胡宏福

（江西省煤礦設(shè)計院，江西 南昌 330000）

江西地區(qū)大部分鐵礦資源位于江西的東南部地區(qū)的地槽褶皺帶上，該區(qū)域內(nèi)出露的地層以南華系淺變質(zhì)巖為主，且晚古生代地層發(fā)育完整，大部分鐵礦賦存在南華系下坊組中。該地區(qū)的主要構(gòu)建成分為沉積的碎屑巖以及沉積的硅鐵質(zhì)組成，其巖性組合由礦山自下而上分別為古家組、下坊組以及大沙江組[1]。該地區(qū)鐵礦經(jīng)過了對此的變質(zhì)作用后，變質(zhì)程度主要為綠片巖相。由于江西地區(qū)的構(gòu)造運動十分劇烈，因此形成了較為復雜的褶皺類型。該地區(qū)鐵礦床中的金屬礦物主要為磁鐵礦，脈石中的礦物主要包括石英石、綠泥石以及黑云母石，礦石大多為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部地區(qū)還存在交代結(jié)構(gòu)。鐵礦中的資源主要為南華冰期的產(chǎn)物。

1 江西地區(qū)鐵礦選礦自動化工程設(shè)計

1.1 自動化工程設(shè)計流程

在目前選礦自動化標準流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合江西地區(qū)特有的選礦工藝特點，在進行選礦自動化工程設(shè)計中，有必要增加工藝設(shè)計監(jiān)測、自動化控制項目。經(jīng)過篩選，選擇出適合的儀器儀表和完善的選礦設(shè)備，在此基礎(chǔ)上有效的節(jié)約了工程的成本投入[2]。根據(jù)近幾年的江西地區(qū)選礦涉及以及生產(chǎn)現(xiàn)場的具體要求，為保證在選礦的過程中，各工藝環(huán)節(jié)的生產(chǎn)指標更加平穩(wěn)，在設(shè)計時，增加計算機集中控制系統(tǒng)的投入，通過在選礦工藝中計算機對各個指標數(shù)據(jù)的監(jiān)測可以看出，對選礦流程主要操作進行自動化控制，對監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)信息的限值及時預警，并實現(xiàn)主要參數(shù)報表的實時打印功能非常重要。

1.2 計算機自動化控制設(shè)計

計算機自動化控制是現(xiàn)代化選礦工藝流程中不可或缺的控制手段，因此應用計算機設(shè)備實現(xiàn)對江西地區(qū)鐵礦選礦工藝生產(chǎn)過程中的自動化。將對整個選礦廠的控制網(wǎng)絡作為基礎(chǔ)自動化控制網(wǎng)絡，并預先保留出與第三方設(shè)備相匹配的獨立控制設(shè)備通信接口，以及制造并執(zhí)行設(shè)備接口。基礎(chǔ)的自動化控制設(shè)備可以通過可編程邏輯控制器進行，完成選礦工藝流程中的原礦破碎、篩選、磨礦、選礦以及過濾等工藝所涉及到的設(shè)備的順序控制以及生產(chǎn)工藝的流程控制[3]。

順序控制其功能可以詳細地分為生產(chǎn)設(shè)備的連鎖啟動功能、出現(xiàn)事故時的緊急停車功能、在事故狀態(tài)下的分析和處理功能，這些功能的設(shè)計能夠達到選礦工藝生產(chǎn)中設(shè)備的系統(tǒng)性、安全性以及靈活性的控制要求。生產(chǎn)工藝的流程控制主要是針對在生產(chǎn)的過程中進行控制，是整個選礦工程中提升產(chǎn)量、降低成本的重要保障。在選礦廠中的控制方式選擇遠程優(yōu)先的形式，并在選礦現(xiàn)場設(shè)置預警急停按鈕。

1.3 選礦工程中的自動監(jiān)測和控制項目

在進行自動化選礦的過工程中，主要的監(jiān)測項目為各設(shè)備的運行狀態(tài)、料倉內(nèi)物料位置、泵池液位以及給礦泵出口的壓力、濃度和流量等，通過對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息進行指示、記錄、預警、觸發(fā)等一系列的控制，實現(xiàn)對選礦工程的自動化控制。主要的控制項目包括旋流器、給礦量、球磨機加水量、液位等控制。以對旋流器的控制為例，在進行選礦過程中，粗顆粒與細顆粒之間會產(chǎn)生粒度差，由于受到向心浮力、流體曳力等大小不同的影響，以及受離心沉降作用，大部分的粗顆粒會經(jīng)過旋流器底流口排出，而大部分的細顆粒會由溢流管排出，以此達到分離分級目的[4]。通過對旋流器的給礦濃度、給礦壓力、流量以及溢流粒度的自動化控制，當旋流器溢流粒度產(chǎn)生波動時，通過控制模糊化以及解模糊等操作，通過改變頻率調(diào)整旋流器的給礦壓力，以此控制溢流粒度的穩(wěn)定。還可以通過對礦漿泵池的液位通過球磨機的出口加水量控制，間接地控制旋流器的給礦濃度，保持溢流粒度的穩(wěn)定。

2 江西地區(qū)鐵礦選礦工藝流程優(yōu)化

江西地區(qū)的鐵礦可以在細度較粗的情況下，利用濕式高梯度強磁選方法對鐵礦進行拋尾工作?，F(xiàn)場一段球磨機的磨礦細度通常在-300目50%，因此一段磨礦分級細度可以控制在-300目50%以內(nèi)即可，在優(yōu)化的過程中，為了增加磨機的處理量，因此應采用兩段全閉路的磨礦流程。精選礦對于提升精礦的品位影響力較小，并且高梯度磁選機會消耗更多的能量，因此選礦工藝流程應選用一次粗選一次精選的形式進行。精選是為了保證整個選礦過程的暢通和穩(wěn)定，防止在選礦的某一環(huán)節(jié)中出現(xiàn)故障問題導致整個選礦流程失去控制。同時粗精礦在進行細磨后再進行搖床重選能夠達到更好的效果，磨礦細度應控制在-300目95%時的效果最好，但在進行磨礦的過程中會出現(xiàn)粉碎的現(xiàn)象產(chǎn)生[5]。在進行中礦細磨后做強磁選可以有效的提升鐵精礦的品位，但在進行磨礦的過程中會出現(xiàn)過粉碎嚴重的問題，不磨做強磁選能夠得到的精礦品位較低，但可以避免鐵礦的過粉碎問題。因此在實際的選礦工程中要根據(jù)實際情況選擇適合的磨礦方式。

3 實驗驗證

通過對江西地區(qū)鐵礦的選礦自動化工程設(shè)計及選礦工藝流程優(yōu)化，將其與傳統(tǒng)的選礦工藝流程進行對比實驗，選取江西地區(qū)某鐵礦對其進行選礦，選取同一區(qū)域內(nèi)的礦石進行操作，一部分選用本文設(shè)計的選礦自動化工程進行，一部分選用傳統(tǒng)的選礦方式進行，并將兩種方法的相關(guān)數(shù)據(jù)進行記錄，表1為兩種方法的產(chǎn)率對照表。

表1 兩種方法產(chǎn)率對照表

通過表1可以看出，使用本文設(shè)計的選礦方法的鐵精礦產(chǎn)率高出傳統(tǒng)方法24.64%，說明本文設(shè)計的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對更高效率的采礦，且在進行選礦的工程中本文方法的選出的鐵精礦的品位更高、回收率更高。由于本文選礦流程中涉及了自動化控制，因此在人力和物力方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)方法，并且回收率提高也減輕了采礦的成本投入，因此本文設(shè)計的選礦自動化工程更具有實際的應用價值。

4 結(jié)語

選礦的自動化工程設(shè)計是礦山企業(yè)的建設(shè)中必不可少的手段。通過對選礦工程的自動化設(shè)計，保證了礦工業(yè)生產(chǎn)過程中設(shè)備的穩(wěn)定，提升了礦產(chǎn)資源的產(chǎn)量和質(zhì)量，并且大幅度的降低了工人的勞動強度，改善了選礦工程的工作環(huán)境，同時還實現(xiàn)了降低能源消耗、降低生產(chǎn)成本以及提升經(jīng)濟效益的目的。