礦山機(jī)械與智能化技術(shù) 課件 第7章 選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)

礦山機(jī)械與智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造目錄CONTENTS第1章緒論第2章鉆孔機(jī)械及其智能化技術(shù)第3章裝載與挖掘機(jī)械及其智能化技術(shù)第4章礦井提升機(jī)械及其智能化技術(shù)第5章選前作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)第6章選別作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)第8章智慧礦山的關(guān)鍵技術(shù)及展望第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.1濃縮機(jī)7.2真空過濾機(jī)7.3選后作業(yè)過程控制 第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.1濃縮機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1濃縮機(jī)的工作過程如下：礦漿從中心進(jìn)入濃密機(jī)，固體顆粒在重力作用下沉降到池底，并通過耙子耙動匯集于設(shè)備中央，從底部排出，而澄清水則從池子周圍溢出。濃密機(jī)是一個(gè)圓形貯水池，固體顆粒在池底積聚并被刮板壓實(shí)，然后從底部卸料口排出，同時(shí)澄清水從池邊溢流槽排出。濃縮機(jī)主要用于精礦濃縮和尾礦脫水。作為精礦濃縮機(jī)，其產(chǎn)品是底部排出的精礦，濃度低于75%，同時(shí)控制溢流濃度以防止精礦流失。作為尾礦脫水機(jī)，其產(chǎn)品是上部排出的溢流水，含固量小于0.5%，排泥濃度為20～30%。在選礦廠中，連續(xù)式濃縮機(jī)被廣泛使用，礦漿的送入、澄清水的排出和濃縮產(chǎn)品的排出都是連續(xù)進(jìn)行的。濃縮機(jī)根據(jù)傳動方式可分為中心傳動式和周邊傳動式兩種。濃縮機(jī)（又叫濃密機(jī)）廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、煤炭、化工、建材、環(huán)保等部門礦泥、廢水、廢渣的處理，對提高回水利用率和底流輸送濃度以及保護(hù)環(huán)境具有重要意義。濃密機(jī)的工作過程示意圖第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.1濃縮機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.1.1中心傳動式濃縮機(jī)中心傳動式濃縮機(jī)分小型（直徑為φ1.8～φ20米）與大型（直徑可達(dá)φ100米以上）兩種。小型中心傳動式濃縮機(jī)的組成：濃縮池、耙架、傳動裝置，信號安全裝置、耙架提升裝置、給料裝置和卸料裝置等。圓柱形濃縮池用水泥或鋼板做成，池底稍呈圓錐形或是平的。在池底的中心有一個(gè)排出濃縮產(chǎn)品的卸料斗。池子上部周邊設(shè)有環(huán)形溢流槽。豎軸1和軸套2、蝸輪3的聯(lián)接是滑動連接，豎軸可作軸向運(yùn)動。在豎軸的止推軸承外殼4的上部固定有傳動軸5，軸上有螺紋，與蝸輪連接的螺母6旋入傳動軸上。利用提升電動機(jī)的正向或反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動蝸桿使蝸輪轉(zhuǎn)動，可將傳動軸提高或下降，又通過止推軸承的外殼而將豎軸-耙架提高和下降。將提升電動機(jī)連接在控制線路上，就可實(shí)現(xiàn)自動提耙。耙架的提升裝置第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.1濃縮機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.1.2周邊傳動式濃縮機(jī)周邊傳動式濃縮機(jī)的結(jié)構(gòu)組成：濃縮池是由混凝土制成，其中心有一個(gè)鋼筋混凝土的支柱。耙架3的一端借助于特殊的軸承置于濃縮池的中心支柱上，耙架的另一端與傳動小車相連接，并由小車上的滾輪2支承在濃縮池圓周敷設(shè)的鋼軌軌道1上。工作原理：滾輪的滾動帶動耙架回轉(zhuǎn)，以刮集沉淀物，實(shí)現(xiàn)物料的濃縮。速度控制：耙架的運(yùn)動速度根據(jù)物料特性調(diào)整，以避免破壞礦粒的沉淀過程。對于粗粒和易沉降物料，耙子轉(zhuǎn)速約為6米/分。對于細(xì)粒和細(xì)粒精礦，耙子轉(zhuǎn)速應(yīng)小于3～4米/分。濃縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，管理容易，因此它被廣泛用來濃縮各種物料。濃縮機(jī)的缺點(diǎn)：占地面積大，不能用來沉積粒度大于0.3mm的產(chǎn)品，因?yàn)樵谶@種情況下可能將濃縮機(jī)淤塞。φ30m周邊傳動式濃縮機(jī)第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.1濃縮機(jī)7.2真空過濾機(jī)7.3選后作業(yè)過程控制 第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.2真空過濾機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.2.1外濾式圓筒真空過渡機(jī)20m2外濾式簡真空過濾機(jī)過濾機(jī)筒體的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：過濾機(jī)的筒體是用鋼板焊接制成。筒體的外表面用隔條1沿圓周方向分成24個(gè)獨(dú)立的軸向貫通的過濾室，每個(gè)過濾室都用管子4與分配頭相通。過濾室里鋪設(shè)過濾板3。濾布6覆蓋在過濾板上，濾布用膠條5嵌在隔條的繩槽內(nèi)，并借助繞線機(jī)構(gòu)（螺桿傳動）用鋼絲連續(xù)纏繞住濾布而使其固定在筒體上。結(jié)構(gòu)組成外濾式圓筒真空過濾機(jī)是由筒體、主軸承、礦漿槽、傳動裝置、攪拌器、分配頭、刮刀和繞線機(jī)構(gòu)等部分組成。第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.2真空過濾機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.2.1外濾式圓筒真空過渡機(jī)20m2外濾式簡真空過濾機(jī)過濾機(jī)筒體的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：過濾機(jī)的筒體是用鋼板焊接制成。筒體的外表面用隔條1沿圓周方向分成24個(gè)獨(dú)立的軸向貫通的過濾室，每個(gè)過濾室都用管子4與分配頭相通。過濾室里鋪設(shè)過濾板3。濾布6覆蓋在過濾板上，濾布用膠條5嵌在隔條的繩槽內(nèi)，并借助繞線機(jī)構(gòu)（螺桿傳動）用鋼絲連續(xù)纏繞住濾布而使其固定在筒體上。結(jié)構(gòu)組成外濾式圓筒真空過濾機(jī)是由筒體、主軸承、礦漿槽、傳動裝置、攪拌器、分配頭、刮刀和繞線機(jī)構(gòu)等部分組成。第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.2真空過濾機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.2.1外濾式圓筒真空過渡機(jī)傳動系統(tǒng)示意圖筒體左端的空心軸頸上固定著鏈輪，用以傳動繞線機(jī)構(gòu)運(yùn)動。筒體左端的鏈輪帶動鏈輪10，使繞線機(jī)構(gòu)的螺桿11轉(zhuǎn)動，從而使螺母（繩輪座）12沿螺桿移動，實(shí)現(xiàn)用鋼絲纏繞濾布的要求。筒體右端的喉管與分配頭相連，并在其外徑上裝有蝸輪。外濾式過濾機(jī)工作原理和分配頭分區(qū)示意圖

工作區(qū)：Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)：與真空泵接通，形成負(fù)壓。Ⅰ區(qū)：筒體部分浸在礦漿中，稱為過濾區(qū)。Ⅱ區(qū)：在液面之上，稱為濾餅脫水區(qū)。Ⅳ區(qū)和Ⅵ區(qū)：與鼓風(fēng)機(jī)相通，形成正壓。Ⅳ區(qū)：為卸料區(qū)。Ⅵ區(qū)：為濾布清洗區(qū)。功能描述：設(shè)備通過分配頭的不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)過濾、脫水、卸料和清洗等功能。過濾區(qū)負(fù)責(zé)過濾礦漿，濾餅脫水區(qū)負(fù)責(zé)進(jìn)一步脫水。卸料區(qū)用于卸除濾餅，清洗區(qū)用于清洗濾布，以保證過濾效果。第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.2真空過濾機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.2.2內(nèi)濾式圓筒真空過渡機(jī)內(nèi)濾式圓筒真空過濾機(jī)的構(gòu)造如圖所示。這種過濾機(jī)的濾布裝于筒體的內(nèi)表面。筒體的一端支承在主軸承上，而另一端支承在托輥上，并由傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。喉管和分配頭的作用與外濾式過濾機(jī)相同，結(jié)構(gòu)也與其相似。不同的是分配頭內(nèi)抽真空和鼓風(fēng)區(qū)域的位置不一樣。內(nèi)濾式過濾機(jī)在筒體內(nèi)部形成的濾餅是在頂部位置卸料，并用皮帶運(yùn)輸機(jī)或溜槽運(yùn)出機(jī)外。內(nèi)濾式過濾機(jī)的礦漿裝在筒體內(nèi)部，在形成濾餅時(shí)，除了依靠真空的壓力以外，由于沒有采用攪拌器，還可以借助于固體顆粒本身的重力。礦漿中粒度較大的顆粒沉降速度大，先附著在濾布上，粒度較小的顆粒沉降速度慢，后附著于大顆粒的上面，這樣形成的濾餅透氣性好，還可以減少濾布的堵塞。內(nèi)濾式過濾機(jī)的缺點(diǎn)是不便于觀察過濾的操作情況，維修工作不方便。40m2內(nèi)濾式圓筒真空過濾機(jī)在選礦廠中，內(nèi)濾式過濾機(jī)主要用來過濾磁選的鐵精礦。第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.2真空過濾機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.2.3真空磁力過渡機(jī)真空磁力過濾機(jī)主要適用于粒度較粗的強(qiáng)磁性礦物精礦礦漿的脫水。構(gòu)造:類似于外濾式圓筒真空過濾機(jī)，不同之處是給礦槽在筒體的上部，筒體內(nèi)部裝有鑰鍶鐵氧體永久磁系，促使磁性礦物迅速地吸引到濾布表面。給料方式：上部給料，使得濾餅按粒度分層的效果更加明顯。濾餅形成：當(dāng)磁性精礦形成濾餅時(shí)，顆粒同時(shí)受到重力和磁力的作用，粗顆粒精礦向?yàn)V布運(yùn)動得快，粗顆粒首先接觸濾布，所以，濾餅的透氣性好。磁攪動的作用：濾餅在磁場區(qū)形成的過程中，由于磁系極性變化而產(chǎn)生的磁攪動作用也有利于濾餅的脫水。真空磁力過濾機(jī)較之同規(guī)格的內(nèi)濾式過漁機(jī)，其效率提高三倍以上。真空磁力過濾機(jī)水分排出：大量的水是通過給礦槽的溢流口溢出。在真空脫水區(qū)，謔餅中的殘存水分透過濾布并經(jīng)過濾室和分配頭上的兩個(gè)真空管路而被抽出。濾餅是用壓縮空氣吹落，并借助刮板刮下。卸料與清洗：卸料完畢后泌布就被清洗，沖洗是用鼓風(fēng)和水交替進(jìn)行的。第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.2真空過濾機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.2.4折帶式真空過渡機(jī)折帶式真空過濾機(jī)是在外濾式圓筒真空過濾機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新式過濾機(jī)。折帯式真空過濾機(jī)改變了卸料方式，又加強(qiáng)了濾布的清洗，所以使細(xì)、黏物料的脫水效果獲得了改善。折帶式真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作示意圖如圖所示。它的濾布布置與外濾式過濾機(jī)不同。當(dāng)濾餅經(jīng)過真空區(qū)以后，濾布就由一套輥?zhàn)右鐾餐膺M(jìn)行卸料和清洗，清洗好的濾布再回到筒體上重新工作。折帶式真空過濾機(jī)不用鼓風(fēng)卸料，而是使濾布繞過卸料輥通過變化曲率使濾餅自動下落。也可以用刮板等機(jī)構(gòu)幫助卸料。這種卸料方式，不僅卸料比較完全提高了過濾機(jī)的生產(chǎn)能力，而且不用鼓風(fēng)，避免了回水造成的濾餅水分的增加。折帶式過濾機(jī)將其濾布引出筒體以外，可以有足夠的時(shí)間并采取有效的方法清洗濾布。一般用壓力水沖洗濾布的兩面，根據(jù)實(shí)需要還可以用刷子和打布器等裝置進(jìn)行更徹底的清洗，以保證濾布的透氣性。折帶式真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作示意圖第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.2真空過濾機(jī)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.2.5過濾系統(tǒng)如圖a所示中，濾液和空氣先被真空泵抽到氣水分離器，空氣由上部被抽走，濾液從下部自動地流入水池內(nèi)。因?yàn)闅馑蛛x器中是負(fù)壓，所以要使濾液能從分離器中排出，分離器下底和水池要保持有9米的高差。這種配置方式的最大如圖b所示中，進(jìn)入氣水分離器中的濾液用離心泵強(qiáng)制抽出。過濾機(jī)的安裝位置可以較低。缺點(diǎn)是需要專門設(shè)置離心泵，要消耗動力。如圖c所示中，用自動排液裝置取代了氣水分離器和離心泵。這種過濾系統(tǒng)，濾液既能自動排出，又不需要將過濾機(jī)設(shè)置在很高的位置上。第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.1濃縮機(jī)7.2真空過濾機(jī)7.3選后作業(yè)過程控制 第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.3選后作業(yè)過程控制戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.3.1濃密機(jī)自動控制基本功能：濃密機(jī)主要用于濃縮和澄清，通過提高底流固體物濃度來實(shí)現(xiàn)物料的濃縮和上清液的澄清?？刂葡到y(tǒng)原理：高效濃密機(jī)自動控制系統(tǒng)包括傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)節(jié)泥層高度來控制底流濃度。系統(tǒng)可能包括泥層高度傳感器、pH和密度傳感器等，以及相應(yīng)的控制軟件，以實(shí)現(xiàn)自動化操作。凝劑投加量的控制可以通過測定溢流槽內(nèi)的溢流濃度，控制加藥泵的轉(zhuǎn)速。溢流濃度過高，意味著絮凝效果需要增強(qiáng)當(dāng)溢流中固體濃度符合要求時(shí)，根據(jù)入料流量和濃度決定投加量。以電動閥的開度和加藥泵的轉(zhuǎn)速作為控制輸出，構(gòu)成閉環(huán)控制。系統(tǒng)控制框如圖所示。高效濃密機(jī)自動控制系統(tǒng)原理圖基于溢流濃度的絮凝加藥控制原理第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.3選后作業(yè)過程控制戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1底流濃度的重要性：底流濃度過低將不滿足后續(xù)處理工藝的要求。底流濃度過高可能導(dǎo)致管道堵塞和排料不暢。控制方法：通過將底流濃度的測定值與底流泵聯(lián)鎖，控制放礦量來調(diào)節(jié)礦漿在濃密池的停留時(shí)間，進(jìn)而控制底流濃度。當(dāng)?shù)琢鳚舛雀邥r(shí)，增加底流放礦量。當(dāng)?shù)琢鳚舛鹊蜁r(shí)，減少放礦量，以維持穩(wěn)定的底流濃度。濃密機(jī)特點(diǎn)：根據(jù)我國礦山選廠的特點(diǎn)，礦漿在壓縮層的濃度能快速反映原礦漿濃密的狀態(tài)。自動添加系統(tǒng)控制器：適合采用以原礦漿濃度和流量為前饋輸入，中間礦層濃度為反饋輸入的控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)能夠根據(jù)原礦漿的濃度和流量自動調(diào)節(jié)絮凝劑的添加量?？刂葡到y(tǒng)的優(yōu)勢：中間礦層濃度的引入能在一定程度上減小檢測滯后對響應(yīng)過程的影響。有利于保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。減小超調(diào)和削弱振蕩現(xiàn)象?？刂葡到y(tǒng)控制框圖展示了整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作流程，包括傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分。濃密池的耙子力矩增加說明壓縮層礦漿濃度增加，減小則說明壓縮層濃度減小，因此力矩大小可以反映礦漿在濃密池內(nèi)的濃縮狀態(tài)。耙子的力矩在適當(dāng)?shù)姆秶?，說明礦漿濃縮情況比較好，力矩過大，說明壓縮層過高，應(yīng)該減小投加量，力矩過小則說明礦漿中顆粒絮凝效果差，因此濃縮緩慢，應(yīng)該適量增加絮凝劑添加量?？刂瓶驁D如圖所示濃密機(jī)絮凝劑自動添加控制系統(tǒng)控制框圖

基于耙子力矩的絮凝加藥控制原理7.3.1濃密機(jī)自動控制第7章選后作業(yè)機(jī)械及其智能化技術(shù)7.3選后作業(yè)過程控制戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17.3.2壓