This article focuses on quantifying the benefits of process con-trol systems in the mineral processing industry. The benefits sought in the mineral processing industry are the same sought in other commodity industry, namely throughput gain, process sta-bility, energy consumption reduction, and increased yield. A survey by Bauer and Craig (2007) of 66 respondents from diverse com-modity industries, including mineral processing, reported on the preferred types of control systems and hinted to some gains in throughput of between three and ten percent. Two years later, Wei and Craig (2009) narrowed their survey to mineral processors only, of which 68 responded, the majority of them from the precious metals and base metals industries in Africa and Europe. Of all respondents, 35% used single-stage milling in closed circuit, 30% used two-stage milling in open and closed circuits, 22% used two-stage milling in closed circuits, and 15% used other circuit configurations. The respondents used one or more control strategies, PID control being the most common, multivariable control and expert system-based control being on par, following distantly by fuzzy logic control, neural networks, and others (adaptive/self-tuning control, model predictive control, linear pro-gramming, statistical process control, dead-time compensation control, constraint control). Eighty-nine per cent of respondents used on/off trials to demonstrate the benefits of the control system. Greater process stability was common amongst 71% of respon-dents, throughput gain by 54% of them, energy consumption reduction by 50%, increase yield of the valuable products by 43%, operating labour reduction by 30%, downtime reduction by 21%, and better plant safety by 16%.

The business case for a control system needs to consider the costs of control hardware, control software, consultant labour, pro-duction loss due to installation downtime, and hardware/software maintenance. Against these costs are the benefits of lower operat-ing costs and higher metal production. Metal production is given by the product of head grade, throughput and recovery (metal produced = grade throughput recovery). Assuming grade to be constant, a key objective of control systems in milling opera-tions is to establish the ore throughput and recovery relationship, shown indirectly in Fig. 1 as ore throughput and metal production. For some ores, increasing throughput outweighs the possible decrease in recovery caused by a coarser grind and lower grain liberation. For others, there exists a throughput lsquo;lsquo;sweet spotrsquo;rsquo; above which recovery drops so sharply that it defeats entirely the throughput gain. Controlling throughput and grind size with adjustment of ore feed rate to the mill and water flow rate to sumps and mills is the foundation of grinding control system.

Whereas Wei and Craig (2009) identified the users of grinding control systems and cited the qualitative benefits of such systems, the present article goes one step further, compiling quantitative data for such benefits. It is the first time that a compilation of this sort is made. Metallurgists and process engineers interested in implementing control systems will find much value in this compilation, having now readily available quantitative evidence from many different sources to build a business case in support of continuous improvement initiative for grinding systems.

This study was realized independently of the survey of Wei and Craig (2009). It pulled information from eighteen published sources, which included conference proceedings, referred journal articles, and vendor brochures. No operations survey was conducted.

The published literature contains many articles about grinding control systems, many of a theoretical nature with no reference to any operations, and others presenting simulations that refer to certain operations. Even though such articles may cite performance benefits, they are not the subject of this study, concerned only with actual operational data.

Gold, platinum, copper, nickel, zinc, and iron operations from across North America, South America, Africa, and Australia, were examined. There were zero rod mill operations, three ball mill operations, nine SAG mill operations, three rod and ball mill operations, zero rod and SAG mill operations, and seven ball and SAG mill operations.

Table 1 summarizes the information collected as a function of the type of control system and the commercial control system used, the objective(s) set out for the control system, the manipu-lated and controlled variables, and a suite of quantitative metrics, including mill load, grinding media wear, power consumption, ore throughput, cyclone performance, recovery benefit, labour, downtime and utilization, and safety.

The types of control system used were: twelve operations using expert systems, six using model predictive controllers (MPC) (no mention whether linear or non-linear), five using fuzzy logic, and occasional applications of multivariate controllers and other systems (PID control, adaptive/self-tuning control, neural network-based control, linear programming, statistical process control, dead-time compensation control, and constraint control).

Emerson Delta V MPC, ABB Linkman Expert Optimizer, Invensys Connoisseur, Honeywell Profit Suite, Gensym G2, Prediktor, Metso Adaptive Predictive Model, and Metso OCS process control soft-ware are common commercial control packages (Thwaites, 2009). The dominance of the expert system is reinforced by the claim of

White et al. (2004) citing that the former Minnovex (now SGS) installed fifteen expert crusher control systems from 1995 to 2006. SGS Minnovex competition is Metso OCS. Mintek takes up a large share of the market for MPCs. Mintek MillStar has been implemented on many circuit configurations, including platinum group metals and gold in South Africa, nickel in

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本文主要讨论在矿产加工行业量化过程CON-控制系统的好处。在矿物加工工业寻求的益处是在其它商品业，即通过增益，STA-过程相容性，降低能耗，并增加产量寻求的相同点。由鲍尔和来自不同COM-modity行业，包括选矿66%的受访者，克雷格（2007）的调查报告上的首选类型的控制系统，并暗示吞吐量的3到10％之间的部分涨幅。两年后，魏和Craig（2009）缩小了调查，只有矿物的处理器，其中68回答，来自非洲和欧洲的贵金属和基础金属行业的大多数人。所有受访者中，在闭路35％的人使用单级铣，30％的人使用两阶段铣开式和闭式回路，22％的人使用两阶段铣封闭电路，以及15％用于其它电路配置。受访者使用的一个或多个控制策略，PID控制是最常见的，多变量控制和基于专家系统的掌控之中看齐，采用模糊逻辑控制，神经网络和其他遥远以下（自适应/自校正控制，模型预测控制，线性亲编程，统计过程控制，死区补偿控制，约束控制）。八九％的受访者使用开/关试验证明了控制系统的好处。更大的工艺稳定性是共同之中respon-凹痕，吞吐量增益的71％由其中的54％，能量消耗降低了50％，21％43％提高有价值的产物的产率，30％操作劳动减少，停机时间减少16％，和更好的工厂安全。

的商业案例的控制系统需要考虑控制硬件，控制软件，顾问劳动，亲duction损失因安装停机时间，以及硬件/软件的维护成本。针对这些成本较低OPERAT-ING成本和较高的金属制作的优点。金属生产由头部级，吞吐量和恢复（金属制造=等级可以通过恢复）的乘积给出。假设等级为常数，控制系统的铣削歌剧系统蒸发散的主要目标是建立矿石吞吐量和恢复的关系，图中所示的间接。 1矿石吞吐量和金属制作。对于一些矿石，增加吞吐量胜过复苏造成的粗研磨和较低的粮食解放可能会下降。对于其他人来说，存在一个吞吐量甜蜜点以上的恢复下降那么厉害，它完全违背了吞吐量增益。控制吞吐量和研磨尺寸矿石进给速率将磨和水流量，以污水坑和钢厂调整粉磨控制系统的基础。

而卫和Craig（2009年）确定的磨削控制系统的用户，并列举这种系统的定性收益，本文章更进一步，编制这种福利的量化数据。这是第一次，这种编译而成。冶金学家和兴趣实现控制系统将在此编译发现太大的价值，现在有许多不同来源现成的量化证据打造支持持续改进举措的研磨系统的商业案例工艺工程师。

这项研究是实现独立威和Craig（2009）的调查​​。它从18公布的资料来源，其中包括会议记录，称杂志文章和小册子供应商拉到信息。没有业务调查进行的。

在公开发表的文献包含有关磨削控制系统，许多理论性，没有提及任何操作，和其他人提出引用某些操作的模拟多篇。尽管这样的文章可能引用的性能优势，它们不属于本研究的主题，只关心实际的运营数据。

黄金，铂金，铜，镍，来自北美，南美，非洲和澳洲锌和铁的操作，进行了检查。有零棒磨机操作，三球磨机操作，九半自磨机操作，三棒和球磨机操作，零杆和半​​自磨机操作，七球和半自磨机操作。

表1总结了收集为用于控制系统的类型和商业控制系统的功能的信息，设置了用于控制系统，manipu-迟来和控制变量的目标（S），和一套定量的度量，其中包括磨机负荷，研磨介质的磨损，功耗，矿石吞吐量，旋风的表现，复苏中受益，劳动力，停机时间和利用率和安全性。

控制系统中使用的类型是：使用模型预测控制器（MPC）（没有提及线性或非线性是否），五采用模糊逻辑，和多元控制器偶然的应用程序和其它系统中使用专家系统，六12操作（PID控制自适应/自校正控制，基于神经网络的控制，线性规划，统计过程控制，死区补偿控制，约束控制）。

艾默生达V MPC，ABB联系人优化专家，英维思鉴赏家，霍尼韦尔利润套房，Gensym G2，Prediktor，美卓自适应预测模型，以及美卓OCS过程控制软洁具是常见的商业控制程序包（香棒，2009）。专家系统的主导地位是由索赔钢筋

白等。 （2004）援引前Minnovex（现SGS）安装十五个专责小组破碎机控制系统，从1995年到2006年SGS Minnovex竞争是美卓OCS。 MINTEK占用了的MPC一个大的市场份额。 MINTEK MILLSTAR已实施许多电路配置，包括铂族金属和黄金在南非，镍在津巴布韦，博茨瓦纳和澳大利亚，波兰银，铅和锌在墨西哥，巴西黄金和铜，而铜。

虽然这项研究并没有讨论控制系统的基本原理，值得一提的两个最常用的系统之间的一些主要差异：专家系统VS MPC。专家系统使用运营商的模式; MPC使用系统（卡特，2010年）的MATHE-matical模式。专家系统是代数和以规则为基础; MPC是基于算法和预测。专家系统有矿物流程的优化监控。 MPC轨道设定值很好，预测并减少干扰，并可以用于优化。

当中的参考咨询，磨操作毁誉参半控制系统，实现吞吐量增益（13实例报告），通过研磨尺寸控制（9例）增加了恢复，在电路（六次）的不同区域较小的变化，的更大的控制权磨机负荷（四个实例），并没有磨出来（三个实例）。没有操作报告说他们的试验测试多个控制系统。

最常提到的好处是增加了吞吐量，接着还原的吞吐量变异，降低了磨机负荷变异性，在功耗的降低，实现了目标尺寸，磨料尺寸分布的收紧，和一个恢复增益。的好处这一分析证实卫和Craig（2009）的报告最常过程稳定性的改善，增加吞吐量，降低能耗，并增加金属生产之前的调查结果。对于大多数的这些好处定量数据在下一小节中给出。

吞吐量增益是过程控制系统，其次是较小的吞吐量变化的最经常提到的好处。图。图2示出了广泛的吞吐量增益为每种类型的控制系统。专家系统的吞吐量增益数据是由爱德华兹等人的支持。 （2002）援引谁有前雇主，ously报道典型的吞吐量之间 4％的涨幅和 8％与专家系统四位作者。咨询这些出版物中，没有报道的吞吐量损失;它解释说这可能经历了吞吐量损失行动并没有公布结果。竖条图2表示的范围内的平均值。五到百分之七的吞吐量增益是这些类型的控制系统的平均值。没有系统似乎优于其他。

大多数使用模型预测控制器的操作还对吞吐量的变异显著减少了22％和92％之间的一个因素。使用其他控制系统操作并没有使吞吐量变化减少这种频繁的提及。

表1显示了显著引用引用少复苏的增益。从0.7％至1％是报告的范围内。当使用一个模糊逻辑控制器，斯特拉塔镍拉格伦操作所报告的在恢复0.7％的损失，但在吞吐量增长3-6％，这样的损失所抵消。操作产生更多的镍作为一个整体，但来到在输给尾矿每镍吨送入，否则将已经恢复，能够更加最佳条件下的0.7％的价格。

利用专家系统五大业务报道高达1％恢复涨势。一个操作引用没有收获，但看到了更高的吞吐量，更低的功耗，并减少停机磨好处。两个操作引用某些增益，但并没有引述的值，以及剩余的两个引0.6％和1％的增益，除了报告一个吞吐量增加。在回收的增加必须已在研磨尺寸减小的直接结果;一些操作增加了高达1.4％的矿石传递75流明的百分比，而另一个由10流明降低了P80。更高的吞吐量和回收率较高的组合是可以预料的最好的结局，保证产生较高的金属产量。

一个帕拉波拉矿业公司的业务包括了每个棒磨机随后在开路球磨机（杜立石，2001年）六个平行铣削电路。它报告恢复0.9％的增益，以及一个可以通过增益，使用一个内部的MPC设计用来减少粒径对于给定的通过量，或增加吞吐量对于给定的颗粒大小。不幸的是，冶金学家无法确定控制器或矿工-alogy的变化是否是负责该增益。

6个操作所报告的CON-控制系统的大于90％的利用率。同时鼓励，这一发现偏差;它很可能是使用的控制系统更间歇性植物不会公布他们的表现。 MINTEK确定，对于不利用控制器的主要的原因是：（1）在矿石类型或颗粒尺寸的变化，（2）操作人员过快反应可能不被控制器引起小心烦，及（3）的控制器是不调谐。

五个操作的磨机负荷报告评论说，当控制系统在使用中，负载的变化减少了40-90％。只有Leeudoorn金矿表示，该控制系统由2.9％增加了轧机的负荷。 AngloGold Ashanti公司Kopanang和斯特拉塔士达科纳的专家系统，防止磨过载。

两个操作上报至在研磨介质的消耗减少15％。斯特拉塔斯特拉斯科在南非铂金的操作经验少磨grindouts。操作引报警少，少磨停止/启动，少磨停产，并在磨机进料料斗和密封件减少了维护。两厂专门报道正在达到80％的设定值与使用的控制系统更快。相对于旋风分离器性能，通过由32-52％，由50-85％的气旋密度，和由20-92％的气旋溢出率降低气旋压力的可变性大多取得的好处。

无植物报道减少劳动或使用的控制系统的增加的安全性，虽然一个操作引更好船员士气。

在研磨和浮选流程，运营效率的新时代寻求从矿石储量提高生产率和恢复。实施一般少于一百万美元的控制系统实现了这一目标。采矿业已经主要用于专家系统，模型预测控制，和模糊逻辑控制系统。二十采矿业务遍及世界各地的控制力SYS-TEM的表现评论的，好处是不争的：吞吐量1-16％的涨幅，在恢复到1％的涨幅，研磨和浮选等诸多好处的同时，操作人员少干预，和少于6个月，投资回收期（BOUCHE等，2005;米奇，2006）。

曝光增加到精细传播，低品位矿石突出的矿物梧桐尝试诊断问题，提高加工手段了解煤矸石矿物学的重要性。不需要煤矸石材料的多个阶段的存在阻碍经常有用矿物的解放，然后超微粉碎须达到足够的选矿回收率。通常，广泛CLAS-划定的土，层状硅酸盐类矿物存在于许多低品位矿石共同煤矸石组件（例如，在基斯山镍硫化矿蛇纹石，西澳大利亚（高级和托马斯，2005年）和滑石在Bushvelt复杂，南非（Schouwstra等人，2000））。在过去，某些这些矿石的处理一直是个问题;以例如降低生产性能，复杂尾矿处理，所产生的抽吸挑战困难。不过，业内人士的

的具体影响和潜在的解决方案，以层状硅酸盐处理相关问题的理解仍然不佳。研究页硅酸盐矿物悬浮液的流动行为的基本分析是越来越大的兴趣，尤其是在低品位矿石选矿的上下文中的一个区域。这些知识将是-病房找到长期解决目前所遇到的加工问题是有益的。

由于化学风化，热液蚀变和沉积沉积的最有可能的产品，层状硅酸盐矿物是在几个矿藏包括铜porphyrys，红土镍矿，火山丰富的挥发性火成岩和煤炭储量COM-MON副矿物。其结果是，层状硅酸盐矿物与几个有价值的矿物质包括（但不限于）铜，镍，铁，金，铀相关联。因此，从硅酸盐脉石矿物的存在产生的不利影响在整个采矿和矿物加工行业普遍。这使得对低品位矿石的整体处理层状硅酸盐矿物煤矸石的意义是显而易见的。大多数研究链接矿物学冶金性能被限制在矿石常常创建，既难以控制和量化的环境。 （例如Burdukova等人，2008; Shabalala等人，2011;维思等人，2007; Jorjani等人，2011年）。然而，很少有研究，旨在确定具体的单元操作的范围内不同的层状硅酸盐矿物的具体行为。事实上，这个领域，是RELA地还以在其应用到选矿行业新。

事实上，已有一些有价值的基础研究CON管道式上属于层状硅酸盐组部分矿物质;与大多数限于高岭石和蒙脱石的研究（例如Cruz等人，2013年）。然而，这些研究大多已倾斜向其他行业如纳米复合材料科学，陶瓷制造，化妆品，造纸和土壤净化（如Miano和Rabaioli，1994;戴黄，1999; Gier的和约翰斯，2000; Plotze等，2003; Banfill等人，2009; Viseras等人，2010; Duman的等人，2012）。在这些应用中，如涉及到选矿上下文的关键问题是未必感兴趣的相同点。然而，研究在这些领域中识别所述非对称的粒子的形状，胶体粒径和各向异性表面电荷性质证明是给再spective工业（兰特和梅尔顿，1977有用的关键因素一直基础;詹姆斯和Williams，1982年;瓦利和巴赫曼，1988;秤等人，1​​990; Permien和Lagaly，1994; Johnson等人，1998; BENNA等人，1999; Luckham和罗西，1999; Lagaly和Zeismer，2003;Tombaacute;cz和Szekeres， 2006; Burdukova等人，2007）。

一些当代的定义都归类为“粘土”矿物与尺寸小于20微米的颗粒（如鹿等，1992;博格斯，2006;Środoń，2006）。在这些胶体颗粒尺寸，表面的特定区域是更大和表面电荷的影响就越大。细脉石的浓缩物，煤泥涂料“差沉降速率的形成和增加停留时间的夹带的likeli罩也增强（Arnold和Aplan，1986）。当存在于矿石，因为他们的精细尺寸使它们VIR-tually不可避免的，他们将进入处理电路。

页硅酸盐矿物的特征还在于通过其特有的非球形颗粒形状。使用合成材料的基本流变研究已经有利中表明弦支锡永流变行为变得与来自球形形态较大偏差日益复杂（Barnes等人，1989）。流变复杂性，在这种情况下，描述了非牛顿行为EXPE-rienced通过与非线性增加屈服应力和粘度随固体含量相关的悬浮液。非球形形态在矿物系统的相关性在稠密介质分离的研究证实，与球形硅铁颗粒等效泥浆密度和粒度的悬浮液，表现出比不规则形状的磁铁矿颗粒的粘度低（Collins等，1974）。这种差别归因于在长度上二叔ameter（L / D）比率，其中非牛顿行为被更加亲nounced与/ L越大的颗粒D比（堀及平德，1979）的变化。

层状硅酸盐矿物的聚集行为由他们的各向异性的表面电荷性质更加复杂;从而重新sults在边缘和不同的收费面孔。电荷的这些表面上的推导已经大大的调查，并且仍然很多争论的区域。传统上，面对表面被认为携带一个永久性的结构的负电荷，由于较高价离子的同晶子stitution（例如Si 4 的）较低化合价的离子（例如铝

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