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矿物加工中智能控制技术的应用案例矿物加工是一项复杂且重要的工业过程，旨在将矿石中的有用矿物与无用的脉石分离，以获得具有经济价值的产品。
随着科技的不断进步，智能控制技术在矿物加工领域的应用日益广泛，为提高生产效率、优化产品质量和降低成本带来了显著的成效。
以下将通过几个具体的应用案例来展示智能控制技术在矿物加工中的重要作用。
案例一：浮选过程中的智能控制浮选是矿物加工中常用的一种分离方法，主要用于分离细粒的有色金属和稀有金属矿石。
在传统的浮选过程中，操作人员通常依靠经验和手动控制来调整浮选机的工作参数，如充气量、搅拌速度、药剂添加量等，这不仅效率低下，而且难以保证产品质量的稳定性。
引入智能控制技术后，通过安装传感器实时监测浮选槽内的液位、泡沫层厚度、泡沫大小和颜色等参数，并将这些数据传输到中央控制系统。
控制系统利用先进的算法和模型，对这些数据进行分析和处理，自动调整浮选机的工作参数，以实现最优的浮选效果。
例如，某铜矿浮选厂采用了基于模糊逻辑的智能控制系统。
该系统能够根据矿石性质的变化和实时监测数据，自动调整药剂添加量和浮选机的充气量。
经过一段时间的运行，该浮选厂的铜回收率提高了5%，同时精矿品位也得到了显著提升。
此外，由于智能控制系统能够实现精确的控制，减少了药剂的浪费，降低了生产成本。
案例二：破碎与磨矿过程的智能控制破碎和磨矿是矿物加工的前端工序，其能耗通常占整个选矿厂能耗的 50%以上。
因此，优化破碎和磨矿过程的控制对于提高能源利用效率和降低生产成本至关重要。
在破碎过程中，智能控制系统可以通过监测破碎机的电流、功率、振动等参数，实时调整给料速度和排料口尺寸，以避免破碎机过载和堵塞，同时保证破碎产品的粒度符合要求。
某金矿破碎厂采用了基于神经网络的智能控制系统，能够根据矿石的硬度和粒度分布，自动优化破碎机的工作参数。
结果表明，破碎机的生产能力提高了 10%，同时能耗降低了 8%。
在磨矿过程中，智能控制技术的应用更加广泛。
科技成果——浮选药剂添加智能控制系统
技术开发单位
淮北矿业（集团）有限责任公司临涣选煤厂
适用范围
煤泥浮选过程智能控制
成果简介
根据入厂煤质的变化情况、入浮矿浆量、入浮浓度、产品指标要求等进行分析，结合现场人工经验，运用机器学习算法，建立基于浮选药剂添加预测模型的控制系统，实现加药量智能控制。
工艺技术及装备
1、将不同平台检测到的数据，统一到同一平台内。
并对获得的数据，通过不同机器学习算法建立药剂预测模型，并建立模型的滚动优化机制；
2、将所建立的药剂预测模型，融合到控制系统中，通过在线检测得到的变量作为控制系统的输入量，实时预测当前药剂添加量，实现药剂量的智能控制。
市场前景
该技术可提高煤泥浮选过程自动化水平，降低劳动强度和药剂消耗，保证产品质量，经济效益显著，可在全国同类选煤厂推广应用。
Value Engineering0引言浮选是选矿生产最重要和最常用的选矿方法，据统计，有近90%的有色金属矿用浮选方法处理。
浮选法还广泛用于稀有金属、贵金属、黑色金属、非金属等矿物原料的选别。
浮选药剂的添加又是浮选生产工艺中必不可少的一个重要环节。
[1]浮选药剂添加质量直接影响到浮选的效果，最终影响选矿技术经济指标。
然而在浮选过程中浮选药剂的添加量，随着原矿的品位、粒度及处理量等诸多因素变化在不断的调整。
目前大多数选矿厂都意识到了传统的人工加药方法有很多的不足，如加药量不准确、不及时、加药量波动很大等问题，尤其是在晚班，由于人为因素的影响甚至会经常出现断药的现象。
而浮选加药自动化应用到浮选生产过程中，不但解决了人为因素带来的影响生产指标的问题，还大大地节约了药剂成本，提高了生产效益。
目前我国选矿厂对药剂用量的调整，通常都是凭借操作工的经验和频繁测量药剂流量，然后进行人工调整阀门开度来实现流量的调节，由于生产过程中存在很大的波动性，这样不但增加了操作工的工作强度，而且往往不能及时、准确地调整给药量，导致药剂使用量不能始终保持在最佳状态，从而造成药剂的浪费及影响生产指标。
[2]由于浮选过程变量发生变化时，浮选泡沫的状态（体现在气泡大小、泡沫的颜色及粘度等方面）就要发生相应地变化，因此浮选泡沫中含有大量与浮选指标相关的信息。
[4]通过对摄像机摄取的浮选泡沫图像的处理，提取相应的特征参数，并与建立的浮选泡沫图像辨识模型进行对比，就可以判断各种药剂的添加情况，然后通过调整加药机来控制加药量，使浮选过程的泡沫图像尽量达到最佳效果。
[5]国外从上世纪60年代起开始研制自动加药机，使用的主要有计量泵式加药机和压差变送器式加药机，我国从上世纪50年代起开始使用杯式加药机，后来是虹吸式加药机，70年代开始研制自动加药机。
目前国内最常使用的自动加药方式主要有电磁阀式加药和泵式加药，这两类加药系统大都应用PLC进行控制。
自动控制系统在金矿选矿中的应用研究随着科技的快速发展和各种新技术的兴起，自动控制系统已经应用到了很多行业中。
其中，在金矿选矿中，自动控制系统的应用也越来越受到关注和重视。
那么，在金矿选矿中，自动控制系统到底有哪些应用呢？它们的功能又是什么呢？接下来，我们就来进行一番深入的探讨。
一、自动控制系统在矿山中的应用介绍矿山是众多的实体生产企业之一，它的生产过程是以矿石冶金为主的过程，而地球内所储存的贵重金属是丰富的。
那么，如何从大量的矿石中提取出目标金属成分呢？这就需要用到金矿选矿设备来完成。
而金矿选矿设备一般采用的就是自动控制系统，它可以通过自动测量、自动分析、自动控制等一系列的措施，实现矿石的智能化、自动化、高效化等重要目标，同时，有效保障了金矿选矿的生产安全和生产效率。
二、自动控制系统的应用功能1、自动化控制自动控制系统最主要的功能就是自动化控制。
在金矿选矿过程中，它可以通过贵金属等元素的自动检测来自动调整每个生产环节的参数，保证重要金属元素的提取率。
在生产过程中，通过自动化控制，生产效率和质量也能够大大地提高。
2、在线检测自动控制系统可以实现对矿石颗粒的自动化检测，且精度高。
通过在生产过程中对矿石的颗粒大小、磨矿程度、数量和质量进行在线检测，可以根据实时采集到的矿石数据，及时调整工艺参数，使得提取率得以最大化。
3、数据分析自动控制系统可以通过收集、存储和分析大量的生产数据，使得矿石的提取率和质量都得到了大幅提升。
通过数据分析，金矿选择才能更好地实现精炼和提纯等工艺技术，以实现良好的选矿效果，同时还可以帮助企业通过大数据分析来发现生产过程中的漏洞和问题，为企业的生产过程提供更好的管理和改进方案。
4、故障诊断自动控制系统可以实现精准的故障诊断和分析，避免由于设备故障引发的生产事故和损失，同时也减少了维修成本和生产停工的时间，提高了企业的生产效率。
三、自动化控制技术的应用案例需要说明的是，自动控制技术的应用必须照顾到不同的矿石特点和提取工艺，比如黄金、银等含铜多金属矿抽析、铅锌多金属矿浮选等，需要根据不同的矿物特征和选矿技术进行优化。
选煤厂浮选自动控制系统的研究与应用
赵武斌
【期刊名称】《石化技术》
【年(卷),期】2024(31)2
【摘要】为解决选煤厂传统浮选工艺流程中存在的问题,如运行效率低、加药量难以控制等,并提出解决方案。
通过对浮选过程中药剂添加因素的分析,提出了影响药剂添加的因素,并设计了选煤厂浮选自动控制系统。
该系统框架包括硬件和软件设计方案,并对上位机的连接、人机界面等进行了深入分析。
本文的研究成果为选煤厂浮选工艺的优化提供了一定的参考,有助于提高选煤厂的经济效益。
【总页数】2页(P273-274)
【作者】赵武斌
【作者单位】霍州煤电集团辛置煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.浮选加药操作自动控制系统在大屯选煤厂的应用
2.大屯选煤厂浮选自动控制系统的研究与应用
3.浮选药剂乳化装置与浮选工艺参数自动控制系统在老石旦选煤厂的应用
4.煤泥浮选自动控制系统在新庄选煤厂的应用
5.自动控制系统在选煤厂浮选过程中的应用研究
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1 浮选程控自动加药机在选矿厂的应用 雷善民 章武新 （湖南易控自动化工程技术有限公司 湖南 长沙 410011） 摘要：药剂的添加是浮选选矿工艺的重要环节，程控自动药机的应
用对提高选矿工艺的技术经济指标，提高加药控制的精准性和可靠性，实现药剂的自动添加、调整和计量具有明显的经济效益。 关键词：浮选; 程控；自动加药机；原理；应用；
云南金鼎锌业有限公司（简称：金鼎锌业）矿区位于云南省西北部怒江傈僳族自治州、兰坪白族、普米族自治县金顶镇内。其中兰坪矿区处于“三江”成矿带重要部位，自2010年筹划3000t/d锌矿选厂项目，2013年底建成投厂。整个浮磨车间采用锌铅混合浮选、粗精再磨、锌铅分离的浮选工艺流程，作业及加药点多。浮选是选矿厂最常用的选矿方法之一，据统计90％的有色金属矿都采用浮选方法处理。合理的加药制度是提高选矿厂浮选生产能力的重要途径之一，在实际生产过程中，加药靠工人的手工操作完成，不仅劳动强度大，而且由于现场客观条件的限制，很难按已确定的最佳配比来添加药剂，使各种药剂的添加极不合理，加药量很难得到保证，药剂量浪费严重。采用浮选自动加药系统，不仅克服了人工调节的缺点，而且降低了浮选药剂的用量，降低了工人的劳动强度，提高了选厂的经济效益。2013年6月金鼎锌业联合湖南易控自动化工程技术有限公司共同开发了一套浮选程控自动加药机，控制磨浮车间整个系统的捕收剂、发泡剂、活化剂等六种药剂，共计32个加药点。 2
这套PLC控制的浮选程控加药机于2013年10月在现场完成成套设备的安装、调试，于2013年12月投入工业运行与生产考核。它的成功应用，降低了工人的劳动强度，提高了加药的精准性，为加强选矿过程中的现场管理，提高选矿经济技术指标及自动化的装备水平，方便操作，稳定生产，改善生产现场环境起到了积极的作用。经过一年的试运行，各项经济技术指标达到了设计的要求。 1、工作原理 系统配置框图见图1
TP170A西门子触摸屏
S7-200CPU基架及扩展
电源
PLC上位计算机通讯模块（RS-232）
PLC DC12～24V晶体管输出模块
PLC DC12～24V晶体管开关量输入模块
EE-AMSV型电磁阀 IPC610工控机 SSR固态继电器
工作指示灯 故障报警器 输送控制驱动回路 系统开停开关、操作方式
选择开关 PLC继电器输出模块 3
1.1工作原理 浮选程控加药机利用加药电磁阀开口的大小及加药的间隔时间来控制加药阀的流量，在一定的周期时间内将药剂间断加入到缓冲导流槽内，然后通过管道连续地流入加药点。用液位浮球阀控制恒压箱的液位，使其保持恒定，药剂通过恒压箱下部的电磁阀添加，因为恒压箱的液位恒定，同一种电磁阀在相同的时间内打开添加的药剂是相同的，这样利用PLC控制电磁阀在各加药周期内保持相同的给药时间而改变间断时间就可以调节电磁阀的加药量的大小。即对同一加药阀，一次加药时间和一次流量恒定，而每分钟流量和周期可调。见图2.
1.2加药量与加药周期 对某一加药阀来说，选择适量的给药时间，测出在该时间内的给药量q（ml）,当需要流量控制在Q(ml/min)时，则加药周期T（精确到0.01s）为： T＝60×q/Q 用PLC内部的计数器累计阀门的打开次数, 乘以阀门打开一次给出的液体药剂量, 即是药耗的累计数。 一次加药量。在恒压箱液面相对稳定时，用量杯连续3～5次测 4
出加药阀的加药量，然后求出其平均值（精确到0.1ml） 每分钟添加量。初次投入运行时选择工艺参数值输入,在执行修正其他参数时此数值可不输入,由程序自动取原值。每分钟最小添加量由工艺员给定, 但各药点最小添加量应大于一次加药量的2/ 3。每分钟最大添加值由工艺员给定,但(4000 ×每一次加入量/ 最大添加量) > 给药时间。 加药量标定。标定的意义在于一个标准加药周期内(可调节) 设定一个合理的标定值,从而合理配置一个加药周期内的加药量,加药时间,遵循的公式如下: 标定值 实际加药量 一个加药周期 实际加药时间 1.3加药阀的加药精度控制 在恒压箱液位相对稳定时，根据测试电磁阀的流量调节范围，选用适量的量杯连续三次准确接取电磁阀的加药量，取平均值（精确到ml）得到该点一个周期内的平均加药量（即每一次的加药量q）,用秒表准确测出电磁阀连续执行三个周期的总时间 ，取平均值（精确到0.1s）得到加药周期T。则实际加药量R和加药精度X按下列公式计算： R＝ 60T×q
给定的加药量－实际的加药量 X= ×％ 给定的加药量 5
当控制精度超过±2％时，则超差需要修正，修正的方法是将测出的每一次加药量数用“给药给定参数的修正”模块替换原每一次加药量数。 2、技术特点 根据设计和生产运行情况，利用PLC中的高速定时器和比较判断接点,通过简单的编程实现电磁阀通、断电控制, 以此为核心编制出PLC 程序(见图2) 。设计系统主要实现以下功能：
（1）每点流量数控制。当流量为零时即停药，在限定的范围内可连 6
续调整各加药点的加药量，数据输入后，开机或停电数据不会消失，开车时，只要合上开关即可。 （2）工艺指令限量。当输入值超出值超出限量给药量值时，数据显示无效，提示仍按原设定值工作。 （3）单点药剂用量累计。按选矿工艺分类计算药剂用量，交班时自动计算系统各班用药量，并打印报表，数据可存备盘备查。 （4）与上位机通讯。可接收磨浮自控系统药剂自动调节信号，自动调节与手动调节之间可灵活自动转换。 3、设备配置 （1）恒压箱配置。根据设计及现场生产工艺情况，我们选用了聚乙烯（HDPE）板做为恒压箱的材料，聚乙烯板（HDPE板）熔点约为130℃，相对密度为0.941~0.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。聚乙烯板无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；密度低；韧性好（同样适用于低温条件）；拉伸性好；电气和介电绝缘性好；吸水率低；水汽渗透率低；化学稳定性好；抗张性；无毒无害。 （2）电磁阀配置。根据生产工艺情况，我们自行设计了特自电磁阀，采用聚乙烯材料加工制作阀体及阀芯。这种材料化学稳定性好，能耐大多数酸碱药剂。 7
（3）浮球阀配置。球采用SUS304不锈钢材料，阀采用聚乙烯材料。抗腐蚀，耐酸碱。 设备配置见图4
加药机结构示意图 1—恒压箱 2—导流槽 3—电磁阀 4—浮球阀 4、应用效果 浮选程控加药机自2013年12月投入试运行以来，实现了3个系 8
列，6种药剂的自动添加。该系统投入使用以来，极大地提高了生产过程中加药的精准性和速度，对提高选矿的经济技术指标起到了很大的作用。同时，PLC可靠性程度高，解决了以往加药的漏药、缺药现象。PLC自动控制加药系统结构简单，自动化程度高，便于频繁起动，减轻了工人的劳动强度，使其脱离了恶劣的工作环境，经济效益显著，根据2014年初步统计，仅选矿药剂损耗节约120多万元。 5、结论 浮选程控加药机自投产至今已运行一年时间，实践证明，该系统具有以下优点。 （1）加药机控制主机采用西门子S7-200PLC控制器与西门子触摸屏TP170A组成小型自动解决方案。利用可编程序控制器的专用算法动态控制浮选药剂的添加量。显示器与控制室同步显示，驱动回路采用无触点开关——固态继电器（SSR），整机做成模块式结构，使整个加药系统配置灵活，结构合理，介面良好，功能强，易扩展，可靠性高，操作简便，维修方便等优点。 (2) 实用性广、控制精度高。 石灰乳、水玻璃等各种酸碱药剂都能添加，各种药剂的添加量均能满足工艺的要求。PLC自动加药机数控值与实测值的平均相对误差基本控制在±4.0 %以内,远远超过人工控制精度。 （3）操作界面汉化，结果表格化。加药机系统通过本身配置的通讯模块，与计算机相连，可在计算机上设置所有操作(加药阀的每分钟添加量，系统开停机，单点停药，初始参数修正等）。各系统加药量、 9
本班药剂消耗等信息可打印成表格，操作维护方便。 （4）控制智能化。各加药点流量设定最大、最小工艺限定值，系统加药点流量值每隔20s显示一次，实际加药量与控制偏差，计算操作口令设置等功能，从而消除药剂跑、冒、滴漏等浪费现象及防止改动和违反药剂工艺条件现象。 （5）PLC系统设置的多项功能，对加强选矿工艺流程的管理，规范操作，提高选矿指标，降低药剂消耗，减轻工人劳动强度，改善生产环境，有明显的经济效益和社会效益。 参考文献： [1] ≤选矿手册≥编辑委员会.选矿手册，第8卷，第一分册.北京:冶金工业出版社 [2] 张冬松，余玮.PLC智能型加药机在选矿厂的应用.江西有色金属 2002，第16卷，第2期 [3]张涛.选矿厂PLC自动加药系统的应用.矿业研究与开发，2001年6月，第21卷，第3期
