专利名称：一种硅藻土矿擦洗过程控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及选矿工艺的控制技术领域，尤其涉及一种硅藻土矿擦洗过程控制器。
背景技术：
硅藻土是一种具有天然纳米微孔且分布有规律、比表面积大、堆密度小、主要成分为无定型Si02的天然硅质多孔的非金属矿物，广泛应用于啤酒、饮料、饮用水、工业油脂等的过滤以及污水处理、建材、化工、农业、橡胶和塑料填料、造纸填料等领域，是许多产业必不可少的功能性矿物材料，具有广阔的应用前景。我国是硅藻土储量大国，在世界上仅次于美国，居第二位。但我国的硅藻土储量 中，绝大多数为低品位资源，能直接应用的优质硅藻土资源较少。在开采一级硅藻土资源的过程中，75%以上的低品位硅藻土资源被废弃，不仅严重浪费宝贵的硅藻土资源，而且污染当地的环境。低品位硅藻土矿的综合利用与深加工技术是目前和未来硅藻土开发利用行业所急需。在低品位硅藻土物理选矿中，擦洗是非常重要的环节。擦洗的作用主要是使矿石颗粒与颗粒之间产生磨剥，达到清洗、磨光和碎解的目的。为了增加颗粒与颗粒之间、颗粒与流体之间的作用强度，往往需要加入PH值调整剂，合适的pH值可以使流体的黏度增加，从而使运动的颗粒和流体与其他颗粒之间的搓揉作用加强。另外，硅藻土表面的黏土被擦洗后，需要加入分散剂，使黏土矿物充分分散而处于悬浮状态，为后续的沉降分离创造条件。由此可见，影响擦洗效果的主要工艺因素包括擦洗浓度、PH值调整剂用量、擦洗时间、擦洗强度和分散剂用量等。目前，对于工业化低品位硅藻土擦洗过程的操作主要依据实验室或中试得到的最佳工艺条件，所有工艺参数设定在固定值，对擦洗过程的控制采用的是人工操作。由于在实际生产过程中，原料性质经常发生改变，从而使擦洗机的工况偏离最佳状态，导致擦洗效果差，经常出现欠擦或过擦现象，致使硅藻土表面的黏土擦不净、孔隙堵塞率仍然很高或者硅藻结构破损严重等。
发明内容本实用新型提供了一种硅藻土矿擦洗过程控制器，解决了现有低品位硅藻土在擦洗过程中采用人工操作而出现的问题，它可以实现硅藻土擦洗过程自动化，达到高效、快速、连续地生产，改善擦洗效果，避免药剂过量，有利于补水的回用处理和尾矿的回收再利用，保护生态环境。本实用新型为实现上述目的、解决目前存在的技术问题所采用的技术方案是一种硅藻土矿擦洗过程控制器，其特征是包括微处理器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器；所述的微处理器分别连接所述的模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器。所述的模拟量输入模块包括光电隔离电路A、A/D转换电路和模拟量输入电路,光电隔离电路A与所述的微处理器连接，计量皮带秤、浓度计、补水流量计和pH计输出的4 20mA电流信号分别连接所述的模拟量输入电路，模拟量输入电路还连接A/D转换电路，A/D转换电路还连接所述的光电隔离电路A。所述的开关量输入模块包括光电隔尚电路B和开关量输入电路,光电隔尚电路B与所述的微处理器连接，光电隔离电路B还连接开关量输入电路，开关量输入电路还连接擦洗过程相关设备的接触器常开触点和计量泵故障触点，具体包括定量给料机接触器触点、计量皮带输送机接触器触点、第I槽擦洗电机接触器触点、第2槽擦洗电机接触器触点、第3槽擦洗电机接触器触点、第4槽擦洗电机接触器触点、补水电动阀接触器触点、pH调整剂计量泵故障触点和分散剂计量泵故障触点。在正常生产过程中，并且不是正常停机，所述
的微处理器一旦检测到设备的接触器触点由导通变为断开，表示发生接触器烧坏、电机过流或过载等故障，以及出现PH调整剂计量泵故障触点闭合或分散剂计量泵故障触点闭合，则微处理器输出报警并自动停止有关设备。所述的模拟量输出模块包括光电隔离电路C、D/A转换电路和模拟量输出电路,光电隔离电路C与所述的微处理器连接，光电隔离电路C还连接模拟量输出电路，模拟量输出电路输出8路4 20mA电流信号，分别连接定量给料机、补水电动阀、调整剂计量泵、分散剂计量泵、第I槽变频器、第2槽变频器、第3槽变频器和第4槽变频器，第I槽变频器连接第I槽擦洗电机，第2槽变频器连接第2槽擦洗电机，第3槽变频器连接第3槽擦洗电机，第4槽变频器连接第4槽擦洗电机。所述的微处理器用4 20mA电流信号控制定量给料机的振动频率，从而调节给料量；所述的微处理器用4 20mA电流信号控制补水电动阀的开度，从而调节补水量；所述的微处理器用4 20mA电流信号控制计量泵的动作频率，从而控制调整剂计量泵加入pH调整剂的流量、分散剂计量泵加入分散剂的流量；所述的微处理器分别用4 20mA电流信号控制第I槽变频器至第4槽变频器，调整擦洗电机的转速，从而控制第I槽至第4槽擦洗机的擦洗强度。所述的开关量输出模块包括光电隔离电路D、固态继电器组和开关量输出电路,光电隔离电路D与所述的微处理器连接，光电隔离电路D还连接固态继电器组，固态继电器组连接开关量输出电路，开关量输出电路还连接系统设备的接触器线圈，具体包括定量给料机接触器线圈、计量皮带输送机接触器线圈、第I槽擦洗电机接触器线圈、第2槽擦洗电机接触器线圈、第3槽擦洗电机接触器线圈、第4槽擦洗电机接触器线圈、补水电动阀接触器线圈、调整剂计量泵接触器线圈、分散剂计量泵接触器线圈、传感器总电源接触器线圈。所述的液晶触摸显示屏包括液晶显示器和触摸屏，是人机交互的界面，所述的控制器接受触摸屏的输入信息或命令，执行相应的动作，并将结果发送给液晶显示器。所述的参数保存电路包括存储器和上拉电阻，所述的存储器通过I2C总线与所述的控制器连接，在存储器中保存系统的配置参数。所述的RS-485总线收发器用于将TTL电平转换为RS-485差分电平，所述的微处理器通过RS-485总线收发器连接RS-485网络，与远程的计算机通讯，实现远程控制和监视硅藻土矿擦洗过程。[0016]所述的复位电路包括电压监视和复位芯片，该芯片包括电源电压输入端、计数器清零端和复位端，复位端与所述的微处理器连接，计数器清零端与所述的微处理器连接，当电源电压低于微处理器的工作电压范围时，在复位端产生复位脉冲，使所述的微处理器复位；另外，在200毫秒内所述的微处理器没有脉冲从计数器清零端输入，则复位端产生复位脉冲，也使所述的微处理器复位。本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器，其优点是自动化程度高、操作方便简单、系统稳定可靠、抗干扰能力强、并能实现远程监视和控制，有利于硅藻土矿擦洗过程连续、闻效和稳定的生广。
图I为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的原理框图；图2为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的模拟量输入模块的原理框图；图3为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的开关量输入模块的原理框图；·图4为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的模拟量输出模块的原理框图；图5为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的开关量输出模块的原理框图；图6为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的设备联系示意图；图中I为硅藻土原矿缓冲仓，2为定量给料机，3为计量皮带输送机，4为四槽擦洗机，5为缓冲罐，6为变频器柜，7为补水电动阀，8为补水流量计，9为pH调整剂计量泵，10为分散剂计量泵，11为第I槽擦洗电机，12为第2槽擦洗电机，13为第3槽擦洗电机，14为第4槽擦洗电机，15为配电柜，16为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器，17为远程计算机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。图I为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的原理框图，包括微处理器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器；所述的微处理器分别连接所述的模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器。所述的液晶触摸显示屏包括液晶显示器和触摸屏，是人机交互的界面，所述的控制器接受触摸屏的输入信息或命令，执行相应的动作，并将结果发送给液晶显示器。所述的参数保存电路包括存储器和上拉电阻，所述的存储器通过I2C总线与所述的控制器连接，在存储器中保存系统的配置参数。所述的RS-485总线收发器用于将TTL电平转换为RS-485差分电平，所述的微处理器通过RS-485总线收发器连接RS-485网络，与远程的计算机通讯，实现远程控制和监视硅藻土矿擦洗过程。所述的复位电路包括电压监视和复位芯片，该芯片包括电源电压输入端、计数器清零端和复位端，复位端与所述的微处理器连接，计数器清零端与所述的微处理器连接，当电源电压低于微处理器的工作电压范围时，在复位端产生复位脉冲，使所述的微处理器复位；另外，在200毫秒内所述的微处理器没有脉冲从计数器清零端输入，则复位端产生复位脉冲，也使所述的徽处理器复位。图2为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的模拟量输入模块的原理框图，包括光电隔离电路A、A/D转换电路和模拟量输入电路，光电隔离电路A与所述的微处理器连接，计量皮带秤、浓度计、补水流量计和PH计输出的4 20mA电流信号分别连接所述的模拟量输入电路，模拟量输入电路还连接A/D转换电路，A/D转换电路还连接所述的光电隔离电路A。图3为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的开关量输入模块的原理框图，包括光电隔离电路B和开关量输入电路，光电隔离电路B与所述的微处理器连接，光电隔离电路B还连接开关量输入电路，开关量输入电路还连接擦洗过程相关设备的接触器常开触点和计量泵故障，具体包括定量给料机接触器触点、计量皮带输送机接触器触点、第I槽擦洗电机接触器触点、第2槽擦洗电机接触器触点、第3槽擦洗电机接触器触点、第4槽擦洗电机接触器触点、补水电动阀接触器触点、PH调整剂计量泵故障和分散剂计量泵故障。在 正常生产过程中，并且不是正常停机，所述的微处理器一旦检测到设备的接触器触点由导通变为断开，表示发生接触器烧坏、电机过流或过载等故障，以及出现PH调整剂计量泵故障点闭合或分散剂计量泵故障点闭合，则微处理器输出报警并自动停止有关设备。图4为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的模拟量输出模块的原理框图，包括光电隔离电路C、D/A转换电路和模拟量输出电路，光电隔离电路C与所述的微处理器连接，光电隔离电路C还连接模拟量输出电路，模拟量输出电路输出8路4 20mA电流信号，分别连接定量给料机、补水电动阀、调整剂计量泵、分散剂计量泵、第I槽变频器、第2槽变频器、第3槽变频器和第4槽变频器，第I槽变频器连接第I槽擦洗电机，第2槽变频器连接第2槽擦洗电机，第3槽变频器连接第3槽擦洗电机，第4槽变频器连接第4槽擦洗电机。所述的微处理器用4 20mA电流信号控制定量给料机的振动频率，从而调节给料量；所述的微处理器用4 20mA电流信号控制补水电动阀的开度，从而调节补水量；所述的微处理器用4 20mA电流信号控制计量泵的动作频率，从而控制调整剂计量泵加入pH调整剂的流量、分散剂计量泵加入分散剂的流量；所述的微处理器分别用4 20mA电流信号控制第I槽变频器至第4槽变频器，调整擦洗电机的转速，从而控制第I槽至第4槽擦洗机的擦洗强度。图5为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的开关量输出模块的原理框图，包括光电隔离电路D、固态继电器组和开关量输出电路，光电隔离电路D与所述的微处理器连接，光电隔离电路D还连接固态继电器组，固态继电器组连接开关量输出电路，开关量输出电路还连接系统设备的接触器线圈，具体包括定量给料机接触器线圈、计量皮带输送机接触器线圈、第I槽擦洗电机接触器线圈、第2槽擦洗电机接触器线圈、第3槽擦洗电机接触器线圈、第4槽擦洗电机接触器线圈、补水电动阀接触器线圈、调整剂计量泵接触器线圈、分散剂计量泵接触器线圈、传感器总电源接触器线圈。图6为本实用新型一种硅藻土矿擦洗过程控制器的设备联系示意图。存储于缓冲仓I的硅藻土原矿由定量给料机2给入适量的硅藻土矿至计量皮带输送机3，根据计量皮带输送机测得的实际硅藻土矿重量，由控制器16反馈调节定量给料机2的振动频率；计量皮带输送机3再将硅藻土矿给入擦洗机4，在擦洗机4的第I槽，分别加入水和pH调整剂，由硅藻土矿的给料量确定补水量，再根据浓度计检测的实际擦洗矿浆的浓度，调节补水电动阀7的开度，从而精确控制补水量和擦洗矿浆的浓度。由pH计测得的实际矿浆pH值，根据与设定pH值的差值，由控制器输出相应的4 20mA电流信号，控制pH调整剂计量泵的动作频率，从而改变pH调整剂的加药量，稳定擦洗矿浆的pH值在9 10之间。硅藻土矿浆经过第I槽擦洗一定时间后，由槽间隔板底部开口进入第2槽，在第2槽擦洗一定时间后，由槽间隔板上部开口进入第3槽，在第3槽擦洗一定时间后，由槽间隔板底部开口进入第4槽，在第4槽擦洗一定时间后，由排浆口排出擦洗后的硅藻土矿浆。擦洗时间取决于进入擦洗机的给矿量和补加水量，如果硅藻土原矿中黏土含量高、硅藻壳体微孔堵塞严重，需要长的擦洗时间，可以通过减小给矿量和补加水量来实现。在叶轮的结构一定的情况下，擦洗机的擦洗强度与擦洗电机及其叶轮的转速有关。第I槽至第4槽的擦洗强度由每槽的擦洗电机对应的变频器来控制，四台变频器安装在 变频器柜6中，控制器16可以独立输出4路4 20mA的电流信号，分别控制四台变频器，进而改变对应的电机的工作频率，实现控制擦洗电机及其叶轮的转速。在擦洗机第4槽，根据擦洗矿浆浓度大小，加入适量的分散剂，使粘土矿物处于悬浮状态，当矿浆浓度为30% 35%时，分散剂六偏磷酸钠的用量为140ml/min 160ml/min ;当矿浆浓度为35% 40%时，分散剂六偏磷酸钠的用量为160ml/min 180ml/min。定量给料机2、计量皮带输送机3、补水电动阀7、补水流量计8、浓度计、pH计、pH调整剂计量泵9、分散剂计量泵10和变频器柜6分别与控制器16连接，控制器16安装于配电柜15内，第I槽擦洗电机11、第2槽擦洗电机12、第3槽擦洗电机13和第4槽擦洗电机14分别与变频器柜6连接，变频器柜6与控制器16连接，控制器16与远程计算机17连接，远程计算机17通过RS-485总线与本实用新型的控制器16通讯，实现硅藻土矿擦洗过程的远程监视、操作和控制。本文中所描述的具体实施例只是对本实用新型精神作举例说明，本实用新型所属技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求1.一种硅藻土矿擦洗过程控制器，其特征在于包括微处理器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器，所述的微处理器分别连接所述的模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器。
2.根据权利要求I所述的硅藻土矿擦洗过程控制器，其特征在于所述的模拟量输入模块包括光电隔离电路A、A/D转换电路和模拟量输入电路,光电隔离电路A与所述的微处理器连接，计量皮带秤、浓度计、补水流量计和PH计输出的4 20mA电流信号分别连接所述的模拟量输入电路，模拟量输入电路还连接A/D转换电路，A/D转换电路还连接所述的光电隔离电路A。
3.根据权利要求I所述的硅藻土矿擦洗过程控制器，其特征在于所述的开关量输入模块包括光电隔离电路B和开关量输入电路，光电隔离电路B与所述的微处理器连接，光电隔离电路B还连接开关量输入电路，开关量输入电路还连接擦洗过程相关设备的接触器常开触点和计量泵故障触点，具体包括定量给料机接触器触点、计量皮带输送机接触器触点、第I槽擦洗电机接触器触点、第2槽擦洗电机接触器触点、第3槽擦洗电机接触器触点、第4槽擦洗电机接触器触点、补水电动阀接触器触点、pH调整剂计量泵故障触点和分散剂计量泵故障触点。
4.根据权利要求I所述的硅藻土矿擦洗过程控制器，其特征在于所述的模拟量输出模块包括光电隔离电路C、D/A转换电路和模拟量输出电路，光电隔离电路C与所述的微处理器连接，光电隔离电路C还连接模拟量输出电路，模拟量输出电路输出8路4 20mA电流信号，分别连接定量给料机、补水电动阀、调整剂计量泵、分散剂计量泵、第I槽变频器、第2槽变频器、第3槽变频器和第4槽变频器。
5.根据权利要求I所述的硅藻土矿擦洗过程控制器，其特征在于所述的开关量输出模块包括光电隔离电路D、固态继电器组和开关量输出电路，光电隔离电路D与所述的微处理器连接，光电隔离电路D还连接固态继电器组，固态继电器组连接开关量输出电路，开关量输出电路还连接系统设备的接触器线圈，具体包括定量给料机接触器线圈、计量皮带输送机接触器线圈、第I槽擦洗电机接触器线圈、第2槽擦洗电机接触器线圈、第3槽擦洗电机接触器线圈、第4槽擦洗电机接触器线圈、补水电动阀接触器线圈、调整剂计量泵接触器线圈、分散剂计量泵接触器线圈、传感器总电源接触器线圈。
专利摘要本实用新型公开了一种硅藻土矿擦洗过程控制器，属于选矿工艺控制技术领域。其特征在于包括微处理器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器，所述的微处理器分别连接所述的模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、液晶触摸显示屏、参数保存电路、复位电路和RS-485总线收发器。本实用新型的自动化程度高、操作方便、稳定可靠、抗干扰能力强、能实现远程监视和控制，特别适合于黏土质矿物的擦洗过程控制。
文档编号B03B13/04GK202666979SQ20122030557
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者杨小平, 郑水林 申请人:中国矿业大学(北京)