新型多流道礦漿濃度粒度檢測(cè)裝置研制

1、 礦冶第 18 卷 第 2 期2009 年 6 月 V o.l 18, N o. 2M INING& M ETALLURGYJune2009文章編號(hào): 1005- 7854( 2009) 02- 00084- 05新型多流道礦漿濃度粒度檢測(cè)裝置研制王俊鵬, 曾榮杰(北京礦冶研究總院, 北京 100044)摘 要: 適當(dāng)?shù)牧６群蜐舛仁浅晒M(jìn)行磨礦與浮選作業(yè)的基本要求。定型產(chǎn)品 BP SM- 型在線(xiàn)粒度分析儀 能測(cè)量 4個(gè)通道的礦漿濃度和粒度, 并且每個(gè)通道能夠同時(shí)提供 2個(gè)粒級(jí)的粒度測(cè)量信號(hào)以及濃度和密度的測(cè)量信號(hào)。它具有多種可供選擇的通訊接口與其他自動(dòng)化系統(tǒng)相連接。該儀器采用直接 接觸式測(cè)量礦

2、漿粒度, 是一種性?xún)r(jià)比高、穩(wěn)定可靠、測(cè)量精度高的自動(dòng)化檢測(cè)分析儀表, 適合在惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。關(guān)鍵詞: 粒度; 濃度; 選礦; 直接測(cè)量; 位移傳感器; 觸摸屏 中圖分類(lèi)號(hào): TH 89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: ADEVELOPMENTOFNEW TYPE ONLINEMULTIFLOW PARTICLE SIZEAND CONS ISTENCY SLURRY ANALYZERWANG Jun-p eng, ZEN G R ong-jie(Beijing General Research Institute of M ining and Metallurgy, Beijing 100044, Ch in

3、a)ABSTRACT: The r ight and even partic le size and slurry consistency is fundamental for the successful grinding andflo tation processes. BPSM-On line Particle size Analyzer can m easure 4 inlet slurry s parit ic le size and consisten-cy and each inlet can simu ltaneously provide 2 particle size mea

4、suring signals as we ll as the density and the consis- tency measuring signa.l And the product w ith variety a lternative commun ication interface wh ich can connect w ith other autom ation system s. It uses contact m easurem entm ethod to detect particle size. It is a cos-t e ffect ive, re lia-b le

5、,h igh-prec ision m easurem en t autom ated detection and analytical instrum ents, is fit for the rugged env ironm en.tKEY W ORD S:partic le size; consistency; o re-dressing;contactm easurem en;t displacem ent senso r;touch screen在選礦生產(chǎn)過(guò)程中, 磨礦產(chǎn)品的粒度是影響選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。磨礦粒度不夠細(xì) ( 即欠磨 ) 時(shí), 有用礦物顆粒不能充分的單體解離

6、, 浮選中就難以保證回收率, 既浪費(fèi)了磨礦和浮選時(shí)的能源, 又浪費(fèi)了礦產(chǎn)資源; 磨礦粒度過(guò)細(xì) ( 即過(guò)磨) 時(shí), 已經(jīng)充分單體解離的有用礦物顆粒又被破壞成了更小的顆粒, 大大的浪費(fèi)了電能, 并形成了影響浮選的礦泥。礦漿濃度也是影響浮選指標(biāo)的一個(gè) 重要參數(shù), 它既影響浮選效率, 又影響水源和藥劑的消耗。 為了保證磨礦作業(yè)的產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo), 避免欠磨和過(guò)磨, 使選礦過(guò)程優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、低消耗, 發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益, 就必須對(duì)選礦過(guò)程中礦漿的濃度和粒度進(jìn)行檢測(cè)和控制。目前大部分礦山企業(yè)監(jiān)視濃度、粒度的方法都是通過(guò)人工采樣、制備樣品然后再 借助篩析工具進(jìn)行樣品分析后計(jì)算濃度、 粒度的。這種方法的

7、精度雖然較高, 但是由于其屬于勞動(dòng)密集型工作, 不適宜頻繁操作, 在許多情況下都需要盡量減少粒級(jí)分析的次數(shù), 以減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在現(xiàn)代化的控制過(guò)程中, 需要密集的測(cè)量被控量, 比如在磨礦回路中, 反應(yīng)時(shí)間通常是 5 10m in, 采用人工采樣分析濃度、粒度的做法顯然是不能滿(mǎn)足控制要求的。 收稿日期: 2008- 11 - 7基金項(xiàng)目: 863 重點(diǎn)項(xiàng)目課題 ( 2006AA 060204)。 作者簡(jiǎn)介: 王俊鵬, 從事選冶自動(dòng)化儀器儀表及裝置方面的工作。 85王俊鵬等: 新型多流道礦漿濃;( 3)一臺(tái)儀器能夠測(cè)量 4個(gè)磨礦系列的礦漿粒度和濃度指標(biāo);( 4)對(duì)每一個(gè)礦漿通道的粒度, 可以同

8、時(shí)計(jì)算出 2個(gè)粒級(jí); 也就是說(shuō), 對(duì)每一次測(cè)量, 同時(shí)有 2個(gè)粒級(jí)的信號(hào)輸出, 例如: - 74 m 和 - 50 m; 對(duì)于濃度測(cè)量, 可以同時(shí)給出礦漿濃度值和密度值;( 5)多通道測(cè)量時(shí)分析測(cè)量實(shí)時(shí)性高, 典型情況下每個(gè)通道可以在 90s內(nèi)完成測(cè)量, 360s即可完成 4 個(gè)通道循環(huán)測(cè)量一遍。單通道測(cè)量時(shí)可以實(shí)時(shí)連續(xù)的檢測(cè)磨礦情況的變化;( 6)自動(dòng)、手動(dòng)零點(diǎn)校正, 可自動(dòng)排除礦漿磨損給粒度和濃度測(cè)量帶來(lái)的精度損失;( 7)配套的標(biāo)定軟件可以使用戶(hù)不必掌握深?yuàn)W的數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理即可輕松地完成標(biāo)定數(shù)據(jù)的回歸分 析; ( 8) 靈活多樣的通訊接口可以同絕大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)組網(wǎng)通訊;( 9) 人性化的

9、人機(jī)界面, 通俗易懂的觸摸屏操作方式, 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的文化層次要求不高, 低學(xué)歷人員也能很快上手;( 10)不銹鋼機(jī)身, 耐腐蝕, 不生銹, 易清掃; PVC工程塑料礦箱, 耐磨防腐, 美觀大方;( 11)高強(qiáng)度陶瓷測(cè)量觸頭, 堅(jiān)固耐磨;( 12) 自動(dòng)化程度高, 維護(hù)量少, 具有一定的防水、防塵功能, 可以用水整體沖刷清掃。 1國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀在線(xiàn)粒度分析儀是礦物加工連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)裝置, 在有色冶金、鋼鐵、水泥、化工、黃金等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前, 具有代表性的儀器是美國(guó)丹佛 ( DENVER ) 自動(dòng)化公司的PSM - 400 超聲波粒度分析儀、芬蘭奧托昆普公司PSI

10、系列粒度分析儀、俄羅斯有色金屬自動(dòng)化聯(lián)合 公 司 的 - 074( P IK- 074P) 筒式在線(xiàn)粒度分析儀、北京礦冶研究總院研制的 BPSM 系列在線(xiàn)粒度分析儀、馬鞍山礦山研究院研制的 CLY - 2000 型在線(xiàn)粒度分析儀等, 其中 PSM - 400 與 CLY - 2000是基于超聲波原理的產(chǎn)品; 而 PSI- 200、PS I-300、P IK - 074P與 BPSM 系列都是基于線(xiàn)性傳感器原理直接測(cè)量粒度分布的儀器; 芬蘭奧托昆普公司近年推出的 PSI- 500 型在線(xiàn)粒度儀是一種基于激光衍射測(cè)量機(jī)理的粒度分析儀。 2性能特點(diǎn)及原理2 1 主要性能參數(shù)BPSM -型在線(xiàn)礦漿粒度

11、分析儀是一套集濃度、粒度于一體的測(cè)量分析系統(tǒng)。表 1 列出了該儀器的主要性能參數(shù)。其特點(diǎn)是:( 1) 以接觸式在線(xiàn), 直接測(cè)量礦漿中的顆粒尺寸-礦漿粒度;( 2) 采用螺旋管承載器連續(xù)測(cè)量礦漿濃度, 方 BPSM - 型在線(xiàn)粒度分析儀主要性能參數(shù)on-line partic les ize ana lyze r m a inperform ance param eters表 1BPSM-T able 1參數(shù)名稱(chēng)性能測(cè)量對(duì)象通道數(shù)量分析信息典型精度測(cè)量范圍電源要求人機(jī)對(duì)話(huà)各類(lèi)金屬和非金屬礦漿 1 4濃度、密度和用戶(hù)在測(cè)量范圍內(nèi)任意標(biāo)定的 2個(gè)粒級(jí) ( 如: - 74 m 、+ 150 m )粒度

12、: 1 典型值 1 2 % , 濃度: 1%粒度: 600 m 31 m , 濃度: 5% 70% 220 VAC 10 % 50H z , 200W 儀表電源 觸摸屏 采用單個(gè)通道測(cè)量時(shí), 測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新; 采用多個(gè)通道測(cè)量時(shí), 典型情況下每個(gè)通道測(cè)量 60 s刷新數(shù)據(jù),然后沖洗 30 s, 隨后進(jìn)入下一通道測(cè)量周期 4 20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) RS - 232、RS - 485MODBUS - RTU、G ESNP或者工業(yè)以太網(wǎng)任選, RS- 232和 RS- 485采用 MODBUS - RTU或者 GESN P,數(shù)據(jù)刷新速度 輸出信號(hào)通訊方式 工業(yè)以太網(wǎng)采用 TCP / IP 協(xié)議 2 2

13、 總體結(jié)構(gòu)BPSM -型在線(xiàn)粒度分析儀由多流道切換箱、主控制箱、閥門(mén)箱、濃度測(cè)量箱、粒度測(cè)量裝置、標(biāo)定 取樣箱、礦漿匯流返回箱等幾大部件構(gòu)成。其總體 結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 2 3 濃度測(cè)量裝置原理濃度測(cè)量的基本原理與選礦廠經(jīng)常用到的濃度 壺相似, 即通過(guò)稱(chēng)量一定體積的礦漿的質(zhì)量, 計(jì)算出 86礦冶多流道浮選礦漿濃度粒度測(cè)量分析系統(tǒng)一般用 于礦物加工過(guò)程中的磨礦分級(jí)作業(yè), 用來(lái)檢測(cè)磨礦最終產(chǎn)品的細(xì)度和濃度, 為磨礦作業(yè)和后續(xù)的浮選等作業(yè)提供必要的相關(guān)參數(shù)。在應(yīng)用時(shí), 分析系統(tǒng)首先通過(guò)合適的取樣器從作業(yè)流程當(dāng)中截取一定量 ( 70 170L /m in)具有代表性的礦漿樣品, 通過(guò)取樣管路輸送到分析

14、儀的多流道切換箱; 分析儀的多流道切換裝置根據(jù)一定的順序自動(dòng)選擇某一路待測(cè)礦 漿進(jìn)行測(cè)量, 正被測(cè)量通道的礦漿樣品進(jìn)入穩(wěn)流箱, 并先后流經(jīng)濃度測(cè)量裝置、粒度測(cè)量裝置測(cè)量礦漿 的濃度和粒度, 然后經(jīng)過(guò)標(biāo)定取樣箱進(jìn)入?yún)R流返回箱。不是當(dāng)前正在測(cè)量的礦漿通道的樣品則直接通 過(guò)旁路箱匯入?yún)R流返回箱。匯流返回箱中的礦漿經(jīng) 過(guò)礦漿排出管路排出, 排出后的礦漿可以通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞椒祷氐焦に嚵鞒讨腥ァ＝刂鼓壳? 多流道浮選礦漿濃度粒度測(cè)量分析系統(tǒng)已經(jīng)在貴州甕福磷 礦、山東陽(yáng)谷祥光銅業(yè)公司、江銅集團(tuán)武山銅礦等廠 礦得到了應(yīng)用。圖 2是多流道浮選礦漿濃度粒度測(cè)量分析系統(tǒng)的典型應(yīng)用示意圖。 3 2 在金屬?gòu)S礦的應(yīng)用多流

15、道浮選礦漿濃度粒度測(cè)量分析系統(tǒng)從研制 成功至本文截稿為止, 已經(jīng)與鞍鋼集團(tuán)公司、江銅集團(tuán)圖 1 BPSM - 型在線(xiàn)粒度分析儀結(jié)構(gòu)圖F ig 1 M ultiflow partic le size and consistency o f slurry ana lyzer system structure draw ing礦漿密度, 繼而再計(jì)算出礦漿的濃度。它由螺旋管 承載器( 簡(jiǎn)稱(chēng)螺旋管) 、測(cè)力傳感器、前置信號(hào)放大器、連接膠管等幾部分組成。測(cè)量時(shí), 被測(cè)礦漿在螺旋管中流動(dòng), 力傳感器可以實(shí)時(shí)的測(cè)量出在螺旋管中流動(dòng)的礦漿的重量, 并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)由前置信號(hào)放大器傳送至 PLC。PLC 根據(jù)

16、一定的數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算即可得到礦漿的濃度值。 2 4 粒度測(cè)量裝置原理粒度測(cè)量裝置原理是被測(cè)礦漿樣品在粒度測(cè)量裝置底部的通道中流動(dòng)。當(dāng)?shù)V漿流經(jīng)動(dòng)觸頭和靜觸頭之間時(shí), 礦漿中的礦粒大小屬性被傳感器測(cè)量出來(lái)并被傳送到由 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)中進(jìn)行分析計(jì)算, 通過(guò)特定的數(shù)學(xué)模型就可以分析出礦漿中特定粒級(jí)的含量。在測(cè)量時(shí), 電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)主軸以一定的周期做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)觸頭、主軸以及傳感器鐵芯被固定在一起, 他們以相同的頻率和幅度做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng), 這樣就能保證動(dòng)觸頭和靜觸頭之間的距離與傳感器之間有一個(gè)固定的關(guān)系。 密封裝置能夠保證礦漿不會(huì)污染粒度測(cè)量裝置的電器部分。導(dǎo)向軸承起固定主軸的作用,

17、 以限制主軸只能做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)而不能左右擺動(dòng)。 在測(cè)量被壓在動(dòng)、靜觸頭之間的礦漿顆粒的粒徑時(shí), 傳感器得到的數(shù)值是相對(duì)于傳感器的絕對(duì)零點(diǎn)的, 而不是相對(duì)于靜觸頭的。因此儀器還需要知道靜觸頭表面相對(duì)于傳感器絕對(duì)零點(diǎn)的數(shù)值, 以便計(jì)算相對(duì)于靜觸頭的粒徑數(shù)值。測(cè)量靜觸頭上表面 相對(duì)于傳感器絕對(duì)零點(diǎn)的數(shù)值過(guò)程叫做零校正, 即找出儀器的相對(duì)零點(diǎn)。 武山銅礦、山東陽(yáng)谷祥光銅業(yè)、內(nèi)蒙古敖 倫花礦業(yè)等簽訂了訂購(gòu)合同。 陽(yáng)谷祥光銅業(yè)是世界上一次建成的規(guī)模最大的銅冶煉廠, 是繼美國(guó)肯尼柯特公司之后的世界上第二座采用閃速熔煉和閃速吹煉雙閃速爐 工藝的銅冶煉廠, 是當(dāng)今世界上技術(shù)最先進(jìn)、環(huán)保、節(jié)能、高效的現(xiàn)代化銅冶煉

18、廠。 BPSM -型在線(xiàn)粒度分析儀用于該公司閃速爐渣選礦車(chē)間, 測(cè)量半自磨機(jī)和球磨機(jī)的磨礦結(jié)果。表 2是在該廠進(jìn)行取樣篩分與粒度儀模型對(duì)比結(jié)果的數(shù)據(jù)表。 3 3 在非金屬?gòu)S礦的應(yīng)用非金屬?gòu)S礦在礦物加工的過(guò)程中也經(jīng)常使用磨 礦和選礦工藝, 但是卻很少見(jiàn)到非金屬?gòu)S礦的磨礦作業(yè)使用粒度儀測(cè)量礦漿粒度的報(bào)道。 BPSM -型在線(xiàn)粒度分析儀首開(kāi)在非金屬礦物加工行業(yè)應(yīng)用 的先河。 2008年 7 月, BPSM -在貴州甕福磷礦投入使用。 甕福集團(tuán)是集磷礦采選、磷復(fù)肥、磷煤化工、氟 碘化工生產(chǎn)、科研、貿(mào)易為一體的國(guó)有大型磷化工企 業(yè), 甕福磷礦是我國(guó)目前最大的磷礦基地。甕福磷礦型在線(xiàn)粒度分析儀3工業(yè)應(yīng)用3

19、 1 典型應(yīng)用方式共有 3個(gè)磨礦系列, 用了 BPSM -型在線(xiàn)粒度分析儀 4個(gè)礦漿通道中的 3個(gè)。由于使用地點(diǎn)并非 87王俊鵬等: 新型多流道礦漿濃度粒度檢測(cè)裝置研制 新建廠房, 因此常規(guī)的管道取樣器均無(wú)法安裝。為 此, 北京礦冶研究總院專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易型的取樣器 進(jìn)行取樣。圖 3和圖 4分別是甕福磷礦一系列 +150 m 和- 74 m 的取樣數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖。 圖 2 多流道浮選礦漿濃度粒度測(cè)量分析系統(tǒng)典型應(yīng)用示意圖F ig 2 M ultiflow pa rtic le size and consistency slurry ana lyzer system typ ica l app lic

20、ation diag ram3 4 應(yīng)用設(shè)計(jì)中需注意的事項(xiàng)通過(guò)在多種現(xiàn)場(chǎng)、不同礦物、不同環(huán)境下的應(yīng)表 2 篩分結(jié)果與粒度儀測(cè)量結(jié)果的偏差T ab le 2 D ifference be tw een s ieve results and ana lyzer resu lts用, 充分證明 BPSM -型在線(xiàn)礦漿粒度分析儀是 - 0 074mm 的含量 /% ( 篩分 ) 名稱(chēng) 有效樣品數(shù) 平均偏差 樣品范圍樣品平均值 一種性?xún)r(jià)比高、穩(wěn)定可靠、安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的自 動(dòng)化檢測(cè)分析儀表。同時(shí)也暴露出了它的一些弱 點(diǎn):2094 2 98 997 630 635一段磨二段磨2097 0 99 698

21、680 495圖 3 + 150 m 取樣數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖F ig 3 Sam pled data plot o f + 150 m 88礦冶圖 4 - 74 m 數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖F ig 4 Samp led data p lot of - 74 m( 1) 測(cè)量數(shù)據(jù)的代表性依賴(lài)于取樣器的取樣代( 4)粒度儀和取樣器的安裝需要一定的空間要求, 以方便操作和使用, 因此在設(shè)計(jì)安裝的時(shí)要注意安裝位置的選擇。 表性;( 2) 礦漿進(jìn)入管路和礦漿排出管路設(shè)計(jì)是否合理對(duì)粒度儀能否正常使用具有決定性的影響;( 3) 取樣器和粒度儀本身對(duì)安裝使用空間具有一定的要求。 但是這些弱點(diǎn)是可以通過(guò)合理的優(yōu)化安裝方案加以解決的

22、。在設(shè)計(jì)安裝應(yīng)用方案時(shí), 應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):( 1) 必須根據(jù)工藝管道的特征選取合適的管道取樣器。比如不滿(mǎn)管的常壓自流管道適合選取BGPS系列帶有自清洗功能的常壓管道取樣器; 有壓力的豎直管道則適合選取 BPPS 系列壓力管道取4結(jié)語(yǔ)多流道浮選礦漿濃度粒度測(cè)量分析系統(tǒng)應(yīng)用了 載流接觸式礦漿粒度檢測(cè)儀 ( ZL03 2 08683 0) 和載流螺旋管式礦漿密度計(jì)( ZL03 2 08682 2 ) 兩項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù), 在國(guó)家知識(shí)版權(quán)局登記計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)一項(xiàng)( 2008SR17118), 形成了 BPSM- 型在線(xiàn)礦漿粒度分析儀定型產(chǎn)品, 粒度測(cè)量精度( 1 典型值) 1% 2 % , 整體技術(shù)和性能指標(biāo)都達(dá)到