一、磨矿分级自动控制发展现状
在选矿行业中，磨矿分级生产过程是重要的生产环节，磨矿分级的自动控制也是最难解决的问题。原因是磨矿分级回路是一个多变量、非线性参数、大时滞、各环节变量耦合作用大且时变的复杂系统。它具有干扰因素多、过程机理复杂、各环节变量耦合作用大等特点，控制方式复杂。
通常磨矿分级作业自动控制系统检测或控制的主要参数有:①功率:磨机的功率与磨机转速、矿浆浓度、磨介充填率、衬板状态等有关。，为检测参数；②声音:磨机运转时的音频、声强与介质的运动状态、球料比、磨机负荷有关，是检测参数；③给矿量:在给矿皮带上设置称重传感器(核子秤或电子秤)检测或控制给矿量，给矿量检测信号用于控制磨机的磨矿浓度；(4)供水量影响矿浆浓度和磨矿效率，是控制参数；⑤溢流浓度:浓度计在线检测，为检测控制参数；⑥研磨产品的粒度:颗粒度仪用于在线检测，是一个检测和控制参数。
在控制方式上，利用上述检测参数，通过PID控制或DDC控制磨机，一般不能实现磨矿分级的稳定运行，难以达到完美的控制效果。系统可靠性通常很差。故障点集中、调试困难等问题。
集散控制系统(DCS)用于选矿控制，它将单回路控制与集中控制相结合，形成多级控制系统。下层进行过程监视和控制，控制器进行PID回路和逻辑控制，采集和分析数据。来自下层的信息被传送到上层进行过程管理，操作员使用监视器和键盘来监视和调整控制过程。更高级别的计算机可以提供长期数据收集、分析和全过程等综合管理。DCS的可靠性、可变性和可扩展性是其独有的特点。
由于DCS的底层控制是基于传统的闭环负反馈PID控制系统，仍然不能解决整个控制系统的适应性和稳定性。因此选择模糊控制和PID控制相结合，引入对动态随机因素适应性更强的模糊控制器进行复合控制，使PID控制器的参数能够自校正。这样既保护了PID控制无静差、稳定性好的特点，又具有模糊控制对参数适应性强、调节速度快的特点。
采用恩奎斯特逆矩阵法解决多控制环节的耦合问题。开发多变量控制器；通过对磨削过程微观和宏观变量的分析，建立了动力学模型。优化磨矿回路是近年来磨矿分级自动控制的发展方向。
未来选矿厂自动化的发展方向是以DCS为骨架，将选矿厂的所有生产经营活动和各专业的综合控制系统集成起来，形成选矿厂数字化管理信息系统。
二。磨矿分级自动控制在巩选矿厂的应用现状
常工选矿厂磨矿分级自动控制是基于原矿没有配矿设施，入选矿石粒度和可磨性差异大，磨矿分级过程中没有检测仪器。难以稳定磨矿粒度，提高球磨机的处理能力，实现球磨机的自动控制。
在磨矿分级过程中，影响球磨机处理能力、分级机溢流浓度和粒度的因素有:给矿量、矿石性质(粒度和硬度)、球磨机出矿量、分级机返砂量、返砂量、出矿量、球磨机转速、衬板状况和球球比等。上述因素的多变性和随机性增加了磨矿分级过程自动控制的难度。经过分析，选择球磨机的体积、球磨机的功率、给矿量、出矿量和回砂量作为检测数据。给矿量、回砂量和出矿量作为控制变量，球磨机负荷、磨矿浓度和分级机溢流浓度(均为模拟计算)作为控制变量，其他变量作为系统的随机干扰因子。
根据结构简单、运行可靠、操作方便的原则，将整个控制过程分为以下四个控制模块，并引入迟滞功能来调节整个过程参数，协调系统的稳定运行。
控制模块[1]:最佳给料和磨机功率保护相结合，控制给料量。
控制模块[2]:通过控制模型计算出分级机的溢流浓度，并据此调整出矿水量，控制分级机的溢流浓度稳定在最佳范围内。因为溢流浓度与溢流粒径之间存在线性关系，所以间接控制溢流粒径。
控制模块[3]:通过调节返砂水的流量来控制磨机的研磨浓度。
控制模块[4]:采用磨耳和磨功率双重测量的方法和连续分析磨机工况的方法，对磨机的矿石量和球负荷进行分析判别，并对各种故障和异常图像进行报警。
在工业试验的基础上，1997年2月1号选矿厂15个磨矿系列投入自动控制系统运行，1998年12月2号选矿厂6个磨矿系列自动控制系统投入生产。
自动控制系统运行稳定可靠，具有避免磨矿腹和多重报警功能。解决了空转动造成的“肚胀”和衬板磨损导致的设备故障问题，节能降耗。球磨机平均运转时间提高10%，年增加经济效益近2000万元。采用自动给球机和均匀布料，简化了生产操作，降低了工人的劳动强度，有利于设备的高负荷运行和作业率的进一步提高。
限于当时的技术条件和财力状况，自动控制系统直接对溢流浓度、溢流粒度和球载填充率进行测量和控制。取而代之的是采用自适应模糊控制模式来稳定过程。
三。选择进一步提高磨矿分级效率和生产能力的方法
由于自动控制系统不直接检测和控制溢流浓度、溢流粒度和装料率，生产中存在以下问题:一是溢流粒度容易因矿石性质变化而移动；其次，在正常供矿粒度条件下，磨矿粒度和磨机处理能力因球球比而降低。第三，回转分级机本身存在的分级效率低、返砂中合格颗粒含量高的问题，限制了磨机处理能力的进一步提高。
(A)稳定溢出粒度的解决方案
在螺旋分级机的使用过程中，初级分级溢流颗粒是否满足分选工艺是稳定生产指标的重要参数。分级溢流粒度与分级溢流浓度直接相关。所以只能控制分级溢流的浓度，间接控制分级溢流的粒度。
可以在现有的自动控制系统中补充浓度检测器和根部浓度检测器检测的分级溢流浓度，自动调节排水通道电动阀，使分级溢流浓度在设定值范围内。通过分析磨矿分级过程的工艺指标，可以提出分级溢流的最佳浓度范围，并在自动控制系统的调试中逐步修正到最佳。
在现有自动控制系统中增加浓度计后，可以进一步提高分级溢流粒度的含量和合格率，但不能提高磨机的处理能力。
(2)稳定和提高工厂处理能力的解决方案
对于有自动控制系统的磨机，如何进一步稳定和提高磨机的处理能力，可以从以下两个方面入手:一是保持磨机中的球球比处于最佳状态，特别是球球比处于最佳量，可以稳定磨矿粒度和磨机的处理能力；二是减少返回砂中的合格颗粒，不返回磨机重复磨矿，可提高磨机处理能力10%左右。
1.合理装球量
为了提高自动控制系统的运行效果，每台磨机都配备了自动给球机，可以定时给球。但是弓玄工厂的球供应商很多，钢球质量参差不齐，质量时有波动。即使采用自动送球，也很难立即发现球载的变化。然而，球负载的减少将对稳定研磨粒度和磨机的处理能力产生影响。因此，需要在磨机中测试球负载填充率，根据磨机所需钢球量控制自动给球机及时加球，以满足需要。
磨机内球载填充率的实时在线检测包括磨机功率检测、音频频谱分析、压力检测等方法。其中压力检测法最可靠，其次是音频频谱分析的精度，功率检测的精度不高，检测范围有限。但是，压力检测法增加了现场检修和维护的难度，而音频频谱分析法使现场检修和维护变得容易得多。建议采用音频频谱分析法在线实时检测磨机中的钢球填充率。如果不能满足现场需求，则应选择压力检测方式，最终实现人工无法准确判断的球填充率检测。通过改进自动给球机的界面，实现了自动给球机的实时控制。即根据磨机的球负荷，由系统PLC直接控制给球机的控制器，以保证磨机及时给球，监控给球情况并对缺球进行报警。
2.合理的钢球规格
常工选矿厂一级球磨机规格为φ2.7×3.6m，一直使用φ 125 ~ φ 127 mm钢球。虽然第一选矿车间开碎矿石，给矿粒度偏大，但随着破碎机改造工程的完成，给矿粒度将达到- 15mm，占比85%。此时，如果继续使用φ 125 ~ φ 127 mm的钢球，就太大了。通常情况下，钢球尺寸过大，钢球比表面积减小，研磨效果弱；如果钢球的尺寸太小，钢球的比表面积会增加，但是
影响减弱。钢球最大直径的选择最好采用-杨推导出的半理论球径公式确定一个合理的范围，然后通过工业试验得到。
由段曦样本推导出的半理论球径公式为:
式中bb——所需钢球直径，cm；
φ——磨机转速，%;
σ压力——矿石的极限抗压强度，kgf/cm2，为粗磨时σ压力的45% ~ 55%；
δ′—钢球的有效密度，g/cm3，δ′=δ8-δn；
δ8-钢球密度，δn-纸浆密度；
d0——球形电荷“中间缩聚层”的直径，do = 2r 0 = 2((R12+R22)/2)0.5；
rl——最外层球体的半径，R2 = kcrl
KC——综合修正系数，可查表得到；
dr——磨机95%给料粒度，筛选机最大粒度，厘米。
3.提高一次闭路磨矿分级能力的方法选择。
常工选矿厂一段磨矿分级采用螺旋分级机和球磨机组成的闭路磨矿流程。螺旋分级机具有结构简单、运行可靠、使用管理方便、故障率低、运行成本低等特点，但普遍存在的问题是:分级效率低；溢流粒度随矿石性质和操作条件的变化波动较大；返回砂中30%以上的合格产品在一次磨矿回路中循环。因此降低了一次粉磨效率，增加了无用功耗，限制了磨机处理能力的提高。因此，如何使螺旋分级机返砂中所含的合格颗粒直接进入分级溢流，永不返回磨机循环，是提高磨机处理能力的关键。
螺旋分级机主要是通过矿浆的干扰沉降来进行粒度分级，其影响因素主要有物料粒度、矿物比重、矿浆浓度、颗粒形状、矿浆体积等。一般来说，两种主要矿物中的一种容易进入返砂，硬度低于应时的磁铁矿就是这种情况。而且单体解离度越高，越容易进入返砂，返回磨矿回路循环。
此外，由于磁铁矿粒度的不均匀性和溢流浓度的不稳定性，为了保证溢流粒度满足工艺要求，需要降低磨机来满足溢流粒度的稳定性。由于诸多影响因素，螺旋分级机的分级效率相对较低。
为此，许多单位进行了一些有益的尝试，如用直线振动筛、螺旋振动筛、高频振动筛、圆筒筛、旋流器代替螺旋分级机的可行性研究和工业试验。其中，水力旋流器代替螺旋分级机得到了一定程度的应用。但由于没有与φ2.7×3.6m规格的一级球磨机配套的旋流器(处理能力约55t/h)，技术改造难以实施。在这种情况下，如果用螺旋振动筛分机代替螺旋分级机，将具有分级效率大大提高、设备改动小、投资小、施工简单等优点，应引起重视。螺旋振动筛分机的设备结构如图1所示。
圆筒筛是一种根据物料的几何形状进行分级的设备。从原理上讲，圆筒筛可以达到更高的分级效率，而且不受比重等其他因素的影响。但由于筛网堵塞的影响，容易降低分级效率，因此其应用受到一定程度的限制。螺旋振动分级筛是综合考虑螺旋分级机和圆筒筛的优缺点后开发的一种新型分级设备。振动分级筛的工作过程和
分类原则如下:
从球磨机排出的矿浆从进料口进入分级机的干扰沉降区，在螺旋叶片的搅动下形成干扰沉降。在水流的作用下，部分细粒物料通过溢流堰流出罐体，而比重较大的粗粒物料和细粒物料则迅速沉入罐底，成为选粉机返砂。在螺旋叶片的驱动下，返回的沙子进入圆筒筛。圆筒筛中的返砂。一方面，随着圆筒筛的转动和滑动，细小的物料被筛出；另一方面，它们被螺旋叶片向上推动，最终返回球磨机进行再研磨。返砂在圆筒筛内运动时，既有上下运动，又因振动器的作用而振动跳跃，从而加速了细粒物料的筛分过程。
螺旋振动筛综合运用干涉沉降和几何分级的机理，能有效及时地将矿浆中合格的颗粒从磨矿分级系统排出，进入下一道工序，从而减少产品的过磨，提高球磨机的处理能力。马鞍山矿山研究院在某选矿厂做的工业试验数据表明，采用螺旋振动筛处理球磨机原生排矿时，磨机处理能力可提高10%左右，按粒度- 0.076mm计算效率为98.62%，质量效率为44.56%，过磨颗粒数明显减少。
四。结论。
制约选矿能力提高的瓶颈是磨矿分级效率，其中分级能力的提高是关键。如何选择投资少、效率高、符合生产实际、改造对生产影响小的技术措施，是国内许多选矿厂家急需解决的技术问题。利用自动控制技术和新设备不断改造传统产业，既是社会发展的需要，也是市场竞争的必然结果。在市场经济条件下，作为老选矿厂，其生产工艺和工艺设备已经完全定型。通过采用自动控制技术和新设备，挖掘现有设备的生产潜力，加强生产过程管理，节能降耗，可以有效提高选矿厂的效益。