矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置和测量方法与流程

本发明涉及矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置，还涉及矿浆质量浓度的测量方法。

背景技术：

在选矿工艺中，矿浆的粒度和质量浓度是具有生产指导意义的重要参数。现在大多数的选厂采用的仍是人工取样、浓度壶称重推算浓度，手工筛选称重计算粒度的方式，或者取样后化验室标准样测量。前者存在测量精度差、不同人员操作习惯对粒度数据影响较大；后者虽然能克服前者的缺陷但仍存在测量步骤复杂、测量速度慢的缺陷，依据现在选厂化验室技术条件一般会滞后一至三个班次，对工艺控制只能起到事后检测的作用，对当前班的工艺控制无能为力。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有测量精度高、测量速度快、测量步骤少的优点的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置。

本发明还提出一种矿浆质量浓度的测量方法。

根据本发明第一方面实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置包括：机架；标准箱，所述标准箱设在所述机架上，所述标准箱内具有容纳腔以及与所述容纳腔连通的第一矿浆进口和溢流矿浆出口，所述容纳腔的底壁上设有第一矿浆出口；用于向所述标准箱输送矿浆的输送管，所述输送管的出口端与所述第一矿浆进口流体连通，其中所述第一矿浆出口的截面面积小于所述第一矿浆进口和所述输送管中的每一个的截面面积；压力检测器，所述压力检测器设在所述第一矿浆出口处；和粒度计，所述粒度计具有第二矿浆进口和第二矿浆出口，所述第二矿浆进口与所述第一矿浆出口流体连通。

根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置具有测量精度高、测量速度快、测量步骤少等优点。

另外，根据本发明上述实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述容纳腔的上端敞开以便形成所述第一矿浆进口。

根据本发明的一个实施例，所述输送管为软管且设在所述机架上，所述输送管的出口端在与所述第一矿浆进口流体连通的连通位置和与所述第一矿浆进口断开的断开位置之间可移动。

根据本发明的一个实施例，所述矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置进一步包括驱动件，所述驱动件设在所述机架上，所述驱动件与所述输送管相连且驱动所述输送管的出口端在所述连通位置和所述断开位置之间移动。

根据本发明的一个实施例，所述矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置进一步包括设在所述机架上的溢流箱，所述溢流箱具有溢流腔以及与所述溢流腔连通的溢流矿浆进口和第三矿浆出口，其中所述溢流矿浆进口与所述溢流矿浆出口流体连通。所述溢流腔与位于所述断开位置的所述输送管的出口端流体连通。

根据本发明的一个实施例，所述溢流箱的第一侧壁包括下板和位于所述下板的外侧的上板，所述下板的第一部分与所述标准箱的第一侧板的第一部分平行且相连，所述上板的下部伸入到所述容纳腔内且与位于所述连通位置的所述输送管的出口端配合，其中所述溢流矿浆出口设在所述标准箱的第一侧板的第一部分上，所述溢流矿浆进口设在所述下板的第一部分上且与所述溢流矿浆出口直接相连，所述溢流腔的上端敞开，所述输送管的下部由所述溢流腔的上端伸入到所述溢流腔内。

根据本发明的一个实施例，所述矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置进一步包括：上安装板和下安装板，所述下安装板位于所述上安装板的下方；以及用于过滤矿浆的过滤网，所述过滤网设在所述第一矿浆进口与位于所述连通位置的所述输送管的出口端之间，其中所述过滤网的上沿设在所述上安装板上且下沿设在所述下安装板上。

根据本发明的一个实施例，所述矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置进一步包括适于设在矿浆输送管道上的取样器，所述取样器的矿浆出口与所述输送管的进口端流体连通。

根据本发明的一个实施例，所述标准箱包括箱体，所述箱体内具有所述容纳腔，所述容纳腔包括上腔和下腔，所述下腔位于所述上腔的下方且与所述上腔连通，其中所述下腔的横截面积由上向下减小。

根据本发明的一个实施例，所述标准箱进一步包括整流件，所述整流件设在所述箱体的下表面上，所述整流件内具有流体通道，所述流体通道的进口与所述第一矿浆出口相连且出口与所述第二矿浆进口流体连通，其中所述流体通道的横截面小于所述第一矿浆出口的横截面，优选地，所述流体通道包括上段、位于所述上段的下方且与所述上段相连的中段以及位于所述中段的下方且与所述中段相连的下段，所述上段和所述中段中的每一个的 横截面积由上向下减小，所述下段的横截面积由上向下保持不变，更加优选地，所述上段和所述中段中的每一个为圆台状，所述下段为圆柱状，最优选地，所述上段的锥角小于所述中段的锥角。

根据本发明第二方面实施例的利用根据本发明第一方面所述的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置测量矿浆质量浓度的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：

将矿浆加入到所述容纳腔内，当所述矿浆的液面维持在所述溢流矿浆出口处时，利用所述压力检测器测量所述第一矿浆出口处的压力f矿浆；

由压力公式f＝ps和压强公式p＝ρgh可得，f水/(s×ρ水×g)＝f矿/(s×ρ矿浆×g)，约去相同的值并将水的密度等于1代入上式，可以得出ρ矿浆＝f矿浆/f水，其中f矿浆为：将水加入到所述容纳腔内，当所述水的液面维持在所述溢流矿浆出口处时，所述压力检测器测量到的所述第一矿浆出口处的压力；

利用以下公式计算得到矿浆质量浓度：

矿浆质量浓度(％)＝m矿石/(m矿石+m水)×100％＝(ρ矿浆－1)×ρ矿石/(ρ矿浆×(ρ矿石－1))，其中ρ矿石为已知常量。

附图说明

图1是根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置的局部结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10。如图1和图2所示，根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10包括机架101、标准箱102、用于向标准箱102输送矿浆的输送管103、压力检测器(图中未示出)和粒度计104。

标准箱102设在机架101上，标准箱102内具有容纳腔1021以及与容纳腔1021连通的第一矿浆进口1025和溢流矿浆出口(图中未示出)，容纳腔1021的底壁上设有第一矿浆出口1022。输送管103的出口端1031与第一矿浆进口1025流体连通，其中第一矿浆出口1022的截面面积小于第一矿浆进口1025和输送管103中的每一个的截面面积。压力检测器设在第一矿浆出口1022处。粒度计104具有第二矿浆进口和第二矿浆出口，该第二矿浆 进口与第一矿浆出口1022流体连通。

由于第一矿浆出口1022的截面面积小于第一矿浆进口1025和输送管103中的每一个的截面面积，因此当利用输送管103向容纳腔1021内输送矿浆后，容纳腔1021内的矿浆液面会稳步提升。当容纳腔1021内的矿浆液面提升到该溢流矿浆出口处时，容纳腔1021内的多余的矿浆会从该溢流矿浆出口溢出，从而可以使容纳腔1021内的矿浆液面始终维持在该溢流矿浆出口处，即可以使容纳腔1021内的矿浆液面始终维持在一定高度处。

当矿浆液面恒定时，根据大气压原理和压强公式可以得出第一矿浆出口1022处的压力是恒定的，再依据压强与流速的关系(伯努利原理)可知，在连续介质的流体中，压力相等其流速相等。

下面描述如何利用根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10测量矿浆质量浓度。

首先，当容纳腔1021内的矿浆液面维持在该溢流矿浆出口处时，利用设在第一矿浆出口1022处的该压力检测器测量第一矿浆出口1022处的压力f矿浆。此外，在进行测量前，还可以向容纳腔1021内输送水，当容纳腔1021内的水的液面维持在该溢流矿浆出口处时，利用设在第一矿浆出口1022处的该压力检测器测量第一矿浆出口1022处的压力f水。

由压力公式f＝ps和压强公式p＝ρgh可得，h＝p/(ρ×g)＝(f/s)/(ρ×g)＝f/(s×ρ×g)。其中，ρ为液体密度，g为重力常数，h为液面高度，s为受力面积，即该压力检测器的受力面积。

由于矿浆的液面高度等于水的液面高度，因此可以得到：f水/(s×ρ水×g)＝f矿/(s×ρ矿浆×g)。约去相同的值并将水的密度等于1代入上式，可以得出ρ矿浆＝f矿浆/f水。

因为矿石不溶于水，因此容纳腔1021内的矿浆的质量等水的质量加上矿石的质量，矿浆的体积等于水的体积加上矿石的体积。在此引入矿石密度值ρ矿石，ρ矿石可以测定出来，因此ρ矿石可以视为已知常量。

其中，ρ矿浆＝(m水+m矿石)/(v水+v矿石)，将水的密度等于1以及v矿石＝m矿石/ρ矿石代入上式，可以得到m矿石＝(ρ矿浆－1)×m水/(1－ρ矿浆/ρ矿石)。

矿浆质量浓度(％)＝m矿石/(m矿石+m水)×100％＝(ρ矿浆－1)×ρ矿石/(ρ矿浆×(ρ矿石－1))。

矿浆粒度可以利用粒度计104测量得到。

根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10通过设置标准箱102且使标准箱102的第一矿浆出口1022的截面面积小于第一矿浆进口1025和输送管103中的每一个的截面面积，从而可以利用标准箱102对取出来的矿浆进行标准化，使矿浆在测量周期中流速恒定、状态平衡。由此可以使粒度计104每次测量的都是具有相同流态的矿浆，从而可以消除矿浆样流态不稳定对仪表测量结果的影响，使测量仪表能真正达到其测 量精度，即可以精确地测量矿浆中最大颗粒尺寸，颗粒级别分布，从而根据数据模型得出矿浆粒度值。

而且，根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10可以同时测量且实时测量得到矿浆质量浓度和矿浆粒度，即利用同一矿浆样同步测出矿浆质量浓度和矿浆粒度。由此可以加快测量速度，简化测量步骤，以便于及时地根据测量结果对生产参数进行调整。

因此，根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10具有测量精度高、测量速度快、测量步骤少等优点。

如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10包括机架101、取样器(图中未示出)、标准箱102、用于向标准箱102输送矿浆的输送管103、驱动件105、溢流箱106、压力检测器(图中未示出)和粒度计104。

该取样器可以设在矿浆输送管道上，该取样器的矿浆出口与输送管103的进口端流体连通。有利地，该取样器采用全径面取样方式在该矿浆输送管道中取样。其中，全径面取样方式是指从矿浆输送管道的整个横截面上取样。

如图1所示，输送管103为软管，输送管103设在机架101上。输送管103的出口端1031在与第一矿浆进口1025流体连通的连通位置和与第一矿浆进口1025断开的断开位置之间可移动。也就是说，当输送管103的出口端1031位于该连通位置时，输送管103的出口端1031与第一矿浆进口1025流体连通以便将矿浆输送到标准箱102内，当输送管103的出口端1031位于该断开位置时，输送管103的出口端1031与第一矿浆进口1025断开以便不向标准箱102内输送矿浆。

有利地，输送管103包括安装硬管1032和输送软管1033。安装硬管1032设在机架101上，安装硬管1032的上端口与该取样器流体连通。输送软管1033的上端部套装在硬管1032上，输送软管1033悬空设置。其中，在该断开位置，输送软管1033大体沿上下方向定向，输送管103的出口端1031为输送软管1033的下端。上下方向如图1中的箭头a所示。

在本发明的一个实施例中，驱动件105设在机架101上，驱动件105与输送管103相连且驱动输送管103的出口端1031在该连通位置和该断开位置之间移动。具体地，驱动件105与输送软管1033的悬空部分相连。

由于取样器从静止状态转换至全径面取样状态有一定的时间差，在这段时间取出来的矿浆代表性不足，最好予以排除。具体地，待该取样器处于全径面取样状态后(例如，该取样器开始工作后1秒-2秒)，驱动件105驱动输送管103的出口端1031从该断开位置移动到该连通位置。

如图1所示，容纳腔1021的上端敞开以便形成第一矿浆进口1025，容纳腔1021的侧 壁上设有该溢流矿浆出口。

在本发明的一些示例中，如图1所示，标准箱102包括箱体1024，箱体1024内具有容纳腔1021，容纳腔1021包括上腔10211和下腔10212，下腔10212位于上腔10211的下方且与上腔10211连通。其中，下腔10212的横截面积由上向下减小。由此可以使容纳腔1021内的矿浆液面更加快速地稳步提升，从而可以使每次测量的都是具有相同流态的矿浆，进一步消除矿浆样不稳定对仪表测量结果的影响，使标准箱102的结构更加合理。

第一矿浆出口1022可以设在容纳腔1021的底壁上。如图2所示，第一矿浆出口1022可以形成在容纳腔1021的整个底壁上。换言之，容纳腔1021的上端和下端均敞开，即容纳腔1021的整个底壁被去掉以便形成第一矿浆出口1022。

如图1和图2所示，在本发明的一个示例中，标准箱102进一步包括整流件108，整流件108设在箱体1024的下表面上，整流件108内具有流体通道1081，流体通道1081的进口与第一矿浆出口1022相连，流体通道1081的出口与该第二矿浆进口流体连通。其中，流体通道1081的横截面小于第一矿浆出口1022的横截面。由此可以使容纳腔1021内的矿浆液面更加快速地稳步提升，从而可以使每次测量的都是具有相同流态的矿浆，进一步消除矿浆样不稳定对仪表测量结果的影响，使标准箱102的结构更加合理。

该压力检测器的安装位置如图2中的点划线所示。也就是说，该压力检测器与图2中的点划线大体重合。

如图2所示，有利地，流体通道1081包括上段1082、位于上段1082的下方且与上段1082相连的中段1083以及位于中段1083的下方且与中段1083相连的下段1084。上段1082和中段1083中的每一个的横截面积由上向下减小，下段1084的横截面积由上向下保持不变。由此可以使容纳腔1021内的矿浆液面更加快速地稳步提升，从而可以使每次测量的都是具有相同流态的矿浆，进一步消除矿浆样不稳定对仪表测量结果的影响，使标准箱102的结构更加合理。

具体而言，如图2所示，上段1082和中段1083中的每一个为圆台状，下段1084为圆柱状。有利地，上段1082的锥角小于中段1083的锥角。其中，上段1082的锥角是指用于形成上段1082的圆锥的锥角，中段1083的锥角是指用于形成中段1083的圆锥的锥角。

下段1084的直径可以远远小于输送管103的直径。有利地，输送管103的直径与下段1084的直径之比大于等于10：1。

如图1所示，溢流箱106设在机架101上，溢流箱106具有溢流腔1061以及与溢流腔1061连通的溢流矿浆进口(图中未示出)和第三矿浆出口1062。其中，该溢流矿浆进口与该溢流矿浆出口流体连通。溢流腔1061与位于该断开位置的输送管103的出口端1031流体连通。由此可以将该取样器在全径面取样状态之前取的矿浆输送到溢流箱106内。

有利地，溢流腔1061的上端敞开，输送管103(输送软管1033)的下部通过溢流腔1061的上端伸入到溢流腔1061内。

如图1所示，在本发明的一个具体示例中，溢流箱106的第一侧壁包括下板10631和位于下板10631的外侧的上板10632。也就是说，下板10631与上板10632之间形成空间。

下板10631的第一部分10633与标准箱102的第一侧板1023的第一部分10231平行且相连，上板10632的下部伸入到容纳腔1021内。换言之，标准箱102的一部分通过下板10631与上板10632之间的空间伸入到溢流腔1061内。其中，该溢流矿浆出口设在标准箱102的第一侧板1023的第一部分10231上，该溢流矿浆进口设在下板10631的第一部分10633上，该溢流矿浆进口与该溢流矿浆出口直接相连。

由此不仅可以使标准箱102和溢流箱106的结构更加紧凑，而且在该连通位置与该断开位置之间移动输送管103时，输送管103内的矿浆不会洒到标准箱102和溢流箱106外，溢流出标准箱102的矿浆可以直接进入到溢流箱106内，从而可以防止溢流矿浆洒到标准箱102和溢流箱106外。

有利地，上板10632的下部与位于该连通位置的输送管103的出口端1031配合。也就是说，由输送管103的出口端1031排出的矿浆流到上板10632的下部上，并沿着板10632的下部向下流入到容纳腔1021内。由此可以使矿浆更加平稳地流入到容纳腔1021内，从而可以使每次测量的矿浆的流态更加相同。

如图1所示，矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10进一步包括上安装板1071、下安装板1072和用于过滤矿浆的过滤网1073。下安装板1072位于上安装板1071的下方，过滤网1073设在第一矿浆进口1025与位于该连通位置的输送管103的出口端1031之间，过滤网1073的上沿设在上安装板1071上，过滤网1073的下沿设在下安装板1072上。由此在矿浆进入到容纳腔1021之前，可以对矿浆进行粗过滤以便除去木屑及其他大小超常的异物，从而可以避免堵塞第一矿浆出口1022和流体通道1081及影响测量结果。

有利地，上安装板1071和下安装板1072安装在溢流腔1061的壁上。

测量完毕后，利用驱动件105将输送管103的出口端1031从该连通位置移动到该断开位置。待容纳腔1021内的矿浆排空后，用冲洗水冲洗标准箱102，以便为下次测量做准备。

下面简要地描述根据本发明实施例的矿浆粒度和矿浆质量浓度的在线检测装置10的工作过程。

1、当系统plc发出开始某一通道矿浆测量开始指令时，该通道的矿浆取样器开始工作，以便在矿浆输送管道中开始取样；2、取出来的矿浆通过一次样输送管道输往机架101上的溢流箱106，3、当延时1-2秒后驱动件105(例如气缸)工作，将输送管103从直立状态推至右侧倾斜状态，矿浆通过过滤网1073过滤从而进入到标准箱102；4、矿浆到达标准 箱102后，液面会稳步提升，到液面提升到该溢流矿浆出口，标准箱102多余的矿浆就被溢流出去，从而在标准箱102中的矿浆液面就一直恒定在该溢流矿浆出口的位置；5、当溢流现象初次发生时其状态被检测出来并返回至系统plc，plc在接到此指令时开始计数该压力检测器和粒度计104的测量次数及每次测量结果；6、当测量次数达到统计所需的次数时，系统plc发出指令，将输送管103从右侧倾斜状态推至直立状态，以便停止向标准箱102中输送矿浆，矿浆管道取样器停止全径面取样转换至静止状态；7、当延时1-3秒后，标准箱102中矿浆清空后，冲洗水开启对标准箱102进行冲洗，彻底清除剩余矿浆，迎接下一次测量过程。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述 不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。