摘 要 針對(duì)選礦過程中強(qiáng)磁性磁鐵礦礦漿所包含礦石質(zhì)量流量難以檢測(cè)的問題，在分析現(xiàn)有主要檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)流程的特點(diǎn)，創(chuàng)新性提出一種單流量-雙濃度的礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)法，通過檢測(cè)流程加水的流量以及加水前后礦漿濃度的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)磁性磁鐵礦礦漿所包含礦石質(zhì)量流量進(jìn)行精確檢測(cè)。實(shí)際應(yīng)用表明：該方法具有檢測(cè)精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，特別適用于含有磁鐵礦的礦漿。

關(guān)鍵詞 單流量-雙濃度質(zhì)量流量檢測(cè)法 礦石質(zhì)量流量 磁鐵礦礦漿 礦漿濃度 水流量

中圖分類號(hào) TH814 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A " 文章編號(hào) 1000-3932（2024）04-0607-07

礦漿質(zhì)量流量是選礦過程的重要參數(shù)，許多作業(yè)過程都需要檢測(cè)礦漿所包含的礦石質(zhì)量流量，包括旋流器組的進(jìn)漿、旋流器組的溢流、精礦濃密機(jī)的底流、尾礦濃密機(jī)的底流以及中間產(chǎn)品等［1，2］。對(duì)這些環(huán)節(jié)的礦漿質(zhì)量流量數(shù)據(jù)檢測(cè)不僅僅是為了了解流程的運(yùn)行情況，還用于計(jì)算作業(yè)回收率、產(chǎn)品品位以及進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制和金屬平衡計(jì)算，從而使選礦過程有效地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的生產(chǎn)目標(biāo)［3］。因此，礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)是選礦流程中不可或缺的一環(huán)，對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)過程和提高生產(chǎn)效率至關(guān)重要［4］。

目前適用于一般流體質(zhì)量流量檢測(cè)的技術(shù)比較多，而適用于礦漿質(zhì)量流量的檢測(cè)技術(shù)則比較少，特別是對(duì)于磁鐵礦礦漿或磁鐵礦含量較高的礦漿所包含礦石質(zhì)量流量的檢測(cè)則仍屬難

題［5］。目前對(duì)于礦漿質(zhì)量流量的檢測(cè)，主要有直接檢測(cè)法和間接檢測(cè)法［6］。直接檢測(cè)法主要是利用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行直接檢測(cè)［7］；間接檢測(cè)法主要是體積-濃度檢測(cè)法，即結(jié)合被測(cè)礦漿的體積流量、密度和百分比濃度進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算，從而獲得礦漿的質(zhì)量流量。這兩種檢測(cè)方法雖然在某種程度上獲得了成功，但需要結(jié)合具體情況選擇使用，有的甚至不能適用。

本項(xiàng)目需要對(duì)進(jìn)入浮選前的礦漿所包含的磁鐵礦礦石質(zhì)量流量進(jìn)行在線檢測(cè)，然后通過浮選脫硫，以盡量降低礦石的硫含量。項(xiàng)目對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)方案和體積-濃度檢測(cè)方案進(jìn)行了論證，在實(shí)驗(yàn)和測(cè)試的基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地提出了適用的“單流量-雙濃度”復(fù)合式檢測(cè)法，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果令人滿意。

1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)及其應(yīng)用分析

1.1 工作原理

科里奧利流量計(jì)是對(duì)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)借助流體在直線移動(dòng)的同時(shí)，還涉及一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特性，將這兩種動(dòng)態(tài)巧妙地融合在一起，從而構(gòu)造了振動(dòng)管式質(zhì)量流量計(jì)［8］。振動(dòng)管的形狀多種多樣，通?？梢詺w為彎管和直管兩類，進(jìn)一步分為單管和雙管，但其原理基本一致。為簡(jiǎn)便起見，這里采用U型管來描述。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)采用電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)操控儀表內(nèi)部的U型管，促使其產(chǎn)生振動(dòng)。這一過程實(shí)現(xiàn)了流量傳感管的運(yùn)動(dòng)［9］。圖1為科里奧利質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)，主要由U型測(cè)量管、傳感器A、傳感器B及驅(qū)動(dòng)器等組成。圖2為振動(dòng)的U型管扭曲示意圖。

由圖2可見，當(dāng)物體以特定速度在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中徑向移動(dòng)時(shí)，會(huì)受到一股力的作用。U型管的扭曲程度與流體的質(zhì)量流量成正比。扭轉(zhuǎn)角度的測(cè)量可通過位于流量傳感管兩側(cè)的光電檢測(cè)器或電磁感應(yīng)器等來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)檢測(cè)振動(dòng)速度。由于管子的扭曲導(dǎo)致這兩個(gè)速度信號(hào)之間存在時(shí)間差，感應(yīng)器將這個(gè)信號(hào)傳輸至變送器，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為與質(zhì)量成正比的輸出信號(hào)。

科里奧利力的強(qiáng)度，即扭矩M的大小，與質(zhì)量、速度成正比。若要測(cè)量質(zhì)量流量，只需測(cè)量U型管的扭曲程度，然后推導(dǎo)出扭矩M［10］。因此，通過直接或間接方式來測(cè)定在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)的流體所受的科里奧利力，即可獲得質(zhì)量流量的數(shù)據(jù)，也就是說，所有被測(cè)的流體都流過傳感管，它的質(zhì)量流量就可直接測(cè)得，這就是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的基本原理，計(jì)算公式為：

1.2 應(yīng)用條件要求

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)可以直接檢測(cè)流體的質(zhì)量流量，但要求被測(cè)流體的物理化學(xué)性質(zhì)以及使用環(huán)境滿足該儀表的條件要求，這樣才能正常、安全和高性能地工作。為了正確選型并使流量計(jì)正常運(yùn)行，下面列出該儀表的應(yīng)用條件要求［11～17］：

a. 對(duì)于液體介質(zhì)，應(yīng)確保流量計(jì)位于管道的最低點(diǎn)，以避免由于過低的背壓導(dǎo)致介質(zhì)汽化，從而干擾測(cè)量結(jié)果。在運(yùn)行過程中，必須保持管道內(nèi)充滿液體介質(zhì)。

b. 對(duì)于氣體介質(zhì)，應(yīng)避免將流量計(jì)安裝在管道的局部低點(diǎn)，以防止積液在測(cè)量管中積聚，引發(fā)測(cè)量誤差。

c. 在應(yīng)用中，必須確保管道內(nèi)不存在氣液或液固兩相流體。如果流量計(jì)安裝在垂直管道上，應(yīng)確保流體自下而上流動(dòng)；若不得不進(jìn)行上下流動(dòng)，則可以在流量計(jì)后方設(shè)置一個(gè)限流孔板，以防止測(cè)量管被抽空。

d. 對(duì)于固液混合物的流體，要求固體顆粒必須足夠微小且均勻混合，并保持懸浮狀態(tài)。

e. 必須采取措施避免強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)流量計(jì)造成干擾，流量計(jì)周圍不能存在大型電機(jī)等干擾源。

f. 流量計(jì)必須與連接法蘭完全對(duì)齊，以免引入外部應(yīng)力影響測(cè)量結(jié)果。

g. 當(dāng)相鄰安裝相同型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮使它們的振動(dòng)頻率錯(cuò)開，以避免共振效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，兩臺(tái)流量計(jì)的間距至少應(yīng)等于儀表長(zhǎng)度的4倍。

h. 必須注意測(cè)量管的固有振動(dòng)頻率與流量計(jì)相位測(cè)量的固有振動(dòng)頻率之間的關(guān)系，以防止測(cè)量結(jié)果的波動(dòng)。

i. 零點(diǎn)漂移是質(zhì)量流量計(jì)的一個(gè)重要問題，對(duì)測(cè)量結(jié)果有顯著影響。在流量計(jì)前后應(yīng)安裝截止閥門，以便在運(yùn)行前進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。

1.3 對(duì)磁鐵礦礦漿檢測(cè)的可行性分析

磁鐵礦主要成分為Fe3O4，是一種強(qiáng)磁性礦石，其礦漿具有較強(qiáng)的磁場(chǎng)。筆者結(jié)合科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用條件要求，分析該儀表對(duì)磁鐵礦礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)的可行性［18～20］：

a. 礦漿中包含的磁鐵礦是一種強(qiáng)磁性礦石，其附加磁場(chǎng)會(huì)嚴(yán)重干擾科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的正常工作，從而影響檢測(cè)精度。

b. 磁鐵礦礦漿主要由礦粉和水組成，經(jīng)常會(huì)伴隨有大顆粒的礦石，一旦運(yùn)動(dòng)減弱，很容易出現(xiàn)沉淀，固液兩相狀態(tài)明顯，不能滿足科里奧利質(zhì)量流量計(jì)不能存在固液兩相流體的要求。

c. 選礦生產(chǎn)中的礦漿流速都比較高，當(dāng)?shù)V漿通過該檢測(cè)設(shè)備時(shí)，不僅流體能量損失大，而且U型管很容易被磨損，從而導(dǎo)致流量計(jì)損壞。

d. 選礦廠大型設(shè)備較多且比較集中，振動(dòng)大、電磁干擾嚴(yán)重，這些因素也會(huì)對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)造成較大的影響。

從上述分析可見，強(qiáng)磁性磁鐵礦礦漿和選礦廠現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件無法滿足科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用條件要求，無法采用該儀表進(jìn)行檢測(cè)。有很多人認(rèn)為科里奧利質(zhì)量流量計(jì)可以檢測(cè)礦漿中所包含礦石的質(zhì)量流量，其實(shí)不然。從該儀表的檢測(cè)原理就可以看出，該儀表檢測(cè)的參數(shù)是礦漿的總體質(zhì)量流量，而不是礦漿所包含礦石的質(zhì)量流量，要想獲得礦漿所包含礦石的質(zhì)量流量，還需要增加濃度檢測(cè)設(shè)備以檢測(cè)礦漿的礦石濃度，增加計(jì)算設(shè)備以進(jìn)行必要的計(jì)算，從而獲得礦漿所包含礦石的質(zhì)量流量。

2 傳統(tǒng)體積-濃度質(zhì)量流量檢測(cè)法及其應(yīng)用分析

2.1 傳統(tǒng)體積-濃度質(zhì)量流量檢測(cè)法

體積-濃度質(zhì)量流量檢測(cè)法（簡(jiǎn)稱體積-濃度檢測(cè)法）是一種常用的礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)方法，該方法可以檢測(cè)礦漿所包含礦石的質(zhì)量流量，滿足選礦生產(chǎn)的要求，其基本工作原理為：采用流量計(jì)檢測(cè)礦漿的體積流量，采用密度計(jì)檢測(cè)礦漿的密度和百分比濃度，將體積流量、密度和百分比濃度三者結(jié)合運(yùn)算，從而得到礦漿中所包含礦石的質(zhì)量流量，其計(jì)算公式為：

體積-濃度質(zhì)量流量檢測(cè)法通常采用電磁流量計(jì)檢測(cè)礦漿的體積流量，采用核子密度計(jì)或重力密度計(jì)檢測(cè)礦漿的密度和百分比濃度。實(shí)踐證明，體積-濃度檢測(cè)法是否適用主要取決于電磁流量計(jì)是否適用于礦漿的體積流量檢測(cè)。

2.2 電磁流量計(jì)的工作原理

電磁流量計(jì)是一種用于測(cè)量導(dǎo)電液體流量的儀表，它利用法拉第感應(yīng)原理來測(cè)量感應(yīng)電勢(shì)的大小，從而確定流體的流量［21］。電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。傳感器將流量物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，轉(zhuǎn)換器將傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成流量數(shù)據(jù)，提供流量數(shù)據(jù)顯示和信號(hào)輸出的功能。電磁流量計(jì)傳感器主要由導(dǎo)管、外殼、電極、磁軛、勵(lì)磁線圈和襯里組成，傳感器安裝于被測(cè)液體管道上［22］。圖3為電磁流量計(jì)傳感器的結(jié)構(gòu)原理。

當(dāng)導(dǎo)電液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，并在和磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，電極間產(chǎn)生和流速成比例的電勢(shì)差，由此可獲得流經(jīng)電磁流量計(jì)的流體體積流量［23］，其計(jì)算公式為：

D——管道內(nèi)徑；

E——感應(yīng)電勢(shì)；

v——液體在管道中的平均速度。

由式（3）可知，當(dāng)電磁流量計(jì)選定后，參數(shù)D和B就為定值，只要測(cè)出E，就可以計(jì)算出q。

2.3 電磁流量計(jì)的應(yīng)用條件要求

電磁流量計(jì)是選礦工業(yè)最為常用的流量檢測(cè)儀表，不僅適用于液體的流量檢測(cè)，也適用于固液混合流體的流量檢測(cè)。以下是電磁流量計(jì)的應(yīng)用條件要求［24～27］：

a. 對(duì)導(dǎo)電性的要求。因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)測(cè)量原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律，因此電磁流量計(jì)只能用于導(dǎo)電性液體（包括水、酸、堿、鹽水等），對(duì)于非導(dǎo)電性液體，如石油或某些溶劑，電磁流量計(jì)則不適用。

b. 對(duì)流速的要求。電磁流量計(jì)通常適用于中、高速流動(dòng)的液體（0.1～15 m/s）。在低流速條件下，信號(hào)可能較弱，不利于準(zhǔn)確測(cè)量。

c. 對(duì)溫度范圍的要求。一般情況下，電磁流量計(jì)的性能會(huì)受到液體溫度的影響，必須確保流體溫度在儀器規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，以保障測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

d. 對(duì)壓力范圍的要求。儀器的工作壓力范圍也是一個(gè)重要考慮因素，電磁流量計(jì)應(yīng)能夠承受所測(cè)液體的最高壓力，同時(shí)保持準(zhǔn)確性。

e. 安裝條件要求。電磁流量計(jì)的安裝位置和條件也至關(guān)重要，通常要求管道是水平的，并且要避免空氣被吸入測(cè)量管道中，因?yàn)榭諝饪梢杂绊憸y(cè)量的準(zhǔn)確性。

f. 環(huán)境條件要求。環(huán)境因素如濕度、腐蝕性氣體、振動(dòng)和電磁干擾等也需要考慮，儀器應(yīng)放置在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，以確保穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行。

g. 儀表的維護(hù)和校準(zhǔn)。定期維護(hù)和校準(zhǔn)是保持電磁流量計(jì)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，應(yīng)按照制造商的建議進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)操作。

2.4 電磁流量計(jì)對(duì)磁鐵礦礦漿和水的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比

2.4.1 對(duì)磁鐵礦礦漿流量的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

為了考察電磁流量計(jì)對(duì)磁鐵礦礦漿的實(shí)際檢測(cè)精度，對(duì)調(diào)漿后的礦漿進(jìn)行流量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。電磁流量計(jì)安裝在攪拌器的輸出管道上，在保持礦漿流量基本不變的前提下觀察和記錄電磁流量計(jì)的讀數(shù)，得到如圖4所示的趨勢(shì)圖。由圖4可見，在礦漿實(shí)際流量不變的情況下，電磁流量計(jì)的流量檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)很大的波動(dòng)，說明礦漿中的磁鐵礦對(duì)電磁流量計(jì)具有很大的干擾作用，導(dǎo)致電磁流量計(jì)無法正常工作。

2.4.2 對(duì)水流量的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

針對(duì)電磁流量計(jì)檢測(cè)磁鐵礦礦漿量時(shí)出現(xiàn)很大波動(dòng)的情況，為了檢驗(yàn)所選用電磁流量計(jì)的實(shí)際技術(shù)性能，將流量計(jì)安裝在攪拌桶的補(bǔ)加水管道上，保持水流量穩(wěn)定，得到如圖5所示的趨勢(shì)圖。由圖5可見，流量計(jì)的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較平穩(wěn)，通過記錄一段時(shí)間內(nèi)攪拌桶的水位變化，然后通過時(shí)間和體積計(jì)算水流量，計(jì)算數(shù)據(jù)與電磁流量計(jì)的讀數(shù)基本一致，說明電磁流量計(jì)對(duì)水流量的檢測(cè)是準(zhǔn)確的。

2.5 傳統(tǒng)體積-濃度檢測(cè)法對(duì)磁鐵礦礦漿的可行性分析

傳統(tǒng)體積-濃度質(zhì)量流量檢測(cè)法的3個(gè)基本參數(shù)為體積流量、密度和百分比濃度。其中，體積流量通過電磁流量計(jì)檢測(cè)，而密度和百分比濃度則通過密度計(jì)檢測(cè)。目前對(duì)于礦漿密度和濃度檢測(cè)的儀表主要有核子密度計(jì)和重力式密度計(jì)，而電磁流量計(jì)與流體的物理化學(xué)性質(zhì)以及流體的狀態(tài)關(guān)系很大，因此體積-濃度質(zhì)量流量檢測(cè)法是否適用主要決定于電磁流量計(jì)。

本項(xiàng)目要求檢測(cè)磁鐵礦礦漿所包含礦石的質(zhì)量流量。被測(cè)對(duì)象不僅具有較強(qiáng)的附加磁場(chǎng)，而且密度也較大（約4 g/cm3）。由于電磁流量計(jì)的基本工作原理為法拉第電磁感應(yīng)定律，其傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)不僅與流體速度有關(guān)，而且還與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，由于礦漿的礦石為磁鐵礦，具有較大的附加磁場(chǎng)，從而嚴(yán)重干擾電磁流量計(jì)的正常工作。從上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，當(dāng)采用電磁流量計(jì)檢測(cè)磁鐵礦礦漿時(shí)，在實(shí)際礦漿流量比較穩(wěn)定的條件下，電磁流量計(jì)的讀數(shù)波動(dòng)很大，且有很強(qiáng)的隨機(jī)性，因此采用電磁流量計(jì)直接檢測(cè)磁鐵礦礦漿的體積流量是不可行的。由對(duì)水流量檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，在水流量比較穩(wěn)定的條件下，電磁流量計(jì)的讀數(shù)也比較穩(wěn)定，且具有較高的檢測(cè)精度，說明電磁流量計(jì)適合于本項(xiàng)目水流量的檢測(cè)，因此從水流量檢測(cè)入手是實(shí)現(xiàn)磁鐵礦礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)的技術(shù)關(guān)鍵。

3 磁鐵礦礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)新技術(shù)及其應(yīng)用

3.1 磁鐵礦礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)新技術(shù)

3.1.1 流程概述

某選礦廠處理的礦石為強(qiáng)磁性磁鐵礦礦粉，通過浮選作業(yè)進(jìn)行脫硫，從而提高磁鐵礦的品質(zhì)。進(jìn)入浮選流程的礦石為磁鐵礦礦粉和浮選返回的礦漿，加水后得到一定濃度的礦漿，為了穩(wěn)定給礦量和浮選作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)合理加藥和精細(xì)控制，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)礦漿所包含礦石的質(zhì)量流量。

原流程中進(jìn)入浮選作業(yè)的礦石為從礦倉輸出的磁鐵礦礦粉和從浮選流程返回的礦漿，這兩部分進(jìn)入攪拌桶后加水得到一定濃度的礦漿，調(diào)漿后的礦漿通過渣漿泵輸送入浮選流程。由于給礦機(jī)位于攪拌桶的上方，空間比較緊湊，無法安裝礦粉流量檢測(cè)設(shè)備；另外，流程返回的礦漿流量和濃度都不穩(wěn)定，無法按定量進(jìn)行處理。

由于流程對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備使用的局限性，筆者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流程的特點(diǎn)，在分析和綜合現(xiàn)有礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)新技術(shù)。

3.1.2 技術(shù)思路及流程改造

根據(jù)前文所述，電磁流量計(jì)無法檢測(cè)磁鐵礦礦漿的體積流量，而對(duì)水流量的檢測(cè)比較準(zhǔn)確，因此筆者以相對(duì)易于檢測(cè)的水流量和礦漿濃度為主要參數(shù)，以攪拌桶為中心設(shè)備，提出單流量-雙濃度的礦漿質(zhì)量流量復(fù)合式檢測(cè)法，在線檢測(cè)攪拌桶輸入礦漿和輸出礦漿的濃度以及補(bǔ)加水流量，并根據(jù)需要對(duì)流程進(jìn)行改造，以滿足檢測(cè)技術(shù)要求。

為了便于檢測(cè)進(jìn)入攪拌桶前的礦漿流量，在給礦機(jī)和攪拌桶的中間設(shè)置一個(gè)接礦斗，接取給礦機(jī)輸出的礦粉和流程返回的礦漿，同時(shí)設(shè)置一次補(bǔ)加水，形成便于濃度檢測(cè)的一次礦漿。一次礦漿進(jìn)入攪拌桶后，加水?dāng)嚢璧玫蕉蔚V漿，二次礦漿經(jīng)渣漿泵輸送到后續(xù)流程。采用密度計(jì)檢測(cè)一次礦漿和二次礦漿的濃度，采用電磁流量計(jì)檢測(cè)進(jìn)入攪拌桶的水流量，以這3個(gè)參數(shù)為依據(jù)，計(jì)算礦漿中所包含磁鐵礦礦石的質(zhì)量流量。

由于核子密度計(jì)要求礦漿滿管，但接礦斗后面的管道為下降式，并且返回礦漿流量波動(dòng)大，因此很難保證管道礦漿一直處于滿管狀態(tài)，從而影響一次礦漿的濃度檢測(cè)。為此本項(xiàng)目采用昆明理工大學(xué)研制的重力密度計(jì)，該密度計(jì)通過連續(xù)采樣和稱重的方法進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)礦漿進(jìn)行在線檢測(cè)，能適應(yīng)礦漿不滿管的狀況，提供密度和百分比濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)，檢測(cè)精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、性能可靠。改造后的流程及檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置如圖6所示。

3.1.3 礦漿所包含礦石質(zhì)量流量的計(jì)算

本項(xiàng)目根據(jù)確定濃度的礦漿加入一定水量后將得到確定濃度礦漿的原理，對(duì)傳統(tǒng)體積-濃度檢測(cè)法進(jìn)行創(chuàng)新性改造，將傳統(tǒng)的測(cè)量礦漿流量改為測(cè)量補(bǔ)加水流量，并對(duì)礦漿攪拌桶的輸入礦漿、輸出礦漿的濃度進(jìn)行檢測(cè)，最后通過推導(dǎo)得到礦漿中所包含礦石的質(zhì)量流量。進(jìn)入攪拌桶前的一次礦漿的百分比濃度計(jì)算式為：

3.2 實(shí)際應(yīng)用情況

新技術(shù)于2023年2月在云南某選礦廠磁鐵礦除硫浮選流程中進(jìn)行了應(yīng)用。為了便于計(jì)算和監(jiān)控，項(xiàng)目在上述檢測(cè)設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了一臺(tái)觸摸屏PLC一體機(jī)，其主要技術(shù)性能為：型號(hào)MM-20MR-6MT-430A-FX-B，觸摸屏規(guī)格4.3英寸電阻式，4個(gè)AD通道（輸入信號(hào)為0～10 V（DC），分辨率為12位），2個(gè)D/A通道（輸出信號(hào)為0～10 V（DC），分辨率為12位），12點(diǎn)DI，8路繼電器出，6點(diǎn)晶體管輸出，可以通過設(shè)備廠家提供的HMI開發(fā)軟件和三菱PLC編程軟件進(jìn)行觸摸屏和PLC的程序開發(fā)，具有功能豐富、開發(fā)方便、性價(jià)比高及可靠性好等特點(diǎn)，十分適合測(cè)控小系統(tǒng)的開發(fā)。

一體機(jī)的PLC部分用于開發(fā)數(shù)據(jù)采集與計(jì)算功能，包括流量和濃度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量流量的數(shù)據(jù)計(jì)算等；一體機(jī)的HMI部分用于開發(fā)監(jiān)控人機(jī)界面，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)校準(zhǔn)操作、歷史數(shù)據(jù)顯示和查詢、操作幫助等。

由于系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置合理，流量和濃度檢測(cè)儀表以及系統(tǒng)主機(jī)選型得當(dāng)，不僅水流量數(shù)據(jù)和礦漿濃度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，而且主機(jī)系統(tǒng)功能強(qiáng)大，為檢測(cè)礦漿中所包含礦石的質(zhì)量流量提供了保證，檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，檢測(cè)數(shù)據(jù)精確。

值得一提的是，由于檢測(cè)系統(tǒng)加入一種數(shù)據(jù)序列數(shù)字濾波技術(shù)，可以對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊分析和處理，從而剔除不時(shí)出現(xiàn)的干擾成分，使檢測(cè)數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠。

4 結(jié)束語

選礦過程環(huán)境惡劣、影響因素多、礦石和流程多種多樣，現(xiàn)有的礦漿質(zhì)量流量檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用還存在較大的局限性。經(jīng)分析，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)無法直接檢測(cè)礦漿的礦石質(zhì)量流量，還需要結(jié)合礦漿濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；傳統(tǒng)的體積-濃度檢測(cè)法由于不能檢測(cè)磁鐵礦礦漿的體積流量，從而無法檢測(cè)磁鐵礦礦漿所包含礦石的質(zhì)量流量。筆者結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的流程特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)體積-濃度檢測(cè)法進(jìn)行了創(chuàng)新，提出了通過設(shè)置一次礦漿濃度、二次礦漿濃度和補(bǔ)加水流量檢測(cè)點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算礦漿所包含礦石質(zhì)量流量的復(fù)合式檢測(cè)方法，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)具有檢測(cè)精度高、適應(yīng)性強(qiáng)及可靠性好等特點(diǎn)，尤其適合于磁鐵礦礦漿或者含磁性礦物礦漿的質(zhì)量流量檢測(cè)，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值和重要的借鑒作用。

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（收稿日期：2023-10-09，修回日期：2024-06-12）

New Technology for Ore Mass Flow Detection of Magnetite Pulps

ZENG Li， HUANG Song-wei， TIAN Niu， CHEN Yong-chun，

GAO Xu-hui， ZHONG Ting-ting

（Faculty of Land Resources Engineering， Kunming University of Science and Technology）

Abstract " Aiming at the difficulty in detecting the ore mass flow contained in the strong magnetic magnetite slurry in the process of beneficiation， having the existing main detection technologies based and combined with the characteristics of the application field process， an innovative single-flow-dual-concentration slurry mass flow detection method was proposed. Through detecting the flow of water added in the process and the change of slurry concentration before and after water addition， the mass flow of ore contained in strong magnetic magnetite slurry was accurately measured. The practical application shows that， this method has higher detection accuracy， stronger adaptability and good stability. It is especially suitable for the pulp containing magnetite.

Key words " single flow-double concentration mass flow detection method， ore mass flow， magnetite slurry， slurry concentration， water flow