一种连测式矿浆浓度检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种连测式矿浆浓度检测装置，属于矿物加工过程检测领域。

背景技术：

在选矿、湿法冶金、化工等工业生产过程中，经常需要进行矿浆浓度的检测，特别是矿浆浓度的实时检测，以便于指导工业生产或实现生产过程自动控制。

在以往的选矿、湿法冶金、化工等生产过程中，进行矿浆容器内矿浆浓度的检测，需要操作工人在现场通过取样器进行人工取样，然后进行样品的称量和查表计算，最后测量得到矿浆的浓度。这种方法不仅操作复杂，工作过程繁琐，而且很难实时精确检测矿浆浓度，从而对指导生产造成影响。人工浓度测量方法不仅劳动强度大、测量不及时，而且无法提供计算机系统需要的信号。由于矿浆容器的矿浆存在大量气泡，矿浆成分变化也比较大，并且矿浆容易沉淀和结垢，采用现有的核子密度计也无法进行正常检测或者测量误差比较大。

现有的采样式矿浆浓度测量装置存在取样时受矿浆容器液面波动大、矿浆容易出现沉淀、取样装置内壁容易结垢等影响，并且不能连续测量等问题，实际测量过程中，由于矿浆液位变化很大，取样部件要么暴露在空气中，要么被沉淀矿砂掩埋，同时测量装置经常结垢，检测方法很容易受矿浆成份变化、矿浆夹带气泡等因素的影响，还有目前采用的核子浓度检测依赖于放射性同位素，需要进行核辐射防护和对放射源进行严格管理，还存在核污染和使用成本高等问题；虽然出现了一些采样式矿浆浓度测量装置，但无法消除矿浆夹带气泡的影响，不能进行连续测量，测量周期长，检测精度差，无法满足对矿浆浓度数据的实时性要求。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种连测式矿浆浓度检测装置，以用于解决现有的测量装置存在容易受矿浆液面波动大、容易沉淀、容易结垢、矿浆夹带气泡等因素影响，还存在测量实时性差、受矿浆成份、粘度等因素影响的问题。

本实用新型连测式矿浆浓度检测装置，包括矿浆取样装置、缓存消泡装置、测量装置、测控主机，矿浆取样装置、缓存消泡装置、测量装置依次连接，测控主机分别与矿浆取样装置、缓存消泡装置、测量装置连接；

其中矿浆取样装置包括电动推杆、微型渣浆泵、物位计，物位计设置在待检测矿浆容器的上方，微型渣浆泵设置在待检测矿浆容器内并位于矿浆液面下方，电动推杆的推杆与微型渣浆泵连接，电动推杆、物位计、微型渣浆泵分别与测控主机连接，可以实现连续取样；

缓存消泡装置包括缓存容器搅拌器、缓存容器、缓存容器入流管，缓存容器上部设置有气管、缓存容器溢流管，缓存容器入流管穿过缓存容器顶部并设置在缓存容器内，缓存容器的底部设置有缓存容器底流管，缓存容器搅拌器设置在缓存容器内，微型渣浆泵与缓存容器入流管连通，缓存容器搅拌器与测控主机连接，缓存容器溢流管通过管道连通至待检测矿浆容器的上方；缓存消泡装置用于消除样品矿浆的气泡和对矿浆样品缓存，避免气泡造成的测量误差和为后续测量装置提供连续的矿浆；

测量装置包括测量容器搅拌器、转轴密封圈、测量容器、力传感器、软连接，测量容器底部设置有测量容器入流管，缓存容器底流管通过软连接与测量容器入流管连通，测量容器搅拌器设置在测量容器内，测量容器搅拌器的转轴上安装有转轴密封圈，测量容器搅拌器的转轴上装有螺旋叶片，测量容器顶部设置有测量容器排放管，测量容器排放管通过管道连通至待检测矿浆容器的上方，力传感器设置在测量容器底部，用于测量测量容器的总重量；测量容器搅拌器、力传感器分别与测控主机连接；测量装置用于对测量容器内矿浆的重量进行测量，并通过螺旋叶片连续吸入和排出矿浆。

所述测控主机为常规市售产品，其包括本检测系统需要的力传感器的信号放大部件、a/d转换部件、di部件、do部件等，测控主机安装在测量装置附近，采用常规方式提供就地显示和信号远传。

所述测量容器搅拌器、电动推杆、微型渣浆泵、缓存容器搅拌器通过导线与测控主机连接，并受测控主机控制；力传感器、物位计通过导线与测控主机连接，并将测量信号传给测控主机；

所述缓存容器与测量容器之间的距离尽可能短，并且两者之间的通道直径在20mm-30mm为宜，即缓存容器底流管、软连接、测量容器入流管的直径均为20mm-30mm。

所述测量容器搅拌器、测量容器排放管、测量容器、螺旋叶片、测量容器入流管、缓存容器搅拌器、气管、缓存容器、缓存容器底流管、缓存容器溢流管、缓存容器入流管的材质均为不锈钢。

所述测量容器搅拌器和缓存容器搅拌器均为可调速式搅拌器。

所述测量容器由上部中空圆锥体和下部中空圆柱体组成，以便于矿浆从下向上运动和排出。

所述螺旋叶片尽量占满测量容器的空间，旋转时产生向上推力，矿浆主要在其推力作用下排出，即螺旋叶片直径小于测量容器内径0.5-1.5cm。

所述缓存容器为中空圆柱体，保持其液面高于测量容器顶部。

所述缓存容器溢流管，安装在缓存容器的侧面中间与顶部之间的中点位置。

所述缓存容器底流管、软连接、测量容器入流管的安装要求为：缓存容器的底部高于测量容器的底部，缓存容器底流管设置在缓存容器的底部侧面，缓存容器底流管、软连接、测量容器入流管连接后呈10°-20°的倾斜角度。

所述软连接为富有弹性的聚四氟乙烯材料制得的管子。

本实用新型的有益效果是：

1、能连续检测矿浆的浓度，检测精度高，实时性好；

2、可以对泵池、浮选槽、浓缩机、管道等选矿设备的矿浆浓度进行实时检测；

3、取样时不受矿浆夹带气泡、矿浆容易沉淀等因素的影响，对取样地点要求宽松，具有适应范围广、安装维护方便的特点；

4、检测精度不受矿浆成份、粘度、气泡等因素的影响，检测系统相对较为独立，因此可以获得较高的检测精度，其综合精度优于传统的核子浓度计；

5、通过提供浓度数据显示，以便于现场观察，提供电流信号输出，可供计算机控制系统、测控仪表利用；

6、整个检测系统没有采用放射性同位素，是一种安全、环保的检测设备。

附图说明

图1是本实用新型装置在泵池矿浆浓度检测时的结构示意图；

图2是本实用新型在管道输出矿浆浓度检测时的应用结构示意图；

图中：1-测控主机；2-测量容器搅拌器；3-转轴密封圈；4-测量容器排放管；5-测量容器；6-螺旋叶片；7-力传感器；8-测量容器入流管；9-软连接；10-物位计；11-电动推杆；12-微型渣浆泵；13-缓存容器搅拌器；14-气管；15-缓存容器；16-缓存容器底流管；17-缓存容器溢流管；18-缓存容器入流管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。

实施例1：

在磨矿分级过程的泵池矿浆浓度检测中，矿浆为磁铁矿，并且夹带大量的气泡，矿石密度δ为3.0g/cm³，水的密度p0为1.0g/cm³，矿浆细度为75%（-200目），矿浆浓度变化测量范围为25-50%，泵池尺寸为：长×宽×高=1.5×1.5×2(m)。

如图1所示，本连测式矿浆浓度检测装置，包括矿浆取样装置、缓存消泡装置、测量装置、测控主机，矿浆取样装置、缓存消泡装置、测量装置依次连接，测控主机分别与矿浆取样装置、缓存消泡装置、测量装置连接；

其中矿浆取样装置包括电动推杆11、微型渣浆泵12、物位计10，物位计10设置在待检测矿浆容器的上方，微型渣浆泵12设置在待检测矿浆容器内并位于矿浆液面下方，电动推杆11的推杆与微型渣浆泵12连接，电动推杆11、物位计10、微型渣浆泵12分别与测控主机连接；缓存消泡装置包括缓存容器搅拌器13、缓存容器15、缓存容器入流管18，缓存容器15上部设置有气管14、缓存容器溢流管17，缓存容器入流管18穿过缓存容器15顶部并设置在缓存容器15内，缓存容器15的底部设置有缓存容器底流管16，缓存容器搅拌器13设置在缓存容器15内，微型渣浆泵12与缓存容器入流管18连通，缓存容器搅拌器13与测控主机连接，缓存容器溢流管17通过管道连通至待检测矿浆容器的上方；测量装置包括测量容器搅拌器2、转轴密封圈3、测量容器5、力传感器7、软连接9，测量容器5底部设置有测量容器入流管8，缓存容器底流管16通过软连接9与测量容器入流管8连通，测量容器搅拌器2设置在测量容器5内，测量容器搅拌器2的转轴上安装有转轴密封圈3，测量容器搅拌器2的转轴上装有螺旋叶片6，测量容器5顶部设置有测量容器排放管4，测量容器排放管4通过管道连通至待检测矿浆容器的上方，力传感器7设置在测量容器5底部，用于测量测量容器5的总重量；测量容器搅拌器2、力传感器7分别与测控主机连接。

本连测式矿浆浓度检测装置各部件具体设计为：测控主机1采用s7-200plc，配以siwarexms称重模块，称重模块具有信号放大和a/d转换功能，a/d分辨率为16位，s7-200plc的di信号为24vdc，do信号分别为220vac和24vdc；测量容器搅拌器2为功率15w，额定电压220vac，螺旋叶片6转速在0-200rpm范围内可调；轴和叶片材质为304不锈钢；转轴密封圈3采用柔性石墨材料；测量容器排放管4材质为304不锈钢，直径为20mm；测量容器5材质为304不锈钢，板材厚度为2mm，筒体直径为160mm，高为160mm，顶部斜面角度为10度；螺旋叶片6材质为304不锈钢，外径×内径×螺距×叶片厚度=150×20×50×2mm；力传感器7的测量范围为0-15kg；测量容器入流管8材质为304不锈钢，直径为20mm，长度为20mm；软连接9为柔软的聚四氟乙烯管，长度为20mm，直径为20mm；物位计10为超声波物位计，测量范围为0-3m；电动推杆11功率为10w,电压为24vdc，行程为1000mm；微型渣浆泵12功率为100w,电压为220vac,扬程为4m；缓存容器搅拌器13为功率15w，额定电压220vac，在叶片转速在0-200rpm范围内可调；气管14材质为304不锈钢，板材厚度为1mm，直径为15mm，高为25mm；缓存容器15材质为304不锈钢，板材厚度为2mm，筒体直径为120mm，高为210mm；缓存容器底流管16材质为304不锈钢，板材厚度为2mm，直径为20mm，长为20mm；缓存容器溢流管17材质为304不锈钢，板材厚度为2mm，直径为20mm；缓存容器入流管18材质为304不锈钢，板材厚度为2mm，直径为20mm。

实施例2：

在矿浆浓缩池的矿浆浓度检测中，矿浆为铅锌矿，并且夹带大量的泡沫和选矿药剂，矿石密度为3.2g/cm³，水的密度为0.99g/cm³，矿浆细度为80%（-200目），矿浆浓度变化测量范围为30-65%，泵池尺寸为：长×宽×高=1.2×1.2×1.5(m)。

如图1所示，本实施例装置结构同实施例1，各部件具体设计为：测控主机1采用atmege128单片机为运算控制部件，配以ina126芯片作为信号放大部件，配以ad7705芯片作为a/d转换部件，分辨率为16位，配以固态继电器作为开关部件，di信号为24vdc，do信号分别为220vac和24vdc；测量容器搅拌器2为功率20w，额定电压220vac，在叶轮转速在0-150rpm范围内可调；轴和叶片材质为316不锈钢；转轴密封圈3采用柔性石墨材料；测量容器排放管4材质为316不锈钢，直径为25mm；测量容器5材质为316不锈钢，板材厚度为2mm，筒体直径为200mm，高为200mm，顶部斜面角度为12度；螺旋叶片6材质为316不锈钢，外径×内径×螺距×叶片厚度=190×22×60×2.5mm；力传感器7的测量范围为0-20kg；测量容器入流管8材质为316不锈钢，直径为30mm；软连接9为柔软的聚四氟乙烯管，长度为25mm，直径为30mm；物位计10为超声波物位计，测量范围为0-2.5m；电动推杆11功率为15w，电压为24vdc，行程为1200mm；微型渣浆泵12功率为150w，电压为220vac，扬程为5m；缓存容器搅拌器13为功率15w，额定电压220vac，叶轮转速在0-120rpm范围内可调；气管14材质为316不锈钢，板材厚度为1mm，直径为20mm，高为25mm；缓存容器15材质为316不锈钢，板材厚度为2mm，筒体直径为150mm，高为250mm；缓存容器底流管16材质为316不锈钢，板材厚度为2mm，直径为30mm，长为30mm；缓存容器溢流管17材质为316不锈钢，板材厚度为2mm，直径为25mm；缓存容器入流管18材质为316不锈钢，板材厚度为2mm，直径为25mm。

实施例3：

如图2所示，本实施例为磨矿分级过程的螺旋分级机溢流管或水力旋流器溢流管的出口矿浆浓度检测的例子，该例子在自流矿浆管道的出口端安装一个矿浆容器，以保证微型渣浆泵对矿浆进行连续取样。本实施例中假设检测的矿浆为黄铜矿，矿浆在流动过程中夹带大量的气泡，矿石密度为2.9g/cm³，水的密度为1.0g/cm³，矿浆细度为70%（-200目），矿浆浓度变化测量范围为25-45%，矿浆容器尺寸为：长×宽×高=0.6×0.6×0.8(m)。

如图2所示，本连测式矿浆浓度检测装置结构同实施例1，各部件具体设计为：测控主机1采用stm32f107单片机为运算控制部件，配以ina321芯片作为信号放大部件，配以ads8325芯片作为a/d转换部件，分辨率为16位，配以固态继电器作为开关部件，di、do的信号为24vdc；测量容器搅拌器2为功率10w，额定电压24vdc，在叶轮转速在0-80rpm范围内可调；轴和叶片材质为316不锈钢；转轴密封圈3采用柔性聚四氟乙烯；测量容器排放管4材质为316不锈钢，直径为15mm；测量容器5材质为316不锈钢，板材厚度为1mm，筒体直径为100mm，高为120mm，顶部斜面角度为7度；螺旋叶片6材质为316不锈钢，外径×内径×螺距×叶片厚度=90×20×35×2；力传感器7的测量范围为0-10kg；测量容器入流管8材质为316不锈钢，直径为25mm；软连接9为柔软的聚四氟乙烯管，长度为20mm，直径为25mm；物位计10为超声波物位计，测量范围为0-2m；电动推杆11功率为8w,电压为24vdc，行程为600mm；微型渣浆泵12功率为60w,电压为24vdc，扬程为3m；缓存容器搅拌器13为功率8w，额定电压24vdc，在叶轮转速在0-90rpm范围内可调；气管14材质为316不锈钢，板材厚度为1mm，圆筒直径为,10mm，高为20mm；缓存容器15材质为316不锈钢，板材厚度为1mm，筒体直径为100mm，高为170mm；缓存容器底流管16材质为316不锈钢，板材厚度为1mm，直径为25mm，长为20mm；缓存容器溢流管17材质为316不锈钢，板材厚度为1mm，圆筒直径为20mm；缓存容器入流管18材质为316不锈钢，板材厚度为2mm，直径为15mm。

上述装置检测方法如下：

1、进行系统调试，主要调试方法为：

（a）在测量容器5为空的情况下，获得零点采样值n0=18435；

（b）运行测量容器搅拌器2和缓存容器搅拌器13，将缓存容器搅拌器13转速调到90rpm，缓存容器15内矿浆处于悬浮状态和液面不出现旋涡；

（c）将测量容器搅拌器2的转速调到50rpm，保持缓存容器溢流管15始终矿浆流出，缓存容器15矿浆液面稍高于存容器溢流管15的端口；

（d）在充满清水情况下，将质量为w1=0.2kg和w2=0.8kg的两个重物先后放在测量容器5的上部，得到两种重量状态下的实时采样值n1=25205和n2=29150，并根据k=（w1-w2）/(n1-n2)公式计算重量系数k=1.521×10^-4；

（e）将矿石密度为2.9，水密度为1.0，矿浆浓度为35%的矿浆从缓存容器15导入测量测量容器5中，得到已知浓度矿浆的实时采样值为n3=25513，并根据公式计算容积系数v，其中p3=0.35，δ=2.9，p0=1.0，v为容积系数，n3为实时采样值，即测量时测控主机的采样值，n0=18435，k=1.521×10^-4，最后计算得v=0.83；

（f）将零点采样值n0=18435、重量系数k=1.521×10^-4、容积系数v=0.83、石密度δ=2.9、水的密度p0=1.0的数据输入测控主机1。

2、由物位计10检测矿浆容器的矿浆液面的高度，然后由测控主机1根据液面的高度，通过电动推杆11，将微型渣浆泵12调节到矿浆液面以下的位置，并进行矿浆液面的自动跟踪调节；

3、运行微型渣浆泵12，微型渣浆泵12从矿浆容器吸入矿浆，并通过缓存容器入流管18将矿浆输送到缓存容器15；

4、运行缓存容器搅拌器13，对缓存容器15内的矿浆进行搅拌，以除去矿浆中夹带的气泡，将矿浆搅拌均匀，防止矿浆沉淀；

5、运行测量容器搅拌器2，螺旋6较缓慢转动，并产生一个向上作用力，缓存容器15内的矿浆在螺旋6产生的吸力和自身压力的作用下，进入测量容器5，然后矿浆随螺旋6的转动而从下向上运动，最后从测量容器排放管4排出；

6、矿浆从缓存容器底流管16至测量容器排放管4的整个运动过程中，矿浆的重量由力传感器7进行实时测量；

7、测控主机1接收来自力传感器7的总重量信号，并对采集到的数据进行数字滤波处理，接着测控主机1将总重量减毛重得到矿浆的重量，并通过数学公式计算矿浆的浓度p，显示浓度数据和输出4−20ma的电流信号；

所述数学公式为：

本例中，p为实测矿浆百分比浓度；δ为矿石密度，δ=2.9；p0为水密度,p0=1.0；v为容积系数，v=0.83；n为实时采样值，即测量时测控主机的采样值；n0为零点采样值，n0=18435，即测量容器为空时的测控主机采样值；k为重量系数，k=1.521×10^-4。

下面是本实施例的几个实验数据：

（1）采用清水时，实时采样值n=23891，测量到的矿浆浓度为p=0。

（2）加入低浓度的矿浆，实时采样值n=24868，测量到的矿浆浓度为p=23.16%。

（3）增大矿浆浓度，实时采样值n=25752，测量到的矿浆浓度为p=38.81%。

（4）再增大矿浆浓度，实时采样值n=26201，测量到的矿浆浓度为p=45.38%。