟件技術(shù)于一體的企業(yè)資源管理系統(tǒng)。

EMS系統(tǒng)解決整體優(yōu)化生產(chǎn)過程中生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)過程脫節(jié)的問題，是生產(chǎn)活動中信息與管理活動信息溝通的橋梁。

現(xiàn)場總線( FCS)控制系統(tǒng)是全面數(shù)字化、網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)。位于現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行器、MCC全部數(shù)字化、智能化，它們彼此之間及PLC控制器之間通過現(xiàn)場總線構(gòu)成工業(yè)現(xiàn)場的控制網(wǎng)絡，進而連接到上層控制網(wǎng)、管理網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)。信息可以在現(xiàn)場、車間、廠礦、公司總部之間自由流動。

二、選礦典型設備

近十年來，由于旋回破碎機、半自磨機、大型浮選機等新設備、智能MCC新技術(shù)的采用，大大簡化了碎礦流程。當采用半自磨機設備時，通常原礦只要經(jīng)過旋回破碎機一段粗碎后，排礦粒度小于250mm，就可以直接送入半自磨機進行磨礦。其優(yōu)點省去了中、細碎作業(yè)，簡化了流程、減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)成本低，便于管理。生產(chǎn)環(huán)境好，降低了傳統(tǒng)破碎流程的粉塵污染和繁重的維修強度。

浮選機是浮選過程的基本單元。浮選機的大型化具有空氣分散性好，基建費用低，磨損小和減少維護費用、節(jié)能等。并且易于實現(xiàn)自動控制和管理。對于處理大量低品位原礦是非常有效的一種設備。

脫水、過濾設備有濃密機、高效濃密機、深錐濃密機；圓筒過濾機、圓盤過濾機、壓濾機、陶瓷過濾機等。陶瓷過濾機是國內(nèi)外廣泛采用的高效、節(jié)能的真空過濾設備，與現(xiàn)有普通真空過濾機相比，工作原理和外形結(jié)構(gòu)十分相似，根本的區(qū)別在于過濾介質(zhì)不同。陶瓷過濾機采用多孔陶瓷板作為過濾介質(zhì)，取代了濾布，從而使其性能產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。壓榨、吹千的壓濾機對精礦濾餅的水份控制很好，但由于采用較高壓力的給料泵及空壓機，使得能耗及生產(chǎn)運營費用較高。

智能MCC系統(tǒng)是信息技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合的新型電氣自動化控制系統(tǒng)，其核心元件是帶通信功能的電機智能保護器，DGS的控制指令和電動機的相關運行信息均通過總線通信的方式進行，現(xiàn)場總線可以根據(jù)需要配置備用通信接口。

三、開路破碎流程及控制

小于12000mm原礦可直接給入液壓旋回破碎機的受礦倉，旋回破碎機把礦石破碎成小于250mm粗礦后，直接進入緩沖倉，再經(jīng)重型板式給料機、皮帶輸送機、分配小車輸送到粗礦倉存儲。粗礦倉的礦是半自磨機的原料。

旋回破碎是集設備潤滑、除塵系統(tǒng)的一體化大型設備，確保設備自身工作安全、環(huán)境良好。皮帶輸送機集一級跑偏、二級跑偏、拉繩開關、撕裂、打滑等信號的一體化設備，自帶的控制系統(tǒng)對設備進行監(jiān)控。

緩沖倉雷達物位計設置高、低位報警。高報警發(fā)出聲光信號，運輸車輛停止向受礦倉卸礦；低報警信號控制重型板式給料機停車，其目的是繪重型板式給料機留有一定厚度的保護層。根據(jù)工藝條件對生產(chǎn)流程實現(xiàn)逆流程開車、順流程停車。停車時一定確保皮帶輸送機上不留礦石。

四、磨礦過程及控制

目前，大型礦山多采用SABC流程的半自磨工藝。原礦經(jīng)粗碎、半自磨和篩分后，篩上物料經(jīng)頑石破碎回半自磨，篩下經(jīng)水力旋流器分級，沉砂送球磨機再磨，簡稱SABC流程。

SABC流程成功的關鍵是除鐵、脫泥；礦石在開采和運輸過程中，鉆頭、鉆桿、礦車連接銷釘?shù)辱F件會混入礦石中，嚴重威脅著碎礦設備的安全運轉(zhuǎn)。

除鐵是保證碎礦機安全運轉(zhuǎn)的重要措施，破碎礦石中如果有鐵件存在，排礦口很容易卡住，造成設備事故，使生產(chǎn)停頓。為防止鐵件進入破碎腔，必須考慮清除礦石中的鐵件。

洗礦是洗去礦石表面的粘土。礦泥的產(chǎn)生主要是氧化礦床、沖擊礦床和沉積。

礦床，受長期風化的結(jié)果，以及礦石在開采和運輸過程中黃泥和雜物的混入。這些混入礦石中的礦泥和雜物，容易堵塞篩孔和分析儀取樣器，使磨礦負荷增加，影響粒度儀的分析精度，導致達不到系統(tǒng)的控制目標。因此，選別之前的洗礦是必須的。

粗碎倉中礦石經(jīng)中重板給礦機、皮帶輸送機給入半自磨機。皮帶秤與振動給礦機的變頻器組成半自磨機給礦控制回路，穩(wěn)定給礦量；皮帶秤的信號與半自磨機進料給水檢測控制儀表組成比例給水回路，確保磨礦濃度穩(wěn)定在75%～80%。半自磨機排曠經(jīng)直線振動篩分級，篩上頑石經(jīng)大傾角擋邊膠帶輸送機給入頑石倉，再經(jīng)圓錐破碎機開路破碎后經(jīng)膠帶輸送機返回自磨機；篩下產(chǎn)品進入球磨機與旋流器組成的閉路磨礦系統(tǒng)。通過控制旋流器進料礦漿濃度和壓力，確保旋流器溢流細度穩(wěn)定在一200目占70%o旋流器溢流礦漿進入浮選作業(yè)。

磨機功率的消耗主要取決于磨機的充填率，電能的消耗量隨充填率的增加而增加。當電能消耗量達到最大值時的充填率稱為臨界值充填率。此時若充填率再增加，電能卻反而下降。當充填率小于臨界值時，處理能力是與充填率之間始終存在物料平衡關系，達到平衡關系的最為穩(wěn)定充填率，一旦超過隱定充填率填率將會迅速地，不按比例地增加，以至超過臨界充填率，出現(xiàn)所謂“脹肚”現(xiàn)象。在生產(chǎn)中要使磨機的給礦量與排礦量始終保持在平衡的情況下工作，就應使磨機保持好的充填，實現(xiàn)處理量的最大化。

磨礦作業(yè)以磨礦細度為核心，力求實現(xiàn)處理量最大化為目標。要實現(xiàn)此目標，必須在確保磨礦產(chǎn)品細度的條件下，使磨機保持好的填充率。

在線調(diào)整半自磨機的(WT)給礦量，根據(jù)磨機(JT)功率、電耳(AT)聲音、磨機(PT)軸承靜壓力等檢測信號，通過變頻調(diào)速裝置調(diào)整好磨機的轉(zhuǎn)速率(使磨機固定在該頻率下)，可以得到一系列的磨機載荷—功率曲線的關系，找出最大磨機載荷—功率曲線。

最大磨機載荷—功率關系曲線并不能直接用來解決半自磨機的處理量最大化控制問題。因磨機的靜壓力（即磨機重量）不等于充填率；電耳所測的音頻信號受裝載量，襯板、鋼球磨損等多種因素影響。

磨機的沖擊效率與襯板質(zhì)量、充填率有密切關系。磨機襯板被磨損后鋼球的提升高度不到位，鋼球的落點位置偏離，電耳所測的音頻信號發(fā)生變化；磨機的充填率隨礦塊大小或礦石密度的變化（靜壓力的大小不能代表磨機的填充率），根據(jù)磨機的靜壓力判斷磨機的充填率，這將導致磨機內(nèi)部料的“底部”位置發(fā)生變化，鋼球的落不到磨機內(nèi)部料的位置，沖擊粒度減小。

五、浮選過程控制

浮選過程的基本單元。浮選生產(chǎn)過程要求浮選機中合格的入選礦漿，在有效的流體動力學和適合的化學環(huán)境條件下，形成穩(wěn)定的高質(zhì)量泡沫層和理想的泡沫速度。如何提高浮選機的可控性，將浮選自動化推向新的高度已成為現(xiàn)實。

浮選機中的礦漿在浮選藥劑作用下，通過有效混合，高質(zhì)量的泡沫處理，各種不同粒級礦物在不同作業(yè)中得到充分回收。入選礦漿有不同粒級（粗、中、細）礦物，每種粒級在浮選過程中的行為是不同的。在粗選作業(yè)中要回收礦漿中細小粒級礦物，將要足夠的剪切力傳遞能量，使之突破微小氣泡圍繞的液體界層，粘附在浮選機上部氣泡上被刮出，提高泡沫負載速率。對于掃選作業(yè)中要回收較粗粒級的礦物，要消除強烈的紊流（不能出現(xiàn)“翻花”現(xiàn)象），保持半層流運動，使礦粒免受剪切力的重復打擊，不從氣泡上脫落下來。

礦漿的酸堿度、藥劑類型和用藥量的合理選擇和有效控制，對于礦石的成功選別是至關重要的。按工藝要求的g/t指標控制藥劑用量是一種有效的控制手段。

浮選機的可控性主要表現(xiàn)在控制系統(tǒng)對浮選機中的泡沫特性的控制能力。

泡沫特性好表現(xiàn)為：泡沫層穩(wěn)定，已浮出的不同粒級礦物保持在泡沫中的能力強（即泡沫大小、泡沫速度、泡沫顏色穩(wěn)定）。

對于特定的浮選應用場合，泡沫厚度的支承能力存在一個極值，也就是說泡沫厚度與固體顆粒在泡沫相里的停留時間有關；但是，如果泡沫層變得太厚，泡沫本身就開始塌陷。開始塌陷的泡沫層厚度由泡沫結(jié)構(gòu)來確定。泡沫結(jié)構(gòu)與藥劑類型、藥劑用量、礦漿的酸堿度和礦石中的可浮礦物的數(shù)量等因素有關。要取得好的浮選效果，要求浮選機中有穩(wěn)定的泡沫厚度和穩(wěn)定的泡沫速度。

在礦漿液位發(fā)生大的波動或頻繁變化時，整個浮選系統(tǒng)也在不停的變化，可能出現(xiàn)浮選機跑槽和泡沫箱溢出等現(xiàn)象。因此，浮選機的液位控制是穩(wěn)定浮選系統(tǒng)的關鍵。浮選液位多變量協(xié)同控制方法在許多大型選廠推廣應用，取得很好的效果。

六、精礦脫水流程及控制

精礦采用濃縮、過濾兩段脫水流程。

典型脫水流程采用濃縮一過濾兩段脫水方案（某些礦產(chǎn)品粒度較細，如鋼精礦，需采用濃縮一壓濾—干燥三段脫水流程）。

穩(wěn)定化控制確保設備正常運轉(zhuǎn)，根據(jù)扭矩報警上限，保證濃縮機不壓耙；根據(jù)濃縮機進料干量控制絮凝劑添加；根據(jù)濃縮機底流濃度調(diào)整變頻轉(zhuǎn)速，調(diào)整底流流量，從而保證底流密度穩(wěn)定。

濃縮機正常工作過程是一個物料平衡的過程，如果物料平衡被破壞，其結(jié)果出現(xiàn)溢流跑混、固液分離效果差、壓耙等事故。北京礦冶研究總院信息與自動化研究設計所根據(jù)濃縮機入料千礦量、排料密度、泥床壓力、泥床界面、溢流濁度等測量變量，建立物料平衡數(shù)學模型，通過該模型優(yōu)化底流流量控制設定值，實現(xiàn)濃密機的優(yōu)化控制。