选矿厂磨矿分级过程控制系统研究

摘 要：在选矿厂的磨矿分级过程中，其主要特点就是非线性、时带性和时变性，同时还具有极为明显的不确定性等特点，由其特点可以看出此过程是极为复杂的。选矿中磨矿分级过程的控制能力是影响其矿厂中发展收益和资源利用率的主要因素，因此磨矿分级过程也愈来愈受我国学者的关注和研究。本文通过对我国选矿厂磨矿分级过程控制系统进行探讨，并对其工作原理进行深入剖析，同时给出了一定解决在选矿厂磨矿分级过程中出现问题的方法，为今后选矿工作人员在运用自动化信息技术进行运行提供有力借鉴。

关键词：选矿厂；磨矿分级过程；控制系统；工作原理

中图分类号：TP309

选矿厂磨矿分级的问题一直备受各类工程学家的关注和研究，磨矿这一环节是选矿厂在生产过程中的首要任务。由于磨矿所用的设备磨矿机具有容量极大、总体构造极为简单、生产率高、破损率高、有极好的稳定性等特点。因此被作为选矿厂磨矿分级的首选设备，并同时被广泛应用于水泥、采矿及陶瓷等各类行业中。

1 磨矿分级过程的现状及发展趋势

磨矿分级过程的发展大体上可以分为初级、稳定生产以及最优化生产三个阶段。

1.1 初级阶段

其初期阶段是处于20世纪50年代之前，此阶段中选矿厂生产的过程主要依赖于人工操作而非磨矿设备的生产，因此导致了所生产的矿物数量以及矿物质量极为不稳定，况且在不断发展的过程中矿物的机体性质以及物理特征也不断变化，这就给磨矿工作人员的手工操作造成了一定的困难，使磨矿分级过程中的难以保证生产指标的按时完成。同时磨矿工作人员的个人工作强度也不断增加，工作条件也较为恶劣，更在心理和生理上给工作人员造成一定的生产压力，使得生产量难以趋于稳定状态。但是随着社会的不断发展和信息化技术的逐渐普及，磨矿分级过程中也开始在一些采用相关的仪表以及信息化设备检测对一些项目进行较测，譬如在磨矿设备的回路中添加了皮带秤等。这样一来不但使磨矿的过程逐渐趋于简单化而且也在一定程度上减少了工作人员的劳动力，使工作人员的工作条件更加优化，同时也很大程度上提高了磨矿分级过程的稳定性以及生产效率。

1.2 稳定生产阶段

于稳定生产阶段而言，此阶段已处于20世纪60年代，这时较多的自动检测仪表如矿浆PH计、金属探测仪以及矿浆浓度计等都开始应用于磨矿分级过程中，使该过程实现了自动化生产的目标。在60年代后的几十年间发展更是迅速，使磨矿分级过程几乎可以通过对相关一起的数据进行调控来完成，大大提高了生产数量、质量以及生产的稳定性。后来计算机行业随之出现并被应用于采矿过程中来，磨矿分级过程中所遇到的难以解决的生产问题都交予现代控制技术去处理，这些技术的出先和发展都给磨矿分级过程带来了发展优势，使该过程处于极为稳定的控制状态。目前大多数国家的磨矿分级过程都处于该发展阶段。

1.3 最优化生产阶段

对于最优化生产阶段来说，这一阶段出现于10世纪90年代至21世纪初期，磨矿分级过程也随着控制理论的迅猛发展而实现了最优控制的目标。因为影响采矿的因素较为繁杂，而且所磨矿物的物理及化学性质差异较大，所以各个工作的车间及机组都通过计算机对其性质特点进行记录然后传送于统一的管理计算机中，从而完成对该磨矿分级过程的最优制，在南非的一些国家的磨矿分级过程已处于该阶段中。对于现今的计算机控制磨矿设备大多为球磨和棒磨，此类设备在我国已经被研究和试用多年，其主要是采用现代控制理论中的自适应控制控以及多变量控制等对球磨和棒磨进行控制，但是由于自磨机的工作原理及机制极为复杂而使专家们难以得到合理的解释及研究结果，而且进入自磨机的矿石的特征的多样化也会使自磨机的运作机理随之变化，这样一来就使工作人员难以掌握自磨机的作业原理及机制，因此我国的自磨磨矿还处于人工操作的阶段。

2 选矿厂在生产过程中存在的问题及其影响因素

2.1 选矿厂在生产过程中易存在的问题

由于在选矿厂磨矿分级的过程中需要人力对磨矿设备进行手动操作，因此磨矿量的多少不但取决于磨矿机的运作，更多的是由操作人员的个人专业水平及工作经验决定，所以在磨矿过程中如若有存在工作人员责任心不强或者个人操作不熟练等情况，就会使磨矿数量受到一定影响。

与此同时，在磨矿机磨矿的过场中需要水源的供应，但给水量的多少也需要工作人员进行手动调节。由于给水的过程中会受到矿量变化以及供水压力等因素的影响，从而导致磨矿机中磨球的浓度难以控制在平稳状态，这时亦会影响到磨矿量的多少，且在给水过程中如若水量失衡较为严重的话，还会引起磨矿设备有一定的故障发生。

2.2 影响磨矿分级的因素

磨矿作业会直接对磨矿产品的质量及其过程中的矿物处理能力造成影响，从而影响到生产的整体速率和该矿场的综合经济能力以及知名度，因此在磨矿过程中把握好对磨矿机的使用方法及力度是极为关键的。在磨矿分级过程中所产生的一系列参数的准确性是直接决定整个矿场的生产质量以及生产效率的主要因素，但是由于在磨矿分级的过程中会存在譬如生产过程较为缓慢、滞后时间过长、磨矿机工作机理太过复杂等问题，且磨矿系统的整体还具有时变性及非线性的特点，所以在选矿厂磨矿分级过程中会产生或多或少的干扰使此过程难度增加。与此同时，在磨矿分级过程中磨矿设备所发出的噪音一般高达100dB，会使工作人员的工作环境过于嘈杂而对工作人员在心理和生理上都造成一定的影响，从而使工作效率有所降低、生产量过少等情况发生。

综上看来，影响磨矿分级的因素可以分为多个方面。主要影响因素为所磨矿物的自身因素以及磨矿机的自身因素，对于所磨矿物而言，其自身的给料粒度、矿石的耐磨性、矿石粒的大小等都会对磨矿分级过程造成影响；对于磨矿机而言，其自身的规格、大小、衬板形状、型号等都会对磨矿分级过程造成影响。与此同时，在磨矿工作人员的操作过程中出现的例如磨矿物的形状以及其填充率、介质的尺寸以及相互之间的配合、介质的材料合成、加棒球的制度、磨矿设备的转速、所磨矿物的浓度以及料球比等问题也会使磨矿分级过程受到影响。

3 结束语

综上看来，虽然我国的磨矿分级过程正处于不断发展不断进步的局面，但是其间还存在较多的问题及漏洞，而且在相关技术上还需要更进一步的发展和提高，这就需要我国相关的工程家及工作人员不断研讨和创新的磨矿机器及设备，使我国磨矿分级过程更加优化。

参考文献：

[1]张亚茹，司马营选矿厂磨矿分级过程研究及应用[J].辽宁科技大学学报，2012（07）.

[2]李维山，汪兴亮，赵卫光.尖山铁矿选矿厂磨矿分级过程控制[J].中国矿业，1994（12）.

作者简介：李琦（1973.01-），男，内蒙古包头人，导师，副教授，硕士，研究方向：工业远程控制；斯琴（1986.06-），女，蒙古族，内蒙古包头人，本科，研究方向：控制工程。

作者单位：内蒙古科技大学，内蒙古包头 014010