選礦自動化講座

歡迎各位領導專家參加選礦新技術研討選礦自動化的現狀與發(fā)展趨勢技術講座

概述

一、選礦自動化檢測儀表

三、選礦自動化及信息系統(tǒng)

四、選礦自動化的發(fā)展趨勢

二、選礦生產過程控制選礦自動化的主要內容:

破碎作業(yè)、磨礦分級作業(yè)、選別作業(yè)、脫水過濾作業(yè)及大井濃縮、精/尾礦輸送作業(yè)、三水平衡等全流程選礦生產過程的自動控制。通過計算機網絡系統(tǒng)實現在線優(yōu)化生產調度和管理，使整個選礦生產過程處于最佳狀態(tài)，最大限度地提高產量，精礦品位和金屬回收率等技術經濟指標，達到高產優(yōu)質、節(jié)能降耗的目的。

選礦自動化的效益

據報道：實現選礦自動化的選廠可提高金屬回收率1%～2%。通過控制磨礦的粒度適當，控制磁場的強度等手段，可以使精礦品位提高0.4%～2%。通過碎礦磨礦作業(yè)的最佳負荷控制，可使破碎能力提高10～15％，磨礦的處理量提高2%～10%。節(jié)約能耗5%～10%，生產成本降低3～5％，勞動生產率提高25～50％。

第一部分選礦自動化檢測儀表

給礦量檢測:電子皮帶秤、核子秤皮帶秤測量原理圖電子皮帶秤的測量原理

皮帶秤是專門針對散裝物料的連續(xù)計量而設計的。如果皮帶輸送機在勻速傳送物料的情況下，在t時間內的輸送量為W,故W=gvt。式中g為單位長度皮帶上物料的重量（kg/m）、V為皮帶傳輸速度（m/s）、t為傳輸時間（s）。

1.2核子秤

儀器結構示意

核子秤實際安裝圖2礦漿流量檢測

結晶、結垢、結疤

鐵磁性物質的影響

磨損和腐蝕

安裝

主要影響

接地

液體和固體之間速度差的影響

采用西門子公司的專利測量方法—交變脈沖磁場設計的、能測量有大顆粒成分和導磁介質，如：高濃度的紙漿，固體含量大于3%；高粘礦漿；帶磁性顆粒礦漿的新型電磁流量計（Transmag2變送器，帶911/E傳感器）。

新型礦漿流量計3礦漿濃度檢測3.1γ射線濃度計I=I0e-μdρg

超聲波濃度計測量原理

基于超聲波穿越被測介質前后聲強、聲速或聲阻的變化來測量礦漿濃度。平面超聲波在礦漿這類均勻懸浮液中，通過X距離后其振幅的變化規(guī)律可用下式來描述：

ξm=ξm0e-αx式中ξm0

—為初始振幅；

α—超聲衰減系數

x—超聲波換能器間的距離當初始振幅、透過距離、工作頻率等選定后，ξm僅與α有關。只要測出α就可得知相應的礦漿濃度。3.3差壓濃度計結構及測量原理圖差壓濃度計測量原理儀器的基本原理見公式：

ρg＝1＋ΔP/H（1）或ΔP＝（ρg－1）H（2）ΔP是差壓變送器所感測到的壓力差，H是兩取壓室中心距，ρg是被測礦漿比重。由公式（1）、（2）可知作用于差壓變送器的壓力差與礦漿的比重成正比，因而差壓變送器輸出的4～20mA電信號也與礦漿比重成正比。

4.1

PSM400

粒度儀PSM400配置圖粒度與濃度的計算公式4.2PSI一200型粒度分析儀

PCCS—控制裝置PFSA—穩(wěn)流裝置

PAFS—空氣過濾柜VBS—閥門栓；

PSTS—粒度探頭裝置；

PCAA—標定取樣裝置。

激光粒度分析PSI500

4.3

PKI-074P

粒度儀

5礦漿品位檢測有代表性的產品芬蘭奧托昆普的庫里厄系列（Courier）

馬鞍山礦院的WDPF型在線分析儀四川先達公司的CIT—2000M型成都理工大IED-2000G型XRF快速分析儀

丹東東方測控的DF-5730型西北礦冶院的BYF100一Ⅲ型載流

Courier3SL系統(tǒng)組成框圖SSM:二次取樣、樣品縮分組件CSA:標定／組合式取樣器PCS:探頭控制裝置5.2WDPF型微機多道多探頭在線品位分析儀

分析系統(tǒng)組成WDPF分析系統(tǒng)配置圖

每個探頭是一個獨立的實體，全密封裝配在金屬殼體內，靠取樣點就近安裝；一機多探頭，多元素的在線檢測，目前最大擴展能力達16個檢測點；分析準確度（相對標準誤差）：原礦類：2％～8％；精礦類：0.6％～5％；尾礦類：5％～15％。分析元素有：鐵、銅、鉛、鋅、鈣、鉬、錳等WDPF的儀器特點及主要參數5.3CIT-2000分析儀

儀器特點

采用“同一試樣，雙樣品測試、雙源（低能X光管、238Pu源）激發(fā)方式、雙正比計數器組成雙探頭系統(tǒng)、同一畫面中顯示全譜譜線”模式，Si、Al、Mg輕元素和Ca、Fe等元素能分別同時測量，避免元素間相互干擾，能在同一坐標系下顯示全譜，使測試過程和結果直觀、清晰。該儀器屬于試驗室型分析儀。5.4DF-5730型鐵礦漿品位儀

放射源采用241Am和137Cs;探測器采用閃爍探測器，探測器內裝有高壓產生電路、能譜分析電路和自動穩(wěn)峰電路;

可適應礦漿濃度范圍：4～80%

礦漿粒度變化范圍：0～5mm

品位測量范圍：0～75%。測Fe品位或灰分精度：＜0.5%。

5.5BYF100一Ⅲ型載流X熒光分析儀

基本系統(tǒng)框架

(1)礦流集中測量，測量后礦流回流至浮選槽，不浪費資源。(2)可測多達12個礦流，測量時間短，平均每個礦流測量時間小于1min。(3)輸出高壓的保護信號與冷卻水信號聯鎖，一旦冷卻水斷流，輸出高壓自動切斷，保護X光管。分析結果精度較高，原礦、精礦的誤差小于5％，尾礦的誤差小于10％。

BYF100一Ⅲ的儀器特點及主要參數5.6IED-2000G型XRF快速分析儀

分析儀以X光管為激發(fā)源,探頭采用新型電致冷半導體探測器，主機由計算機控制，完成x射線熒光光譜信號的采集和數據處理。儀器具有自動分析、使用方便、操作簡單、精度高等特點，可對粉料、塊狀固體、溶液或溶漿等各種材料進行現場快速分析?？煞峙鷾y定鋁(Al)～鈾(U)間近百種元素，每次可同時分析20余種元素，各元素的檢出限達到0．001％～0．01％。

6水分檢測

按測量機理分類紅外水分測定儀

中子水分測定儀

微波水分測定儀

6.1紅外水分測定原理紅外區(qū)域水的吸收光譜

從水的紅外光譜圖可以看出，在波長1.46μ、1.94μ、2.92μ等處有水的吸收帶。當用這些波長的紅外光照射被測物質時，因被測物質的水分含量不同將產生不同的光能量吸收，只要能從被測物中剝得光能量的變化量，即可實測物質水分含量。

MM710紅外水分儀的特點

探頭有自動補償相對濕度的功能，測量不受濕度影響;

采樣頻率達每秒120次，提高了測量的穩(wěn)定性;

采用專利技術成功地克服了混合料高、低不平對水分測量的影響;

獨有的10個波長和增強型濾光鏡鍍膜技術，避免了空氣中的水蒸汽對水分測量的干擾;

窗口污染自動檢測裝置,提示維護人員擦洗。6.2中子水分測定儀

中子源不斷發(fā)射的快中子與被測物質內原子核碰撞時，將被散射，減速擴散，每碰撞一次，則減速一次。由于氫原子核對中子發(fā)生碰撞而減速的能力比其他原子核大很多，因此，被測物對中子的減速作用主要是水分子。物料中水分大則熱中子數就多，被散射在中子計數管周圍的熱中子密度也大，計數管測得的計數就高，因此熱中子計數高低就直接反映了被測物水分的大小。

中子水分儀測量原理圖首鋼計控公司研制生產的ZSY系列智能中子水分儀

6.3微波水分儀

微波是指頻率范圍在300MHz一3000GHz的電磁波。

通過測量物料與微波相互作用引起的頻率、Q值、幅度和相移等參數的變化來反演物質含水量，具有較高的精度和檢測限，測量的是物料的平均水分，受物料電導率的影響較小，適合于工業(yè)環(huán)境使用。微波水分快速測定

昆明理工大學利用微波技術對硫化鎳精礦水分快速測定方法開展了成功研究。

馬鞍山礦山研究院研制了一種基于微波加熱與電子稱重原理的WSC-1型微波水分儀,水分檢測范圍：3～25%；檢測周期：一般小于3min；準確度：絕對誤差小于0.3%。

7物位檢測

選礦生產過程中物位檢測主要有:

浮選槽液位水池水位礦倉料位礦漿池液位

……7.1浮選槽液位檢測帶角位移傳感器的浮子液位計

如芬蘭奧托昆普公司的LMU-200礦漿液位變送器

帶超聲波物位計的液位計

傳感器A對準浮選槽泡沫，B對準浮球上相連的平板，平板位移的變化即為礦漿液位的變化,兩個超聲波探頭所測物位差距,即為泡沫層厚度。7.2礦倉料位檢測測量原理:即在一定條件下超聲波在空氣中的傳播速度是一定的，通過測量超聲波從探頭傳播至料位表面并返回到探頭所用的時間來計算出探頭到料位的距離，再用料倉的總高減去這個距離即可得實際料位。料位檢測的種類很多,主要介紹超聲波料位計超聲波料位計在梅山鐵礦的應用

多礦倉超聲波料位監(jiān)控系統(tǒng)：該系統(tǒng)由多點換能器(LR-21)、溫度傳感器(TS-2)、多點輸八轉換裝置(信號處理器XPL+)、模擬輸出裝置(AO-10)、PLC及IPC工業(yè)計算機等組成。

8磨機負荷檢測

球磨機負荷是指磨機中球負荷、物料負荷以及水量的總和，它是磨礦過程一個重要參數，直接影響到磨礦的效果。

磨機負荷量檢測的主要幾種方法：聲響法、有用功率法、振動法、壓力傳感器法、雙因素聯合檢測、多因素聯合檢測等。8.1磨機電耳-聲響法

當球磨機中物料負荷增加時，球磨機噪音強度減??；反之，當球磨機中物料負荷減少時，球磨機噪音強度就增加，即在球磨機噪音強度和球磨機中物料負荷之問存在著關系。因此，可以利用球磨機的噪音強度來評估球磨機中的物料負荷。

8.2有用功率法

當磨機及其轉速均固定時，隨著球磨機負荷的增加，開始時球磨機電機的有用功率明顯上升，到達某一極值后，隨著球磨機負荷的增加，有用功率值反而下降，此極值可認為是球磨機負荷的最佳點。因此，有用功率直接與球磨機負荷有關。磨機功率、音強與負荷關系球磨機運行過程中，當礦石充填率低時，電耳信號高，功率小；隨著充填率增高，電耳信號降低，同時功率消耗增高；達到一定充填率時，電耳繼續(xù)降低，但是功率開始下降。磨機“脹肚”趨勢點,即臨界點，當電耳信號高于臨界點時，磨機工作正常，控制過程穩(wěn)定。當電耳信號接近臨界點時，說明磨機具有“脹肚”趨勢，控制過程進入“脹肚”保護處理。

9PH檢測pH計的測量原理：pH計的測量電極為銻電極，參比電極為固態(tài)電極，測量電極和參比電極之間的電位差決定于被測溶液中的[H+]的濃度，測量其電位差就可知道其溶液的pH值了。固態(tài)參比電極是一種全封閉的工業(yè)用參比電極；銻電極是一種新型的pH測量電極，它的結構簡單、內阻低、反應靈敏，抗干擾能力強，可靠性、機械強度高，可用于測量半固體、膠狀物以及水油混合物中的pH值，一般用于pH=2～12之間的測量。

10浮選泡沫圖象分析技術

泡沫浮選過程示意圖浮選操作者觀察浮選槽表面所形成的氣泡狀態(tài)所提供的信息(如泡沫的顏色，大小，流動速度以及氣泡的易碎度)，來調整浮選槽液位和改變藥劑制度等。浮選泡沫圖像系統(tǒng)

浮選泡沫圖像系統(tǒng)硬件組成

硬件：工業(yè)控制計算機、視頻圖像采集卡、高清晰度彩色CCD攝像機和照明系統(tǒng)等。浮選泡沫圖像系統(tǒng)軟件：它主要包括圖像質量檢測，圖像預處理，圖像分割，圖像分析，數據庫建立，浮選模型及控制處理等。第二部分選礦過程自動控制1破碎作業(yè)控制1.1破碎作業(yè)的典型控制策略1.2超細碎-高壓輥磨機監(jiān)控1.3破碎篩分作業(yè)控制1.4破碎控制器及其應用1.1破碎作業(yè)的典型控制策略

典型的擠滿給礦控制策略

主參數控制選取了主傳動電機功率和破碎機排礦口尺寸兩個參數作為被控變量，通過檢測給礦量、壓力、功率、油溫、排礦口尺寸等來動態(tài)調整排礦口尺寸和給礦速率其目標函數是排礦口尺寸最小、給礦量最大。系統(tǒng)的所有控制動作均是向這兩個目標逼近。1.2超細碎-高壓輥磨機監(jiān)控高壓輥磨機運輸膠帶監(jiān)控1.3破碎篩分作業(yè)控制江銅德興銅礦泗洲選礦廠江銅永平銅礦選廠破碎篩分1.4破碎控制器及其應用四、馬鋼數字礦山建設的探討重點實施內容2------選礦生產過程管控一體化

高壓輥磨機監(jiān)控運輸膠帶監(jiān)控四、馬鋼數字礦山建設的探討2.1、南山礦凹選車間、和尚橋選礦自動化實現以下基本功能：▲磨礦分級生產過程數字監(jiān)視系統(tǒng)；▲磁選、脫水過濾、精尾礦濃縮及輸送實時監(jiān)控調度子系統(tǒng)；▲磨選設備集中聯控、主要設備監(jiān)測與報警；▲全流程自動控制及優(yōu)化調度；▲廠（礦）級實時監(jiān)控調度

重點實施內容2------選礦生產過程管控一體化

四、馬鋼數字礦山建設的探討2.2姑山和睦山礦生產過程管控一體化

▲提升運輸監(jiān)控子系統(tǒng)。采用計算機網絡及通訊技術，集中監(jiān)視和控制井下提升運輸水平的信號系統(tǒng)、礦車道岔等，解決目前井下運輸自動化程度低的問題，提高礦山數字化管理水平；重點實施內容2------選礦生產過程管控一體化

四、馬鋼數字礦山建設的探討▲供排水監(jiān)控子系統(tǒng)。利用儀器檢測各供水管路水壓、流量等信息，通過網絡和通訊技術，實時監(jiān)控井下供水情況，及時解決出現的問題；完成水泵房的數字化，建立自動控制系統(tǒng)，實現無人職守；▲壓氣通風監(jiān)控子系統(tǒng)。數字化空壓機的性能，提高補償系數，實時控制空壓機運行情況，實現高效節(jié)能的目的；利用儀器檢測各通風管路風壓、流量等信息，通過網絡和通訊技術，實時監(jiān)控井下壓風情況；

重點實施內容2------選礦生產過程管控一體化

四、馬鋼數字礦山建設的探討▲井下人員（或機車）定位跟蹤系統(tǒng)。井下人員或機車定位跟蹤由安裝在安全帽內的人員隨身攜帶標識卡或安裝在機車上的標識卡,礦井專用處理傳輸分站(含發(fā)射天線接受天線目標識別器)、數據傳輸接口、地面中心站軟件組成。實現對井下人員和機車跟蹤定位信息的采集、分析處理、實時顯示、歷史數據存儲、報表查詢打印等功能。

重點實施內容2------選礦生產過程管控一體化

四、馬鋼數字礦山建設的探討2.3桃沖礦業(yè)水泥車間生產過程自動控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控桃沖礦水泥車間生產過程已實現了自動控制，基礎較好，但遠離礦部和公司，為使管理人員能及時準確的查詢各種信息，輔助決策者實現科學決策，提高和優(yōu)化礦山的整體管理水平，需把水泥生產過程自動控制系統(tǒng)納入桃沖礦業(yè)局域網，實行遠程監(jiān)控。重點實施內容2------選礦生產過程管控一體化

四、馬鋼數字礦山建設的探討3.1馬鋼所屬幾個礦業(yè)公司的網絡信息化建設與完善目前，南山礦業(yè)公司、姑山礦業(yè)公司、桃沖礦業(yè)公司的網絡信息化建設都有一定的基礎，為了配合馬鋼數字化礦山建設，需對各網絡進行重新整合與完善，為數字礦山架設一條現代化的“高速公