導(dǎo)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(xì)及種類多，西部資源豐富，高寒缺水等特點(diǎn)；加上公民對環(huán)境的日益關(guān)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(shè)備、電氣和生產(chǎn)過程自動化的要求越來越高，大型設(shè)備機(jī)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(guān)系，其中，F(xiàn)CS工系統(tǒng)是綜合自動化的基礎(chǔ)。

ERP系統(tǒng)利用C／S（客戶／服務(wù)器）、B／S（瀏覽器／服務(wù)器）服務(wù)體系，關(guān)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(luò)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(wù)流程、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人力物力、計(jì)算機(jī)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(jì)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(luò)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(luò)，進(jìn)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(shè)備

近十年來，由于旋回破碎機(jī)、半自磨機(jī)、大型浮選機(jī)等新設(shè)備、智能MCC新技術(shù)的采用，大大簡化了碎礦流程。當(dāng)采用半自磨機(jī)設(shè)備時，通常原礦只要經(jīng)過旋回破碎機(jī)一段粗碎后，排礦粒度小于250mm，就可以直接送入半自磨機(jī)進(jìn)行磨礦。其優(yōu)點(diǎn)省去了中、細(xì)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(qiáng)度。

浮選機(jī)是浮選過程的基本單元。浮選機(jī)的大型化具有空氣分散性好，基建費(fèi)用低，磨損小和減少維護(hù)費(fèi)用、節(jié)能等。并且易于實(shí)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(shè)備。

脫水、過濾設(shè)備有濃密機(jī)、高效濃密機(jī)、深錐濃密機(jī)；圓筒過濾機(jī)、圓盤過濾機(jī)、壓濾機(jī)、陶瓷過濾機(jī)等。陶瓷過濾機(jī)是國內(nèi)外廣泛采用的高效、節(jié)能的真空過濾設(shè)備，與現(xiàn)有普通真空過濾機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，使得能耗及生產(chǎn)運(yùn)營費(fèi)用較高。

智能MCC系統(tǒng)是信息技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jī)智能保護(hù)器，DGS的控制指令和電動機(jī)的相關(guān)運(yùn)行信息均通過總線通信的方式進(jìn)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(jī)的受礦倉，旋回破碎機(jī)把礦石破碎成小于250mm粗礦后，直接進(jìn)入緩沖倉，再經(jīng)重型板式給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)、分配小車輸送到粗礦倉存儲。粗礦倉的礦是半自磨機(jī)的原料。

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

緩沖倉雷達(dá)物位計(jì)設(shè)置高、低位報警。高報警發(fā)出聲光信號，運(yùn)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(jī)停車，其目的是繪重型板式給料機(jī)留有一定厚度的保護(hù)層。根據(jù)工藝條件對生產(chǎn)流程實(shí)現(xiàn)逆流程開車、順流程停車。停車時一定確保皮帶輸送機(jī)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(jī)再磨，簡稱SABC流程。

SABC流程成功的關(guān)鍵是除鐵、脫泥；礦石在開采和運(yùn)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(yán)重威脅著碎礦設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

除鐵是保證碎礦機(jī)安全運(yùn)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(shè)備事故，使生產(chǎn)停頓。為防止鐵件進(jìn)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(fēng)化的結(jié)果，以及礦石在開采和運(yùn)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(fù)荷增加，影響粒度儀的分析精度，導(dǎo)致達(dá)不到系統(tǒng)的控制目標(biāo)。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(jī)、皮帶輸送機(jī)給入半自磨機(jī)。皮帶秤與振動給礦機(jī)的變頻器組成半自磨機(jī)給礦控制回路，穩(wěn)定給礦量；皮帶秤的信號與半自磨機(jī)進(jìn)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(jī)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(jī)給入頑石倉，再經(jīng)圓錐破碎機(jī)開路破碎后經(jīng)膠帶輸送機(jī)返回自磨機(jī)；篩下產(chǎn)品進(jìn)入球磨機(jī)與旋流器組成的閉路磨礦系統(tǒng)。通過控制旋流器進(jìn)料礦漿濃度和壓力，確保旋流器溢流細(xì)度穩(wěn)定在一200目占70%o旋流器溢流礦漿進(jìn)入浮選作業(yè)。

磨機(jī)功率的消耗主要取決于磨機(jī)的充填率，電能的消耗量隨充填率的增加而增加。當(dāng)電能消耗量達(dá)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(dāng)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(guān)系，達(dá)到平衡關(guān)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(jī)的給礦量與排礦量始終保持在平衡的情況下工作，就應(yīng)使磨機(jī)保持好的充填，實(shí)現(xiàn)處理量的最大化。

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

在線調(diào)整半自磨機(jī)的(WT)給礦量，根據(jù)磨機(jī)(JT)功率、電耳(AT)聲音、磨機(jī)(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(jī)的轉(zhuǎn)速率(使磨機(jī)固定在該頻率下)，可以得到一系列的磨機(jī)載荷—功率曲線的關(guān)系，找出最大磨機(jī)載荷—功率曲線。

最大磨機(jī)載荷—功率關(guān)系曲線并不能直接用來解決半自磨機(jī)的處理量最大化控制問題。因磨機(jī)的靜壓力（即磨機(jī)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(jī)的沖擊效率與襯板質(zhì)量、充填率有密切關(guān)系。磨機(jī)襯板被磨損后鋼球的提升高度不到位，鋼球的落點(diǎn)位置偏離，電耳所測的音頻信號發(fā)生變化；磨機(jī)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(jī)的填充率），根據(jù)磨機(jī)的靜壓力判斷磨機(jī)的充填率，這將導(dǎo)致磨機(jī)內(nèi)部料的“底部”位置發(fā)生變化，鋼球的落不到磨機(jī)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(jī)中合格的入選礦漿，在有效的流體動力學(xué)和適合的化學(xué)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(jī)的可控性，將浮選自動化推向新的高度已成為現(xiàn)實(shí)。

浮選機(jī)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(xì)）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(xì)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(jī)上部氣泡上被刮出，提高泡沫負(fù)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(qiáng)烈的紊流（不能出現(xiàn)“翻花”現(xiàn)象），保持半層流運(yùn)動，使礦粒免受剪切力的重復(fù)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(guān)重要的。按工藝要求的g/t指標(biāo)控制藥劑用量是一種有效的控制手段。

浮選機(jī)的可控性主要表現(xiàn)在控制系統(tǒng)對浮選機(jī)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(qiáng)（即泡沫大小、泡沫速度、泡沫顏色穩(wěn)定）。

對于特定的浮選應(yīng)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(guān)；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(guān)。要取得好的浮選效果，要求浮選機(jī)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(jī)跑槽和泡沫箱溢出等現(xiàn)象。因此，浮選機(jī)的液位控制是穩(wěn)定浮選系統(tǒng)的關(guān)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(yīng)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(xì)，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(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)扭矩報警上限，保證濃縮機(jī)不壓耙；根據(jù)濃縮機(jī)進(jìn)料干量控制絮凝劑添加；根據(jù)濃縮機(jī)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(jī)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(shè)計(jì)所根據(jù)濃縮機(jī)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(xué)模型，通過該模型優(yōu)化底流流量控制設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)濃密機(jī)的優(yōu)化控制。