一种多工艺浮选柱分选系统药剂添加自动控制实训装置的制作方法

本发明涉及浮选技术领域，特别是指一种多工艺浮选柱分选系统药剂添加自动控制实训装置。

背景技术：

目前我国信息技术与传统矿物加工技术不断深度融合，矿物加工过程作为典型的流程工业，实现矿物加工过程的在线检测与控制对于减轻劳动工人工作强度，提高生产效率意义重大；浮选法是一种矿物加工过程中应用最广泛的分选方式之一，浮选柱泡沫层及筛析后泡沫产品的图像需由人工在现场进行观察，根据泡沫层及筛析后泡沫产品的图像可判断已添加药剂剂量是否合适，并进一步加药，药剂剂量是浮选工艺环节中需要控制的重要工艺参数。我国多数浮选车间的药剂添加是通过浮选操作工人观察浮选泡沫情况，并人工手动取样进行筛析用眼睛观察，并根据多年累积经验进行判断浮选药剂是“亏药”还是药剂过量，然后进行人工调整药剂添加剂量，人工实现浮选药剂添加劳动强度大、控制水平因人而异、准确度较差、稳定性差，效果难以估计；由于矿样品种繁多，浮选工艺复杂，人工控制药剂添加的经验对不同矿样不同工艺复制性较差，而在浮选药剂添加自动控制系统的研究过程中，针对不同矿样和工艺，需要到不同的浮选生产现场建立泡沫状态识别的专家知识库，时间经济成本高，即便在实验室搭建浮选系统，其典型性、适用性、可移植性也较差，在目前的矿物加工工程相关的教学方面，也没有相应的演示、实训装置，总的来说，缺乏典型的系统性用于矿物加工过程检测与控制的相关的研究和教学演示和实训装置。本发明是一种多工艺浮选柱分选系统药剂添加自动控制实训装置，可用于不同矿石不同浮选工艺的药剂添加，控制程序可二次开发，专业性、实用性、及演示性强。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种多工艺浮选柱分选系统药剂添加自动控制实训装置。

该装置包括药剂箱、加药泵、搅拌桶、给矿泵、浮选柱、排矿阀门、中转池、精矿池、尾矿池、连接管道、流量传感器、专家控制系统、计算机、机架、光源、机械手臂、筛子、冲洗水管和CCD照相机，其中，光源、机械手臂、冲洗水管和CCD照相机设置在机架上，浮选柱包含第一浮选柱、第二浮选柱和第三浮选柱；药剂箱和搅拌桶之间通过连接管道连接；浮选柱和搅拌桶、中转池、精矿池、尾矿池之间通过管道连接，药剂箱外设置加药泵，搅拌桶和中转池外分别设置第一给矿泵和第二给矿泵，第一浮选柱、第二浮选柱和第三浮选柱下部分别设置第一排矿阀门、第二排矿阀门和第三排矿阀门，第一浮选柱、第二浮选柱和第三浮选柱上方分别设置第一浮选柱CCD照相机、第二浮选柱CCD照相机和第三浮选柱CCD照相机，第一浮选柱CCD照相机、第二浮选柱CCD照相机和第三浮选柱CCD照相机旁边分别配有第一浮选柱光源、第二浮选柱光源和第三浮选柱光源，加药泵、第一给矿泵和第二给矿泵连接的管道上分别设置第一流量传感器、第二流量传感器和第三流量传感器，专家控制系统对流量传感器数据和CCD照相机图像进行采集，专家控制系统控制加药泵流量，专家控制系统连接计算机，机械手臂悬于浮选柱上方，机械手臂下方连接筛子，机械手臂旁边配备冲洗水管。

其中，第一浮选柱、第二浮选柱和第三浮选柱下部分别设置第一浮选柱高度调节装置、第二浮选柱高度调节装置和第三浮选柱高度调节装置。

第一浮选柱、第二浮选柱和第三浮选柱上部分别连接第一浮选柱泡沫产品管道、第二浮选柱泡沫产品管道和第三浮选柱泡沫产品管道。

第一浮选柱、第二浮选柱和第三浮选柱底部分别连接第一浮选柱尾矿产品管道、第二浮选柱尾矿产品管道和第三浮选柱尾矿产品管道。

药剂箱中药剂经加药泵给入搅拌桶进行调浆，所述搅拌桶中调浆过的矿浆由第一给矿泵输送至第一浮选柱，第一浮选柱的泡沫产品和尾矿产品根据选定工艺确定走向，给入第二浮选柱及第三浮选柱进行浮选；最终精矿自流到精矿池，最终尾矿自流到尾矿池。

浮选柱中的浮选产品自流用管道连接，如果输送至下一浮选柱则自流到中转池，再由第二给矿泵将矿浆给入下一浮选柱。

专家控制系统控制信号调节加药泵流量，控制添加合适剂量药剂，专家控制系统的控制程序根据需要开发。

该装置能够实现一段浮选、一粗一精、一粗一扫、一粗一精一扫、一粗二扫、一粗二精、一粗一扫中矿再选、一粗一精中矿再选、二粗一扫浮选工艺中的任一种。

浮选柱为逆流浮选柱、微泡浮选柱、充填介质浮选柱中的任一种，所述的流量传感器为容积式流量计、节流式流量计、涡轮式流量计、超声波式流量计中的任一种。

CCD照相机于固定位置拍摄泡沫层图像；所述的机械手臂将筛子移动至固定高度，从固定角度取泡沫层样品，取完样品后返回固定位置，机械手臂摇动筛子进行筛分，同时冲洗水管向筛子内冲水；所述CCD照相机的拍摄角度能够调整。

筛子根据实际矿样选用不同目数的筛子。

第一浮选柱、第二浮选柱和第三浮选柱由CCD照相机拍摄其泡沫层及筛析后泡沫产品的图像，由第一流量传感器检测当前加药剂量，由第二流量传感器、第三流量传感器检测浮选系统中矿浆流量，以上数据及图像输入专家控制系统，专家控制系统提取泡沫层图像的关键信息包括但不局限于气泡大小、色泽、气泡生长速率，提取筛析后泡沫产品图像的关键信息包括但不限于粒度、色泽，存入数据库，专家控制系统中的推理机利用知识库已有的知识，计算出合适加药剂量，并转化为控制信号，专家控制系统连接加药泵，控制信号调节加药泵流量大小，控制添加合适剂量药剂，专家控制系统连接计算机，计算机的组态软件具备选择工艺模式、调整拍摄系统位置、实时显示检测流量及药剂剂量数据、保存流量及药剂剂量检测数据、查询流量及药剂添加剂量历史数据、报警、修改控制参数、打印报表的功能。

CCD照相机于固定位置拍摄泡沫层图像；机械手臂将筛子移动至固定高度，从固定角度取泡沫层样品，取完样品后返回固定位置，机械手臂摇动筛子进行筛分，同时冲洗水管向筛子内冲水，CCD照相机的拍摄角度可调整，调整后可拍摄筛析后泡沫产品图像；机械手臂、筛子、冲洗水管可根据目的和需求调整位置，实现泡沫层取样机械化、分析自动化。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，方法简单，投资少，易于实现，演示性强、浮选工艺可切换、拍摄位置可移动、拍摄角度可调整、能够实现泡沫层取样机械化和样品分析自动化。该装置实现了多工艺浮选柱分选系统药剂添加自动控制，不同浮选工艺之间可以通过改变软管的连接方式来相互灵活转换，同时实现了机械灵活调整位置进行自动取样、相机灵活调整角度进行自动拍摄、专家控制方法自动分析计算加药量进行加药，实现了单台、两台、三台浮选柱组合的工艺流程中浮选柱药剂添加的自动控制，可进行研究及教学的演示、实训，节省了选择并更换合适设备时和进行药剂添加时所耗费的人力物力，也减少了人工判断经验不足、效果波动性大的问题，同时该系统控制程序可在根据实际情况添加药剂时，解决现有问题，丰富已有知识库，适用多种目的和需求，所述的装置结构简单，易于实现，投资少，适用性强、效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的多工艺浮选柱分选系统药剂添加自动控制实训装置结构示意图。

其中：1-药剂箱，2-搅拌桶，3-第一浮选柱，4-第二浮选柱，5-精矿池，6-中转池，7-第三浮选柱，8-尾矿池，9-专家控制系统，10-计算机，1/1-加药泵，2/1-第一给矿泵，3/1-第一浮选柱泡沫产品管道，3/2-第一排矿阀门，3/3-第一浮选柱尾矿产品管道，3/4-第一浮选柱高度调节装置，4/1-第二浮选柱泡沫产品管道，4/2-第二排矿阀门，4/3-第二浮选柱尾矿产品管道，4/4-第二浮选柱高度调节装置，6/1-第二给矿泵，7/1-第三浮选柱泡沫产品管道，7/2-第三排矿阀门，7/3-第三浮选柱尾矿产品管道，7/4-第三浮选柱高度调节装置，11/1-机架，11/2-第三浮选柱CCD照相机，11/3-第三浮选柱光源，11/4-机械手臂，11/5-筛子，11/6-冲洗水管，11/7-第一浮选柱CCD照相机，11/8-第一浮选柱光源，11/9-第二浮选柱光源，11/10-第二浮选柱CCD照相机，S1-第一流量传感器，S2-第二流量传感器，S6-第三流量传感器。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种多工艺浮选柱分选系统药剂添加自动控制实训装置。

如图1所示，该装置包括药剂箱1、加药泵1/1、搅拌桶2、给矿泵、浮选柱、排矿阀门、中转池6、精矿池5、尾矿池8、连接管道、流量传感器、专家控制系统9、计算机10、机架11/1、光源、机械手臂11/4、筛子11/5、冲洗水管11/6和CCD照相机，其中，光源、机械手臂11/4、冲洗水管11/6和CCD照相机设置在机架11/1上，浮选柱包含第一浮选柱3、第二浮选柱4和第三浮选柱7；药剂箱1和搅拌桶2之间通过连接管道连接；浮选柱和搅拌桶2、中转池6、精矿池5、尾矿池8之间通过管道连接，药剂箱1外设置加药泵1/1，搅拌桶2和中转池6外分别设置第一给矿泵2/1和第二给矿泵6/1，第一浮选柱3、第二浮选柱4和第三浮选柱7下部分别设置第一排矿阀门3/2、第二排矿阀门4/2和第三排矿阀门7/2，第一浮选柱3、第二浮选柱4和第三浮选柱7上方分别设置第一浮选柱CCD照相机11/7、第二浮选柱CCD照相机11/10和第三浮选柱CCD照相机11/2，第一浮选柱CCD照相机11/7、第二浮选柱CCD照相机11/10和第三浮选柱CCD照相机11/2旁边分别配有第一浮选柱光源11/8、第二浮选柱光源11/9和第三浮选柱光源11/3，加药泵1/1、第一给矿泵2/1和第二给矿泵6/1连接的管道上分别设置第一流量传感器S1、第二流量传感器S2和第三流量传感器S6，专家控制系统9对流量传感器数据和CCD照相机图像进行采集，专家控制系统9控制加药泵1/1流量，专家控制系统9连接计算机10，机械手臂11/4悬于浮选柱上方，机械手臂11/4下方连接筛子11/5，机械手臂11/4旁边配备冲洗水管11/6。

第一浮选柱3、第二浮选柱4和第三浮选柱7下部分别设置第一浮选柱高度调节装置3/4、第二浮选柱高度调节装置4/4和第三浮选柱高度调节装置7/4。

第一浮选柱3、第二浮选柱4和第三浮选柱7上部分别连接第一浮选柱泡沫产品管道3/1、第二浮选柱泡沫产品管道4/1和第三浮选柱泡沫产品管道7/1。

第一浮选柱3、第二浮选柱4和第三浮选柱7底部分别连接第一浮选柱尾矿产品管道3/3、第二浮选柱尾矿产品管道4/3和第三浮选柱尾矿产品管道7/3。

药剂箱1中药剂经加药泵1/1给入搅拌桶2进行调浆，所述搅拌桶2中调浆过的矿浆由第一给矿泵2/1输送至第一浮选柱3，第一浮选柱3的泡沫产品和尾矿产品根据选定工艺确定走向，给入第二浮选柱4及第三浮选柱7进行浮选；最终精矿自流到精矿池5，最终尾矿自流到尾矿池8。

浮选柱中的浮选产品自流用管道连接，如果输送至下一浮选柱则自流到中转池6，再由第二给矿泵6/2将矿浆给入下一浮选柱。

专家控制系统9控制信号调节加药泵1/1流量，控制添加合适剂量药剂，专家控制系统9的控制程序根据需要开发。

浮选柱为逆流浮选柱、微泡浮选柱、充填介质浮选柱中的任一种，所述的流量传感器为容积式流量计、节流式流量计、涡轮式流量计、超声波式流量计中的任一种。

CCD照相机于固定位置拍摄泡沫层图像；所述的机械手臂11/4将筛子11/5移动至固定高度，从固定角度取泡沫层样品，取完样品后返回固定位置，机械手臂11/4摇动筛子11/5进行筛分，同时冲洗水管11/6向筛子11/5内冲水；所述CCD照相机的拍摄角度能够调整。

在实际应用中，根据工艺需求确定三台浮选柱高差及连接管道连接排布方式，可实现一段浮选、一粗一精、一粗一扫、一粗一精一扫、一粗二扫、一粗二精浮选、一粗一扫中矿再选、一粗一精中矿再选工艺、二粗一扫浮选工艺；专家控制系统9控制信号调节加药泵流量，控制添加合适剂量药剂，控制程序可根据需求进行二次开发。由CCD照相机拍摄第一浮选柱3、第二浮选柱4和第三浮选柱7泡沫层及筛析后泡沫产品的图像，由第一流量传感器S1检测当前加药剂量，由第二流量传感器S2、第三流量传感器S6检测浮选系统中矿浆流量，以上数据及图像输入专家控制系统9，专家控制系统9提取泡沫层图像的关键信息包括但不局限于气泡大小、色泽、气泡生长速率，提取筛析后泡沫产品图像的关键信息包括但不限于粒度、色泽，存入数据库，专家控制系统9中的推理机利用知识库已有的知识，计算出合适加药剂量，并转化为控制信号，专家控制系统连接加药泵1/1，控制信号调节加药泵1/1流量大小，控制添加合适剂量药剂，专家控制系统9连接计算机10，计算机10的组态软件具备选择工艺模式、调整拍摄系统位置、实时显示检测流量及药剂剂量数据、保存流量及药剂剂量检测数据、查询流量及药剂添加剂量历史数据、报警、修改控制参数、打印报表的功能。

当设计为一粗一精一扫工艺时，调节第一浮选柱高度调节装置3/4，使第一浮选柱3的泡沫产品可通过第一浮选柱泡沫产品管道3/1自流入第二浮选柱4给矿口，将第一浮选柱泡沫产品管道3/1与第二浮选柱4的给矿口连接，第一浮选柱泡沫产品管道3/1连接中转池6，第二浮选柱泡沫产品管道4/1连接精矿池5，第二浮选柱尾矿产品管道4/3连接搅拌桶2，第二给矿泵6/1连接第三浮选柱7的给矿口，第三浮选柱泡沫产品管道7/1连接搅拌桶2，第三浮选柱尾矿产品管道7/3连接尾矿池8；药剂箱1中药剂由加药泵1/1给入搅拌桶2进行调浆，搅拌桶2中调浆过的矿浆由第一给矿泵2/1输送至第一浮选柱3，第一浮选柱3的泡沫产品和尾矿产品根据选定工艺确定走向，给入第二浮选柱4及第三浮选柱7进行浮选，浮选产品自流用管道连接，输送至下一浮选柱则自流到中转池6，由第二给矿泵6/1将矿浆给入下一浮选柱，最终精矿自流到精矿池5，最终尾矿自流到尾矿池8；第一浮选柱CCD照相机11/7首先拍摄泡沫层图像，图像传送至专家控制系统9提取关键信息，机械手臂11/4、筛子11/5及冲洗水管11/6移动至第一浮选柱3上方，而后机械手臂11/4将筛子11/5移动至固定高度，从固定角度取泡沫层样品，取完样品后返回固定位置，机械手臂11/4摇动筛子11/5进行筛分，同时冲洗水管11/6向筛子11/5内冲水，第一浮选柱CCD照相机11/7向上旋转一定角度至筛子上方，拍摄筛析后泡沫产品的图像，图像传送至专家控制系统9提取关键信息；第一流量传感器S1检测当前加药剂量，第二流量传感器S2、第三流量传感器S6检测浮选系统中矿浆流量，数据传送至专家控制系统9，专家控制系统9连接加药泵1/1，控制信号调节加药泵1/1的流量，控制加入合适剂量药剂，专家控制系统9连接计算机10。

实施例1

以单台浮选柱的分选工艺流程为例，选用逆流浮选柱，将第一浮选柱的泡沫产品管道连接精矿池，第一浮选柱的尾矿连接尾矿池，药剂箱的药剂由加药泵给入搅拌桶，搅拌桶的矿浆由给矿泵给入第一浮选柱，泡沫产品进入精矿池，尾矿产品进入尾矿池，第一流量传感器检测药剂流量值，第二流量传感器和第三流量传感器检测浮选系统内矿浆流量值输入专家控制系统，第一浮选柱CCD照相机拍摄泡沫层图像输送至专家控制系统提取关键信息，机械手臂、筛子及冲洗水管位于第一浮选柱上方进行取样筛析，第一浮选柱CCD照相机拍摄筛析后泡沫产品图像输送至专家控制系统提取关键信息，专家控制系统与知识库中数据进行比较，由推理机计算合适加药剂量，并转化为控制信号，专家控制系统连接加药泵，控制信号调整加药泵流量，控制加入合适剂量药剂，完成浮选柱药剂的添加。

实施例2

以3台浮选柱组成的一粗一精一扫分选工艺流程为例，选用逆流浮选柱，通过计算机组态软件选择一粗一精一扫工艺，将第一浮选柱的泡沫产品给入第二浮选柱，第一浮选柱的尾矿由中转池的给矿泵给入第二浮选柱，第二浮选柱的泡沫产品为最终精矿进入精矿池，第二浮选柱的尾矿返回搅拌桶，第三浮选柱的泡沫产品自流入搅拌桶，第三浮选柱的尾矿产品为最终尾矿进入尾矿池，第一流量传感器检测药剂流量值，第二流量传感器和第三流量传感器检测浮选系统内矿浆流量值输入专家控制系统，第一、第二、第三浮选柱CCD照相机首先拍摄泡沫层图像输送至专家控制系统提取关键信息，机械手臂、筛子及冲洗水管首先移动至第一浮选柱上方进行取样筛析，第一浮选柱CCD照相机拍摄筛析后泡沫产品的图像输送至专家控制系统提取关键信息，然后机械手臂、筛子及冲洗水管依次移动至第二、第三浮选柱上方，进行取样筛析，第二、第三浮选柱CCD照相机分别拍摄筛析后泡沫产品图像输送至专家控制系统提取关键信息，专家控制系统将泡沫层的图像信息及筛析后泡沫产品的图像信息综合分析，并与知识库中数据进行比较，由推理机计算合适加药剂量，并转化为控制信号，专家控制系统连接加药泵，控制信号调整加药泵流量，控制加入合适剂量药剂，完成浮选柱药剂的添加。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。