一种智能浓细度测量系统及其选矿厂矿浆浓细度检测的方法

1.本发明涉及一种智能浓细度测量系统，特别涉及一种智能浓细度测量系统及其用于选矿厂矿浆浓细度检测的方法，属于选矿技术领域。


背景技术：

2.浮选技术自19世纪末产生以来，经过一百多年的发展，技术不断发展完善，浮选已经成为选矿的最主要手段。而矿物的浓度、粒度是影响矿物浮选的关键因素，如何得到可靠、准确，并且能够实时反映选矿厂当前矿浆浓细度组成的信息显得尤为重要。
3.传统上选厂对矿浆浓度的测量，大都是采用人工取样，利用浓度壶测得矿浆浓度。人工采样的频率并不能很好地配合生产，人为误差也较大。
4.近几年国内外学者针对矿浆浓度检测做了大量研究。赵树彦利用垂直管道中重悬浮液的压力与其密度呈正比的原理，成功研发测量精度相当或高于放射性密度计的非放射性管道差压密度计；杨成等通过取样装置以及电子秤数据读取和显示，通过远程数据传输和软件编程实现在线浓度显示；尹坤等采用光电倍增管检测衰减后的γ射线强度，提出了基于信号甄别与数字滤波方法的在线核子式浓度计；刘海伦等研究出了一种设置在循环泵出口立管上的差压密度测量装置罗旋等为了准确预测矿浆浓度，有效提高搅拌效果，提出一种将小波理；论与神经网络结合的方法来预测矿浆搅拌系统中矿浆浓度；郎进平针对铁矿生产工艺的多样性，采用矿浆管道与传感器一一对应的原则，提出了一种超声波式浓度计；程小舟利用振动频率经过不同密度的矿浆后产生衰减，通过压电拾振器检测衰减后的振动频率，再利用频率与浆液体密度的函数关系推算出浆液体的密度，提出了谐振式矿浆浓度在线分析仪；未普娇等利用超声法在线测量矿浆浓度，具有快速、无需稀释、在线等优势，研究设计了以stm32为核心的超声波矿浆浓度计；胡红利等提出了一种电容式煤粉浓度计，给出了具体的传感器电极结构和测量转换电路，并在模拟气力输送管道上用稀相流对所研制的电容式煤粉浓度计进行了在线标定；王欢等基于极限学习机理，研发出智能在线差压式密度仪，并成功应用于电厂湿法脱硫石灰浆液的智能在线控制。
5.一般来说，粒度的检测方法主要有筛分法、沉降法、显微镜法、x射线法、光散射法、超声法和接触测量法，激光粒度仪是通过测量颗粒群的衍射光谱经计算机处理来分析其颗粒分布。近年来，国外的激光在线粒度测量技术发展迅速，因为其具有连续自动取样、重复性好、免标定、数据有代表性等特点，例如芬兰奥托昆普公司研制了一种基于激光衍射测量机理的psi500粒度分析仪。但是由于现场使用环境恶劣，在激光粒度仪运行环境中，常常会有很大的物理干扰，使得激光的穿透特性对某些尺寸的颗粒很难进行分辨，信噪比极低，造成反演失败和运算量过大导致测量效率很低，从而导致激光粒度仪的使用范围较窄。超声波粒度仪主要是以超声衰减原理为基础进行高浓度悬浮液混合物在线粒度分析的一种工业准入传感器，在矿业内比较有名的有美国丹佛自动化公司的psm400超声波粒度分析仪和马鞍山矿山研究院研制的cly-2000型在线粒度分析仪。但随着使用时间增长，超声粒度仪存在一个最大的缺点：超声波在悬浮液混合物中进行传播时，极易受到液体中气泡的影响，
使得测量过程准确度悬殊很大。接触式粒度仪基于线性检测原理直接测量粒度，直接测量式的粒度检测仪器，通过直接接触式测量方式，不受混合物的黏度、温度、浓度的变化对仪器的影响，具有代表性的有芬兰奥托昆普公司psi200粒度分析仪。但接触式测量仪是通过固定的数学模型，最终计算出粒度分布情况，实际测得的粒度分布受模型影响大，对不同工况难以灵活调整。
6.实际上目前大部分浓细度智能测量方法都基于各类检测仪表，对选矿厂工人操作要求日益提高，而且存在精度差、可靠性低等问题。且对于浓细度的检测并没有形成连续的流程，往往浓度和细度的检测都是分开操作，难以把二者相连接。对于现在的选矿厂来说，急需一种简单、直接且可靠的测量浓细度的方法。本发明旨在提供一种成套的浓细度检测系统，从取样-浓度测量-筛分-细度测量的流程连续进行，取样后的矿浆缩分稳流后获得稳定的矿浆并进入浓度测量系统，通过智能浓度壶进行体积和重量测量；浓度测量之后进入筛分细度测量系统，通过臂式自动筛分设备进行筛分；筛分之后的矿浆分别重新给入浓度壶系统进行称量即可得到不同粒级矿物颗粒的占比。


技术实现要素：

7.针对现有选矿厂浓细度测量技术中存在的精度差、可靠性低、操作复杂、直观性差等缺陷，本发明的目的是在于提供一种简单、可靠，低成本实现选矿厂矿样浓细度检测的智能浓细度测量系统，该系统可以实现取样、筛分、浓度细度检测等一系列流程的自动化作业，操作方便，有利于工业应用。
8.本发明的另一个目的是在于提供一种智能浓细度测量系统在选矿厂中取样、筛分、浓细度测量方法的应用，能够高效、可靠，低成本实现选矿厂矿样浓细度自动测量的智能浓细度测量系统，且过程简单、操作方便，满足工业化生产。
9.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种智能浓细度测量系统，该系统包括智能浓度测量系统、粒度筛分测量系统、缩分稳流系统、输送系统和控制计算系统，智能浓度测量系统采用可自动清洁和复原的浓度壶对所取矿浆的重量和体积进行测量，其中重量的测量采用称重传感器进行高精度测量，体积测量采用定容方式结合已知浓度液体标定体积；粒度筛分测量系统采用新型的臂式筛分设备对矿浆进行深度筛分，获得矿浆内各粒级颗粒的信息；缩分稳流系统将工艺矿浆引入后通过内部结构稳定矿浆，使输送到后续流程的矿浆的雷诺数降低；输送系统主要由输送泵构成，能够将浓度测量后的矿浆输送到粒度筛分测量系统；控制计算系统对全流程进行监测和控制，将所测得的重量、体积等信息进行分析和计算。
10.所述缩分稳流系统为具有锥形结构的筒体，筒体内部包含稳流板。
11.在该系统中，矿浆经缩分稳流系统处理后进入智能浓度测量系统，经智能浓度测量系统处理后进入筛分测量系统。
12.该系统能够贴合实际选矿厂中对浓细度测量的操作，取代工人一系列人工操作并提高精度，利用该测量系统测量浓细度的方法过程简单、操作方便，满足工业化生产需求。
13.所述智能浓度测量系统包括浓度壶系统、升降转子系统、浓度壶夹持转位系统、进浆口转位系统、浓度壶平台翻转系统、排矿冲洗系统和称重传感器；
14.所述浓度壶系统包含一个带有限位孔的限位装置、浓度壶(11)和带磁铁的底座
(2)，所述升降转子系统由丝杆(7)、步进电机a(6)、直流电机(8)和转子(5)组成，步进电机a(6)和丝杆配(7)合控制平台升降，可将转子(5)伸入到浓度壶(11)内进行搅拌，防止浓度壶内颗粒沉降，搅拌完毕后转子被提出浓度壶；通过限位装置上的限位孔将浓度壶(11)限定在设定区域；
15.所述浓度壶(11)夹持转位系统包含一个带夹头的可旋转的平台，平台由步进电机d(18)控制旋转一定角度，夹头上采用小型步进电机(3)和小型丝杆(4)使夹头上下移动，夹头移动到下限位时夹头夹紧浓度壶(11)，此时小型步进电机停止运转；
16.所述进浆口转位系统同样由步进电机b(12)控制给矿管(9)旋转，防止给矿管(9)与转子(5)碰撞；
17.所述浓度壶平台翻转系统由步进电机c(13)控制，步进电机c(13)出轴通过联轴器(15)与可移动支架(16)上的轴进行连接，启动步进电机c(13)使可动平台翻转；排矿冲洗系统由一个与水平面呈一定角度的高压冲洗水管(14)和接矿斗(17)构成，平台翻转后冲洗水将浓度壶内的矿浆冲入接矿斗内排出，矿浆被冲出后持续冲洗可保证浓度壶被冲洗干净；
18.带磁铁的底座(2)与可移动支架(16)通过螺栓固定连接；
19.所述称重传感器用来测量浓度壶内矿浆的质量。
20.称重传感器的误差小于0.1％。
21.所述智能浓度测量系统中，所述转子(5)伸入装有矿浆的浓度壶(11)中，高速旋转时可将矿浆沿垂直向上的方向吸引。
22.所述智能浓度测量系统中，夹头由小型丝杆(4)与丝杆下端固连的橡胶垫构成；
23.所述可动支架(16)翻转角度小于等于180
°
；
24.所述高压冲洗水的偏角需配合浓度壶翻转角度。
25.所述高压冲洗水在排矿过程中间歇作用，在清洗浓度壶时连续作用。
26.所述智能浓度测量系统按取样-定容-称量-搅拌-翻转排矿-清洗-浓度壶复原的流程进行，各流程之间保持畅通。
27.所述臂式自动筛分设备，包括摆动系统、套筛箱和套筛冲洗水系统；
28.所述臂式自动筛分设备中的摆动系统主体为由偏心轮、推杆机构组成的往复运动部分以及由橡胶弹簧作连接件的摆动部分；
29.所述往复运动部分通过电机驱动偏心轮、偏心轮与推杆高副接触的形式实现，推杆的复位采用弹簧、滑块机构实现；摆动部分由固定机架、可动机架和橡胶弹簧构成，固定机架与可动机架通过橡胶弹簧相连接；
30.所述套筛箱与机械臂之间通过步进电机的转轴连接，所述步进电机固定连接在机械臂上；所述机械臂与滑块固定相连，滑块与推杆之间呈高副连接，滑块可在导轨上水平运动，滑块与弹簧一侧连接，弹簧另一侧与固定端连接，所述套筛箱呈悬空设置；所述套筛箱的侧面设有排矿口；
31.所述套筛冲洗水系统可以在筛分完毕后通过步进电机将套筛整体旋转一个角度，方便冲洗水带走矿浆，使得矿浆从排矿口排出。
32.所述臂式自动筛分设备中所述偏心轮偏心距为5cm～10cm。
33.所述臂式自动筛分设备中，所述推杆与偏心轮运动中心在同一水平线上；
34.所述套筛箱上部开口，底部封闭；套筛箱内不同孔径的筛网等距平行布置；
35.所述套筛箱内筛网下部与排矿口连通；两个相邻排矿口之间只设置一层筛网。
36.所述臂式自动筛分设备中，所述排矿口斜着朝上设计且与水平方向呈30
°
夹角；
37.所述步进电机每次动作的旋转角度为45
°
，且顺时针旋转后等待3分钟进行逆时针旋转归位。
38.所述臂式自动筛分设备工作时，将矿浆从套筛冲洗水系统的进浆口进入套筛箱，同时开启摆动系统的电动机使摆动系统作不平衡的摆动，同时开启冲洗水使得矿浆颗粒从上至下通过多层套筛，不同粒径的矿物颗粒滞留在不同层的筛网之上；摆动过程持续8-15分钟后，停止摆动系统的运动，同时套筛冲洗水系统中的步进电机将套筛箱顺时针旋转45
°
，配合冲洗水将不同层筛网上的矿物颗粒冲洗至排矿口。
39.所述摆动部分电机转速为300r/min～500r/min。
40.本发明一种智能浓度壶系统，所述输送泵可以灵活调整输送量；
41.缩分稳流系统使输送到后续流程的矿浆的雷诺数降低至1950-2050、优选为2000左右。
42.本发明一种智能浓度壶系统，各系统的传感器数据被记录和提取，并有实时曲线反映每个数据。
43.本发明一种智能浓度壶系统，按取样-缩分稳流-浓度测量-筛分-粒度测量的流程进行，各流程之间保持畅通，若输送过程中存在堵塞，则停止系统动作并报警。
44.本发明还提供了一种所述智能浓细度测量系统用于选矿厂中矿浆浓细度检测的方法，开启取样口，将工艺矿浆通过取样器进行一次取样，取样后的矿浆送入缩分稳流系统，获得雷诺数较低的矿浆并输送到浓度测量系统；浓度测量系统包含智能浓度壶，可通过称重传感器对矿浆的重量进行测量，并采用溢流法定容测量矿浆的体积，配合振动元件防止矿浆沉降，得到可靠的浓度数据，浓度测量结束后浓度壶可进行自动清洗和复原；总体浓度测量之后矿浆被输送到自动筛分系统进行筛分，自动筛分系统采用新型臂式筛分设备将矿物颗粒进行筛分，筛分后的矿浆进入浓度测量系统进行第二次测量；所得各类数据被传输到计算机当中进行分析和处理。
45.设计原理依据：本发明中智能浓度测量系统采用可自动清洁和复原的浓度壶对所取矿浆的重量和体积进行测量，其中重量的测量采用称重传感器进行高精度测量，体积测量采用定容方式结合已知浓度液体标定体积；粒度筛分测量系统采用新型的臂式筛分设备对矿浆进行深度筛分。所述各类系统均按照选矿厂人工操作中依据的浓细度测量原理进行自动化测量。
46.本发明的技术方案中浓细度测量适用于各类选矿厂，对于任何矿样和工况都能采用本发明的技术方案进行浓细度测量。
47.相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
48.1、本发明中采用的新型臂式自动筛分设备采用了不同于振动筛分的摇动筛分原理，能够深度地对矿浆中的颗粒进行筛分，相比于传统的振动筛分更加精确，对后续选矿厂中的浮选提供了更准确的给料粒度信息。
49.2、本发明的智能浓度测量系统依据现有选矿厂浓度测量的过程，采用智能浓度壶对矿浆的重量和体积进行直接测量，配合控制系统可以提供最直观的浓度信息。
附图说明
50.图1为本发明的智能浓细度测量系统流程示意图；
51.图2为本发明的智能浓度壶系统示意图；
52.图3为本发明的臂式自动筛分设备截面简图；
53.图中：
54.1-称重传感器、2-带磁铁的底座、3-小型步进电机、4-小型丝杆、5-转子、6-步进电机a、7-丝杆、8-直流电机、9-给矿管、10-进浆口、11-浓度壶、12-步进电机b、13-步进电机c、14-冲洗水、15-联轴器、16-可动支架、17-接矿斗、18-步进电机d；
55.19-防尘罩、20-偏心轮、21-换向器、22-可动机架、23-橡胶弹簧、24-电动机、25-固定机架、26-弹簧、27-滑块、28-导轨、29-推杆、30-冲洗水、31-进浆口、32-机械臂、33-步进电机、34-套筛箱、35-排矿口。
具体实施方式
56.以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
57.以下实施例中涉及的智能浓细度测量系统流程如图1所示。该系统包括智能浓度测量系统(组成和结构如图2所示)、粒度筛分测量系统(组成和结构如图3所示)、缩分稳流系统、输送系统和控制计算系统，智能浓度测量系统采用可自动清洁和复原的浓度壶对所取矿浆的重量和体积进行测量，其中重量的测量采用称重传感器进行高精度测量，体积测量采用定容方式结合已知浓度液体标定体积；粒度筛分测量系统采用新型的臂式筛分设备对矿浆进行深度筛分，获得矿浆内各粒级颗粒的信息；缩分稳流系统将工艺矿浆引入后通过内部结构稳定矿浆，使输送到后续流程的矿浆的雷诺数降低至2000左右；输送系统主要由输送泵构成，能够将浓度测量后的矿浆输送到粒度筛分测量系统；控制计算系统对全流程进行监测和控制，将所测得的重量、体积信息进行分析和计算。该系统能够贴合实际选矿厂中对浓细度测量的操作，取代工人一系列人工操作并提高精度，利用该测量系统测量浓细度的方法过程简单、操作方便，满足工业化生产需求。
58.本发明的智能浓细度测量系统用于选矿厂矿浆浓细度测量的过程：开启取样口，将工艺矿浆通过取样器进行一次取样，取样后的矿浆送入缩分稳流系统，获得雷诺数较低的矿浆并输送到浓度测量系统；浓度测量系统包含智能浓度壶，可通过称重传感器对矿浆的重量进行测量，并采用溢流法定容测量矿浆的体积，配合搅拌元件防止矿浆沉降，得到可靠的浓度数据，浓度测量结束后浓度壶可进行自动清洗和复原；总体浓度测量之后矿浆被输送到粒度筛分测量系统进行筛分，自动筛分系统采用新型臂式筛分设备将矿物颗粒进行筛分，筛分后的矿浆进入浓度测量系统进行第二次测量；输送系统主要由样品泵构成；所得各类数据被传输到计算机当中进行分析和处理。
59.实施例1
60.利用本发明的智能浓细度测量系统及用于选矿厂矿浆浓细度测量的方法处理湖南郴州某矿山的矿浆，打开取样口进行一次取样，取样后的矿浆进入系统时雷诺数约为2105，在常温条件下对矿浆浓细度进行测量；矿浆进入测量系统后先进行总体浓度测量，得到总体矿浆浓度53.70％，后将矿浆送入后续流程进行粒度测量，从采集到的数据进行分
析，得到各粒级占比-800目51.43％，+800目～-400目8.58％，+400目～-200目7.16％，+200目32.83％。现场工人手动测量浓度54.93％，手动筛分各粒级占比-800目50.88％，+800目～-400目8.24％，+400目～-200目6.95％，+200目33.93％，总体浓细度测量效果接近。