选矿新工艺及自动化控制技术研究_杨晓微.pdf

选矿新工艺及自动化控制技术研究杨晓微（艾法史密斯贸易（北京）有限公司，北京100010）摘要：选矿设备在我国工业生产过程中占据着重要地位，选矿设备的好坏，直接决定了选矿的效果。深入分析和探讨“十四五”期间，我国选矿新工艺及控制技术发展的新趋势，对促进我国选矿工艺及控制技术的升级，鼓舞我国矿产资源在“双碳”目标下的绿色和可持续的发展，都是极为重要的。主要从选矿新工艺和自动化控制技术研究价值入手，就如何有效实施自动化选矿技术展开具体研究。关键词：选矿工艺自动控制技术绿色发展可持续发展中图分类号：TD91文献标识码：A文章编号：2095-0748（2023）01-0117-03引言目前，我国在采矿技术方面，已摸索出一套属于自己的工业化流程，尤其在选矿过程中的应用，已经相当纯熟。我国矿产资源的开采工艺和水平，已经通过大量的潜精研思和不断的深化改良，得到了有效提升。但是对我国矿产资源开采技术的研究却未从止步。自动化选矿技术的应用主要是通过信息化检测技术，发展选矿全过程的自动化控制，减轻传统选矿的成本负担。而今，不胜枚举的自动化选矿新工艺和新设备正在逐步开发，并在不断发展壮大中。虽然，自动化选矿技术，仍处于开发阶段，但是不可忽视它给我国矿产资源带来的巨大的积极影响。1选矿新工艺及自动化控制技术应用的重要性1.1新工艺及自动化控制技术符合生产需求自动化的控制技术的应用发展可实现人力能耗的降低、流程的简化、提高产品合格率等。随着选矿厂自动控制技术的引入，一般会增加设备生产能力的10%15%、能源消耗降低 5%40%、生产成本降低3%5%、劳动生产率提高 25%50%。因此，在选矿过程投入自动化设备，是现代社会在选矿实践生产中不可或缺的条件之一。1.2自动控制技术，满足现阶段选矿过程要求俗话说“士别三日，当刮目相看”。自改革开放以来，选矿自动化技术一直在稳步的前进中，并取得了日新月异的进展。选矿自动化技术是衡量选矿冶炼流程状态的技术，在过往选矿工艺里，人们凭借自己的经验，手动选矿，不能精确无误的把握生产，且欲速则不达，远远不能满足业务需求。在实现选矿生产自动化后，通过一些自动化程度高的设备的使用，不仅可以实现降本增效，还可以减少原材料的损失，节省人工，既严把质量关，又开源节流。选矿过程自动化，主要包括矿山的破碎、磨矿分级、选别、过滤浓缩脱水、尾矿输送等生产过程的自动化输送控制，利用计算机网络自动管理生产控制和调整，从而优化整个生产工艺和回收率、精矿品位和产量，最终实现减少消耗并提高质量。1.2.1矿山破碎的自动控制破碎机是制造工艺中的关键装置，具有粒度均匀、能量小、产率好、粉碎比高等优点。经过近几年的完善与开发，破碎系统与装备均取得了很大的提升。众多厂商也对相关产品进行了优化，在促进效益达成最大化的同时，打造出高效、安全的生产体系，通过在破碎装置上安装自动控制装置和测量仪表，达成提高生产、控制运转平稳和便于设备维护等宗旨。破粹自动化控制中有两个优化关键：优化粗、中、细碎的负荷配置；优化碎矿与磨矿之间的负荷配置，提供最佳的原料入磨。1.2.2磨矿分级的自动控制磨矿作业是选矿技术中不可或缺的关键要素，磨矿分级不仅是破碎的后续步骤，也是对选材前所有准备工作的完美收官。它直接影响到后续的各项作业。因此，寻求高效的方法，释放磨矿分级工作的全部能量，实现磨矿系统的自动化控制是符合发展需求的必须举措。1.3浮选过程的自动控制1.3.1浮选自动加药控制系统在浮选过程中，加药是一个重要的环节，随着我们选矿企业系统化和工业化的快速发展，百尺竿头更进一步，加药系统自动化的质量与技术愈发精益求精。浮选自动加药控制系统是一种可遥控的精确计量装置，可同时控制多种药品，通过自动控制程序，定时加药，有用矿物的附着是直接影响浮选配料和加药浓缩的指标，自动浮选控制过程针对人工的局限进行适当的调整，发挥有利条件，回避因人工产生的不利缺陷。1.3.2浮选 pH 自动控制pH 值是浮选作业中最重要的参数，pH 值是否合收稿日期：2022-10-08作者简介：杨晓微（1983），男，安徽泗县人，本科，毕业于北京交通大学，助理工程师，研究方向为矿业数字化，矿业和钢铁自动化。总第 223 期2023 年第 1 期现代工业经济和信息化Modern Industrial Economyand InformationizationTotal 223No.1，2023DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2023.01.043技术创新现代工业经济和信息化第 13 卷理直接影响生产指标。矿浆的 pH 值很难直接测量，矿浆与电极的粘附和气泡在电极表面的粘附对测量精度有很大影响。矿浆 pH 测量一般需要辅助测量装置，以保证 pH 电极在良好的条件下进行测量。1.3.3浮选槽液位自动控制在浮选生产过程中，精确控制浮选槽内液位，保持浮选槽内矿浆液位稳定，对提高浮选指标起着重要作用，不仅效果更稳定，而且有利于提高有用矿物的回收率和品位等浮选指标。2选矿新工艺及自动化控制技术的发展势在必行2.1矿业新形势下的必然趋势据有关资料显示，尽管我国矿山丰富，资源储量多，但是矿产资源却较为贫乏，矿石品位不高，矿粒细，呈多组分共生，所以选矿难度加大，而且由于选矿设备老旧，选矿回收率低，一些矿产资源的浪费就在所难免。目前，我国有色金属矿山综合采收率仅为60%70%，例如铁矿，每年排放数亿吨尾矿，平均含铁量约为 11%，造成大量金属铁尾矿损失。因此，提高自动化水平，将自动化控制技术与选矿新工艺相结合，能极大推动“高效低能耗无污染”的生产模式，优化整个生产工艺和回收率、精矿品位和产量，减少消耗，已成为大势所趋。2.2全流程自动化控制近些年来，选矿自动化的普及程度得到空前发展，虽然新老选矿厂都已基本实现选矿自动化，但是实际实施的效果却是参差不齐的。本着结构简单、实现可靠、操作方便的原则，为实现稳定生产，减轻劳动强度，减少异常生产状况，减轻人力资源压力，引入全流程自动化控制，对全过程进行监测、调整，使系统稳定工作极为必要。选矿全流程自动化控制系统对提高产品质量、降低损耗、加强对选矿厂现代化和科学化的管理，具有深远影响。选矿全流程自动化分为破碎、一段磨矿、二段磨矿、摇床、配药、解析、原矿取样等七个独立工段。碎矿自动化实现了圆磨机自动给矿，提高圆磨作业效率，皮带机一键启动、停止和远程控制，自动除铁，矿仓料位测量，皮带跑偏和打滑告警，设备实现电压电流测量和过载告警，设备运行状态监控。一段磨矿自动化，实现恒量自动供矿和供水，磨矿浓度测量，通过检测棒磨机负载电流的最大值与最小值之差，得出棒磨做抛物线的宽度，实现“涨肚”与绞棒预先告警，绞盘通过检测传动齿轮的振动、波线温度、电机功率等提前进行语音警告。通过棒磨的自动化，稳定了磨矿粒度和浓度，为下一步选矿工艺、提高选矿稳定性和选矿回收率提供了前提条件。二段磨矿自动化，实现了自动注球，实时监测钢球在磨机内的抛物线运动，球磨载荷测量，传输波温度和振动，空气离合器气压报警和链条停止控制，泵池液位测量和旋流器压力检测和恒压控制、堵塞检测和语音告警。摇床自动化，自动采矿机器人可以准确找到摇床矿区的金矿边界和尾矿边界，根据矿区变化自动跟踪变化，确保了摇床的回收率，减少摇床工的劳动强度。配药自动化、配药桶与配药箱液位自动控制，定时自动出水搅拌，自动恒温，液位自动警告，防止溢药、干药现象的产生，确保精准配药，保证了药剂的质量、增强选别效果，减少浮选工、配药工的劳动强度。浮选与解析自动化析，根据工艺的需求和浮选自动化技术的发展现状，对浮选槽选别效果进行定时监控，帮助操作人员及时了解各个浮选槽的选别情况，实现解析自动恒温控制。矿石自动采样与烘干机器人，实现了在棒磨给料机出口，定时自动获取原矿样，并对原矿样进行自动恒温定时烘干，减少取样人员的人工成本和操作压力。待全流程自动化控制系统持续稳定运行后，仍需进一步优化生产设备和工艺条件，不断助力推动实现“数字矿山”。2.3自动化技术的远程化发展大部分选矿厂都位于相对偏远的地方，如果选矿设备发生了问题，没有相关技术人员的帮助，就只有等着选矿设备厂家来派人进行修复，而从设备出现问题到设备完成修复的时间里，对选矿企业会造成一连串无法估量的损失。若选矿设备制造厂家能够对设备的状态进行远程监测，就可以对选矿厂里的相关技术人员进行指导维护设备，一旦出现故障，问题也能得到及时的处理和解决。虽然目前国内的选矿自动化仍有很多问题，但是从总体上看，我国的选矿自动化程度有了很大的提高，近几年来，我国的科技水平不断得到提升，各选矿企业的竞争也愈发激烈，选矿自动化朝着远程发展的方向不断升级、优化，随着矿山管控一体化系统的应用，数字化管理已成为必然。2.4选矿技术创新的发展关键是可持续发展选矿技术如何改进，一方面要考量最基本的选矿设备，同时还要选择正确浓度的选矿试剂，再应用具有高价值的选矿技术。1）新型选矿设备研发。高效的技术离不开高效的设备，技术和设备应当共同创新、共同发展。2）环保高效的浮选药物制剂研发。传统工艺的金属矿产选矿技术对其他资源和周边环境都造成巨大破坏和污染。对此，低污染药剂的实际应用不仅有着非常广阔的前景，而且对周围环境的污染也尽可能降到最低。1182023 年第 1 期3深耕选矿自动化控制技术的应用，助力绿色发展3.1选矿自动化的问题与机遇目前我国选矿自动化在应用方面仍存在较多问题，如选矿设计与实际设计不符，缺少估算；选矿厂自动化系统维护成本高，工作量大，缺少专业人员维护，当出现问题时，问题不能得到及时有效地解决，极易造成系统崩溃；自动化选矿测量设备缺乏创新，核心设备研发尚未取得突破，一些重要参数仍然存在精密测量问题，设备使用寿命短；设备安装后，选矿厂没有准备必须的固定装置和配件，导致出现问题后无法修复，严重影响整个生产进程。所以企业需要不断提高生产水平和自动化创造力，实现矿山经济的可持续发展。3.2自动化控制技术助力绿色发展我国矿产资源的不断开发和利用，使得开矿的复杂程度愈发加大，尤其“双碳”改革的提出，老旧传统的开发技术已经无法满足现在选矿行业的发展，富矿少、贫矿多、选矿难度增加等问题亟待解决。虽然在过去的几年里，核电、风电和太阳能等新能源产业的快速应用，使我国能源结构呈现多元化趋势和可持续发展体系，但是矿业的行业主导地位依然稳固，所以矿产资源的长期开发仍然需要得到大力支持。2020 年以来，全国各行业都力求升级为“绿色产业”，提出减排为基本目标，为实现这一目标，采矿业作为碳排放的重点行业之一，也必须积极应对，迎接挑战。“十四五”规划中提出绿色采矿已成为行业发展的首要要求，尤其在人工智能的应用背景下，“绿色矿山”已形成一种新的发展模式和引领方向。采矿业已有千年的历史，面对不断发展的新型科技，行业也需朝着智能化和绿色化转型。从矿石中去除废石的采矿过程，产生大量的沉淀物，如果可以提高分选效率，就能减少在采矿过程中采光、电力、水、化学物质等的损耗，减少垃圾的产生，降低生产成本。矿石分选技术最开始是由人工寻找矿石，通过肉眼观察矿物在产地中颜色、外观等的不同进行选择。效率极低，人工成本又高，选错的几率也颇高。随着环境恶劣情况的加剧，金属采矿难度居高不下，成本也居高不下，减少成本提高生产力即是压力也是需求。在节能减排的战略目标下，向选矿设备自动化转型，实现生产过程自动化、信息化、智能化发展，提高生产率和利用率，减少资源浪费，是必然发展趋势。尤其我国的可持续矿业的资源开发面临严峻困难，传统技术开发难以与产业发展相匹配，随着智能科技的创新发展，越来越多的企业参与、推进智慧绿色矿业建设，推动部署高质量产业平衡，布局优质矿业战略，实现“双碳目标”和数字经济发展目标。目前，我国正在重构绿色产业发展模式和先进的矿业健康发展体系，引领矿业变革成绿色环保新动力。4结语2022 年作为“十四五”开局的第二年，必须坚持“以科技创新带动全面创新”不动摇，搭建科技创新平台，构建系统管理体系。当前选矿技术的研究空间仍然巨大，在各技术方面融合发展的道路上，选矿技术人员和研究人员仍要不断探索和创新，组建专门攻关的研究团队，聚焦疑难杂题，加强核心技术攻关，如，如何更好的解决磨矿分级效率低下等问题，追求“0”到“1”的突破，开创选矿业高质量、高标准发展的新局面，为我国多金属矿产选矿事业的发展做出贡献。坚决遵守行业“智能、信息、绿色”的发展需求，各选矿厂要迎难而上，将智慧选矿作为终极战略目标，以无人化操控为核心，把过程数据和全流程自动化控制相结合，以结果为导向，激发活力，全面实现数字选矿、信息选矿、智能选矿的历史转变。实现选矿高质量发展的同时，要注意完善环保领域的保护工作，时时刻刻对环保领域进行督查，尽量避免对环境造成的各种污染，为我国的可持续发展做出努力，为实现选矿业的振兴勇往直前。参考文献1罗仙平，杨思琦，何坤忠，等.“十三五”期间我国铅锌硫化矿选矿技术进展J.有色金属科学与工程，2022，13（3）：117-129.2赵宇航.矿产选矿技术和工艺方法探讨 J.新疆有色金属，2022，45（3）：52-53.3马庆军.矿产选矿技术和工艺方法探讨J.中国金属通报，2021（2）：68-69.（编辑：赵婧）Research on New Process of Mineral Processing and Automation Control TechnologyYang Xiaowei（Alfa Smith Trading(Beijing)Co.,Ltd.,Beijing 100010）Abstract:Mineral processing equipment occupies an important position in Chinas industrial production process,and the good or bad ofmineral processing equipment directly determines the effect of mineral processing.In-depth analysis and discussion of the 14th Five-YearPlan period,Chinas new mineral processing technology and control technology development of new trends,to promote Chinas mineralprocessing technology and control technology upgrade,to encourage Chinas mineral resources in the double carbon goal of green andsustainable development,are It is extremely important.In this paper,we focus on the new beneficiation process and the value of automaticcontrol technology research,and conduct a specific study on how to effectively implement the automatic beneficiation technology.Key words:beneficiation process;automatic control technology;green development;sustainable development杨晓微：选矿新工艺及自动化控制技术研究119