選礦自動化就是利用現有的信息檢測技術，對選礦過程進行控制的過程。而選礦過程控制是指為滿足選礦生產過程的各類需求（包括生產安全性、產品質量、生產效益、環境保護和操作規模等）而采用的連續監測和自動控制技術，其基本的實施方式是采用適當的檢測儀表、執行機構、控制器、計算機等控制設備，并以人工參與相配合（包括設計人員、現場操作人員）來實現的。選礦過程控制技術的發展始于20世紀50年代末，至今已有50多年的歷史。由于選礦生產過程的復雜性和特殊性，如性質多變的物料流，復雜礦物加工工藝流程，及其中物理化學過程的復雜性和物料本身的腐蝕性、磨損性，制約了選礦過程控制的普及程度、應用水平和發展速度，與石油化工、冶金等行業比較相對落后。但由于選礦自動化技術在提高選廠勞動生產率、提高產品質量和金屬回收率、降低成本等方面效果顯著，因此近年來正日益受到業內人士的重視。據國外資料統計，選礦廠采用自動控制技術一般可使設備能力提高10%~15%，勞動生產率提高25%~50%，生產成本降低3%~5%。
1、選礦自動化發展現狀
    選礦工業是傳統的基礎工業，已具備相當規模，從業入員眾多。突出的問題是能耗高、效率低、自動化水平低，勞動強度大，選礦技術經濟指標低，而且隨礦石性質及操作條件的變化很不穩定。隨著礦物加工工業的發展，品位低、嵌布粒度細、礦物組成復雜的難選礦石所占比例日益增大，而冶金、材料等用戶對選礦產品的質量要求愈來愈高，加之環境保護、經濟效益等方面的壓力，各種先進的生產過程控制方法都隨之應運而生。
1.1破碎作業的監測和控制
    破碎工序是選礦作業的第一道工序，該工序能否穩定正常的工作直接影響后續作業。破碎自動化控制系統通過對油溫、油壓的檢測，實施對破碎機安全工作狀態的分析和報警；通過對破碎機負荷的檢測和分析，實施破碎機優化給礦的控制；通過對料倉料位的檢測和各破碎機能力的分析，實施自動布料和破碎機負荷優化平衡控制；此外還對主要皮帶的跑偏、打滑實施控制，以及對相關設備實施邏輯連鎖與保護控制。確保整個系統安全、穩定、高效地運行。
    對于國產圓錐破碎機，由于其排礦口尺寸不能動態調整，生產中采用固定排礦口，定期進行人工重新調整的方法來控制產品粒度。控制系統主要選取主傳動電機的功率（或電流）作為被控參數，控制一般采用恒功率或優化功率方式，動態調整給礦機給礦量的大小，使主機的負荷穩定在設定的要求之內；同時檢測破碎機潤滑系統的溫度、壓力、流量等，具有完備的保護功能。
    國外圓錐破碎機控制系統的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、油壓、功率、油溫、排礦口尺寸等來動態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。系統的所有控制動作均是向這兩個目標逼近。
1.2磨礦分級作業控制
    磨礦分級是選廠耗能最多、成本最高的環節，也是直接關系到產品質量和產量的重要環節。磨礦分級自動化控制系統采用先進的控制方式，通過對磨機負荷和給礦性質等因素的綜合分析判斷．實現對磨機給礦、磨礦濃度、分級溢流濃度和粒度的優化控制，磨機球荷球比的分析和調整，磨機油路潤滑系統的安全保護等。同時，系統還實現磨礦分級作業參數的自動檢測、顯示和各種故障報警，最終使磨礦分級作業始終在最優的狀態下運行。
1.2.1磨礦回路的模糊控制
    模糊控制是用語言歸納操作人員的控制方式，運用語言變量和模糊集合理論形成控制算法的一種控制。它不需要對控制對象建立精確的數學模型，只要求把現場操作人員的經驗和資料總結成較完善的語言規則，因此它能繞過對象的不確定性、噪音以及非線性、時變性、時滯等的影響，系統性強，尤其適用于非線性、時變、滯后系統的控制。據報道，南非利烏多爾金礦的月產量為12萬t，采用2臺半自磨機（單段），分級設備為二次水力旋流器，最終產品粒度為80%～75um。該礦成功地將模糊邏輯控制應用于半自磨回路中，并研制了一種先進的磨礦控制系統( Grind - ACE)軟件作為控制系統的執行平臺。運行結果表明，帶控制和不帶控制相比，臺時處理量可提高10.77%，處理每噸礦石的電耗下降9.7%，磨機介質的添加量可減少約15%。王彩霞等在山東招遠夏甸金礦、賈鵬昆等在山東萊州望兒山金礦的磨礦自控系統中引入一個Fuzzy - PID自適應模糊控制器進行復合控制，起到了PID控制器參數自校正作用。
1.2.2磨礦回路的專家系統
    專家系統是一個基于知識的智能推理系統，它擁有某個特殊領域內專家的知識和經驗，并能象專家那樣運用這些知識，即具有在專家級水平上工作的知識、經驗和能力，通過推理作出智能決策。據美國《世界采礦設備》報道，美國猶它州巴里克一默克爾(Barruk - Mercur)金礦選廠應用以模型為基礎的專家系統控制半自磨機，與原來的PI控制相比，礦石處理量提高4. 4%，處理每噸礦石的平均能耗減少5. 7%；墨西哥某日處理7.2萬t銅礦石的選礦廠，有12個球磨機與水力旋流器組成的閉路系統，采用專家系統，生產能力提高10%，處理每噸礦石的電力消耗減少7%。
1.2.3球磨恒定給礦量控制
    料倉物料一般由皮帶輸送機輸送到球磨機，為了保證球磨效果，必須自動調節給礦量。為達到此目的，球磨加裝智能狀態檢測電耳，由此信號控制輸送機電機變頻凋速，或由輸送帶上的核子稱測得的礦量信號控制。
1.2.4礦漿分級粒度控制
    為了提高分級效果，分級礦漿濃度必須控制在一定范圍內。在排礦管道上安裝核子濃度計．檢測礦漿濃度信號，該信號經PLC的模擬輸入通道進行A/D轉換，轉換結果除上傳工控機進行數據歸檔外，還要與濃度設定控制值進行PID運算，運算結果通過PLC的模擬輸出通道進行D/A轉換，輸出標準的4~20 mA電流信號，控制濃度調節水控制閥的閥門開度，從而實現恒定設定濃度的控制。
    旋流器分級除給料濃度控制外還要對給礦壓力進行監控，指導給礦泵的變頻控制，目前旋流器分級已經開始使用氣動閥門來調節壓力不足。在分級排礦管道上安裝粒度儀，檢測礦漿中物料的粒度，信號返回到濃度控制和壓力調節，從而進行合理化的調整。
    旋流器的控制是一個復雜的控制過程，主要體現在3個方面：①泵池液位、給礦濃度、給礦壓力任一因素發生變化，均會導致旋流器原有控制平衡被破壞；②給礦濃度、給礦壓力均影響旋流器溢流粒度指標，當溢流粒度指標發生變化時，無論調節給礦濃度還是調節給礦壓力（往往是同時調節），調節幅度均無法精確定義；③由于磨礦生產工藝過程的時變性和不確定性，也導致旋流器各工藝參數的時變性和不確定性。
1.3浮選作業自動控制
    浮選過程是有用礦物成分的選別和富集過程，浮選槽的礦漿在攪拌充氣和浮選藥劑的作用下，有用金屬成分被活化吸附后，帶到泡沫層中，經刮出就成了精礦，相反，礦漿中的脈石和其它成分經藥劑作用下沉為尾礦。浮選過程控制的主要目標是：保持合格的最終精礦品位、提高有用成分的回收率、降低藥劑等原材料的消耗量。用作浮選過程控制的控制變量主要有：浮選礦漿的pH值、浮選藥劑量、浮選槽液位、浮選槽的充氣量等。
1.3.1浮選液位控制
    在浮選中，對浮選槽液位和氣泡厚度檢測非常重要，對浮選槽的液位和充氣量進行控制也一直是個難題，控制效果的好壞直接影響到浮選指標的優劣。據報導，近年來在浮選槽檢測礦漿液位時采用浮子式液位變送器（如芬蘭奧托昆普公司生產的LMU -200礦漿液位變送器及國內生產的類似礦漿液位變送器等）的較多，采用超聲波測量浮球位移的浮選槽液位計在南非、加拿大、美國等已被應用，國內在銅陵冬瓜山選廠也有應用。
1.3.2浮選加藥控制
    浮選藥劑的添加是浮選生產工藝中的一個重要環節，添加量的大小、準確與否都直接影響著產品的數、質量及效益。傳統的人工調節方式既不準確也不及時。而浮選自動加藥控制系統的應用，不但克服了人工調節的缺點，而且降低了浮選生產的藥耗，為選廠帶來直接的經濟效益，同時減輕了崗位工人的勞動強度。浮選加藥控制系統主要根據原礦量、泡沫層厚度、原礦中的總金屬量、精礦品位以及金屬回收率等浮選工藝過程參數，利用專用算法動態控制浮選藥劑的添加量，使浮選過程分選效果達到最優化，有利于降低藥耗，提高金屬回收率。
    馬鞍山礦山研究院研制的S MCJ -16型程控加藥機可被廣泛應用于礦山如黑色、有色浮選廠、化工、水處理、煤炭系統選煤廠等生產過程控制中各種藥液的添加場所。它在穩定工藝流程、降低藥耗、提高生產指標、加強科學管理等方面具有更加顯著的作用，并為實現浮選過程自動控制創造了有利條件。加藥系統由加藥控制柜、可編程序控制器PLC、人機對話單元HMI（觸摸屏）、計算機工作站、給藥電磁閥等5部分組成。
1. 3.3在線品位分析
    選礦產品的質量與選礦生產工藝流程中的3大參數——粒度、濃度、品位有直接關系。在線X熒光品位分析儀被人們譽為選礦廠的“眼睛”，它可以實時連續地同時測量出礦漿品位和濃度這兩個參數。根據品位的測量結果調節浮選槽液位、藥劑添加量，就可以在保證產品質量合格的前提下，提高礦石處理量、金屬回收率和產品合格率，對提高選礦廠技術經濟指標和選礦廠自動化水平、減輕工人勞動強度具有重要意義。
1.4高效濃縮機過程參數自動檢測與控制
    高效濃縮機是一種占地面積小、投資費用低、單位面積處理能力大、降低電耗、減少環境污染的新型高效固一液分離設備。根據我國20多個重點黑色金屬礦山選廠的尾礦情況調查統計資料來看，尾礦的平均排放濃度只有15%左右，而用于輸送尾礦的電耗占選廠總用電量的15%或更多。對上述特點進行分析發現，排礦濃度低是目前選礦廠尾礦輸送系統的關鍵問題之一。由于輸送距離長、輸送尾礦量大，選礦廠多采用多條管路、多級泵站接力式輸送，將尾礦輸送到尾礦壩。尾礦的低濃度輸送使得尾礦系統能耗大、磨損快、成本高、循環水利用率低。如果把選礦廠的尾礦排放濃度普遍提高到45%．那么僅此一項改革，每年就可節約電1.8億kW．h，為此，馬鞍山礦山研究院研制并生產了∮3.6 m～∮12 m各種規格的高效濃密機，先后在馬鋼姑山礦、浙江閑林埠鉬鐵礦、銅陵有色公司選廠、廣西高龍金礦等礦山推廣應用。高效濃密機的主要檢測參數有給礦量、給礦濃度、底流流量、底流濃度、藥劑流量、界面高度、驅動扭矩，對溢流水濁度要求高的地方還要檢測溢流水的濁度；主要控制參數有：底流排放量和絮凝劑添加量。采用濃縮自動化控制系統對尾礦排放進行自動控制，達到增大排礦濃度、減少排礦總量、降低能源消耗、增大循環水利用率的目的。
2、選礦自動化發展中存在的問題
    (l)傳感器技術和過程參數自動檢測儀表沒有突破性的進展，如一些與礦漿相關的關鍵過程參數的檢測仍然存在安裝復雜、可靠性低、運行壽命短、測量精度低等老問題。這是影響選礦過程控制應用水平的最重要的因素。
    (2)大多數選礦廠在對現場儀表和控制系統的長期使用維護方面缺乏必要的重視，現場嚴重缺乏相關專業的技術人員進行系統的維護和調整，使得很多測控設備僅能在安裝投運后的短期內保持良好的運行狀況。一旦系統開發方的技術支持減弱，系統很可能因為設備故障、工況變化、人員變化等情況而難以正常工作。
    (3)一些老的選礦廠在初始設計時沒有考慮采用相應的過程控制技術，致使這些廠礦在后期實施自動檢測和控制時先天存在工藝和設備方面的困難給過程控制的實施增加了一定的難度。
    (4)一些選礦廠依然存在認為中國勞動力過剩上自動化沒有必要的落后觀念。
3、結論
    隨著控制技術、計算機技術、儀表技術等的發展，選礦過程自動控制也會逐步由過去簡單的DDC控制，單機組、單設備的控制發展到整個選礦廠的綜合自動化智能控制，穩定可靠的智能化礦山專用檢測儀表將不斷應運而生，網絡技術、多媒體技術也將成為未來礦山現代控制系統的發展方向。


相關礦山機械設備：
1、圓錐破碎機
2、雷蒙磨粉機