CN102363138A

CN102363138A - 一种超重力沉降分选机的控制方法

Info

Publication number: CN102363138A
Application number: CN2011103422459A
Authority: CN
Inventors: 杨小平; 郑水林
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2012-02-29

Abstract

本发明公开了一种超重力沉降分选机的控制方法，属于选矿工艺与设备控制技术领域。主要解决现有的硅藻土选矿采用自然沉降法，导致生产效率低和劳动强度大等问题。本发明的特征在于：包括矿浆浓度控制、给料流量控制、分选控制和控制仪，所述的矿浆浓度控制包括悬浮物浓度计和补水电磁阀，所述的给料流量控制包括超声波流量计和液压阀门，所述的分选控制包括给料泵、给料电磁阀、回流电磁阀、冲水电磁阀、精矿电磁阀、尾矿电磁阀、滑差电机和电磁调速控制器，所述的控制仪与所述的矿浆浓度控制、给料流量控制和分选控制连接。本发明使硅藻原土以最佳的条件，在离心力场中强化分选，实现自动、高效、连续和稳定的生产，特别适合于黏土质矿物的分选。

Description

一种超重力沉降分选机的控制方法

技术领域

本发明涉及选矿工艺与设备的控制技术领域，尤其涉及一种超重力沉降分选机的控制方法。

背景技术

硅藻土是一种具有天然纳米微孔且分布有规律、比表面积大、堆密度小、主要成分为无定型SiO₂的天然硅质多孔的非金属矿物，广泛应用于啤酒、饮料、饮用水、工业油脂等的过滤以及污水处理、建材、化工、农业、橡胶和塑料填料、造纸填料等领域，是许多产业必不可少的功能性矿物材料，具有广阔的应用前景。

我国是硅藻土储量大国，在世界上仅次于美国，居第二位。但我国的硅藻土储量中，绝大多数为低品位资源，能直接应用的优质硅藻土资源较少。目前我国的二、三级低品位硅藻土除了用来生产低档轻质隔热保温砖以外，没有得到高效开发利用。在开采一级硅藻土资源的过程中，占75％以上的低品位(二、三级)硅藻土资源被废弃，不仅严重浪费宝贵的硅藻土资源，而且污染当地的环境。

由于低品位的黏土质硅藻土矿或含黏土、砂石与矿物碎屑的硅藻土矿不能用来生产高性能和高附加值的硅藻土制品，加上优质硅藻土资源的日渐减少和市场对硅藻土制品需求量的持续增加，硅藻土资源，特别是低品位硅藻土矿的综合利用与深加工技术是目前和未来硅藻土开发利用行业所急需。

对低品位硅藻土进行深加工的常规方法是：低品位硅藻原土经过粉碎、分散处理后，在重力作用下通过自然沉降，硅藻精土与黏土矿物实现分层，下层为硅藻精土，而黏土矿物不易沉降则悬浮于溶液中。但是矿浆在重力场中沉降分层的时间很长，导致生产效率低、劳动强度大、不能连续生产等问题。

超重力沉降分选机是在离心力场中实现硅藻土和黏土矿物高效连续分选或分离的关键设备，由于离心加速度可以为重力加速度的数倍甚至数十倍，从而加速了矿浆中不同矿物的沉降时间，强化了硅藻土和黏土矿物的分离效果。超重力沉降分选机的分选效率受到许多因素的影响，合理的控制和优化这些因素，是实现硅藻土和黏土矿物高效连续分选的根本保障。

发明内容

本发明提供了一种超重力沉降分选机的控制方法，解决了现有硅藻土分选技术中存在的问题，它可以实现将低品位硅藻原土经分散后的矿浆在超重力沉降分选机中，达到快速、连续、高效地沉降、分层和分离硅藻精土和黏土矿物。

本发明为实现上述目的、解决目前存在的技术问题所采用的技术方案是：一种超重力沉降分选机的控制方法，其特征是：包括矿浆浓度控制、给料流量控制、分选控制和控制仪，所述的矿浆浓度控制包括悬浮物浓度计和补水电磁阀，所述的给料流量控制包括超声波流量计和液压阀门，所述的分选控制包括给料泵、给料电磁阀、回流电磁阀、冲水电磁阀、精矿电磁阀、尾矿电磁阀、滑差电机和电磁调速控制器，所述的控制仪与所述的矿浆浓度控制、给料流量控制和分选控制相连。

所述的矿浆浓度控制用于将给入超重力沉降分选机转鼓的矿浆调配到设定的给料浓度。经过分散后的硅藻土原土矿浆浓度很高，根据悬浮物浓度计检测的数值，控制补水电磁阀的通电或断电时间，改变补加清水或回用水的用量，将矿浆浓度降低到设定值。所述的悬浮物浓度计带4～20mA输出，该输出信号和补水电磁阀分别与所述的控制仪相连，形成闭环控制。

所述的给料流量控制用于控制给入超重力沉降分选机转鼓的矿浆流量。根据超声波流量计检测的数值，控制液压阀门调节阀门的开度，使矿浆流量达到设定值。所述的超声波流量计带4～20mA输出，该输出信号和液压阀门分别与所述的控制仪相连，形成闭环控制。

所述的分选控制用于将满足分选工艺浓度要求的矿浆按照一定的时序给入到超重力沉降分选机的转鼓内，矿浆在随转鼓旋转的同时，沿鼓壁作斜面流动，构成在空间的螺旋形运动轨迹。矿浆在相对于转鼓内壁流动过程中发生分层，进入底层的重矿物即附着在鼓壁上做缓慢移动，而上层轻矿物则随矿浆流从转鼓的大端排出。当重矿物沉积到一定的厚度时，停止给矿，由冲矿管给入高压水，冲洗向下沉积的精矿。

超重力沉降分选机是间断工作的，但给矿、断矿、冲矿和分排精尾矿却是由控制仪和执行机构自动进行的，控制仪与执行机构连接。执行机构包括给料电磁阀、回流电磁阀、冲水电磁阀、精矿电磁阀、尾矿电磁阀、滑差电机和电磁调速控制器，所述的电磁调速控制器与滑差电机相连，通过控制仪输出0～10mA电流信号至电磁调速控制器，再由电磁调速控制器调节滑差电机的转速，从而达到控制转鼓的转速。

所述的控制仪按预先设定的时间向执行机构通入或切断电源，完成硅藻土原矿浆的分选过程，具体包括四个阶段：给矿→间歇1→冲矿→间歇2，这四个阶段构成一个分选过程，并循环重复实现超重力沉降分选机的连续分选工作。

为了提高超重力沉降分选机的分选效果，在给矿阶段，转鼓处于高速状态，矿物的分离因素大，强化了不同矿物的分层，而在冲矿阶段，为了改善冲矿效果和降低精矿浓度，需要在低速下冲洗转鼓内壁的硅藻精土料层。这两个阶段之间的间隔保证了转鼓内残液的充分流出，避免精矿和尾矿之间的污染，同时为转鼓的高速→低速或低速→高速变化实现线性递增或递减，避免因控制电压变化幅度过大导致电机损坏或转鼓的剧烈振动。

所述的控制仪包括启动按钮和停止按钮，在准备阶段或初始状态，各执行机构的状态为：给料泵、回流电磁阀和尾矿电磁阀为通电运行状态，其余为断电停止状态；当按下启动按钮，矿物的沉降分选按如下时序进行：

四个阶段的时间以及高速和低速的速度可以通过所述的控制仪进行在线修改和自动存储，速度的变化按如下关系式自动进行。

D = D_{L} + \frac{D_{H} - D_{L}}{u_{H} - u_{L}} ({u - u}_{L})

其中D为速度u对应的控制仪内部数值(0～4096)，D_H为高速u_H对应的控制仪内部数值，D_L为低速u_L对应的控制仪内部数值；

对于速度从高速u_H降到低速u_L，设间隔时间为t_J，则

u = u_{H} - \frac{t}{t_{J}} (u_{H} - u_{L})

对于速度从低速u_L升到高速u_H，设间隔时间为t_J，则

u = u_{L} + \frac{t}{t_{J}} (u_{H} - u_{L})

其中t为控制仪的CPU内部定时器实时值。

附图说明

图1为本发明超重力沉降分选机的控制方法的原理框图；

图2为本发明超重力沉降分选机的控制方法的实施例结构示意图；

图中：1为悬浮物浓度计，2.为补水电磁阀，3为超声波流量计，4为液压阀门，5为回流电磁阀，6为给料电磁阀，7为冲水电磁阀，8为精矿电磁阀，9为尾矿电磁阀，10为滑差电机，11为电磁调速控制器，12为超重力沉降分选机转鼓，13为给料泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是超重力沉降分选机的控制方法的原理框图，具体包括矿浆浓度控制、给料流量控制、分选控制和控制仪，所述的控制仪分别连接所述的矿浆浓度控制、给料流量控制和分选控制，所述的矿浆浓度控制包括悬浮物浓度计和补水电磁阀，所述的给料流量控制包括超声波流量计和液压阀门，所述的分选控制包括给料泵、给料电磁阀、回流电磁阀、冲水电磁阀、精矿电磁阀、尾矿电磁阀、滑差电机和电磁调速控制器。

所述的矿浆浓度控制根据悬浮物浓度计检测的硅藻原土矿浆浓度，控制补水电磁阀的导通时间，将待分选矿浆的浓度控制在设定值。所述的给料流量控制通过调整液压阀门的开度，借助超声波流量计，将给料流量(或流速)控制在设定值。所述的控制仪与所述的矿浆浓度控制和给料流量控制相连，通过PID算法实现给料浓度和流量的稳定，同时所述的控制仪按照以下步骤完成超重力分选机的连续而高效的生产：

(1)使回流电磁阀通电，启动给料泵；

(2)将调速电压从0线性递增到u_H，转鼓在高速下旋转；

(3)给料电磁阀通电、回流电磁阀断电、尾矿电磁阀通电，并保持t₁秒，分选机处于给料阶段；

(4)回流电磁阀通电、给料电磁阀断电、尾矿电磁阀通电，并保持t₂秒，在t₂秒内调速电压从u_H递减到u_L，分选机处于间歇1阶段；

(5)回流电磁阀通电、给料电磁阀断电、尾矿电磁阀断电、精矿电磁阀通电、冲水电磁阀通电，并保持t₃秒，分选机转鼓在低速下旋转，此时分选机处于冲矿阶段；

(6)回流电磁阀通电、给料电磁阀断电、冲水电磁阀断电、尾矿电磁阀断电、精矿电磁阀通电，并保持t₄秒，在t₄秒内调速电压从u_L线性升到u_H，分选机处于间歇2阶段；

(7)重复(3)～(6)，完成分选过程的连续进行，直至按停止按钮，分选过程终止。

图2是超重力沉降分选机的控制方法的实施例结构示意图，所述的控制仪由悬浮物浓度计1检测硅藻原土矿浆的浓度，根据其值调整补水电磁阀2的通电时间，使入料浓度控制在设定值；所述的控制仪由超声波流量计3检测硅藻原土矿浆的给料流量，根据其值调整液压阀门4的开度，使入料流量控制在设定值；启动给料泵13、回流电磁阀通电，这样硅藻土原土矿浆经给料泵13→液压阀门4→超声波流量计3→回流电磁阀5→原土矿浆罐。

给料阶段执行机构的状态和物料的流向是：给料电磁阀6和尾矿电磁阀9通电；原土矿浆→给料泵13→液压阀门4→超声波流量计3→给料电磁阀6→分选机转鼓12；外部电压控制电磁调速控制器11，使转鼓12处于高速运行；硅藻精土沉积于转鼓内壁，黏土等尾矿随溢流→尾矿电磁阀→尾矿罐。

间歇1阶段执行机构的状态和物料的流向是：回流电磁阀5和尾矿电磁阀9通电；原土矿浆→给料泵13→液压阀门4→超声波流量计3→回流电磁阀5→原土矿浆罐，残余的黏土等尾矿随溢流→尾矿电磁阀9→尾矿罐；外部调速电压逐渐降低，使转鼓12转速逐渐降至低速。

冲矿阶段执行机构的状态和物料的流向是：回流电磁阀5、冲水电磁阀7和精矿电磁阀8通电；原土矿浆→给料泵13→液压阀门4→超声波流量计3→回流电磁阀5→原土矿浆罐；转鼓12保持低速运转，沉积于转鼓内壁的硅藻精土在高压清水或回用水的冲刷下，随水流经精矿电磁阀8→精矿罐。

间歇2阶段执行机构的状态和物料的流向是：回流电磁阀5和精矿电磁阀8通电，冲水电磁阀7断电；原土矿浆→给料泵13→液压阀门4→超声波流量计3→回流电磁阀5→原土矿浆罐，残余的精矿和冲洗水→精矿电磁阀8→精矿罐；外部调速电压逐渐升高，使转鼓12转速逐渐升至高速。

间歇2结束后再重复给料阶段→间歇1阶段→冲矿阶段→间歇2阶段→……，循环往复，实现低品位硅藻土连续、高效和自动的分选。

本文中所描述的具体实施例只是对本发明精神作举例说明，本发明所属技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种超重力沉降分选机的控制方法，其特征在于：包括矿浆浓度控制、给料流量控制、分选控制和控制仪，所述的矿浆浓度控制包括悬浮物浓度计和补水电磁阀，所述的给料流量控制包括超声波流量计和液压阀门，所述的分选控制包括给料泵、给料电磁阀、回流电磁阀、冲水电磁阀、精矿电磁阀、尾矿电磁阀、滑差电机和电磁调速控制器，所述的控制仪与所述的矿浆浓度控制、给料流量控制和分选控制连接。

2.根据权利要求1所述的超重力沉降分选机的控制方法，其特征在于：所述的悬浮物浓度计和补水电磁阀分别与所述的控制仪连接，形成闭环控制，根据悬浮物浓度计检测的数值，控制补水电磁阀的通电或断电时间，改变补加清水或回用水的用量，将矿浆浓度降低到设定值。

3.根据权利要求1所述的超重力沉降分选机的控制方法，其特征在于：所述的超声波流量计和液压阀门分别与所述的控制仪连接，形成闭环控制，根据超声波流量计检测的数值，控制液压阀门调节阀门的开度，使矿浆流量达到设定值。

4.根据权利要求1所述的超重力沉降分选机的控制方法，其特征在于：所述的分选控制还包括给料阶段、间歇1阶段、冲矿阶段和间歇2阶段，每个阶段的时间可以在线修改，这四个阶段按顺序循环工作，实现分选过程的连续生产。