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第30章选矿自动化年评周俊武1、徐宁2、王庆凯1、赵建军1（1北京矿冶探讨总院、矿冶过程自动限制技术国家重点试验室；2北矿智云科技（北京）有限公司）过去十年选矿自动化的发展速度、普及率前所未有，新建选矿厂无一例外地同步建设自动化系统，老选矿厂也不断通过自动化系统的建设实现改造提升、转型升级。但应用状况、实施效果各不相同，本文就选矿过程检测技术和限制与优化技术做简要评述。30.1 在线检测与分析技术在线检测与分析技术是实现自动化、智能化的基础。在过去的十年里，选矿过程的流量、物位、压力、温度、酸碱度等单一参数的检测应用的特别普及和成熟，这里就不再赘述。选矿过程在线分析技术的开发与应用不仅从未止步，而且越来越被行业所重视。尤其是随着应用基础探讨的快速发展，促进了高端分析系统等智能装备的开发与应用。这类装备通过一个或者多个参数的物理测量和数学建模，能够感知、预料生产中的矿物特征、设备状态、生产指标等困难的、综合的、关联的过程信息。这些装备使得生产操作智能化成为可能，变更了选矿自动化传统的含义和任务，缩短了选矿自动化技术与生产成本、效益、平安、环保、管理、学问储备、人才培育等经济效益和社会效益之间的距离。30.1.1 磨机状态监测技术在诸多选矿设备中，磨机运行成本最高、能源消耗最大，磨机运行状态和效率的限制是实现磨矿过程节能优化的关键。确定磨机工作效能的三个因素：磨机筒体尺寸、提升衬板的状态和磨机的装载量及物料分布状况。假如能够刚好驾驭磨机内物料装载量、磨机内物料浓度粒度状态、衬板磨损程度等设备、状态信息，就能够刚好调整磨机操作条件，使得磨机处理量最佳、运转效率最优、维护保养刚好。因此，磨机状态监测技术始终是矿业技术探讨的焦点和热点，国外的AMIRA、CSIRO.Outotec.CoREM、JKMRC等探讨机构都在这方面做了大量的探讨工作。磨机状态监测技术的种类很多。国际矿业联盟AMIRA立项、CSIRo担当的“基于振动测量的磨机负荷监测”项目，2006年研制胜利了惯性供电系统、加速度计传感器组和无线多通道信号采集系统，利用振动测量方法预料磨机运行状态，2008年在NorthParkesMine进行了试验。2008年AMIRA利用了离散元素法模拟磨矿过程矿石、钢球、衬板之间的动力学特征，进而建立了多项磨机运行状态参数的预料模型，包括磨机负载、磨矿粒度、磨机衬板磨损状况、磨机物料分布范围等。OUtOteC公司2006年报道了利用功率曲线中的脉动信息预料磨机装载量并开发磨机装载量分析仪MinSenSe的探讨，他们认为功率曲线中的脉动信息是由磨机周期性的将物料提升起来、再撞击究竟部物料的运动过程产生的，因而能够通过对脉动信息的提取，以及其在磨机旋转周期的相位变更，来推断充填物料的运动趋势。磨机电耳检测是采纳声响法，将磨机工作过程中产生的噪音，通过麦克采集,转变成仪表信号的方法。据文献报道，该方法被用于南京银茂铅锌矿有限公司选矿厂、中国黄金集团内蒙古矿业有限公司乌努格吐山铜铝矿选矿厂等的磨矿限制系统中，起到了良好的应用效果。我国在较长一段时间内采纳电耳方法预料磨机负荷状况，该方法在肯定程度上能够反映磨机负荷状况，但是由于干扰信号种类众多、信号分析处理手段比较简洁，精确度受到了肯定影响。2006年我国起先基于磨机筒壁振动信号检测与分析的“磨机/半自磨机负荷检测技术”探讨，胜利开发“基于振动测量的磨机负荷监测”系统，实现了振动信号采集和信号实时处理，设备在工业现场长期牢靠运行小儿但是，磨机振动信号受衬板磨损程度的影响严峻，随着时间的推移，信号会出现长期漂移。十二五期间，通过增加衬板磨损测量传感器，在线测量衬板磨损状况，对振动信号进行修正，极大地改进了系统的适用性，同时，可以预料衬板磨损，合理支配检修支配。目前，磨机振动信号的特征参量Beta可用于磨矿限制系统中,并已经胜利应用于三山岛金矿、焦家金矿等选矿厂的磨矿给矿限制回路。综合国内外的探讨成果与应用实践看，磨机状态特征具有多参数耦合、时变、大滞后、多样化等特征，依靠单一检测技术或者方法的局限性很大，因此须要详细对象详细分析，依据被监测对象和详细磨矿工艺的特点，将动力学仿真、数据建模、多变量统计监控等多种技术有机整合，才能取得较好的效果。另一方面，这些年我国磨机设备自带的自动化系统比较成熟了，包括功率、电流等参数，润滑、液压等装置的临界操作和联锁限制等。从生产实践来看，这些看似简洁的变量和信息，对磨机运行状态的分析也是特别重要的。30.1.2 浮选泡沫状态分析技术目前浮选泡沫状态分析技术以分析浮选泡沫表面视觉特征为主，是浮选工况和工艺指标的干脆指示器，在实际矿物选别生产中，浮选泡沫表面视觉特征，如颜色、大小、流速、纹理等依靠人工视察，主观性强、误差大、效率低，无法实现浮选状态的客观评价与认知，造成生产过程不稳定，矿物原料流失严峻，药剂消耗量过大，为此将机器视觉应用到矿物浮选过程的监控中，可以提高浮选过程的回收率。近年来，基于机器视觉的浮选泡沫表面特征监测技术已引起了工业发达国家科研机构的高度关注并推出相应产品。C.Aldrich等、IVanaJOVanoViG等以及南非Mintek网中共提及16款国外的泡沫图像产品。但相关文献较少，其中ViSiOFroth(Metso),FrothMaster(Outotec)已在国外的矿山企业有了广泛的应用。国内北京矿冶探讨总院、中南高校、中国矿业高校等也开展了浮选泡沫图像处理及检测技术的探讨，取得了肯定的探讨成果。J.F.Reddick等阴运用SmartFroth尝试通过颜色预料品位，并认为单独的颜色信息不能用来精确的预料精矿品位。A.Supomo等"5在印尼PTFreeport的粗选槽上，运用ViSioFroth测量泡沫溢流速度，通过修改液位限制设定值，配以其他限制条件，调整产率，并宣称提高了粗选流程回收率2.4%。J.1.eivaU等运用VisioFroth测量泡沫输运估计空气回收率，I.Rojas等1运用ViSioFroth测量泡沫输运特性。E.Sanwani等采纳JK俘获法和CSIRO电导率法测量浮选槽内气泡体积分数并对比。NicolasBarbian等”可通过专用隔离筒测量泡沫厚度来测量气泡稳定性，与泡沫图像测量的空气分散特性对比结果一样，证明适中的充气量是保持泡沫稳定性和回收指标的关键。Barbian.N等对气泡固体荷载和空气回收率进行测量，并引入两个参数泡沫体积矿物荷载和相互关极点，并探讨这两个变量与浮选性能的相关性。1.in.B等提出并实施了一种的气泡尺寸估计方法。Nunez.F等开发了基于软测量的动态纹理预料为采样时泡沫速度的算法。M.H.Moys等对测量泡沫载荷的方法进行改进。C.Marais等岫通过泡沫图像信息估计粕品位。Mehrshad.N等网提出了一种基于标记的自适应分水岭分割算法测量泡沫尺寸分布。A.Kramer等1将化学品动态表面张力的测定快速气泡法引入到浮选中在线测量气泡表面张力。W.Kracht等22J采纳随机靠近法测量泡沫尺寸分布。NiSSinen.A等闾运用ERT测量数据对泡沫结构进行建模，并联合运用泡沫图像技术进行检测，结果表明两者有较好的相关性。JahedSaraVani.A等国在试验室采纳固定变量法变更浮选运行条件，运用图像技术分析泡沫信息，然后采纳神经网络法进行建模。Ata.S等阳运用高速摄像机拍摄并分析颗粒对毛细管吹出气泡的影响。MOITis.GDM等侬】运用高速相机浮选并验证Dippenaar在1982年对方铅矿颗粒对气泡薄膜的影响，并提出一些不同的观点。北京矿冶探讨总院2008年开发出了BFIPS-I型浮选泡沫图像分析系统，该系统依据获得的浮选泡沫图像可以计算出浮选泡沫大小、个数、稳定性、速度、颜色、纹理等特征参数，该系统在德兴铜矿大山选矿厂铜铝混合浮选作业进行的工业应用，并实现了利用泡沫特征参数对精矿泡沫品位进行的预料。2014年BFIPS-II型浮选泡沫图像分析系统在山东黄金集团焦家金矿选矿厂中运用，通过联合调解锥阀以及充气量，限制浮选泡沫速度，实现了浮选过程的自动限制并取得显著效果。中南高校也在基于机器视觉的矿物浮选过程监控技术方面取得了相应的探讨成果，研发了铝土矿、铜矿、金睇矿等多种矿物浮选泡沫图像处理系统，其铝土矿浮选泡沫图像处理系统能够自动提取出表示泡沫颜色、大小、速度、纹理、稳定性、流淌性等泡沫特征，并供应泡沫图像实时显示、特征曲线及工艺参数曲线实时显示，实现浮选泡沫状态的分类、识别与综合评价和自动生成生产报表等功能，该系统有效改善工人工作环境和劳动强度，对现场浮选操作供应指导信息，提高了浮选过程的自动化技术水平©久近几年很多学者针对泡沫纹理、尺寸、颜色、移动速度等特征的提取方法及浮选工况识别方法绽开了大量探讨。为了精确获得泡沫图像纹理，桂卫华等128)在灰度共生矩阵方法的基础上提出一种新的浮选泡沫图像纹理特征提取方法，将泡沫图像进行颜色空间转换，对转换后的泡沫图像计算其颜色共生矩阵，然后从归一化后的颜色共生矩阵中提取特征统计量，最终依据特征统计量表征的泡沫纹理状况，从而为浮选优化限制供应依据。刘金平129建立了泡沫图像变换域系数的统计分布模型，并依据泡沫图像对应的视觉特征与浮选生产工况的相互关系，开发基于泡沫图像统计特征参量的粗选过程药剂添加健康状态的自动识别功能，以及浮选生产工况的综合分类与评价功能，以铝土矿浮选过程为对象,将所提出的方法应用到了浮选过程工况分类与识别中,并利用所收集的浮选操作学问,依据工况识别结果,为浮选现场操作工人供应了相应的操作指导。任会峰刖依据泡沫图像与浮选矿浆PH值的关联性，提出泡沫颜色、形态和纹理特征提取方法,建立基于泡沫图像特征与多工况子模型组合的PH软测量模型,实现铝土矿浮选PH值的实时检测,为浮选过程优化限制创建条件。周开军州提出了基于分级分水岭算法的泡沫图像自适应分割方法，引入样本统计分布的概念,提取了气泡平均尺寸、方差、偏斜度及陡峭度等统计特征，提出了基于形态学签名变换的泡沫形态特征提取方法，对气泡形态特征进行量化。分析泡沫形态特征与矿物回收率的相关性,建立了基于最小二乘支持向量机的矿物回收率预料模型，为优化操作供应依据。林霞针对目前存在的浮选泡沫图像的纹理特征提取存在计算量大及精度低的特点,在图像的空间域中提出了基于CCHS的纹理特征提取方法。针对困难工况导致浮选泡沫图像纹理困难多变以及光照变更等鲁棒性等问题,在图像的频率域中提出了基于改进的GabOr小波变换的泡沫图像的纹理特征提取方法,将提取到的纹理特征用于工业分类。欧文军印】探讨了速度和形态特征提取算法，一种基于宏块跟踪的泡沫运动速度提取方法,并引入最大势能的概念,模拟分水岭集水盆地的沉没过程,基于最大势能的分水岭分割方法获得泡沫的形态特征，采纳专家学问系统为浮选过程优化限制供应指导。陈宁提出一种基于颜色共生矩阵的浮选泡沫图像纹理特征提取方法，通过统计泡沫图像纹理困难度及与之对应的矿物品位，分析两者的变更关系，定性地指出泡沫纹理困难度与矿物品位的相关性,给出浮选泡沫的最佳纹理困难度区间。牟学民国】提出了一种自适应的基于FOUrier-MeIlin变换与模板匹配相结合的泡沫图像宏块跟踪方法来自动跟踪形变气泡以精确测量浮选泡沫流向刮板的速度，以及基于泡沫图像灰度SIFT与Kalman滤波相结合的泡沫速度特征提取方法跟踪各种泡沫运动子块。针对泡沫稳定度特征难以定量描述问题,提出基于数字图像处理的浮选泡沫表面形变系数与破裂率特征提取方法,对泡沫形变系数、泡沫破裂率的量化描述。李建奇36探讨浮选泡沫图像的清楚度评价方法、泡沫图像的光照匀称化方法,以及泡沫图像的多尺度增加方法,进一步提出一种面对参数测量的泡沫图像自适应分割方法,在铝土矿浮选工业应用方面进行了探讨。其他基于泡沫图像处理技术的方法，还包括统计树型小波变换后的小波系数来提取精选泡沫图像纹理特征参数，利用ARMA（自回来滑动平均）动态纹理模型描述泡沫图像之间的相关性3刀，以及提出基于旋转分类的模糊纹理谱纹理特征提取方法网】、基于局部特征贝叶斯概率模型的泡沫图像分类方法1391、基于改进1.BP算子的精选泡沫图像表面纹理粗细度特征提取方法则、多辨别率下的小波变换方法1、基于SlFT的速度特征提取421、凸壳二叉树的SVM多类图像分类算法4引、小波变换结合ARMA的动态纹理建模方法【判、自适应分数阶微分图像增加方法【45】、基于颜色共生矩阵（CCM）的纹理特征提取算法H”基于PSO的混合尺寸泡沫图形分割方法4刁。30.1.3 浓密机负荷监测技术浓密机负荷主要指的是储泥量，通过测量耙架扭矩、耙架电流、泥床压力、泥层厚度等手段均可以间接反映。泥床压力检测通常须要预先在浓密机锥底进行安装时预埋压力传感器，泥层厚度可以通过超声波物位计或浸入式红外浊度仪来实现，这两种方式的优点是反应储泥量更干脆，缺点是须要做大量的标定工作。利用耙架扭矩、耙架电流推断浓密机储泥量很简洁好用，但是反应的设备状态信息很有限，失真率也很高。近年来，软测量技术被应用到浓密机的探讨领域。例如北京矿冶探讨总院依据浓密机的工作原理，输入输出物料、浓密机电流/扭矩等信号实现了泥床厚度的预报。30.1.4 矿石粒度分析利用图像分割技术实现皮带运输机上的矿石粒度（块度）测量，测量对象包括粗碎、细碎的给矿矿石和破裂后矿石，自磨/半自磨机给矿矿石，以及皮带上的钢球、球磨机给矿等，以此为指导进行碎磨限制，能够提高碎矿和磨矿的生产效率和处理量。美国Splitengeineering公司开发的SPIit-OnIineRockFragmentationAnalysissystem,KSX公司研发的PlantVision系统已在国外矿山用于生产实践。国内在这方面的探讨起步较晚，尚处于工业试验探讨阶段。30.1.5 矿浆粒度测量磨矿过程的粒度是干脆关系到选矿生产精矿品位和金属回收率的重要指标，粒度的在线检测对磨矿过程的优化限制、提高精矿品位和金属回收率具有重要意义。国内外相关公司和科研机构已经研发出采纳超声波衰减、干脆测径、激光衍射等多种测量原理的稳定的检测方案和产品。1 .超声波粒度仪超声波粒度仪主要由取样装置、空气消退器、传感器（超声波探头）、电子处理装置以及显示仪表部分组成。来自工艺流程的矿浆经过取样装置进入空气消退器，除去混入矿浆中的空气泡后，流进传感器进行检测，为了克服矿浆浓度的影响，传感器同时须要检测浓度引起的超声波衰减对测量结果进行校正。采纳超声波衰减原理的包括德国SYMPATECGmbH生产的在线超声波衰减粒度仪C）PUS（On-lineParticlesizeanalysisbyUltrasonicSpectroscopy）,美国热电公司的PSM-400型粒度仪，国产设备包括东方测控公司研发的DF-PSM在线超声波粒度分析仪网等，这些产品在国内的矿山企业都有应用案例。2 .干脆测径式粒度仪干脆测径式粒度仪（也称机械式粒度仪）一般由取样装置、流量稳定装置、标定取样器、测量头，电子限制显示单元等组成。其核心检测部件测量头部分由马达、减速机构、凸轮、测量柱塞、差动变压器、测量槽组成。通过马达、减速机构、凸轮、柱塞将马达的旋转运动转换为柱塞在测量槽中的上下垂直运动，带动陶瓷测量头完成测量动作51.531。干脆测径式粒度仪不须要除气装置，不受矿浆磁效应和矿浆中杂质的影响，浓度变更的影响也不敏感，从相关报道可见其推广应用的数量远大于其它测量原理的粒度仪产品。3 .激光衍射粒度仪激光衍射粒度分析仪基于矿物颗粒的光散射，散射模型基于米氏理论，模型宽度取决于粒度尺寸。激光衍射法分析原理的一个优势在于它能够给全粒级分布的结构，不须要标定，而且在较宽的粒度范围上，它的重复性和精度均很好，但其缺点是被分析的样品数量很少，行业内对其应用的效果褒贬不一，芬兰OUtoteC公司的基于光衍射原理的PSI500粒度分析仪，在我国永平铜矿选矿厂已有相关的应用报道1.但未见该产品在其它企业推广应用。4 .软测量技术东北高校依据磨矿回路的特点，采纳多输入层神经网络和遗传算法相结合的方法，提出了采纳实数编码遗传算法训练多输入层神经网络的混合算法，建立了磨矿粒度的神经网络软测量模型，并在某大型选矿厂通过现场数据验证和实际应用验证了该方法的有效性5引。30.1.6 矿浆品位测量矿浆品位的在线、实时分析对指导生产、节约药剂、限制产品质量和提高回收率等方面都起着特别关键的作用。在线、载流型X射线荧光分析仪是集电子、核电子、自动限制、精密仪器加工于一体的连续流程性工业过程参数分析的大型仪器设备，该类仪器在生产线上对生产过程连续、自动进行多元素成分分析，广泛适用于冶金、选矿、化工、建材等行业的过程分析领域。矿浆品位分析仪从测量方法上来说，有波长色散X射线荧光分析（WDXRF）和能量色散X射线荧光分析（EDXRF）两种；而从获得X射线荧光的方法上来说，有放射性同位素和X光管两种不同激发源的X射线荧光分析。前者有以澳大利亚Amdel公司为代表生产的放射性同位素型在线X射线荧光分析仪；后者则有以芬兰奥托昆普公司为首，它以X光管为激发源，生产了库里厄系列的载流X射线荧光分析仪。由于波长色散X射线荧光分析在计数率、辨别实力、测量速度等方面都优于能量色散X射线荧光分析。多年来，奥托昆普公司始终致力于库里厄家族的开发、研制和生产，成为全世界闻名的载流波长色散X射线荧光分析仪生产厂家，COUrier系列品位分析仪网在凡口铅锌矿选矿生产自动检测技术中的应用。当然，澳大利亚Amdel公司、美国丹佛公司、瑞典波利登公司等均开发出各自的载流X射线荧光品位分析系统，各具特色，并在世界各国得到广泛应用。我国在“十一五”“863”探讨支配中立项支持了“载流X荧光品位分析系统开发”课题。该课题由北京矿冶探讨总院担当，研制胜利了BOXA型载流X荧光品位分析仪，该分析仪系统包括一次取样器、多路器、分析仪限制单元、分析仪探头和分析仪管理站5部分组成。该仪器可以测量24个矿浆流道，5个金属元素，测量精度：高品位矿浆2%4%,低品位矿浆4%6%。一个品位分析系统最多可配置24个一次取样器，分属于4个多路器，一次取样器和多路器均由分析仪限制单元限制，依据测量须要完成取样和冲洗等工作。分析仪限制单元包括人机交互界面和模块化的限制器，各模块之间统一调度，协同工作。分析仪探头由高精度高压源、X光管、分光晶体和X射线探测器及制冷系统、温度限制系统等组成。通过分析仪的管理站可进行参数设计、回来模型分析、历史数据统计和报表等功能。目前BOXA型分析仪在国内外选矿厂已经推广应用十几台，取得了良好的应用效果。与此同时，国内的中钢集团马鞍山矿山探讨院有限公司a】、丹东东方测控技术有限公司也研发胜利了采纳核辐射源作为激发源的能量色散型分析仪产品。30.1.7 液位测量Outotec2013年发布的新产品1.evelSense,该产品用于检测浮选泡沫层厚度，其采纳的是电阻抗成像技术,结构为探针式，并宣称该产品对液位检测更加精确牢靠，并绽开了更加深化的探讨。PUrSiainenl的受OUtOteC托付，开发了一个用于1.eVeISenSe的喷淋清洗装置。HeiSkanenKari指导学生运用1.evelSense,就电导率与工艺参数的关系进行探讨。A.Nissinena的针对探针式ERT探头提出两种简化模型算法，提高运算速度。AnttiNissinen等人发表关于运用1.evelSense测量泡沫尺寸和泡沫载荷，进行深化开发。JKOUrUnen阙1运用OUtOteC等供应的试验条件，对气液二相流成像进行探讨，并在文章最终表示Numcore和OUtoteC在后续探讨中胜利的应用在三相流中。SUZannaRidZUanAW等人网】对电阻抗成像技术的应用做了一个回顾，大多集中在气含率及流体测量两个方面，此外还有泡沫上升速度和气泡尺寸测量等。30.1.8 皮带上矿石品位分析皮带上矿石品位分析目前以美国赛默飞的ECA系列产品最为成熟，该产品采纳瞬发伽玛中子活化分析法(PGNAA),主要应用在煤炭和水泥原料检测，COtteI产唯2007年铁矿石会议上介绍了该系列的第八代产品。贾文宝等的报告了大陆中电MJA型煤炭在线检测装置,应用关于多家电厂。高翔等网对PGNAA技术应用于煤炭分析进行了探讨。贾文宝等网就煤炭重量对PGNAA分析的影响及修正进行的深化探讨。宋青峰等的运用PGNAA技术检测铜镁矿，并认为其满足现场检测限制的须要。30.2限制与优化技术我国矿产资源具有贫、细、杂的特点，导致选矿生产过程工况困难多变，对于生产过程关键工艺参数和关键信息的采集及自动化要求更为迫切，近年国内很多学者和探讨机构对选矿生产过程限制与优化开展了大量探讨工作，取得了肯定进展。30.2.1 破裂过程限制与优化碎矿过程具有流程长、设备多且分散，人工操作和设备管理难度较大的特点,限制目标需在保证设备和流程平安生产的基础上，提高破裂效率，降低单位矿石破裂能耗。破裂过程的检测仪表已完全成熟，一般采纳大量程雷达料位计检测矿仓料位，采纳电子皮带秤或者核子秤检测运输皮带矿量，采纳微波料流开关检测设备下料口堵塞状况；在此基础上，集成颗式破裂机、圆锥破裂机、皮带运输机、除尘器等主要设备运转信息，实现一键启停的开停车限制和设备爱护的连锁限制，可优化操作岗位数量，减轻工人劳动量。国外在破裂过程限制与优化方面，Metso的DNA限制系统旨在提高生产过程可操作性和平安性以，其中以MetSoHP系列为代表的圆锥破裂机限制系统的通常选取了主传动电机功率和破裂机排矿口尺寸两个参数作为被控变量，通过检测给矿量、压力、功率、油温、排矿口尺寸等来动态调整排矿口尺寸和给矿速率，其目标函数是排矿口尺寸最小、给矿量最大。系统的全部限制动作均是向这两个目标靠近。比较典型的限制策略是挤满给矿方式。JKMR的MOSHGBAR提出通过自适应算法来调整排空口以弥补衬板的磨损，实现破裂机的优化限制67。瑞典的ErikHUIth6n提出了一种状态机算法，依据设备负荷实时调整排矿口俗阴。另据报道，GoTEBoRG开发了一种将过程数据转化为所须要的紧边排矿口设定值的算法，现场应用结果表明，该算法能够自动为调整系统供应紧边排矿口的设定值，与定值限制系统相比可提高合格产品的产量3.5%。德国的DiP1.-Ing.提出了一种负荷驱动来限制整个破裂回路的算法。该方法通过综合考虑整个破裂流程中破裂机、筛网和皮带的负荷状况来合理调整破裂机的给料频率，尽可能的限制整个破裂回路中的设备处于当前工况下允许的负荷上限水平，将产量增加了一倍。在胜利实现逻辑限制的基础上，国内对圆锥破裂机和高压混磨机的挤满式给料和恒功率限制进行了深化探讨和应用，基于P1.C和触摸屏限制系统自主开发了山特维克CH420圆锥破裂机自动限制系统，与自带的ASRi限制系统相对，功能相仿，改造成本节约了80%；开发了单片机为核心的液压圆锥破裂机灵能限制系统，设计了模糊参数自整定PlD限制和改进型模糊Smith预估器的智能限制器，有效降低了数学模型不匹配对系统的影响，较好地实现了破裂机的恒功率限制；开发了基于S7-300P1.C与WinCC的破裂机排矿口模糊限制系统，实现了破裂机排矿口的自动调整和功率最大化，系统运行稳定，上述限制算法的应用提高了破裂效率，降低了单位矿石能耗。在上述基础上，国内在破裂过程智能故障诊断方面做了初步的探究，该诊断系统以在线检测数据为支撑，以因果推理、主元分析和机器学习技术相融合，可以刚好发觉潜在的生产异样或者故障，通过报警、修改操作或限制、甚至停机处理等方式消退异样或者故障的存在。近年来，国内学者探讨了模糊PID限制技术及Smith预估方法在碎矿过程优化限制中的应用。由于模糊限制不依靠精确的数学模型，能够很好的克服非线性因素影响，并且具有较强的鲁棒性。一般常采纳模糊限制和PlD限制结合的限制方式，吴宇平网提出了一种基于模糊遗传优化算法的碎矿系统给矿量优化限制策略，限制器采纳模糊自适应PlD限制算法，并利用遗传算法对限制器参数进行优化，以提高参数在线寻优实力。任金霞加提出了一种基于神经网络和Smith预估器的模糊PID限制方法，使仿真限制效果得到了明显的改善，采纳自适应限制与模糊PlD相结合的方法】，应用于圆锥破裂机给矿量限制系统。杨丽荣网将模糊限制理论引入到破裂机恒功率限制中，模糊限制不依靠于对象的精确模型，能够较好地克服破裂机主电机功率非线性、时变等因素的干扰影响,动静态性能和抗干扰均优于传统的人工调整限制和PlD限制，具有较强的鲁棒性。肖成勇网采纳模糊限制方法设计了一套液压圆锥破裂机排矿口自动调整系统，连续监测破裂机内部的实际负荷和运行状态，实现排矿口的自动调整，以模糊限制理论为基础，利用Matlab供应的仿真工具Simulink,对模糊限制器限制规则进行参数的仿真优化，通过参数响应效果的比较，使模糊限制系统得到最快阶跃响应，得到了优化后的模糊限制规则表。李爱莲网设计了模糊参数自整定PID限制和改进型模糊Smith预估器的智能限制器,对破裂机的恒功率限制进行了仿真探讨。岳峰采纳一种改进型Smith预估器，利用模糊限制在线整定其一阶惯性环节的时间参数，最终把模糊自整定PID限制与模糊自适应Smith预估环节结合起来构成一个模糊Smith智能限制方案Bl。针对圆锥破裂机限制系统具有不确定大纯滞后问题，通常是在PID反馈限制基础上引入Smith预估器来提高系统的限制质量，但是由于Smith预估器过于依靠被控对象的数学模型，PID-Smith限制难以获得满足的限制效果。将模糊限制与Smith预估限制结合，可改善系统的性能，但是模糊限制的稳态性能较差，仍达不到志向的限制效果，高宏岩的将模糊限制、积分限制和Smith预估限制集成，组成模糊复合限制，应用于圆锥破裂机限制系统中。人工神经网络方法的应用，刘达m依据破裂机的粒度特征曲线等工作参数,并依据破裂机的排料粒度均值和粒度方差对破裂机的工作性能进行了量化，建立了破裂机基于BP神经网络模型，依据破裂各段产品筛分粒度数据，建立了带粒度分布优化的破裂过程模型，以利润为目标，建立基于BP神经网络和误差最小原则的破裂优化模型，并采纳遗传算法进行求解。圆锥破裂机的电振给矿机随着进料的粒度及干湿度的变更，其执行器的特性为含变时滞的非线性环节，粒度越大，湿度越大，电振机带来的时滞就越大，一般限制系统设计中将电振机作为一个纯比例惯性环节或者简化为纯比例环节，因而使设计的系统和实际系统的特性出入较大，任金霞网提出了一种基于神经网络整定的模糊预估策略，利用神经网络整定PID参数进行了仿真探讨。模型预料等方法，高压辐闭路破裂系统的主要工艺参数限制包括稳定给料限制、处理量调整限制及产品粒度限制，对产品的粒度限制一般是采纳闭路筛分工艺来实现的，若生产中产品粒度变粗，则筛上返回量增加，即循环量增加，造成高压辐磨机的通过量要增加，功耗增加，由于新给矿量并没变更，所以增加的功耗也就用于矿石粒度的细度限制。张勇网依据皮带称得到的循环负荷的变更趋势，探讨矿石性质是否发生变更，确定是否须要调整高压辐磨机的设定压力，使设备的工作参数更为合理。董钢网建立针对曲线腔形圆锥破裂机的生产率计算模型，基于总体平衡理论，对圆锥破裂机破裂腔分层状况进行分析，将述破裂产品粒形的阅历模型与粒度预料模型相结合，建立基于粒度分布状况的破裂产品针片率预料模型、基于质量限制预料机制的圆锥破裂机优化设计模型，用于高效新型圆锥破裂机的设计。杨国亮】提出了一种基于大脑情感学习模型(BE1.)的人工智能限制方法，BE1.模型是基于大脑中杏仁体和眶额皮质组织信息间传递方式的计算模型，简称A-O系统模型，基于大脑情感学习模型的新智能限制器，应于圆锥破裂机限制系统，具有良好的反应速度和较强的鲁棒性。另外，为实现破裂过程挤满给矿，破裂机一种限制方法是将实际电流值与设定的偏差信号作为Pl调整器的输入信号，通过调整变频器的频率变更破裂机给矿皮带的速度，从而变更破裂机的给矿量，实现破裂机的自动充溢给矿【82】。陈夕松网供应了一种圆锥式破裂机挤满给矿的自动限制装置及其方法,对设备自动调整,使破裂机处在最佳负荷运行状态同时克服工人手动操作的不足,依据破裂机机腔料位高度自动调整给矿,实现挤满给矿的自动化。相比较而言，国外圆锥破裂机的限制系统选取电机工率和主传动破裂机排矿口尺寸作为限制主参数，检测压力、功率、给矿量等的变更来动态调整排矿口尺寸和给矿速率。系统的全部限制动作都是向着排矿口尺寸最小而给矿量最大的目标靠近网】。30.2.2 磨矿过程限制与优化磨矿是选矿过程特别重要的一个作业：一方面，磨矿过程的能耗占到了全厂能耗40%-50%,节能降耗需求剧烈；另一方面，磨矿过程也需保证有用矿物和脉石达到最佳单体解离、为下一选矿工序供应质量和流量合格的物料。磨矿过程所需的物料流量、矿浆浓度、设备和管路压力、矿仓和泵池料位等检测仪表已有成熟的解决方案；在此基础上，通过集成半自磨机、球磨机、旋流器、螺旋分级机等主要设备运转信息，实现磨矿过程连锁爱护，保证人员、设备及流程平安，优化操作岗位和减轻工人劳动工作量。近十年来，基于经典限制理论的基础自动限制已胜利应用于磨矿过程，主要包括下列回路：基于单变量和单回路的磨机恒定给矿、比例给水，稳定了磨矿浓度；基于串级限制的旋流器入料浓度或者螺旋分级机溢流浓度的定值限制，基于分段限制的旋流器分级限制。总体上我国在磨矿过程限制方面上停留在恒定给矿比例给水限制的阶段。ABC、AB等新型磨矿工艺的普遍应用，让半自磨机成为限制核心，我国在半自磨、球磨机负荷监测方面取得肯定进展，通过工业试验已经证明该项技术可以帮助挖掘磨机工作潜能，但目前距离稳定的商业化的限制软件产品还有一段距离，而磨矿过程优化限制软件产品在国外已经实现了商业化。近年来，国外在磨矿过程建模、软测量以及优化限制方面做了大量探讨工作。RoUX等185针对标准MPC计算负荷大问题，将模型预料限制（MPC）原理与近似动态规划相结合，将限制时域扩展至预料时域，开发了一种参考指令跟踪型的模型预料静态规划方法（MPSP）胜利地应用于单级闭路磨矿回路。Celep等阚对耐火金银矿石超细研磨的搅拌磨参数进行了优化，采纳一个三层Box-Behnken试验设计将响应面法（RSM）与二次规划相结合，对超细磨矿的操作参数（钢球直径、磨矿时间、球料比、搅拌转速）进行建模与优化。该方法用于对硫化铜的湿式球磨系统的一些参数进行建模探讨1.KaPakyUIU等-92利用能量平衡建立一个总的传热系数模型作为负载量、磨机转速、筒体/衬垫设计的函数，对磨机的能量损失进行建模，通过量化筒体的总传热系数对简体热传递的能量损失进行说明。Mitra网将数据驱动的建模技术应用于铅锌矿选矿厂的工业研磨操作来预料回路的输出变量、关键绩效指标（KPD包括吞吐量、三个粒级分数、固体百分比和循环负荷，运用了前馈神经网络（FNN）和递归神经网络（RNN）,利用基于物理和阅历方法的混合模型来近似的工厂的实际行为。JayaSimdara汨结合离散元法（DEM）与常用的磨损模型预料艾莎磨机中的搅拌盘的磨损规律，有利于对艾莎磨机的设计和改进。GUnda网介绍了一种方法来监测艾莎磨机轴向混合的方法，利用沿磨机长度的质量和能量相结合的平衡建立磨机中矿浆混合的预料模型。CaPeCe网通过将颗粒破裂模型与粒子间相互作用相结合，推导出一种非线性PBM的机械效率因子，有望提高干式磨机的设计，限制和优化。POWeIl阿针对AG/SAG磨机的操作对磨机填充敏感，开发磨机填充与性能指标（如吞吐量、功率和产品粒度）相关的磨矿曲线，以获得最佳的磨矿操作。吞吐量、功率和产品粒度在不同的填充水平达到峰值，通过建立磨矿曲线有利于操作员确定最佳的操作设定值。MCElroy网通过转筒外部可物理测量的变量来预料离子一离子（P-P）冲击能量。基于离散元（DEM）模型，针对水平旋转滚筒开发了一个软测量模型，定量预料p-p冲击能量。0.M.AIrUiZ等四通过基于地域和矿体的模型来预料磨矿处理量，并帮助制定矿石的开采支配和选厂检修的支配一最大化矿石的处理量。该模型通过基于功率的仿真方法将矿石的硬度、浮选给矿的粒度和磨矿的处理量联系起来，其中矿石的硬度通过对不同的区域或矿体进行邦德功指数试验、JK的落重试验或SMC试验获得。AkiraSato等附通过DEM仿真对磨矿介质的磨损率进行探讨，探讨发觉磨损率和磨机的转速、钢球的直径以及填充率都有亲密的关系，而且DEM计算的钢球的冲击能量与磨损率也存在肯定的对应关系。M.S.Powell等网通过运用EDEM软件，对衬板的磨损和提升条形态的变更状况进行了拟合和预料，并通过模型仿真探讨了磨机内的冲击能量，探讨的结果表明结合DEM建模和仿真方法可以为衬板的设计和改进供应有力的帮助。R.Y.Yang等附建立并验证了一个ISA磨机的DEM模型，运用流淌模式、速度、力场和功率描述了磨机内物料的流淌状况，探讨发觉粒子的阻尼系数对物料流淌性的影响可以忽视不计，而滑动摩擦系数、转速和填充料却对流淌性有显著的影响。M.SriRajRajeswari等Uool利用三维CFD胜利建立了流化床气固两相流的动态模型，形象化的展示了流化床内部的固体分布运动状况，并且分析了固体给矿速度、气体压力、分级速度等操作参数对于流化床工作的影响。A.Ebadnejad等通过响应曲面法建立半自磨的模型，该模型包括了钢球尺寸、介质填充率和混合填充率3个主要变量，并在模型中确定了这些变量与矿石粒度D80之间的关系。A.Remes等故】通过试验数据建立了一个磨矿过程仿真模型，并在探讨中发觉最有效的建模方法是分别定义每个变量的输入和输出变更，最终还通过模糊的模型预料限制实现了对给矿速率和粒度分布状况的优化。JianTang等“网通过FFT,KPCA,GA和1.S-SVM等算法探讨了对磨机负荷的软测量，并在试验室尺寸的磨机试验中进行了验证。MohammadKOr等”叫用模糊逻辑和粒子群优化技术对试验室磨机进行了建模和优化，并对比了模糊算法和回来算法，得到了最小化衬板磨损的条件。AUgUStineB.Makokha等通过建立一个带死区的串行搅拌器模探讨了模块浓度和给矿量对于磨矿时间的影响，通过分析得出了磨矿浓度和填充率对于磨矿时间的影响比给矿量更大的结论°R.Ahmadi等口咐通过磨矿的动力学方程和物料平衡公式建立了一个快速确定邦德工指数的方法，并通过试验验证了这一方法的有效性。针对磨矿分级限制系统非线性、大滞后、时变和随机干扰因素大的特点，国内近些年自主开发了先进的检测仪表解决了关键设备和流程工艺参数实时检测的问题，典型的检测仪表包括基于振动原理的磨机负荷监测系统、基于频谱分析的磨音电耳、粒度分析系统等；并将现代智能限制技术应用于磨矿过程，预料函数限制、模糊限制、专家系统和神经网络限制都有应用于工业现场的案例，与传统算法限制效果相比，智能限制算法能提高磨机处理量，稳定和提高分级质量。但是目前国内还未能开发出成熟、受到国内外同行认可的磨矿过程智能限制软件。磨矿限制策略探讨包括传统限制策略和现代限制策略,传统限制策略探讨包括PlD限制、Smith限制和解耦限制等，早期的磨矿分级基本采纳PlD单回路限制方式，如给矿、分级溢流、磨矿浓度等限制回路，针对时间滞后问题设计了预估补偿器，针对变量耦合问题设计了解耦补偿器。随着计算机技术与过程模拟仿真技术的发展，出现了一系列新型的现代限制策略探讨，主要包括模糊PlD限制、专家系统、模型预料限制、神经网络以及混合限制策略等0力。国内学者针对磨矿过程模糊限制的探讨与应用较多，主要是模糊限制不须要建立限制对象精确的数学模型，只需将现场操作人员的阅历和数据总结成较完善的语言规则，该方法适用于具有非线性、时变、