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        超聲波粒度儀在選礦中的應(yīng)用

        2018-05-25 13:55:24杜晴晴,陳濤,任林海
        制造業(yè)自動(dòng)化 2018年5期
        關(guān)鍵詞:礦漿篩分磨礦

        0 引言

        磨礦濃細(xì)度是浮選過(guò)程的基礎(chǔ)條件及重要指標(biāo),影響最終精礦的質(zhì)量及理論回收率。磨礦的粒度過(guò)粗,礦物無(wú)法充分單體解離,使有用礦物無(wú)法達(dá)到理想的選別效果,導(dǎo)致有用礦物隨著尾礦流失,進(jìn)而影響回收率;磨礦的粒度過(guò)細(xì),有用礦物出現(xiàn)泥化效果,在浮選時(shí)泥化的有用礦物與雜質(zhì)結(jié)合過(guò)于緊密,影響浮選效果,從而跟隨尾礦流失,且礦物過(guò)磨會(huì)額外消耗過(guò)多能源,提高了磨礦成本。

        以前公司采用濃度壺人工篩分的方法進(jìn)行濃度計(jì)細(xì)度測(cè)量,但由于濃度壺屬于人工手篩,影響因素較多,且濃細(xì)度檢測(cè)的實(shí)時(shí)性及頻率具有一定的局限性,不能滿足連續(xù)性指導(dǎo)生產(chǎn)的效果。而超聲波在線粒度儀可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線粒度測(cè)量和控制,對(duì)生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用。

        粒度儀在國(guó)外礦山應(yīng)用較早,而相比國(guó)內(nèi)卻稍微緩慢。近年來(lái),隨著選礦自動(dòng)化技術(shù)的日益提高,以及選礦公司對(duì)智能礦山的重視,粒度儀的應(yīng)用在許多國(guó)內(nèi)選礦廠的磨礦自動(dòng)化控制過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。

        1 OPUS超聲波衰減粒度儀原理

        如圖1所示,超聲波發(fā)生端發(fā)出一定頻率和強(qiáng)度的超聲波,經(jīng)過(guò)測(cè)試區(qū)域,到達(dá)信號(hào)接收端。當(dāng)被檢測(cè)的物料通過(guò)測(cè)試區(qū)域時(shí),由于不同大小的顆粒對(duì)聲波的吸收程度不同,在接收端上得到的聲波的衰減程度也就不一樣。

        如式(1)所示,超聲衰減理論的基礎(chǔ)是基于蘭伯特-比爾(Lambert-Beer)定律:

        其中:cpf為投影面積濃度;

        為測(cè)量區(qū)域?qū)挾龋?/p>

        k(x,f)為相關(guān)衰減截面積函數(shù),其取決于超聲頻率和粒經(jīng);

        q2(x)為被檢測(cè)的顆粒的面積頻率分布;

        x為粒經(jīng);

        f為超聲頻率。

        根據(jù)顆粒大小同聲波強(qiáng)度衰減之間的關(guān)系,在一個(gè)有效的測(cè)量后,會(huì)將測(cè)量到的有效信號(hào)轉(zhuǎn)換成要得到的顆粒的粒度分布。同時(shí)根據(jù)衰竭信號(hào)的高低和粒度分布,還可測(cè)得被檢測(cè)體系的濃度(或固含量)。

        2 超聲波粒度儀現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

        2.1 應(yīng)用范圍

        所使用的超聲波粒度儀能夠?qū)Ω邼舛饶嗌?、漿料、懸浮液、乳濁液等物料無(wú)需稀釋、直接進(jìn)行實(shí)時(shí)在線粒度檢測(cè)和控制的OPUS系統(tǒng),可適應(yīng)環(huán)境惡劣的體系,超聲波發(fā)生器和接收器表面碳玻璃材料,耐受化學(xué)和酸堿以及機(jī)械壓力。結(jié)合洛陽(yáng)鉬業(yè)選礦三公司如下現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及礦漿特點(diǎn),可完全適用:

        圖1 超聲波粒度儀原理圖

        測(cè)量范圍:0.01~3000微米;

        礦樣化學(xué)性:腐蝕性礦漿,強(qiáng)酸強(qiáng)堿體系;

        礦樣流量:根據(jù)各個(gè)礦漿管道的直徑、礦漿管道中的流量大小及所需的測(cè)量礦漿的流量大小,經(jīng)過(guò)計(jì)算后得到取樣縫的寬度。通常進(jìn)入多路器緩沖箱的流量在200l/min左右可到達(dá)音叉開關(guān),滿足測(cè)量要求;

        礦樣溫度:0~50℃;

        測(cè)量頻率:100kHz~200MHz,通常的測(cè)量頻率需要根據(jù)礦漿的濃度、最大顆粒、測(cè)量間隙寬度等設(shè)定合適的測(cè)量頻率,通常要求正常測(cè)量礦漿時(shí)第一道超聲波的衰減信號(hào)不能超過(guò)155dB(分貝),否則認(rèn)為測(cè)量失效;

        濃度范圍:0~70%;

        OPUS測(cè)量間隙寬度:由于間隙寬度和顆粒信號(hào)阻尼呈線性關(guān)系,間隙寬度的選擇對(duì)衰減信號(hào)產(chǎn)生影響,故根據(jù)該選礦廠顆粒大小,以監(jiān)測(cè)-200mesh(74um)為目標(biāo),-200mesh含量在66%左右,選擇間隙寬度為3mm。

        2.2 工藝流程

        選礦3公司目前采用3臺(tái)磨機(jī),故引用3個(gè)流道分別從每臺(tái)磨機(jī)旋流器溢流加裝取樣器進(jìn)行取樣測(cè)量3臺(tái)磨機(jī)的磨礦效果。每臺(tái)磨機(jī)的工藝流程如圖2所示。

        圖2 工藝流程圖

        2.3 調(diào)試標(biāo)定

        2.3.1 礦漿性質(zhì)

        雜質(zhì)較多、濃度較大、易沉積。

        2.3.2 取樣代表性

        1)取樣需滿足的條件

        (1)人工取樣及儀器測(cè)量需要同步進(jìn)行,并進(jìn)行人工篩分(不建議使用濃度壺),檢查工藝過(guò)程是否正常,首先要保證整個(gè)工藝流程及設(shè)備的正常。在發(fā)生一些工藝設(shè)備不能正常工作的情況下,樣品可能具有特殊性,不適合用于正常標(biāo)定。

        (2)礦漿中空氣泡的存在對(duì)超聲波信號(hào)有顯著的影響。一個(gè)100μm的空氣粒子對(duì)超聲信號(hào)的影響超過(guò)一個(gè)100μm固體粒子對(duì)超聲信號(hào)影響。礦漿的流量偏小會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入緩沖箱的礦漿在流動(dòng)過(guò)程中就激起小波浪,混入氣泡,若礦漿內(nèi)混入氣泡進(jìn)入測(cè)量區(qū)域,導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確性降低,正是由于這個(gè)原因,所以在粒度尺寸測(cè)量過(guò)程中如果有空氣存在將會(huì)產(chǎn)生重大誤差故必須保證物料進(jìn)入多路器是正常且沒(méi)有氣泡,保證流量穩(wěn)定可達(dá)多路器緩沖箱音叉開關(guān)。

        (3)由于有三路礦漿進(jìn)入多路器依次進(jìn)行測(cè)量,故每次測(cè)量結(jié)束后的清洗工作尤為重要。多路器沖洗水壓力滿足要求(2~6Bar),保證每次礦漿測(cè)量之前緩沖箱內(nèi)干凈,取樣器上下沖洗水滿足要求,保證取樣縫及管道沖洗干凈,不會(huì)污染測(cè)量樣品。

        (4)充足干燥的氣源是保證電磁閥正常工作的前提。避免氣源氣壓達(dá)不到要求或氣源有水導(dǎo)致電磁閥無(wú)法正常工作,進(jìn)而導(dǎo)致取樣系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)的異常。檢查取樣系統(tǒng)是否正常保證氣源干燥,避免氣管中混入水影響電磁閥的正常使用。

        2)取樣位置選擇

        由于取樣器的取樣縫在礦漿管道的中心位置且橫跨整個(gè)管道,根據(jù)工藝流程,礦漿的性質(zhì),管道斜度對(duì)礦漿的流動(dòng)形式會(huì)產(chǎn)生一定的影響,為了取到滿足條件的礦漿,取樣器應(yīng)盡量安裝在管道平直的位置,且盡量選擇在靠近旋流器溢流出口的位置。

        3)取樣時(shí)間選擇

        根據(jù)車間磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,每天定時(shí)進(jìn)行取樣。

        4)取樣準(zhǔn)備工作

        準(zhǔn)備好干凈的取樣桶,取完樣品做好工藝物流標(biāo)記。因取樣桶是循環(huán)重復(fù)使用,故每次取樣前必須保證取樣桶的干凈無(wú)污染。

        5)外界條件

        人工篩分是最后一個(gè)環(huán)節(jié)也是最重要的環(huán)節(jié),正確的記錄及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮Y樣過(guò)程是保證礦漿樣品人工篩分的準(zhǔn)確性的前提。

        2.4 數(shù)據(jù)標(biāo)定對(duì)比

        超聲波粒度儀是直接通過(guò)儀器測(cè)量數(shù)據(jù)和人工篩分結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定。較準(zhǔn)確的標(biāo)定是基于精確地人工篩分結(jié)果。至少取5組有效礦樣,將篩分結(jié)果與儀器測(cè)量值對(duì)比得到影響因素factor,完成初步標(biāo)定后,將標(biāo)定后得到的儀器測(cè)量值與人工篩分值進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)行跟蹤標(biāo)定。根據(jù)后續(xù)的對(duì)照結(jié)果,進(jìn)一步調(diào)整標(biāo)定因數(shù)factor,直至滿足誤差要求,達(dá)到指導(dǎo)車間生產(chǎn)的要求。

        如表1為1號(hào)磨機(jī)樣品濃細(xì)度驗(yàn)證結(jié)果、偏差及相對(duì)平均偏差。圖3、圖4為粒度儀與人工篩分-200目及濃度數(shù)據(jù)對(duì)比趨勢(shì)圖。

        表1 儀器測(cè)量與人工篩分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)比

        圖3 粒度儀與人工篩分-200目數(shù)據(jù)對(duì)比趨勢(shì)圖

        圖4 粒度儀與人工篩分濃度數(shù)據(jù)對(duì)比趨勢(shì)圖

        從表1可以得出,經(jīng)過(guò)標(biāo)定后的儀器測(cè)量結(jié)果與人工篩分結(jié)果相近,誤差較小,且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以內(nèi),滿足生產(chǎn)指導(dǎo)要求。

        3 結(jié)論

        1)利用超聲波分析儀進(jìn)行濃細(xì)度檢測(cè),測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)、直觀,且避免繁瑣的人工操作,加快了濃細(xì)度檢測(cè)速度。

        2)在磨礦系統(tǒng)中采用超聲波粒度儀對(duì)磨礦濃細(xì)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),便于及時(shí)調(diào)整磨礦操作使磨礦及旋流器分流的濃度、細(xì)度更加穩(wěn)定,為浮選操作創(chuàng)造了更好地穩(wěn)定條件,便于優(yōu)化生產(chǎn),指導(dǎo)工藝生產(chǎn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]黃潔文,黃云光.探討激光粒度儀在煤粉粒經(jīng)檢測(cè)中的應(yīng)用[J].廣西電力,2008,5:71-77.

        [2]劉宇慧,楊小亮.粒度儀在巴潤(rùn)選廠的應(yīng)用[J].包鋼科技,2014,40(1):1-3.

        [3]屈如意.DF-PSM在線超聲波粒度分析儀在金堆城百花嶺選礦廠的應(yīng)用[J].科技傳播,2014,5:176-177.

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