Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．５１６　Ａｐｒｉｌ．２０１２　现代矿业　Ｍ０ＲＤＥＮ　ＭＩＮＩＮＧ　总第５１６期　２０１２年４月第４期　

选矿自动化发展现状及趋势　

杨琳琳唐秀英　宁旺云　（云南农业大学工程技术学院）　

摘要　简单介绍了选矿自动化的发展历程，从最初的单独变量检测，发展到现在的多变量在　

线检测，并指出了粒度分析仪和品位分析仪等重要选矿分析仪器的最新进展，及选矿自动化近年来　的一些新技术以及过程控制、优化控制等先进方法在选矿过程中的应用，并总结了选矿自动化的发　

展趋势。　关键词选矿自动化优化控制过程控制智能化数字化　

自动化的发展对选矿过程有着非常重要的作　

用，可降低选矿过程中的人工成本、简化操作过程、　

提高劳动生产率、降低能耗、稳定产品质量等。因　此，选矿自动化一经进入到生产实践中，就已成为现　

代选矿必不可少的因素之一　。　

１选矿自动化发展历程　选矿自动化技术诞生于２０世纪４０年代初　期　Ｊ。矿石本身的性质存在很多差异，所以，选矿　

工艺流程也不尽完全相同。选矿自动化设定的流程　或者参数并不能具有普适性。所以，选矿自动化的　

发展非常缓慢。５０年代初期，选矿自动化主要是对　

选矿过程的某些单独的变量进行测量，并不能与其　他的变量进行关联处理。到了５０年代末期，自动控　

制水平有了很大发展，这一点也影响到了选矿自动　化，这一时期开始了模拟仪表的控制，但并不稳定。　

６０年代初，一批用于选矿的自动检测仪表研制成功　并逐渐应用于选矿过程，比如矿浆浓度计、金属探测　

器以及矿浆ＰＨ计等，有些仪表现在还应用于选矿　

生产中。到了７０年代初，自动检测技术有了突破性　的进展，一些在线检测仪被发明出来，比如ｘ荧光　

分析仪用于在线检测金属含量等。到了７０年代末，　选矿过程中比较关键的指标矿浆粒度有了在线检测　

仪器，这种在线粒度计对提高磨矿产品质量和磨矿　

效率起到了很大的作用　。　７Ｏ年代，一种新的控制理论和方法被提出来，　

同时电子计算机也有了迅速发展，这种理论应用于　

电子计算机使得计算机控制技术有了突破性的发　展。７０年代中期，已经有了基于微处理器的集中分　

杨琳琳（１９７９一），女，讲师，博士，６５０２０１云南省昆明市人民中　路富春花园Ｃ座９单元３０２。　１１６　散型控制系统，这种控制系统促进了工业过程控制　的发展。　至今，美国、俄罗斯、南非、澳大利亚、智利、芬兰、　

加拿大等一些传统的矿业大国在一些大中型选矿厂　普遍采用过程控制技术　４　Ｊ。从碎矿到脱水的各个选　

矿作业环节，过程控制技术无处不在，测控参数包括　

各个关键矿产品或者重要过程产品的粒度、浓度以及　品位，随着计算机技术的提高和网络技术的迅猛发　

展，选矿过程控制已经迈向了集成化的步伐。　

２选矿自动化的一些新技术　２１世纪初，多家世界级大型企业（包括Ｐｈｅｌｐｓ　Ｄｄｏｄｇｅ、Ａｎｇｌｏ　Ｐｌａｔｉｎｕｍ、ＷＭＣ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ、Ｒｉｏ　Ｔｉｎｔｏ和　Ｘｓｔｒａｔａ等）赞助ＣＳＩＲＯ机构（位于澳大利亚）开发磨　机负荷在线分析系统　Ｊ。这种在线分析系统是对　

半自磨球磨机表面振动进行检测，以此来确定磨机　

内的物料的运动信息，通过对物料的运动信息进行　分析，可以得到衬板和和提升板的磨损状况报告，根　

据检测到的信息判断磨机的各项参数是否符合矿石　性质以及工艺流程的要求，并且以此为依据优化磨　

机的操作参数　。　粒度分析仪是一种广泛应用于选矿过程的粒度　

分析仪器。目前，ＯＵＴＯＴＥＣ公司生产的基于位移原　理的ＰＳＩ３００型粒度分析仪和基于激光原理的　

ＰＳＩ５００粒度分析仪，ＳＹＭＰＡＴＥＣ　ＧｍｂＨ（位于德国）　生产的ＯＰＵＳ在线超声衰减粒度仪，这些都是比较　

先进的粒度分析仪器代表。品位分析仪也是选矿过　程中非常必要的一种分析仪器，比较典型和先进的　

有芬兰ＯＵＴＯＴＥＣ公司开发的Ｃｏｕｒｉｅｒ系列的载流ｘ　

荧光分析仪。　ＭＩＮＴＥＫ公司（位于南非）开发了磨机排矿浓度　

预估器和旋流器溢流矿浆粒度预估器，

这２种装置　杨琳琳唐秀英等：选矿自动化发展现状及趋势　２０１２年４月第４期　

是利用软测量技术开发的，通过建模方法实现在线　识别和获取磨矿过程的变量信息。另外，在中国比　

较先进的有北京矿冶研究总院于２００６年开发的　ＢＰＳＭ矿浆在线粒度分析仪，并且已经成功应用于　

工业生产；目前正在工业试验中的还有北京矿冶研　

究总院开发的ＢＯＸＡ型载流ｘ荧光品位分析仪。　另外，解决在线采集磨机筒壁振动检测数据和数据　的无线传输问题方面，北京矿冶研究总院与东北大　

学、清华大共同开发了半自磨机球磨机负荷监测技　术，目前正在多个选矿厂进行工业试验。　

在浮选过程控制方面，由于浮选泡沫是反映浮　

选状况的最容易得到和最直观的信息，所以大多关　于浮选的控制都是以浮选泡沫作为检测参数。２０００　

年，ＯＵＴＯＴＥＣ公司（位于芬兰）采用图像处理技术　来计算浮选泡沫参数，结合在线ｘ射线荧光分析仪　

得到的分析金属含量数据，分析浮选的状态，并且以　此来优化浮选过程，此方法应用于生产并取得了很　

大成功。２００８年，北京矿冶研究总院与中国矿业大　

学合作开发了浮选泡沫图像分析仪，该分析仪能够　实时分析出泡沫的颜色、大小和流动速度等参数，对　

这些参数进行分析，以此来控制和优化浮选过程。　

３选矿过程的优化控制　不同种类和地区的矿石性质是多种多样的，根　据矿石性质所确定的工艺流程也是各不相同。单一　

参数的在线检测已经不能满足选矿自动化的要求，　

一种新的、智能的优化控制被提出来，这种控制以复　

杂过程多变量融合的过程信息的软测量技术为基　础，并融合了单一参数检测方法。　

在优化控制方面，Ｍｉｎｔｅｋ（位于南非）开发了一　种ＳｔａｒＣＳ选冶过程优化软件包。这种软件包汇集　

了多年的生产数据资料和多年工业实践经验，以此　

为基础来优化选矿过程；ＯＵＴＯＴＥＣ开发了　ＰＲＯＳＣＯＮ先进控制系统对选矿过程进行优化控制。　这两种是代表当前国际选矿优化控制的先进成果。　

这些控制方法对于实现选矿过程的全面在线分析、　

进一步开发选矿智能化控制方法奠定了基础。东北　大学开发了一种混合智能控制方法　，该方法是针　对在某选矿厂的焙烧过程，根据运行工况实时调整　控制系统的设定值，并且通过控制系统跟踪调整后　

的各项指标，将指标控制在目标范围内。　要实现真正的选矿自动化，首先要实现的是选　

矿过程的实时检测。当选矿的工艺流程与矿石性质　发生偏差时，工艺流程必须要根据矿石性质做调整。　

因此，要有正确的工艺流程，必须有正确的经验和以　往数据作为指导。在此基础上还要对数据进行分　

析，与实时检测的数据进行比对，将数据的差异转换　为工艺流程大的或细微的改变。另外，历史的数据　

库只有与选矿工艺和设备相联系后，才具有价值。　北京矿冶研究总院提出了一种多变量统计过程监控　

技术，该技术是一种基于数据驱动和数据分析的理　论提出的，该平台主要有以下几个部分：　

（１）工艺过程控制。这一部分ＰＬＣ是主要的执　行设备。它的任务是变量采集、连锁控制和回路稳　

定控制。　

（２）计算机监控。这一部分是由工业ＨＭＩ软件　和选矿过程专用信息处理软件２部分组成的。工业　

ＨＭＩ软件构成的生产过程数据采集和监控系统，用　来建立生产历史数据库；选矿过程专用信息处理软　

件则负责将建立的历史数据库和企业第三方数据库　进行集成，综合成统一数据仓库。　

（３）选矿过程信息处理客户端。客户端的工作　人员可以对生产过程数据进行实时处理，包括与历　

史数据进行比对、以及对数据进行重组、对多数参数　

的数据进行关联计算以及进行趋势曲线组合分析　等。　多变量统计过程监控技术通过对生产过程中的　数据进行分析，挖掘数据中的本质特征信息和内在　

联系，对数据之间的关系采取合理的表达方式表示　出来。这种方法可以使历史数据与实测数据进行比　

对，可以发现工艺流程的偏离，可以实现异常工况的　报警，并且可以找出引起工艺流程异常的某个变量　

或者多个变量。２０１０年北京矿冶研究总院利用此　

监控系统对磨矿过程进行运行模式的建模并且进行　自动诊断。实验证明，多变量统计过程监控技术可　

以在生产数据仓库的基础上，利用智能化的方法对　其进行内部联系的分析，分析结果可以对实时生产　

提供指导，具有现实意义。　

４选矿自动化的发展趋势　４．１传感器的数字化、智能化和虚拟化　随着选矿过程对质量不断提高的要求和对经济　

利益要求的最大化，对现有矿用传感器的稳定性、精　确性、可重复性和灵敏度提出了更高的要求，以便为　

选矿过程的控制提供更为可靠的状态数据。数字　化、智能化的传感器可以通过现场总线实现多方向、　

多变量的数据通讯，以取代传统的传感器的单方向、　单变量的输入、输出，满足了选矿过程的要求。传感　

器的虚拟化可以克服选矿过程恶劣的工作环境，使　矿用传感器可以更加准确、稳定的进行长时间工作。　

１１

　７　总第５１６期　现代矿业　２０１２年４月第４期　

４．２控制理论和方法的优化　

选矿过程非常复杂，而且还有难以处理的复杂　

特性，如大时滞、耦合、多变量、不确定性、非线性、时　变和随机扰动，这使得过程控制非常困难。为了使　

选矿过程控制装置的适应能力更强，就对控制器的　适应能力和稳定性等提出了更高的要求。随着智能　

控制技术不断的发展和进步，会有更多先进的智能　控制技术运用到选矿控制过程中。总的来说，从选　

矿自动化发展的方向看，以下几种控制方法将成为　选矿过程控制的发展方向。　

（１）优化控制。所有企业追求的目标是利用最　

少的资源获取最大的经济利益，优化控制就是基于　这种思想产生的，它是一种基于集散系统的设定值　

优化的控制方式，将是今后重要的选矿自动化控制　方向。　

（２）智能控制（Ｉｃ）。这是一种在常规控制理论　的基础上进一步发展与提高的一种控制思想和方　

法，是一种闭环自动控制，常用于非结构化、高度非　线性、不确定性和与控制对象作用复杂关系的情况　

下，这是未来选矿自动控制系统中比较重要的一种　控制方式。　

（３）模型预测控制（ＭＰＣ）。选矿过程的数学模　

型很难精确建立，因此在引入选矿过程中时相当困　难。模型预测控制就是针对这种情况而提出的，这　也是未来选矿过程中的一种重要的控制方式。　５　结论　

选矿自动化是选矿过程非常关键的一种控制方　式，实施自动化选矿可以提高生产率、降低能耗、稳　

定产品质量等。选矿自动化自产生至今已有了长足　的发展，其中一些关键性技术已经应用于生产并且　

取得了很大成功。随着科学技术的不断发展和进　步，必将有更多的选矿自动化控制应用于选矿生产。　

参考文献　

［１］孙云东，杨金艳．国内选矿自动化技术应用及进展［Ｊ］．黄金，　２０１０（４）：３５－３８．　［２］秦虎，刘志红，黄宋魏．碎矿磨矿及浮选自动化发展趋势　［Ｊ］．云南　台金，２０１０（６）：１３．１６．　［３］　聂光华，林和荣．选矿厂过程控制的现状及发展前景［Ｊ］．矿产　综合利用，２００７（１０）：２７－３１．　［４］　张晓东，李小平，王小刚，等．排山楼金矿选矿厂综合自动化系　统［Ｊ］．冶金自动化，１９９９，２３（６）：２９．３１．　【５］Ｆ．Ｆｌａｍｅｎｔ，Ａ．Ｄｅｓｂｉｅｎｓ，Ｒ．ｄｅｉｌｌａｒ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｔ　ｔｈｅ　Ｋｉｄｄ　Ｃｒｅｅｋ　ｇｒｌｎｄｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ，Ｐａｒｔ　１Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］．ＣＩＭ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，１９９７（９０）：１００８—１０１４．　［６］周俊武，徐宁．选矿自动化新进展［Ｊ］．有色金属：选矿部分，　２０１１年（增１）：４７－５４．　［７］　徐宁，周俊武，王　清．关于选矿过程智能化控制技术的探　讨［Ｊ］．铜业工程，２０１１（１）：５４－６０．　（收稿日期２０１２－０２－２７）　

（上接第９９页）组合取样１０个；石料采用灌水法取　样，每一组合取样６个。灌水法采用０．１　ｍｍ塑料　膜，并进行体积校正，试坑直径为最大粒径的３倍，　试坑深度为压实层厚度。　５　结语　尾矿库筑土坝施工工程量大，工作面大，质量控　制难度大，针对筑土坝施工特点，尚需对土料质量控　

制，寻求解决雨水等自然条件对工程质量、进度影响　

应采取的有效措施和方法。　（收稿日期２０１２－０２—１７）　

（上接第１１０页）看出，巷道在部分木支护发生断裂　

后，前２个月平均位移收敛量均大于５　ｍｍ，其主要　因素是巷道在部分木支护断裂后，地应力发生了变　

化，但从后２个月变形趋势上分析，变形趋于平稳，　结合测面Ⅱ、测面Ⅲ类似的监测结果，可以得出浮梁　

县仙林煤矿此段被监测断面附近不存在大面积的地　

压现象，可以基本确定造成前期部分木支护折柱的　主要因素是木支护的腐朽所致，周围围岩仍然处于　

稳定状态，此段巷道重新支护，不会发生安全事故。　４结语　巷道收敛仪操作简单、方便，目前在地方小煤矿　

ｌ１８　现有的安全技术条件与技术力量下，如果能够使用　

一些简单的岩石力学监测仪器，进行简单的数学定　量分析，可以指导工程应用，一定程度上防止了安全　

事故的发生。　

参考文献　

［１］　蔡美峰．地应力测量原理和技术［Ｍ］．北京：科学出版社，　２０ｏ２．　［２］赵奎．矿山岩石力学若干测试技术及其分析方法［Ｍ］．北　京：冶金工业出版社．２００９．　（收稿日期２０１２－０１－２９）