浮选过程控制的历史发展和现状[1]

种不同层次。按照复杂程度，硬件要求及性能依次 为：稳定控制，监督控制，最优控制。
２．１稳定控制
应用一种简单的方法确定参数值。例如在一个１２ 槽的粗选作业中，系统采用串级控制方式，包括两 个控制器：—个是控制前面４个浮选机的药剂量，达 到预期目的。另一个控制器则根据前面控制器的经 验值自动设定后面的８个浮选机的控制参数。这种方 法的好处是，当矿石的性质发生变化时，前面的控 制器就会提前检测出来，并对后面的控制器报警。 总之，最优化控制是要根据经济因素来确定控 制变量的设定值，而监督控制则在操作管理生产
１．２ １９１８－－－１９７０
到２０世纪７０年代，大型集成电路的出现，带 动了浮选电气设备的发展。特别是载流分析仪，大 型集成电路在硬件上给它提供了帮助。ＯＳＡ系统在 研制初期，遇到了一些物理及机械上的难题，但是 随着科技的发展，这些问题随之解决［引。 １９７０年，对于加拿大的矿山史来说，可能是 标志性的一年。精矿在线分析仪、数字电脑控制等 现代化设备都出现在选矿厂，并且能很好地控制浮 选过程…】。芬兰的奥托昆普公司在自控领域发展 很快，在Ｋｅｒｅｔｔｉ矿山开采低品位硫铁矿时，开发 了一套载流分析仪…】。载流分析仪的准确性在奥 托昆普其它５个选厂都得到了验证，然后开始对外 销售。ｘ射线载流分析系统，在１９７０年奥托昆普 的实验室研制成功，加速了自动控制系统在浮选工 艺中的发展。因为系统要确保全天２４小时可靠运 行，这对于当时的技术来说应该是个挑战。 在２０世纪７０年代中期，出现了选矿厂集中监 控室。监控人员可以在远端获得选矿厂设备的运行 信息，并且可以远程指导现场操作工进行操作㈨。 那时电脑的配置是很低的，内存只有８ ＫＢ，但是 它足以处理从设备反馈回来的电信号。浮选控制程 序的设计者，在编写能满足控制要求代码的同时， 也获得了一个意外收获，那就是对浮选工艺流程有 了更深刻的认识，这对设计出更高效的代码很有帮
２
国内外浮选控制的现状
２０世纪８０年代以来，计算机技术的发展，可 以算是一次新的科技革命。国内外选矿厂自动化集 成程度也越来越高。选矿厂的控制系统也分为了三
万方数据
２０１１年增刊１
宋晓明等：浮选过程控制的历史发展和现状 练，来找到最优的浮选过程参数组合。
在澳大利亚的Ｍｏｕｎｔ Ｉｓａ矿山控制系统中［玎】，
摘
展趋势。
要：介绍国内外浮选自动化技术的历史发展和现状，重点介绍稳定控制、监督控制和最优控制ｉ种不同控制策略
在选矿厂的应用，对浮选泡沫层厚度、充气量控制和泡沫图像分析等新技术进行探讨，阐述浮选控制技术存在的问题和发
关键词：浮选；过程控制；历史和现状 中图分类号：ＴＤ９２８．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－９４９２（２０１１）Ｓ０－０２２３－０６
２０１１年增刊１
ＤＯＩ：１０．３６３９／ｊ．ｉｓｓｎｌ６７１－９４９２．２０１１．ｚ１．０５２
有色金属（选矿部分）
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浮选过程控制的历史发展和现状
宋晓明－，杨保东２，武涛１，杨文旺１，谭明１
（１．北京矿冶研究总院，北京１０００７０；２．中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古满洲里０２１４００）
用，较成功的如１９１５年Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ选厂。１９１８＿ １９７０年间，一些新型传感器和检测仪表的出现， 使浮选过程控制进入了发展阶段，很多国内外选厂 都安装了控制系统。２０世纪７０年代，大型集成电 路的出现，再次促进了浮选自动化的发展。下面将 对这三个阶段进行逐一介绍。
作者简介：宋晓明（１９６０－），男，内蒙古包头人，高级工程师，主要从事选矿设备自动化研究。
ｎｅｗ
ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｌｅｖｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ，
ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ａｅｒａｔｉｏｎ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｆｏｒｔｈ ｉｍａｇｅ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｒｅｌａｔｉｎｇ
ｃｅｌｌ
ｒａｔｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｎｄ
ｈｏｍｅ ａｎｄ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｔｏ
ａｔ
ａｂｒｏａｄ，ａｎｄ
ｆｏｃｕｓｅｓ
ｏｎ
ｔｈｅ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ
收稿日期：２０１１－－０７—１０
两项技术的应用不仅提升了选矿指标，而且还降低 了能耗，有效改善了劳动条件。根据国内外资料的 统计，自动化技术应用在选矿厂后，一般能使设备效 率提高１０％一１５％，劳动生产效率提高２５％－５０％， 生产成本降低３％～５％。
１
国内外浮选控制的早期发展
从１９０２年，控制技术开始在少数矿山选厂应
ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ
Байду номын сангаас
ａｎｄ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒ０１．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｔａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓ
ｃｏｎｔｒｏｌ；ｈｉｓｔｏｒｙ
ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ
浮选过程控制是指为满足各选矿厂的生产需 求，而使用的连续监测和自动控制技术，主要包括 生产安全、生产效益、产品质量、环境保护等。过 程控制实施的方法主要是以采用合适的控制器、检 测仪表以及执行单元为硬件基础，加上设计人员或 现场操作人员的参与和配合来实现的【１］。浮选自动 化技术从２０世纪４０年代以来，获得飞速发展，从 实质上改变传统选矿技术相对落后的不利局面。按 照传统的选矿工艺，操作工是凭借着自己的经验来 手动调节各选矿变量，对工艺流程的控制既不准确 又不及时，这样就造成生产很难达到理想的指标， 并且劳动环境也很差Ｃ２１。自动化检测技术可以及时 有效地指示选矿过程各参数的变化，自动调节可以 根据反馈的结果及时准确地调整浮选相关参数，这
助的。
１９１８—１９２８年。浮选过程控制被安装在很多 选矿厂。例如Ｒ＆Ｄ项目、化工厂、大学等［４Ｊ。这 些项目使浮选控制性能从滞后性逐渐向高效、可预
测和可控性发展。不过当时在线分析仪还不能快速指
示出品位和回收率。但是有经验的操作工能目测到 浮选指标的好坏，当指标变差时，操作工就会及时 改变药剂量、液位高度或充气量来提高指标。 １９２７年，美国矿山协会、冶金协会和石油协 会在盐湖城组织了一次关于浮选发展的会议［５】， 然后在１９２８年再次召开讨论会。但是，经济危机 的到来．使浮选技术停滞不前。对控制来说，当时流 量检测技术的不成熟，也是制约其发展的条件。 二战期间，控制技术的发展，也带动了冶金行 业发展。一些新型的传感器出现，例如压力传感 器，不仅可以探测矿浆的液位，还可以计算出矿浆 的密度【６】。电磁流量计和密度压力表可以测量矿浆 的流量，它们主要的作用是检测磨机的出矿量，例 如应用在亚利桑那州的Ｄｕｒａｌ Ｓｉｅｒｒｉｔａ选矿厂。 取样后能快速分析出原矿或精矿的品位一直是 个难点。直到１９５６年。在Ｂｒｏｋｅｎ选矿厂发明了一 种ｘ射线荧光分析仪［７｜，减少取样分析时间。由 原来化验分析时间为４ ｈ，变为了现在的０．５ ｈ， 但对于如今几分钟的载流分析技术来说，这阶段也 只是个过渡期。 选矿自动化对于我国来说，经历一个由简单到 复杂的过程，２０世纪５０年代我国才开始起步。２０ 世纪５０年代末到７０年代中期，大部分采用模拟测 量仪表实现单回路或多回路的浮选过程控制，例如 ２０世纪６０年代。由北京矿冶研究总院在白银选矿
从２０世纪８㈣年代开始，国内外的浮选机
开始大型化。在控制功能上，大型浮选机和小型浮
选机可能没什么区别，但是在实际使用中还是有区 别的［Ｉｓ－１９］。 １）小型浮选机前面的磨机设备一般用的是棒 磨机或者球磨机，它的给矿量是稳定可控的。但是 大型浮选机选用的是半自磨机，为了保持电机的恒 功率，出矿量会出现不稳的现象。这样大型浮选机 的给矿量可能是波动的的，这对矿浆液位和泡沫层 厚度来说会有一定的影响，对于品位和回收率是不
２．Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｏｌｄ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｍａｎｚｈｏｕｌｉ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ０２１４００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ
２．２监督控制
定向逻辑和基于规则的控制算法已经被用在浮 选参数设置上，这样的系统就如同一个有丰富经验 的操作工一样，参数设定值一直朝着最优的方向调 整，后来被称作专家控制系统。它是由从事人工智 能专家发展起来的，可以模拟有经验的专家解决一 些问题。２００９年，Ｈａｌｅｓ教授等人描述了针对球磨 机和浮选机专家控制的应用，效果都不错。虽然专 家系统已经在选矿厂上成功应用，特别是在半自磨 机，但在国内市场并没有推广应用。
万方数据
有色金属（选矿部分）
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１９０２ｍ１９１８ １９１５年，普林斯顿大学的Ｌｏｕｉｓ Ｒｉｃｋｅｔｔｓ教授设
厂设计的ｐＨ值控制、给矿量控制、溢流浓度控制 就是简单的单回路单参数的过程控制Ｃｓ］。
１．３ １９７舻一１９８０
计的亚利桑那州日处理量１ ５（１００ｔ的Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ选矿 厂［３】，已经开始使用大型机械设备，包括给料机、 皮带输送机、球磨机、旋流器、取样机等。随着工 艺技术的提高，Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ选矿厂中碱的用量被控 制在一定范围内时，调整黄药可以调整尾矿中硫化 铜的含量。当矿石的类型和品位发生变化时，设备 还不能自动报警，只能通过现场操作工进行观察。 此系统有助于稳定工艺流程和减少外界干扰，这对 于控制系统在浮选的发展是很重要的。当时的 Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ选矿厂，检测和控制水平达到了如此高 度，五十年后看来都觉得不可思议，这对于浮选自 控技术的发展产出了深远的影响。