CN109060586A

CN109060586A - 一种高浓度矿浆浓度检测装置及方法

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Publication number: CN109060586A
Application number: CN201811060838.4A
Authority: CN
Inventors: 张翼
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2018-12-21

Abstract

本发明涉及一种高浓度矿浆浓度检测装置，包括称重单元、主机、矿浆存储盒和抽浆组件，矿浆存储盒为上宽下窄结构，矿浆存储盒的侧壁上在靠近底部的位置设有进料口，抽浆组件的出料端通过第一软管与矿浆存储盒上的进料口相连通，矿浆存储盒布置在称重单元上，称重单元的信号输出端与主机的信号输入端电连接。本发明的有益效果是：解决了现有技术中准确性低、误差大的技术问题，实现了矿浆密度的精确检测的技术效果，另外，本发明简单方便、安全可靠，可大大缩短矿浆密度测量结果的等待时间，可实现动态实时检测。

Description

一种高浓度矿浆浓度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种高浓度矿浆浓度检测装置及方法。

背景技术

在选矿(煤)厂浓度检测常采用浓度壶人工测量，其劳动强度大，不仅需要人工称重，还需人工查表；浓度测量严重滞后，经过人工称重查表后得到的浓度并不能反应当前生产系统中矿浆的浓度，因为生产系统中矿浆的浓度是实时变化的，导致浓度壶的使用在生产中有很多的弊端。

如何实现矿浆浓度在线检测一直是选矿、冶金等行业的难题，尤其是针对高浓度矿浆浓度的在线检测，矿浆浓度在线检测就是在生产过程中自动连续的检测矿浆的浓度，并提供浓度的检测信号给自动控制系统。目前的矿浆浓度检测设备主要有超声波浓度计和核子浓度计，由于超声波浓度计和核子浓度计对矿浆浓度检测受影响因素很多，如成分、沉淀、气泡等，因此，这两种浓度计均测不准，误差较大，且核子浓度计具有放射性，属于危险物品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高浓度矿浆浓度检测装置及方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高浓度矿浆浓度检测装置，包括称重单元、主机、矿浆存储盒和抽浆组件，矿浆存储盒为上宽下窄结构，矿浆存储盒的侧壁上在靠近底部的位置设有进料口，抽浆组件的出料端通过第一软管与矿浆存储盒上的进料口相连通，矿浆存储盒布置在称重单元上，称重单元的信号输出端与主机的信号输入端电连接。

本发明的有益效果是：

1)在需要测矿浆的密度时，抽浆组件将矿浆抽吸至第一软管内，进入到第一软管内的矿浆流入到矿浆存储盒内，待矿浆存储盒内的矿浆体积达到指定体积后，称重单元对矿浆存储盒及矿浆存储盒内所盛装的矿浆所构成的整体进行称重，并将称重数据发送到主机进行分析，得到矿浆的密度数据，解决了现有技术中准确性低、误差大的技术问题，实现了矿浆密度的精确检测的技术效果，另外，本发明简单方便、安全可靠，可大大缩短矿浆密度测量结果的等待时间，可实现动态实时检测；

2)矿浆存储盒为上宽下窄结构，且矿浆存储盒的侧壁上在靠近底部的位置设有进料口，这样使矿浆进入矿浆存储盒中时，仍然具有一定合适大小的水平冲击力，有效缓解矿浆的沉积，从而提高了浓度检测的准确性，实现了矿浆浓度的精确检测；

3)抽浆组件的出料端通过第一软管与矿浆存储盒上的进料口相连通，第一软管的设置有利于减小抽浆组件在出液时对称重单元的称重结果所造成的影响。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括矿浆导流盒，矿浆存储盒的出料口通过第二软管贯通连接矿浆导流盒的进料端。

采用上述进一步的有益效果是：矿浆导流盒导流面采用弧形设计，且矿浆导流盒的出浆口远大于进浆口，加速矿浆排除，防止矿浆在矿浆导流盒内沉积，堵塞整个系统，若实际工况条件允许，矿浆经第二软管能够顺利流出，可以不设置矿浆导流盒。

进一步，矿浆存储盒的出料口位于矿浆存储盒的顶部。

采用上述进一步的有益效果是：防止矿浆中固体颗粒沉降，且使得矿浆存储盒中充满矿浆，不出现气泡，第二软管的加入能够避免矿浆导流盒对称重单元的称重结果所造成的影响。

进一步，抽浆组件包括矿浆输送管道、介质泵、矿浆阀、三通管道和水阀，矿浆输送管道的出料端通过第一软管与矿浆存储盒上的进料口相连通，矿浆输送管道的进料端与介质泵出料端相连通，三通管道的出料端与介质泵的进料端相连接，矿浆阀的出料端与三通管道的进料端相连接，三通管道的进水端与水阀的出水端相连接。

采用上述进一步的有益效果是：能够实现对装置的清洗工作，以便后续进入正常检测密度的工作状态。

进一步，还包括展示设备，展示设备的信号输入端与主机的信号输出端通讯连接。

进一步，还包括变送器，称重单元的信号输出端与变送器的信号输入端通讯连接，变送器的信号输出端与主机的信号输入端通讯连接。

一种高浓度矿浆浓度检测方法，包括如下步骤：

S100、称重单元校准，在抽浆组件的出料端通过第一软管与所述矿浆存储盒上的进料口相连通，矿浆存储盒的出料口通过第二软管与矿浆导流盒的进料端相连通的情况下，放上标准砝码，观测测量质量是否与标准砝码质量相同，若不相同，对称重单元所测值进行多段标定，直到称重单元的检测质量与对应标准砝码质量相同为止，；

S200、测定矿浆存储盒体积参数V，打开水阀，控制较小流速，排除管道中的气泡，使清水在充满矿浆存储盒，在清水流动的状态下，读出此时称重单元采集上来的重量值，该稳定的质量值即为矿浆存储盒体积参数V；

S300、测定矿浆浓度，打开矿浆阀、关闭水阀，开启介质泵，介质泵通过三通管道的进料端将矿浆吸入到矿浆输送管道内，进入到矿浆输送管道内的矿浆通过第一软管流入到矿浆存储盒内，待矿浆充满矿浆存储盒后，在矿浆流动的状态下，读出此时称重单元采集的重量值m，则矿浆密度c可由以下公式算出：c＝(ρ₁ρ₂V-ρ₂m)/ρ₁-ρ₂m，ρ₁为溶液密度、ρ₂为矿浆矿石密度；

S400、清洗阶段，关闭矿浆阀、打开水阀，开启介质泵，介质泵通过水阀的入水端将清洗水吸入到三通管道，然后由三通管道流入到矿浆输送管道内，进入到矿浆输送管道内的矿浆通过第一软管流入到矿浆存储盒内，矿浆存储盒内的清洗水通过出料口和第二软管后进入到矿浆导流盒内，从而完成清洗工作；

S500、重复S400、S500实现矿浆浓度值实时检测。

附图说明

图1为本发明所述高浓度矿浆浓度检测装置的结构示意图；

图2为本发明所述矿浆存储盒的平面图；

图3为本发明所述矿浆存储盒的立体图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、称重单元，2、矿浆导流盒，3、矿浆存储盒，310、进料口，320、出料口，4、抽浆组件，410、矿浆输送管道，420、介质泵，430、矿浆阀，440、三通管道，450、水阀，5、机架，6、柜体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2、图3所示，一种高浓度矿浆浓度检测装置，包括称重单元1、主机、矿浆存储盒3、矿浆导流盒2和抽浆组件4，矿浆存储盒3为上宽下窄结构，其中，矿浆存储盒3的侧壁上在靠近底部的位置设有进料口310，矿浆存储盒3底部宽度略大于进料口310的直径，矿浆存储盒3的出料口320通过第二软管8贯通连接矿浆导流盒2的进料端，第二软管8采用硅胶制成，矿浆存储盒3的出料口320位于矿浆存储盒3的顶部，防止矿浆中固体颗粒沉降，且使得矿浆存储盒3中充满矿浆，不出现气泡，矿浆存储盒3上宽下窄，底部略大于其进料端口，该结构使矿浆进入矿浆存储盒3中时，仍然具有一定合适大小的水平冲击力，有效缓解矿浆的沉积。

抽浆组件4的出料端通过第一软管7与矿浆存储盒3上的进料口310相连通，第一软管7采用硅胶制成，矿浆存储盒3布置在称重单元1上，称重单元1的信号输出端与主机的信号输入端电连接，称重单元1能够输出4-20mA DC信号，支持ModbusRTU协议的RS-485通信。还包括展示设备，展示设备的信号输入端与主机的信号输出端通讯连接。还包括变送器，称重单元1的信号输出端与变送器的信号输入端通讯连接，变送器的信号输出端与主机的信号输入端通讯连接，称重单元1采用S形电阻应变式称重传感器，称重单元1的信号经变送器放大并将模拟信号转换为数字信号，经R485信号线传输至主机，主机为MCGS显示屏，变送器的作用：一是将称重单元1的微弱信号进行线性放大；二是将模拟信号转换成数字信号，变送器为：导轨式数字称重变送器/测力放大器。

抽浆组件4包括矿浆输送管道410、介质泵420、矿浆阀430、三通管道440和水阀450，矿浆输送管道410的出料端通过第一软管7与矿浆存储盒3上的进料口310相连通，矿浆输送管道410的进料端与介质泵420出料端相连通，三通管道440的出料端与介质泵420的进料端相连接，矿浆阀430的出料端与三通管道440的进料端相连接，三通管道440的进水端与水阀450的出水端相连接，水阀450的入水端与供水设备相连接，矿浆阀430的进水端连接矿浆盛装容器，介质泵420选用柔性转子泵或电动隔膜泵，这样不仅体积较小，且能够输送含有固体颗粒的矿浆，扬程、吸程较大，工作平稳、可靠，输送均衡，不产生抖动，运行时间长，此外，在介质泵420的进料管道末端应设置有筛网，从源头上面防止取样点中的杂质进入管道中。

矿浆阀430的信号输入端与主机的信号输出端电连接，水阀450的信号输入端与主机的信号输出端电连接，这样矿浆阀430和水阀450均能被主机单独控制开关，在水阀450的入水端连接清洗设备后，通过控制矿浆阀430和水阀450的开启、关闭，可以完成对矿浆输送管道410、矿浆存储盒3中沉积矿浆的清洗，并进入正常检测密度的工作状态，其中，当矿浆阀430开启、水阀450关闭时，矿浆从矿浆阀430的入料端流进三通管道440，当水阀450开启、矿浆阀430关闭时，冲洗水从水阀450的入水端流进管路。

高浓度矿浆浓度检测装置还包括机架5和柜体6，柜体6设置在机架5上，矿浆存储盒3、矿浆导流盒2和称重单元1均设置在柜体6内，矿浆输送管道410的出料端与柜体6固定链接，矿浆输送管道410不能铺设成凹形，防止矿浆在进入矿浆存储盒3之前沉积，堵塞管道，影响矿浆正常输入到矿浆存储盒3。

一种高浓度矿浆浓度检测方法，包括如下步骤：

S100、称重单元1校准，在抽浆组件4的出料端通过第一软管7与所述矿浆存储盒3上的进料口310相连通，矿浆存储盒3的出料口320通过第二软管8与矿浆导流盒2的进料端相连通的情况下，放上标准砝码，观测测量质量是否与标准砝码质量相同，若不相同，对称重单元1所测值进行多段标定，直到称重单元1的检测质量与对应标准砝码质量相同为止；

S200、测定矿浆存储盒3体积参数V，打开水阀450，控制较小流速，排除管道中的气泡，使清水在充满矿浆存储盒3，在清水流动的状态下，读出此时称重单元1采集上来的重量值，该稳定的质量值即为矿浆存储盒3体积参数V(因为水的密度为1g/cm3，故可用其重量值表示其体积值)；

S300、测定矿浆浓度，打开矿浆阀430、关闭水阀450，开启介质泵420，介质泵420通过三通管道440的进料端将矿浆吸入到矿浆输送管道410内，进入到矿浆输送管道410内的矿浆通过第一软管7流入到矿浆存储盒3内，待矿浆充满矿浆存储盒3后，在矿浆流动的状态下，读出此时称重单元1采集的重量值m，则矿浆密度C可由以下公式算出：C＝(ρ₁ρ₂V-ρ₁m)/ρ₂-ρ₁m，ρ₁为矿浆矿石的密度、ρ₂为溶液密度；

S400、清洗阶段，关闭矿浆阀430、打开水阀450，开启介质泵420，介质泵420通过水阀450的入水端将清洗水吸入到三通管道440，然后由三通管道440流入到矿浆输送管道410内，进入到矿浆输送管道410内的矿浆通过第一软管7流入到矿浆存储盒3内，矿浆存储盒3内的清洗水通过出料口320和第二软管8后进入到矿浆导流盒2内，从而完成清洗工作；

S500、重复S400、S500实现矿浆浓度值实时检测。

主机采集上来的称重单元1的原始值不能直接带入浓、密度计算公式，进行计算，不仅需要对其进行滤波等处理，还需要在矿浆存储盒3为空的状态下，确定一个称重单元1零点值，使最终用于计算的称重单元1质量为零，这一过程为称重系统调零点。

对本发明的检测原理进行说明：

在一定体积(V)的矿浆存储盒3中，充满不含气泡的被测矿浆，即矿浆体积为V，由于该矿浆为不溶物悬浮液，故溶质(矿粒)与溶液(一般为水)体积具有加和性。即：

V₁+V₂＝V (1)

其中，V₁为体积V矿浆中液体(水)的体积，V₂为体积V矿浆中溶质(矿粒)的体积。

又由质量与体积、密度之间的数学关系，即：

m₁＝V₁×ρ₁ (2)

m₂＝V₂×ρ₂ (3)

其中，ρ₁、ρ₂分别为溶液(水)、矿浆矿石密度，m₁、m₂分别为体积V的矿浆中溶液(水)、矿粒的质量。

根据质量守恒：

m₁+m₂＝m (4)

根据质量浓度定义：

c＝m₂/m₁*100％ (5)

其中c为矿浆的质量浓度，

由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)整理得到：

c＝(ρ₁ρ₂V-ρ₂m)/ρ₁-ρ₂m，ρ₁为溶液密度、ρ₂为矿浆矿石密度，

在式中，由于溶液密度ρ₁，矿石密度ρ₂为物质固有性质，查相关资料可知。矿浆存储盒的体积V也是定值，可提前测定体积V。因此，矿浆浓度c与矿浆质量m一一对应，存在唯一数学关系。即称重单元1称量出体积(V)固定的矿浆存储盒3中矿浆的质量(m)，经过变送器将质量(m)传送给主机，主机在根据数学公式，计算出矿浆浓度。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种高浓度矿浆浓度检测装置，其特征在于，包括称重单元（1）、主机、矿浆存储盒（3）和抽浆组件（4），所述矿浆存储盒（3）为上宽下窄结构，所述矿浆存储盒（3）的侧壁上在靠近底部的位置设有进料口（310），所述抽浆组件（4）的出料端通过第一软管（7）与所述矿浆存储盒（3）上的进料口（310）相连通，所述矿浆存储盒（3）布置在所述称重单元（1）上，所述称重单元（1）的信号输出端与所述主机的信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度矿浆浓度检测装置，其特征在于，还包括矿浆导流盒（2），所述矿浆存储盒（3）的出料口（320）通过第二软管（8）贯通连接所述矿浆导流盒（2）的进料端。

3.根据权利要求2所述的一种高浓度矿浆浓度检测装置，其特征在于，所述矿浆存储盒（3）的出料口（320）位于矿浆存储盒（3）的顶部。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高浓度矿浆浓度检测装置，其特征在于，所述抽浆组件（4）包括矿浆输送管道（410）、介质泵（420）、矿浆阀（430）、三通管道（440）和水阀（450），所述矿浆输送管道（410）的出料端通过第一软管（7）与所述矿浆存储盒（3）上的进料口（310）相连通，所述矿浆输送管道（410）的进料端与所述介质泵（420）出料端相连通，所述三通管道（440）的出料端与所述介质泵（420）的进料端相连接，所述矿浆阀（430）的出料端与所述三通管道（440）的进料端相连接，所述三通管道（440）的进水端与所述水阀（450）的出水端相连接。

5.根据权利要求1所述的一种高浓度矿浆浓度检测装置，其特征在于，还包括展示设备，所述展示设备的信号输入端与所述主机的信号输出端通讯连接。

6.根据权利要求1所述的一种高浓度矿浆浓度检测装置，其特征在于，还包括变送器，所述称重单元（1）的信号输出端与所述变送器的信号输入端通讯连接，所述变送器的信号输出端与所述主机的信号输入端通讯连接。

7.一种高浓度矿浆浓度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、称重单元（1）校准，在抽浆组件（4）的出料端通过第一软管（7）与所述矿浆存储盒（3）上的进料口（310）相连通，矿浆存储盒（3）的出料口（320）通过第二软管（8）与矿浆导流盒（2）的进料端相连通的情况下，放上标准砝码，观测测量质量是否与标准砝码质量相同，若不相同，对称重单元（1）所测值进行多段标定，直到称重单元（1）的检测质量与对应标准砝码质量相同为止，；

S200、测定矿浆存储盒（3）体积参数V，打开水阀（450），控制较小流速，排除管道中的气泡，使清水在充满矿浆存储盒（3），在清水流动的状态下，读出此时称重单元（1）采集上来的重量值，该稳定的质量值即为矿浆存储盒（3）体积参数V；

S300、测定矿浆浓度，打开矿浆阀（430）、关闭水阀（450），开启介质泵（420），介质泵（420）通过三通管道（440）的进料端将矿浆吸入到矿浆输送管道（410）内，进入到矿浆输送管道（410）内的矿浆通过第一软管（7）流入到矿浆存储盒（3）内，待矿浆充满矿浆存储盒（3）后，在矿浆流动的状态下，读出此时称重单元（1）采集的重量值m，则矿浆密度c可由以下公式算出：c=(ρ₁ρ₂V-ρ₂m)/ρ₁-ρ₂m，ρ₁为溶液密度、ρ₂为矿浆矿石密度；

S400、清洗阶段，关闭矿浆阀（430）、打开水阀（450），开启介质泵（420），介质泵（420）通过水阀（450）的入水端将清洗水吸入到三通管道（440），然后由三通管道（440）流入到矿浆输送管道（410）内，进入到矿浆输送管道（410）内的矿浆通过第一软管（7）流入到矿浆存储盒（3）内，矿浆存储盒（3）内的清洗水通过出料口（320）和第二软管（8）后进入到矿浆导流盒（2）内，从而完成清洗工作；

S500、重复S400、S500实现矿浆浓度值实时检测。