当前，我国90%以上的有色金属选矿都采用浮选法。浮选是一种涉及工艺参数比较多的选矿方法。过去，浮选工艺参数一直靠人为控制操作，存在矿浆pH值不稳定，浮选药剂和用水量大等缺点，严重影响着企业的生产成本和产品质量。因此，将计算机技术应用于浮选工艺，对各项工艺参数进行实时动态自动检测和控制，对浮选药剂用量的优化、合理调节矿浆的浓度、有效提高选矿的各项经济技术指标、降低企业生产成本及提高产品质量有着深远的意义。

图3-4 红山选矿厂的工艺流程

1.工艺介绍

浮选作业的自动控制是当前国内外选矿自动化领域一个非常活跃的研究领域，随着计算机和自动控制技术的飞速发展，浮选作业自动控制已获得广泛应用。就浮选作业而言，自动控制主要是通过对影响浮选指标的关键因素的优化控制，以满足选矿回收率和精矿品位的要求。

工艺目标：通过应用计算机监测系统对浮选工艺过程中的参量进行实时动态测控，将浮选各个参量测控指标转换成电信号，再利用计算机对各个参量指标进行及时处理和存储，最终实现浮选过程的自动化监控。

浮选工艺参数测控系统原理如图3-5所示。该系统首先通过控制面板向STD工控机输入工艺参数。系统中各监测传感器按照一定的次序进行不断的扫描采集数据，并通过A/D转换器送入STD工控机。STD工控机再根据软件设计所规定的数学模型进行计算，得出的结果与设定值加以比较，再根据比较的结果经D/A转换器向各相应的执行机构发出指令，通过控制阀门来调节控制对象的流量，实现实时动态监测控制，一旦有异常情况，系统则自动发出警报。STD工控机把从面板上采集得到的各项工艺参数监测值，经数学处理将报表所需的各种数据传送给计算机，操作者可根据需要随时观察或打印出这些数据和报表。

图3-5 浮选工艺参数测控系统原理

2.应用实例

下面介绍江铜集团德兴铜矿某选矿厂的浮选自动控制系统。(www.daowen.com)

江铜集团德兴铜矿某选矿厂的年选矿能力超过百万吨，所需设备多（其浮选作业分为一期和二期两个系列，每个系列包括4套KYZ浮选柱和4套KYF-28m³充气搅拌式浮选机），设备总占地面积达400m²。同时，在作业过程中需要多人同时对设备进行监控，并对工艺过程中的加药、搅拌等工艺进行手工调控，导致技术指标不稳定，降低了精矿品位和回收率。为此，该选矿厂在2011年3月开始对浮选作业进行了自动化控制改造。

（1）自动化控制系统结构 根据工艺要求，在现场浮选平台上配备就地作业控制器，可以实现系统的就地自动控制，相当于一套独立的PID控制器，并且自带人机交互界面，操作人员可以就地进行回路控制参数的设置。另外，就地控制器还配备远程通信功能，可通过Modbus协议与工程师站进行通信，进行数据读写，实现远程控制。在需要的时候，通过就地控制器内的转换开关，完成就地/远程控制方式的切换。

（2）自动化控制系统组成

1）系统硬件。浮选柱系统现场检测仪表包括超声波液位计、涡街流量计、电磁流量计。执行机构为气动调节阀，包括沉砂调节阀、充气量调节阀和喷淋水管路调节阀。浮选机系统现场检测仪表为激光测距仪，测量浮选槽内液位变化。执行机构为气动调节阀。另外，在现场浮选平台（包括浮选机和浮选柱）上，配置就地控制器，可让操作人员就近观察浮选槽液位变化，并根据需要进行相应操作。其他功能还包括实现远程/就地控制切换、就地自动控制、记录历史数据等。工程师站设在中央控制室内，包括PLC控制柜、工控机和显示器等。

2）系统软件。工程师站采用DNA控制系统平台，将所有人机界面、应用数据、控制变量等进行集成。通过上位机的人机交互界面，操作人员可以实时监控浮选过程参数数据（例如液位、流量、水量等），并通过画面对过程参数进行实时调整和操作，可以实时监控现场设备的运行状态（例如远程/就地控制、运行/停止等），并设置参数报警功能。系统还提供各个控制回路的实时曲线和历史曲线，通过曲线查询功能，用户可以了解任意时间段内设备的运行情况，给现场的生产和管理带来极大的便利。人机界面友好，简单易理解，符合现场人员的操作习惯。

3）通信方式。系统现场设备层与控制层PLC采用了两种方式通信：一是硬接线方式，现场仪表数据直接通过硬接线接入控制层I/O模块；二是控制层与现场就地控制器通过RS485总线连接，控制层PLC从就地控制器内读取现场实时数据。

4）监控系统。为了方便操作人员实时跟踪浮选设备的运行状态，在浮选平台上安装视频监控系统。显示器置于中控室内，让值班人员在控制室内就可监控现场情况，并在出现异常情况时及时在监控画面上进行操作。

江铜集团德兴铜矿某选矿厂浮选改造工程于2011年底顺利结束，并投产运营。该选矿厂的浮选作业控制系统可实现对浮选液位、充气量等重要参数的自动控制，在中控室内通过人机交互界面实现对现场数据的实时监控、数据采集和远程管理。

3.节能减排总结

通过对江铜集团德兴铜矿某选矿厂选矿工艺的集中监控，精细化管理铜矿石的处理过程，精矿铜品位提高0.243%，铜回收率提高1.08%，按照每年处理100万t铜矿石计算，可多产铜108t，增加年收益数百万元。另一方面，每吨矿石可以节电1.5kW·h，每年节电1.50GW·h，节省电费约百万余元。除此之外，系统每次只需要一人进行监控，再加上若干维护工人即可，有效减轻了工人劳动强度，降低了人力成本。