摘要：将从介绍磨矿工艺和磨矿分级控制概念介绍出发，结合磨矿分级自动化控制要求的分析，就当前磨矿分级自动化控制系统在磨机给矿、磨矿浓度、分级机溢流精度方面的优化控制进行探讨。
关键词：铜选矿；磨矿分级；自动化控制；优化控制
我国国土辽阔，铜矿资源较为丰富。在铜选矿生产作业中，磨矿分级是选矿厂中关键的生产环节，而铜选矿磨矿分级过程的控制能力又是影响选矿厂资源利用和发展收益的主要因素，对铜选矿磨矿分级实施自动化控制不但能稳定分级溢流粒度，还能提高铜矿品味，保证生产的稳定顺行。选矿磨矿分级一直以来是各类工程学家讨论和研究的焦点问题。磨矿分级是铜选矿厂众多生产作业的首要任务。我国在20世纪50年代之前在磨矿分级作业中主要由认定操作，随着劳动强度的增加，生产难以维持稳定状态。随着科技的发展，选矿磨矿机械设备水平的提升，铜选矿厂磨矿分级逐渐实现了自动化控制，保证了系统操作的及时性进和可靠性，解决了长期以来铜选矿厂人工操作流程效率低、透明性差等缺点。
1磨矿工艺介绍
铜选矿厂中的磨矿旨在实现铜矿石中有用矿物的解离，是铜矿石入选前最为关键的大工序。在现实生产活动中，除了少数有用矿物解离度高的砂矿不需要磨矿，基本上都设有磨矿作业。磨矿的设备通常有自磨机、球磨机和棒磨机等。影响磨矿的因素主要有被磨物料的性质及磨机的工作条件。其中，物料的可磨性及粒度决定了物料的性质，矿石可磨性越高，磨矿效率就越高；矿石粒度越粗，磨机耗时越长，磨矿效率就越低。针对磨机工作条件方面，一旦磨机选定，例如选定球磨机，钢球的填充率、磨机浓度和分级机工作情况都是影响磨矿效率要考虑的因素。
2磨矿分级原理
在铜选矿厂的磨矿分级作业中，一般采用旋流器或分级机来解离矿粒。根据溢流堰的高度不同，分为低堰式、高堰式和沉没式。磨矿分级利用的分级原理是“沉降原理”[1]。如图1所示：上图中，分级液面的长度用L表示，溢流界面的高度为h，矿粒在溢流堰的流动时间为t1，垂直沉降时间为th。当铜矿粒的t1>th时，矿粒将沉降到槽底部成为沉砂，接着返回到磨机再磨；当t1<th时，矿粒拍到槽外，进入到溢流中；当t1=th时，矿粒将可能进入溢流，他可以进入沉砂，称之为临界颗粒。一般来说，影响磨矿分级效率主要有分级面积、矿石性质、分级浓度和分级机螺旋的转速这几个因素[2]。其中，分级面积和分级机螺旋转速在分级设备选定时就已经确定。矿石性质对分级效率的影响主要取决于矿浆粘度，粘度越大，分级处理能力越低；分级浓度越大，沉降速度越小，溢流粒度越粗；分级浓度也不是越小越好，因为在浓度很小的情况下，溢流量增加，水平流速提高，溢流中粗颗粒增加，溢流粒度增粗。
3铜选矿厂磨矿分级自动化控制要求
如上述，在磨矿分级的工艺基础上要实现磨矿分级的自动化控制目的，提高磨矿分级作业效率，在自动化控制中，尤其需要达到自动化系统的给矿控制、磨矿浓度控制和分级溢流粒度的控制要求：1）在给矿控制上，根据铜矿石的性质和磨矿设备状况，实现自动给矿控制，让磨机达到既不“胀肚”也不“空腹”的要求。2）在了磨矿浓度控制上，磨机自动调节返回砂水，在矿石硬度低、粒度粗时增加砂水量，增加矿粒流动性，达到降低磨机浓度、增大磨矿处理量的要求；相反，在矿石硬度高、粒度系细时减少砂水量，降低矿粒流动性，达到提高磨机浓度，实现矿物单体解离的目的。3）在分级溢流的浓度控制上，磨机分级自动化控制系统通过自动调节排矿水，达到控制分级溢流浓度的要求。在矿石粒度较粗时，减少排矿水，提高分级溢流浓度，降低返砂负荷，增打磨矿处理量；相反，当矿石粒度较细时，增加排矿水，降低分级溢流浓度，实现矿物单体解离。总之，要在保证设备质量的前提下，要尽可能提高磨矿处理量，提升磨矿分级作业效率，准确判断矿石性质和设备状况是实现自动化控制要求的关键所在。
4铜选矿厂磨矿分级自动化控制系统的优化
4.1磨机给矿的优化控制。要实现对磨机给矿的优化控制，一是需要准确把握磨机的负荷水平，即磨机中物料所占容积的大小，又称填充率。在优化实践中，主要通过磨机功率和磨音来判断磨机内填充率变化状况，通过对这两个判别信号对磨机实施实时监控。二是对矿石性质进行准确地判定，在磨机分级处理中，矿粒的粗细和磨机的负荷有密切联系，自动化控制系统可以通过分析磨机负荷的大小变化趋势较好分配不同性质的矿粒，从而提高磨机效率。三是给出最优的矿量。可在磨机上设置电子秤，通过调整矿量，在启动系统前自动将给矿设备调制到正常工作状态，避免停机太久造成的矿料结块现象。4.2磨矿浓度的优化控制。影响磨机效率最重要的因素就是磨机分级浓度。在实现对自动化系统的有优化控制中需要通过检测分级机中的溢流浓度来把握磨机砂水量和返砂量，由检测仪表测出的返砂含水量智能判断出排矿浓度，此时的排矿浓度近似于磨矿浓度。在进一步优化中，可采取的是由放射源（Cs-137）产生的在线浓度检测装置，安装在磨浮的球磨机的溢流回路。其原理是伽玛射线穿过管道检测被测介质，管道另一边的探测器所接收剩余部分射线，通过信号处理机处理后在显示屏上显示测量值并转换成标准4~20Ma的输出，进而明确介质密度指数吸收规律，更加准确、灵活控制磨矿浓度。4.3磨矿分级机溢流粒度的优化控制。实现对磨矿分级机中溢流粒度的优化控制，自动化系统将检测出分级机中的排矿水量完成对返砂量的控制。自动化系统将通过对磨机功率、磨音、分级机功率、返砂水及排矿水的模型分析，实施精确的检测，达到溢流粒度最优的分级要求，在自动化系统优化上，可使用超声波粒度检测仪检测溢流粒度，将粒度控制在定值水平，从而达到稳定控制溢流粒度的目的。综上，在铜选矿厂磨矿分级作业中，实现对自动化控制系统多个过程的优化，就应着重进行对磨机给矿、磨机分级浓度及磨机分级溢流粒度的优化控制，提高磨机处理量，降低系统能耗，从而保障磨矿分级生产效率的提高。
参考文献
[1]李琦，斯琴.选矿厂磨矿分级过程控制系统研究[J].计算机软件与应用，2012（9）：113.
[2]裴得金，郭伟.自动化控制对现有矿山磨矿分级系统优化工作的意义[J].中国矿业，2014（12）：359.
作者：严忠新 单位：江铜集团德兴铜矿泗洲选矿厂
