CN106950258B - 用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置 - Google Patents

用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于铀矿山水冶厂浸出矿浆剩余酸度自动测量技术领域，涉及用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置。测量探头检测元件设置于聚丙烯外壳中，聚丙烯外壳上开有探头测量中心孔，测量探头上设置有温度敏感元件不锈钢保护套，内置温度传感器可测量浸出矿浆温度，测量探头与前置电路板固定座和保护罩之间通过不锈钢支撑连接管和防腐蚀聚丙烯管连接支撑，信号引线从测量探头穿过不锈钢支撑连接管中心引出至前置电路板，前置电路板密封于前置电路板保护罩内，前置电路板通过前置电路板固定铜柱连接在前置电路板固定座上，前置电路板固定座安装在不锈钢支撑连接管上。本发明应用于铀水冶厂浸出工序测量和控制浸出矿浆剩余酸或碱浓度。

Description

用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置
技术领域
本发明属于铀矿山水冶厂浸出矿浆剩余酸度在线自动测量技术领域，具体涉及一种用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置。
背景技术
铀水冶厂矿石浸出过程大多采用酸法或碱法浸出工艺，工艺需要连续测量和控制矿浆中剩余酸度或碱度，国内外普遍采用测量浸出矿浆电导率的方法来间接连续测量浸出过程中剩余酸度或碱度，工厂实践表明是可行的。早期采用老式仿苏2400型电极式电导率仪由于电极材料必须用化学稳定度较高的贵金属或特殊合金；电极受被测溶液的污染而影响测量的精度；电极损耗和极间电容的存在造成对测量的各种苛刻要求；尤其是测量高电导范围内强电解质溶液时，因电极的极化所引起的误差更是不能忽视的，因此，有极式电导式浓度计作为测量高电导的溶液的工业仪器是不适合的。而电磁式(又称无极式)浓度计在测量这种高电导范围内强电解质溶液时，它是利用电磁感应的方法来测量溶液电导，进而来确定其溶液浓度的一种仪器，因感应元件不直接与被测溶液直接接触，故为非接触式测量法。只要选择合适的耐腐蚀材料(选用绝缘材料：如塑料，玻璃钢等)将测量部件密封、就可以实现对各种腐蚀性溶液(强电解质如：盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠、氯化钠等)电导率或浓度的测量。同时也免除了电极式电导仪由于极化而造成精度降低和工作不稳定等一系列问题，因此它有精度高、稳定性好、经久耐用、使用方便等优点，在一些腐蚀性很强的强电解质溶液浓度的测量中，是一种比较理想的测量方法。所以最近这些年国内外逐渐用电磁式浓度计取代电极式工业电导仪，是一种比较理想的测量仪器。针对铀矿水冶厂浸出矿浆中剩余酸度在线自动测量国内外也大多采用电磁式浓度计，但铀水冶厂通常的恶劣环境条件，如：浸出矿浆中含有大量非导电性固体颗粒，在矿浆浸出过程中为了保证金属铀的浸出率需要维持一定酸或碱浓度，并通入蒸气进行高强度搅拌和加热，使矿浆浸出过程中矿石颗粒与酸或碱充分接触反应，并且温度维持(50-60)℃；同时矿浆中大量杂质与酸或碱作用后产生结垢严重影响仪表发送器正常工作，使现有电磁式浓度仪表在铀水冶厂使用状况不佳，目前大多数厂家仍然采用传统的人工取样手工分析方法，改进和研制相应仪表应用于铀水冶厂指导工业生产具有很重要意义。
我国铀矿水冶厂浸出工艺大多采用常规酸法或碱法浸出，其浸出矿浆中剩余酸度或碱度工艺要求需要严格控制，浸出过程中酸或碱浓度太低铀浸出效果差，铀的浸出率低；酸或碱度太高，酸或碱消耗较大，且过高酸或碱将要求废水处理工厂加入额外碱或酸来中和，这样加大了产品生产成本。浸出过程中理想情况是有配套仪表对浸出过程剩余酸或碱浓度进行连续在线测量，并立即反应出浸出过程剩余酸或碱浓度的变化。目前大多水冶厂仍然采用传统的人工间断取样手工分析，只是达到了间断监测浸出矿浆剩余酸溶液浓度的目的，而浸出过程中酸或碱的浓度与矿浆之间是动态的关系，当人工取出样品后，浸出矿浆中剩余酸或碱度仍随时间的增长而下降，所以采用传统的人工间断取样手工分析方法不能立即准确地反应出浸出矿浆中酸或碱浓度的变化，且工人的劳动强度较大。由于铀水冶厂通常的恶劣环境和条件，改进和研制适用于铀矿浆体系的电磁式浓度仪表，是实现铀水冶厂浸出矿浆剩余酸或碱浓度连续在线测量的前提条件，同时又是铀水冶厂浸出矿浆剩余酸或碱浓度实现生产过程自动控制的必要条件之一。因此需要改进和研制适用于铀矿浆体系的电磁式浓度仪表发送器，需要解决仪表发送器装置耐酸碱腐蚀，耐矿石磨损，耐高温以及发送器结垢影响测量准确度等问题，使整套电磁式浓度仪表能够满足铀水冶厂浸出工序测量和控制浸出矿浆中剩余酸度或碱度的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，以满足上述需求。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，包括测量探头检测元件即检测变压器和励磁变压器、聚丙烯外壳、温度敏感元件不锈钢保护套、不锈钢支撑连接管、防腐蚀聚丙烯管、前置电路板固定座、前置电路板固定铜柱、前置电路板、前置电路板保护罩；测量探头检测元件设置于聚丙烯外壳中，构成测量探头，聚丙烯外壳上开有加大的探头测量中心孔，测量探头上设置有温度敏感元件不锈钢保护套，测量探头与前置电路板固定座和前置电路板保护罩之间通过不锈钢支撑连接管和防腐蚀聚丙烯管连接支撑，信号引线从测量探头穿过不锈钢支撑连接管中心引出至前置电路板，前置电路板密封于前置电路板保护罩内，前置电路板通过前置电路板固定铜柱连接在前置电路板固定座上，前置电路板固定座安装在不锈钢支撑连接管上。
所述的测量探头检测元件为两个由坡莫合金带绕制的环形铁芯，两个环形铁芯分别外缠耐高温聚酯薄膜后，均匀绕制线圈，绕制好线圈的其中一个为励磁变压器，另一个为检测变压器，检测变压器放在电磁屏蔽盒内进行静电屏蔽；励磁变压器和检测变压器组装在一起封装在聚丙烯外壳中。
所述的环形铁芯尺寸为内径65mm，外径85mm，厚10mm。
所述的探头测量中心孔直径为44mm。
所述的不锈钢支撑连接管外径为25mm。
所述的不锈钢支撑连接管采用外径为32mm，壁厚为2.9mm防腐蚀聚丙烯管包裹保护。
所述的不锈钢支撑连接管和防腐蚀聚丙烯管上设置有可移动的固定安装法兰，通过它可将本装置安装固定于浸出塔配套的安装孔上。
所述的前置电路板保护罩采用聚氯乙烯塑料制成。
所述的前置电路板通过前置电路板固定铜柱连接在前置电路板固定座上，并通过连接二次仪表电缆线引出锁紧件锁紧密封前置电路板。
所述的前置电路板将测量探头产生的微弱交流信号经过交流放大、检波后转换为抗干扰能力强的直流电压信号，并通过电缆线将该直流电压信号传输至二次仪表。
本发明所取得的有益效果为：
本发明改进和研制了电磁式浓度仪表发送器，应用于铀水冶厂浸出工序测量和控制浸出矿浆剩余酸或碱浓度，较好的解决了该发送器装置耐酸碱腐蚀、耐矿石磨损、耐高温以及发送器装置少量结垢影响测量准确度等问题。本发明不仅在实验室中进行了试验，而且还在铀水冶厂进行现场验证性试验。通过人工手动取样分析与改进了浓度发送器装置的仪表在线自动分析对照，其测量示值误差不大于±5％满量程，试验表明改进了发送器装置的浓度仪表能够满足铀水冶厂浸出工序工业生产要求，该发送器装置克服了传统浓度仪表传感器的缺点，其测量可靠性及准确性有了较大幅度提升，为铀水冶厂浸出矿浆剩余酸或碱浓度实现生产过程自动控制创造了条件，同时该浓度发送器装置测量技术可以借鉴应用到提取其它金属的工艺过程中去。
本发明应用于国内某铀水冶厂的浸出工序测量和控制浸出矿浆中剩余酸或碱浓度，浓度计发送器装置插入式安装于工业生产浸出塔中，其产生的浓度电压信号通过电缆线连接至二次仪表，由二次仪表直接显示浸出矿浆剩余酸或碱浓度，同时二次仪表输出与显示浓度值对应的4-20mA标准电流信号连接至计算机自动控制系统，以实现浸出矿浆剩余酸或碱浓度生产过程自动化控制。
附图说明
图1为电磁式浓度计测量原理图；
图2为用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置结构图；
图中：1、检测变压器；2、励磁变压器；3、聚丙烯外壳；4、信号引线；5、温度敏感元件不锈钢保护套；6、不锈钢支撑连接管；7、防腐蚀聚丙烯管；8、固定安装法兰；9、前置电路板固定座；10、连接二次仪表电缆线引出锁紧件；11、前置电路板固定铜柱；12、前置电路板；13、前置电路板保护罩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，工业电磁式浓度计是一种基于电磁感应原理通过测量溶液电导的变化来确定其浓度的一种电导式浓度计。与带有电极测量部件的电导式浓度计相比，其测量部件不与待测溶液直接接触，故为非接触电导式浓度计。它具有精度高、稳定性好、经久耐用、使用方便、维护工作量小等优点。工业电磁式浓度计采用两个环形变压器组成变送部分，流经被测溶液的电流由励磁变压器感应生成并被检测变压器检测。图1中，T1、T2为两个环形变压器，在励磁变压器T1上绕有原边绕组W1匝，在检测变压器T2上绕有副边绕组W2匝。D为待测溶液所构成的回路。而待测溶液回路D同时穿过变压器T1及T2，通过D产生磁的交联。D其等效电阻Re随待测溶液浓度而变化，在D中则有电流Ie，其值与被测溶液的电导率有关，在检测变压器线圈上的感应电势u2即表征了被测电解质溶液电导率大小。基于上述测量原理的常规工业电磁式浓度计可以实现对各种腐蚀性溶液(强电解质如：盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠、氯化钠等)电导率或浓度的测量。
如图2所示，本发明所述用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置包括测量探头检测元件即检测变压器1和励磁变压器2、温度敏感元件不锈钢保护套5、不锈钢支撑连接管6、防腐蚀聚丙烯管7、固定安装法兰8、前置电路板固定座9、连接二次仪表电缆线引出锁紧件10、前置电路板固定铜柱11、前置电路板12、前置电路板保护罩13。
所述测量探头检测元件为两个由坡莫合金带绕制的环形铁芯，铁芯尺寸为内径65mm，外径85mm，厚10mm。两个环形铁芯分别外缠耐高温聚酯薄膜后，均匀绕制线圈，其线圈各参数由实验确定，绕制好线圈的其中一个为励磁变压器2，另一个为检测变压器1，并将检测变压器1放在电磁屏蔽盒内进行静电屏蔽；励磁变压器2和检测变压器1组装在一起封装在绝缘并耐腐蚀的聚丙烯外壳3中，构成本装置的磁头。聚丙烯外壳3具有耐高温、耐酸碱腐蚀、耐矿石磨损、易焊接等优点，便于将励磁变压器2和检测变压器1等相关检测元件通过焊接可靠密封。聚丙烯外壳3上开有探头测量中心孔，尽量加大了探头测量中心孔尺寸，设计探头测量中心孔直径为44mm，这样即使聚丙烯外壳3和探头测量中心孔有少量结垢对仪表测量准确度影响较小，并且可有效防止浸出矿浆中矿石固体物堵塞探头测量中心孔而严重影响仪表正常测量功能。
测量探头上设置有温度敏感元件不锈钢保护套5，内置温度传感器可测量浸出矿浆温度，以实现仪表温度自动补偿功能。测量探头与前置电路板固定座9和前置电路板保护罩13之间通过外径25mm的不锈钢支撑连接管6连接支撑，不锈钢支撑连接管6长度根据浸出塔高度确定，信号引线4从测量探头穿过不锈钢支撑连接管6中心引出至前置电路板12，不锈钢支撑连接管6采用外径32mm，壁厚2.9mm防腐蚀聚丙烯管7包裹保护，以防止浸出矿浆中酸碱腐蚀。不锈钢支撑连接管6上设置有可移动的固定安装法兰8，通过它可将本装置安装固定于浸出塔配套的安装孔上。
本装置顶部设计了前置电路板保护罩13，采用聚氯乙烯塑料材料制成，前置电路板12密封于前置电路板保护罩13内，可有效防止工业现场酸碱气体腐蚀。前置电路板12通过前置电路板固定铜柱11连接在前置电路板固定座9上，并通过连接二次仪表电缆线引出锁紧件10锁紧密封前置电路板12，前置电路板固定座9安装在不锈钢支撑连接管6上。前置电路板12将测量探头产生的微弱交流信号经过交流放大、检波后转换为抗干扰能力强的直流电压信号，并通过电缆线将该直流电压信号传输至二次仪表。

Claims (10)

1.一种用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：包括测量探头检测元件即检测变压器(1)和励磁变压器(2)、聚丙烯外壳(3)、温度敏感元件不锈钢保护套(5)、不锈钢支撑连接管(6)、防腐蚀聚丙烯管(7)、前置电路板固定座(9)、前置电路板固定铜柱(11)、前置电路板(12)、前置电路板保护罩(13)；测量探头检测元件设置于聚丙烯外壳(3)中，构成测量探头，聚丙烯外壳(3)上开有加大的探头测量中心孔，测量探头上设置有温度敏感元件不锈钢保护套(5)，测量探头与前置电路板固定座(9)和前置电路板保护罩(13)之间通过不锈钢支撑连接管(6)和防腐蚀聚丙烯管(7)连接支撑，信号引线(4)从测量探头穿过不锈钢支撑连接管(6)中心引出至前置电路板(12)，前置电路板(12)密封于前置电路板保护罩(13)内，前置电路板(12)通过前置电路板固定铜柱(11)连接在前置电路板固定座(9)上，前置电路板固定座(9)安装在不锈钢支撑连接管(6)上。
2.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的测量探头检测元件为两个由坡莫合金带绕制的环形铁芯，两个环形铁芯分别外缠耐高温聚酯薄膜后，均匀绕制线圈，绕制好线圈的其中一个为励磁变压器(2)，另一个为检测变压器(1)，检测变压器(1)放在电磁屏蔽盒内进行静电屏蔽；励磁变压器(2)和检测变压器(1)组装在一起封装在聚丙烯外壳(3)中。
3.根据权利要求2所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的环形铁芯尺寸为内径65mm，外径85mm，厚10mm。
4.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的探头测量中心孔直径为44mm。
5.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的不锈钢支撑连接管(6)外径为25mm。
6.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的不锈钢支撑连接管(6)采用外径32mm、壁厚2.9mm防腐蚀聚丙烯管(7)包裹保护。
7.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的不锈钢支撑连接管(6)和防腐蚀聚丙烯管(7)上设置有可移动的固定安装法兰(8)，通过它可将本装置安装固定于浸出塔配套的安装孔上。
8.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的前置电路板保护罩(13)采用聚氯乙烯塑料制成。
9.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的前置电路板(12)通过前置电路板固定铜柱(11)连接在前置电路板固定座(9)上，并通过连接二次仪表电缆线引出锁紧件(10)锁紧密封前置电路板(12)。
10.根据权利要求1所述的用于铀矿山浸出矿浆中测量剩余酸度或碱度的发送器装置，其特征在于：所述的前置电路板(12)将测量探头产生的微弱交流信号经过交流放大、检波后转换为抗干扰能力强的直流电压信号，并通过电缆线将该直流电压信号传输至二次仪表。
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