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金浮选粗选槽机理建模及浮选药剂用量优化控制
摘要：
本文采用数学建模和控制策略相结合的方法，研究金浮选粗选槽机理，建立数学模型，通过对浮选药剂用量优化控制，提高金矿选矿生产效率，减少生产成本，达到经济效益和环保效益的双重目标。
一、引言
金矿是重要的金属资源，其开采和生产对于国民经济发展具有重要的意义。金矿选矿是一项综合性工艺，其中浮选工艺是金矿选矿中的重要环节。在浮选过程中，浮选药剂用量是影响浮选效果的重要因素。传统的控制方法往往采用经验控制，难以实现最佳浮选药剂用量的控制，从而会导致浮选效率低下，降低金矿选矿生产效率，增加生产成本。因此，此文提出了数学建模和控制策略相结合的方法，以优化控制浮选药剂用量，提高金矿选矿生产效率，降低生产成本。
二、金浮选粗选槽机理建模
1.浮选机理
金浮选是通过将含金矿石与浮选药剂一同进入浮选槽中，利用物理和化学作用使含金矿石与浮选药剂结合成泡沫，从而使泡沫上浮，通过分选达到提高含金矿石产率的目的。
2.粗选槽机理
在浮选槽中的矿石泡沫被分离后，被振动筛板分离出来，形成粗粒浮选和细粒浮选槽，下沉的矿石泡沫被称为尾矿。矿石泡沫在槽中静置一定时间，泡沫消失后，金属矿物沉淀在槽底，成为粗粒浮选尾矿。粗选槽的主要功能是通过冲洗，降低粗浮选尾矿中灰泥的含量，提高金属回收率。
3.数学模型
为了研究金浮选粗选槽机理，我们建立了数学模型。模型的假设条件如下：假设金矿选矿生产过程符合稳态条件；浮选槽中金矿含量为C1，浮选药剂含量为C2；粗选槽中金矿含量为C3，灰泥含量为C4。通过将浮选槽和粗选槽的机理、流量、含量等参数融合，建立了数学模型：
C1(t)=(^t)/(^t+τ1)(Kεε+C2ε/(1-ε))--------(1)
C2(t)=Q2C2in/Q1+C1ε/(1-ε)----------(2)
C3(t)=Q3C3in/Q4+C4(1-ε)/(1-a)---------(3)
C4(t)=Q4C4in/Q3+C3a/(1-a)---------(4)
其中，C1、C2、C3、C4分别代表浮选槽和粗选槽中金矿含量和灰泥含量；Q1、Q2、Q3、Q4分别代表浮选槽和粗选槽中的流量；C2in、C3in、C4in分别代表浮选药剂、粗浮选尾矿、灰泥的入口含量；ε代表浮选槽中的气泡含量，a代表粗选槽中泥浆中灰泥的比例系数。
三、浮选药剂用量优化控制
在浮选过程中，浮选药剂用量的控制是十分重要的，通过优化浮选药剂用量，可以提高浮选效率，减少浪费，降低生产成本。基于数学模型，我们提出了一种浮选药剂用量优化控制策略。
1.控制思路
由于浮选药剂用量影响浮选效果，因此，我们提出了基于PID控制器的浮选药剂用量控制策略。控制系统的输入量是浮选药剂用量，输出量是浮选槽中金矿含量和粗选槽中金属矿物含量，控制目标是使得金属矿物含量最大化，浮选药剂用量最小化。
2.控制方案
PID控制器的控制目标是将浮选槽中金矿含量和粗选槽中金属矿物含量控制在一个合理的范围内，控制方案如下：
每次取样后，计算偏差DT，即期望金属矿物含量和浮选药剂用量设定值的差值；
根据偏差DT和上次浮选药剂用量的差值Dp，计算调节量DR；
根据PID控制器的公式，计算新的浮选药剂用量，进行调节。
调节后浮选药剂用量越接近最优值，浮选效率就越高，生产成本就越低。
四、结论
本文在金浮选粗选槽机理研究的基础上，建立了数学模型，并提出了基于PID控制器的浮选药剂用量优化控制策略。通过对浮选药剂用量进行优化控制，能够使金属矿物含量最大化，浮选药剂用量最小化，提高浮选效率，降低生产成本，提高经济效益和环保效益的双重目标。