CN108188040B - 一种矿物液态法分选系统及其分选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矿物液态法分选系统，其包括送料装置、设置在所述送料装置上的称重装置、设置在所述送料装置上的三个以上的位置传感装置以及设置在所述送料装置上的矿物分离装置，所述送料装置包括进料端、出料端以及设置在进料端和出料端之间的浮力称重段，进料端、出料端、浮力称重段处分别设置位置传感装置，所述称重装置、位置传感装置、矿物分离装置均通过PLC控制器控制，本发明具有分选精度高、节约水资源、投资少、运行成本低、实现矿物高密度分选的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿物液态法分选系统，属于矿物分选技术领域。
背景技术
目前，大粒度煤炭、油页岩、高岭土、褐铁等矿物的分选主要有水洗和干法二个方向，分选的原理都是按照矿物的密度进行分选。水洗以处理量大的优点仍为矿物分选的主流，但是其存在工艺系统复杂、投资高、运行成本高、占地面积大、水资源消耗高等缺陷，干法分选具有不用水、工艺路线简单、投资少、运行成本低的特点，但是干法分选存在分选处理量小、分选精度不高、处理矿物粒度不大、识别技术对人体有危害需要特殊防护措施、粉尘污染严重、系统装机功率高等缺点。
在大粒度矿物分选和高密度分选时传统的水洗和干法都存在效率低、或根本无法分选的情况，目前主流工艺仍然是采用人工手捡的方式，该工艺主要存在人工成本过高；漏拣率、误拣率高；劳动强度大，工作环境恶劣；人员素质参差不齐分拣效率低下；人员情绪波动直接影响分拣效率等缺陷。
中国专利CN101637765、CN105499154为基于双γ和X射线识别的块煤煤矸自动分选技术，均采用在皮带机上对矿料进行识别，执行机构采用高压气吹除技术，主要存在识别粒度小（一般不超过100mm），双γ和X射线的识别方式对人体有害，生产设备需要采取屏蔽措施防止射线对人体的伤害，生产者需要办理放射源使用环保手续及年检手续。煤矸分离采用高压气吹除技术，功率消耗大，在对煤炭外水较小的块煤进行气吹时会产生较大的粉尘污染，影响工人工作环境。实际生产应用表明，上述两项专利为代表的块煤煤矸自动分选系统存在分选精度不高、处理矿料粒度不大、识别技术对人体有危害需要特殊防护措施、粉尘污染严重、系统装机功率高等缺点，与复合式干法分选机在分选粒度上有较大的重合，适应性不够强，适用范围不够广。
中国专利CN206483713U为采用在线检测装置对矿料的种类进行判断、筛选并通过导料机构进行分离，但是其采用的复合式无辐射在线无损检测技术存在制造成本高、间隔输送存在一定难度的缺陷。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种矿物液态法分选系统，具有分选精度高、处理量大、可实现高密度矿物分选、节约水资源、投资少、运行成本低的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种矿物液态法分选系统，其包括送料装置、设置在所述送料装置上的称重装置、设置在所述送料装置上的三个以上的位置传感装置以及设置在所述送料装置上的矿物分离装置，所述送料装置包括进料端、出料端以及设置在进料端和出料端之间的浮力称重段，进料端、出料端、浮力称重段处分别设置位置传感装置，所述称重装置、位置传感装置、矿物分离装置均通过PLC控制器控制。
进一步的，所述送料装置包括进料端支架、出料端支架、设置在所述进料端支架和出料端支架之间的液槽、固定设置在所述出料端支架上的驱动电机、通过驱动电机驱动的传送装置、固定设置在所述传送装置上的一个以上的料斗支架以及铰接设置在所述料斗支架上的料斗；
所述位置传感装置包括固定设置在所述进料端支架上的第一传感装置、固定设置在所述液槽内的第二传感装置以及固定设置在所述出料端支架上的第三传感装置；
所述称重装置包括固定设置在所述进料端支架上的第一称重装置以及固定设置在所述液槽内的第二称重装置；
所述矿物分离装置包括固定设置在出料端支架上的一个以上的料斗翻转装置；所述第一传感装置、第二传感装置、第三传感装置、料斗翻转装置、第一称重装置和第二称重装置均与PLC控制器连接。
进一步的，所述出料端支架下侧设置料斗复位装置。
进一步的，所述料斗复位装置包括固定设置在出料端支架下侧的复位架以及固定设置在所述料斗上的复位板，所述复位架与复位板配合设置。
进一步的，所述复位架为侧板间距离逐渐递减的U型槽架。
进一步的，所述料斗翻转装置包括固定设置在所述出料端支架上且与复位板配合设置的电磁铁，所述电磁铁与PLC控制器连接。
进一步的，所述传送装置包括驱动电机驱动的链轮以及与所述链轮配合的链条传送带，所述料斗通过料斗支架设置在所述链条传送带上。
进一步的，所述第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置为接近开关计数器。
进一步的，所述第一称重装置和第二称重装置为称重传感器。
一种利用所述的矿物液态法分选系统的矿物液态法分选方法，包括如下步骤：
步骤A、一次称重：矿物装入A料斗后，驱动电机开始驱动传送装置运行，在A料斗经过第一传感装置位置时，第一称重装置对料斗中的矿物进行称重，并将此称重信息反馈给PLC控制器；
步骤B、二次称重：A料斗在经过液槽中的第二传感装置位置时，第二称重装置对A料斗中的矿物进行称重，并将此称重信息反馈给PLC控制器；
步骤C、密度计算：PLC控制器通过采集到的矿物在空气中的称重信息和在液槽中的称重信息进行计算得到矿物在液体中受到的浮力，然后结合预先输入的液体密度计算出矿物体积值，再进一步结合矿物在空气中称重得到的数值计算出矿物的密度值，并以该矿物的密度值作为分选的依据；
步骤D、矿物分选：根据矿物的密度值，PLC控制器控制料斗翻转装置将该粒矿物分选导向至该矿物所对应的工位。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明采用对同一矿物在空气中（空气中浮力忽略不计）和在液体浮力作用下二次称重差值计算法得到矿物在液体中受到的浮力，然后结合预先输入的液体密度计算出矿物体积值，再进一步结合矿物在空气中的称重值，计算出矿物的密度并以此数据作为矿物分选的依据，可以实现在线快速的对任意物体体积、密度精确测量，并对矿物进行精确分选，可以实现大粒度矿物的高密度分选。对比传统湿法分选具有自动化程度高、液体用量少、工艺路线简单、投资少、运行成本低的优点，对比传统干法分选具有分选精度高、处理矿物粒度大、识别技术对人体无危害等优点。
本发明可以通过改变液槽内的液体类型，加设多个料斗翻转装置和多条与料斗翻转装置配合的输送带实现各种存在多级密度差的矿物的分选，具有适用范围广，工作效率高的特点，具有广阔的市场前景。
本发明通过在出料端下侧设置料斗复位装置，对翻转的料斗进行复位作业，为下次称重前的进料作业做好准备，可实现完全无人作业，减少用工成本，技术先进，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明A处放大结构示意图；
图4为本发明B处放大结构示意图；
图5为本发明C处放大结构示意图；
图6为本发明D处放大结构示意图；
其中，1、进料端支架，2、出料端支架，3、液槽，4、驱动电机，5、料斗支架，6、料斗，7、第一传感装置，8、第二传感装置，9、第三传感装置，10、第一称重装置，11、复位架，12、复位板，13、电磁铁，14、链轮，15、链条传送带，16、第二称重装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1-6所示，一种矿物液态法分选系统，其包括送料装置、设置在所述送料装置上的称重装置、设置在所述送料装置上的三个以上的位置传感装置以及设置在所述送料装置上的矿物分离装置，所述送料装置包括进料端、出料端以及设置在进料端和出料端之间的浮力称重段，进料端、出料端、浮力称重段处分别设置位置传感装置，所述称重装置、位置传感装置、矿物分离装置均通过PLC控制器控制，本发明采用对同一矿物在空气中（空气中浮力忽略不计）和在液体浮力作用下二次称重差值计算法得到矿物在液体中受到的浮力，然后结合预先输入的液体密度计算出矿物体积值，再进一步结合矿物在空气中的称重值，计算出矿物的密度并以此数据作为矿物分选的依据，可以实现在线快速的对任意物体体积、密度精确测量，并对矿物进行精确分选，实现矿物的高密度分选。对比传统湿法分选具有自动化程度高、液体用量少、工艺路线简单、投资少、运行成本低的优点，对比传统干法分选具有分选精度高、处理矿物粒度大、识别技术对人体无危害等优点。
所述送料装置包括进料端支架1、出料端支架2、设置在所述进料端支架1和出料端支架2之间的液槽3、固定设置在所述出料端支架2上的驱动电机4、通过驱动电机4驱动的传送装置、固定设置在所述传送装置上的一个以上的料斗支架5以及铰接设置在所述料斗支架5上的料斗6；所述进料段指的是进料端支架1所在的进料位置，所述出料段指的是出料端支架2所在位置，所述浮力称重段指的是液槽3所在的位置，所述传送装置包括驱动电机4驱动的链轮14以及与所述链轮14配合的链条传送带15，所述料斗6通过料斗支架5设置在所述链条传送带15上，所述料斗6一侧设置开口，所述料斗6的开口朝向与位于进料段附近的振动给料装置相对应，所述振动给料装置包括振动给料机、设置在所述振动给料机出料端的滑槽缓冲仓，振动给料机的振动电机选用变频调速型，可以有效调节矿物的给料量，在激振力的作用下，矿物被均匀的送向振动给料机的出料端，所述滑槽缓冲仓倾斜设置且一端与振动给料机固定连接，滑槽缓冲仓为振动给料过程提供缓冲供料作用，且随着振动给料机不断振动防止矿物互相卡壳且使矿物排成一路纵队依次进入料斗6内，所述料斗6随着链条传送带15依次不断前进，滑槽缓冲仓中出来的矿物随着依次进入不同的料斗6内，链条传送带15的行进速度和振动给料机的给料速度相配合，要求是料斗6尽量无空料，但需绝对避免出现双料或扎堆卡壳现象，所述位置传感装置包括固定设置在所述进料端支架上的第一传感装置7、固定设置在所述液槽3内的第二传感装置8以及固定设置在所述出料端支架2上的第三传感装置9；所述称重装置包括固定设置在所述进料端支架1上的第一称重装置10以及固定设置在所述液槽3内的第二称重装置16；所述第一传感装置7、第二传感装置8、第三传感装置9、料斗翻转装置、第一称重装置10和第二称重装置16均与PLC控制器连接；所述第一传感装置7、第二传感装置8和第三传感装置9为接近开关计数器，接近开关计数器型号采用BFT-40，所述第一称重装置10和第二称重装置16为称重传感器，称重传感器型号采用ICS-80，所述第一传感装置7主要用于提供信号给PLC控制器，使PLC控制器控制称重装置10采集在空气中的矿物的重量，所述第二传感装置8主要用于提供信号给PLC控制器，使PLC控制器控制第一称重装置10和第二称重装置16采集同一矿物在液体中的重量值，第一传感装置7、第二传感装置8和第三传感装置9主要用于保证在空气中称重、在液体内称重和进行翻转筛选的矿物为同一块矿物，所以接近开关计数器只是其中的一种优选方式，射频识别等只要能够保证作用效果的技术均在本发明原理的保护范围之内，PLC控制器型号采用S7-300，可以计算同一矿物在液体中和在空气中重量的差值，并计算出同一矿物在液体中所受到的浮力（空气中的浮力忽略不计），由于液体密度已知，可以计算出矿物的体积值，再结合矿物在空气中的重量，可以计算出矿物的密度值，计算出的矿物密度值可以作为矿物分选的依据，本发明可以通过改变液槽内的液体类型，加设多个料斗翻转装置和多条与料斗翻转装置配合的输送带实现各种存在多级密度差的矿物的分选，具有适用范围广，工作效率高的特点，具有广阔的市场前景。
所述矿物分离装置包括固定设置在出料端支架2上的一个以上的料斗翻转装置，所述料斗翻转装置包括固定设置在所述出料端支架2上且与复位板12配合设置的电磁铁13，所述电磁铁13型号采用HZT-1240L，所述电磁铁13与PLC控制器连接，在PLC控制器根据采集计算出的密度信息判断出某块矿物筛选出来的情况下，当第三传感装置9感应到此块矿物所在料斗6到达电磁铁13对应位置时，控制电磁铁13闭合，复位板12带动料斗6进行翻转，矿物随着翻转倒入到此种矿物对应属性的传送带上并输送收集，不需要通过料斗翻转装置翻转筛选的矿物随着链条传送带15输送到对应属性的传送带上并输送收集，可以根据实际需要设定不同输送带对应的不同料斗翻转装置，对矿物进行筛选，寻求最佳的性价比，减少设备磨损折旧，本发明通过加设多个料斗翻转装置和多条与料斗翻转装置配合的输送带实现各种存在多级密度差的矿物的分选，适用范围广，工作效率高。
所述出料端支架2下侧设置料斗复位装置，所述料斗复位装置包括固定设置在出料端支架2下侧的复位架11以及固定设置在所述料斗6上的复位板12，所述复位架11与复位板12配合设置，所述复位架11为侧板间距离逐渐递减的U型槽架，在链条传送带15转动过程中，翻转的料斗6上的复位板12随着U型槽架的侧板逐渐上移直至料斗6复位，本发明通过在出料端支架2下侧设置料斗复位装置，对翻转的料斗6进行复位作业，为下次称重前的进料作业做好准备，可实现完全无人作业，减少用工成本，技术先进，自动化程度高。
本系统结构简单，操作使用方便，适应范围广，分选效率高，便于拆装、运输、安装，保证工作环境和大气不受粉尘污染，矿物识别采用无损无辐射的密度测量方式，保证了使用的安全性和环保性，应用价值极高。
本系统可根据实际需要设置并列的多条分选线，分选线由PLC控制器进行统一独立控制，提高分选效率，满足大型选矿厂生产需要。
工作过程如下：
在矿物经过所述第一传感装置7时，第一传感装置7提供信号给PLC控制器， PLC控制器控制第一称重装置10采集在空气中的矿物的重量，在同一块矿物经过所述第二传感装置8时， PLC控制器控制第二称重装置16采集同一矿物在液体中的重量值，可以计算同一矿物在液体中和在空气中重量的差值，并计算出同一矿物在液体中所受到的浮力（空气中的浮力忽略不计），由于液体密度已知，可以计算出矿物的体积值，再结合矿物在空气中的重量，可以计算出矿物的密度值，计算出的矿物密度值可以作为矿物分选的依据，在PLC控制器根据采集计算出的密度信息判断出某块矿物筛选出来的情况下，当第三传感装置9感应到此块矿物所在料斗6到达电磁铁13对应位置时，控制电磁铁13闭合，复位板12带动料斗6进行翻转，矿物随着翻转倒入到此种矿物对应属性的传送带上并输送收集，不需要通过料斗翻转装置翻转筛选的矿物随着链条传送带15输送到对应属性的传送带上并输送收集，可以根据实际需要设定不同输送带对应的不同料斗翻转装置，对矿物进行筛选，寻求最佳的性价比，减少设备磨损折旧，在链条传送带15转动过程中，翻转的料斗6上的复位板12随着U型槽架的侧板逐渐上移直至料斗6复位，本发明通过在出料端支架2下侧设置料斗复位装置，对翻转的料斗6进行复位作业，为下次称重前的进料作业做好准备，可实现完全无人作业，减少用工成本，技术先进，自动化程度高。
一种利用所述的矿物液态法分选系统的矿物液态法分选方法，包括如下步骤：
步骤A、一次称重：矿物装入A料斗后，驱动电机开始驱动传送装置运行，在A料斗经过第一传感装置位置时，第一称重装置对料斗中的矿物进行称重，并将此称重信息反馈给PLC控制器；
步骤B、二次称重：A料斗在经过液槽中的第二传感装置位置时，第二称重装置对A料斗中的矿物进行称重，并将此称重信息反馈给PLC控制器；
步骤C、密度计算：PLC控制器通过采集到的矿物在空气中的称重信息和在液槽中的称重信息进行计算得到矿物在液体中受到的浮力，然后结合预先输入的液体密度计算出矿物体积值，再进一步结合矿物在空气中称重得到的数值计算出矿物的密度值，并以该矿物的密度值作为分选的依据；
步骤D、矿物分选：根据矿物的密度值，PLC控制器控制料斗翻转装置将该粒矿物分选导向至该矿物对应的工位。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种矿物液态法分选系统，其特征在于：其包括送料装置、设置在所述送料装置上的称重装置、设置在所述送料装置上的三个以上的位置传感装置以及设置在所述送料装置上的矿物分离装置，所述送料装置包括进料端、出料端以及设置在进料端和出料端之间的浮力称重段，进料端、出料端、浮力称重段处分别设置位置传感装置，所述称重装置、位置传感装置、矿物分离装置均通过PLC控制器控制；
所述送料装置包括进料端支架（1）、出料端支架（2）、设置在所述进料端支架（1）和出料端支架（2）之间的液槽（3）、固定设置在所述出料端支架（2）上的驱动电机（4）、通过驱动电机（4）驱动的传送装置、固定设置在所述传送装置上的一个以上的料斗支架（5）以及铰接设置在所述料斗支架（5）上的料斗（6）；
所述位置传感装置包括固定设置在所述进料端支架（1）上的第一传感装置（7）、固定设置在所述液槽（3）内的第二传感装置（8）以及固定设置在所述出料端支架（2）上的第三传感装置（9）；
所述称重装置包括固定设置在所述进料端支架（1）上的第一称重装置（10）以及固定设置在所述液槽（3）内的第二称重装置（16）；
所述矿物分离装置包括固定设置在出料端支架（2）上的一个以上的料斗翻转装置；所述第一传感装置（7）、第二传感装置（8）、第三传感装置（9）、料斗翻转装置、第一称重装置（10）和第二称重装置（16）均与PLC控制器连接；
所述出料端支架（2）下侧设置料斗复位装置；
所述第一称重装置（10）和第二称重装置（16）为称重传感器。
2.根据权利要求1所述的一种矿物液态法分选系统，其特征在于，所述料斗复位装置包括固定设置在出料端支架（2）下侧的复位架（11）以及固定设置在所述料斗（6）上的复位板（12），所述复位架（11）与复位板（12）配合设置。
3.根据权利要求2所述的一种矿物液态法分选系统，其特征在于，所述复位架（11）为侧板间距离逐渐递减的U型槽架。
4.根据权利要求1所述的一种矿物液态法分选系统，其特征在于，所述料斗翻转装置包括固定设置在所述出料端支架（2）上且与复位板（12）配合设置的电磁铁（13），所述电磁铁（13）与PLC控制器连接。
5.根据权利要求1所述的一种矿物液态法分选系统，其特征在于，所述传送装置包括驱动电机（4）驱动的链轮（14）以及与所述链轮（14）配合的链条传送带（15），所述料斗（6）通过料斗支架（5）设置在所述链条传送带（15）上。
6.根据权利要求1所述的一种矿物液态法分选系统，其特征在于，所述第一传感装置（7）、第二传感装置（8）和第三传感装置（9）为接近开关计数器。
7.一种利用权利要求1所述的矿物液态法分选系统的矿物液态法分选方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、一次称重：矿物装入A料斗后，驱动电机开始驱动传送装置运行，在A料斗经过第一传感装置位置时，第一称重装置对料斗中的矿物进行称重，并将此称重信息反馈给PLC控制器；
步骤B、二次称重：A料斗在经过液槽中的第二传感装置位置时，第二称重装置对A料斗中的矿物进行称重，并将此称重信息反馈给PLC控制器；
步骤C、密度计算：PLC控制器通过采集到的矿物在空气中的称重信息和在液槽中的称重信息进行计算得到矿物在液体中受到的浮力，然后结合预先输入的液体密度计算出矿物体积值，再进一步结合矿物在空气中称重得到的数值计算出矿物的密度值，并以该矿物的密度值作为分选的依据；
步骤D、矿物分选：根据矿物的密度值，PLC控制器控制料斗翻转装置将该矿物分选导向至该矿物对应的工位。
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