CN110220819A - 一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，所述方法采用音叉密度计，并设置于气液分离器右侧的浮选入料管上，实现直接浮选下降流入料密度的实时在线测量，进而通过理论计算获得直接浮选下降流入料浓度，本方法设置气液分离装置，将自流管路中聚集的大量气泡分离出去，使装置内的悬浮液不受流速、压力及工艺系统内夹杂气泡的影响，从而满足振动式音叉密度计对工况条件的要求，适用于管道中液体不满管、带有气泡、紊流等不满足传统测量方式的液体密度及浓度的测量，具有广泛的应用前景。

Description

一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法
技术领域
本发明涉及一种直接浮选入料浓度的测量方法，具体的是一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法。
背景技术
近年来煤矿整合和采煤机械化程度的大幅提高，我国入选原煤中细粒煤含量占的比重增大，这部分煤炭质量大大低于块煤，尤其是政府部门已意识到煤炭质量为国民经济发展做出贡献的同时，也带来了严重的区域性污染，并已成为了制约经济发展的重要因素，每年经过浮选加工处理的细粒煤量增加，如果能使浮选精煤回收率提高，药剂量降低，创造的直接经济效益将非常可观。
目前我国只有少数选煤厂在浮选生产过程中自动检测、控制浮选剂的添加量，大部分还是凭操作者的经验手工调整加药阀门，致使生产指标不够稳定，精煤回收率得不到保证，浮选剂消耗量较大，其中浮选生产过程中工艺参数的自动检测是实现浮选自动化的基本，而浮选入料浓度是自动监测必不可少的项目。
浮选过程工艺参数检测技术已经经历了许多年的研究历程，检测技术与手段不断得到提高，研制出许多相关的传感器与仪表，如同位素浓度在线检测仪、电磁式流量计、用于给药量测量的微小流量计等等；李岿然等人在 “浮选自动加药控制系统在回坡底选煤厂的应用（《选煤技术》, 2012 (3) :70-72）”针对回坡底选煤厂浮选加药环节不合理的问题,采用浮选自动加药控制系统对之进行了改造，生产实践表明，该系统的使用降低了药剂消耗，改善了浮选工艺指标，降低了工人的劳动强度，提高了选煤厂的自动化管理水平，增加了企业经济效益；史纪录等人在 “浮选自动加药装置的研制与应用（《选煤技术》, 2014(3) :68-71）”为提高浮选精煤质量和精煤产率，降低生产成本，研制了基于射源密度计、电磁流量计、PLC变频控制器、计量泵及MCGS触摸屏的浮选自动加药装置，并在山西恒富第一洗煤厂投入使用，生产实践表明：该自动加药装置能够提高浮选精煤质量和精煤产率，减少药剂用量，降低工人劳动强度，但是射源密度计不够环保，对人体有害；王凤双等人在“试论矿浆计量系统的原理、安装和标定（《煤炭技术》 , 2001 , 20 (8) :23-24）”以七煤(集团)公司洗煤厂为例，将以电磁流量计和γ射线密度计为主体的矿浆计量系统，用于浮选和压滤系统的生产计量，能够及时准确地提供数据,本系统对降低洗水浓度、减少环境污染有着至关重要的作用，但是由于尾矿管道均为下降管道，矿浆中含有数量不定的气体，不利于计量的实现，所以文中对尾矿管道进行了改进，将下降管道改为了上升管道，满足了计量的要求，但是经济消耗大。
众多学者对于浮选自动加药控制系统进行了研究，但是针对直接浮选下降流的入料浓度没有很好的检测办法，本发明旨在提出一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，该方法适用于管道中液体不满管、带有气泡、紊流等不满足传统测量方式的液体密度及浓度的测量，具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的具体技术问题是如何对直接浮选入料浓度进行检测，通过音叉密度计和气液分离器联合使用，获得稳定的两相流，进而测得直接浮选下降流入料浓度，其目的是提供一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，用以弥补当前管道中液体不满管、带有气泡、紊流等不满足传统测量方式的液体密度及浓度的测量的不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术解决方案如下。
一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，所述方法是按下列步骤进行的：
（1）在直接浮选工艺中，增设一气液分离装置，对自流管路中聚集的大量气泡分离出去，使装置内悬浮液不受流速、压力及工艺系统内夹杂气泡的影响，满足密度计对工况条件的要求；
（2）将音叉密度计安装在气液分离装置一侧，所述气液分离装置是直接安装在矿浆预处理器的入料管路上，实现浮选机入料密度的实时在线测量；
（3）在线测量后通过理论计算，将浮选机入料密度转换为入料浓度，二者的转换关系为：
其中N为原矿浆浓度，单位为：g/cm3，ρ为原矿浆密度，ρ2为煤泥真密度，ρ1为水的密度，即浮选的入料浓度与入浮原矿的密度和入浮干煤泥的真密度有上式的对应关系。
在上述技术方案中，进一步的技术特征如下。
所述气液分离装置是一圆桶结构，所述圆桶的高与直径的比为1000∶600；所述圆桶的底端设有支撑架和两排污管、左侧距离圆桶底部1/10处设置有入料管并连通有浮选入料管；所述圆桶的内底部中间垂直设置有隔板，隔板的高度为圆桶高度的4/5；所述圆桶的左侧上部设置有直径与桶内径相同的半圆形网格板与所述圆桶中间隔板相接；所述半圆形网格板上设置有至少80个以上的均匀分布的小孔分散气体；所述音叉密度计安装在圆桶右侧且距离圆桶底部约2/3处，实现浮选入料密度的测量；所述音叉密度计的圆形底座与桶外壁距离为60mm；所述圆桶右侧距离圆桶底部约5/6处设置有出料管，出料管的物料直接排入浮选机内。
所述音叉密度计是固定安装在气液分离装置右侧的浮选入料管上，实现浮选入料密度的测量。
所述音叉密度计是0-300g/L，测量范围是0.5-2.5g/cc，标定范围是0.5-2.5 g/cc，测量精度是±0.001 g/cc的一体化结构在线测量计。
本发明上述所提供的一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，与现有技术相比，具有如下优点与积极效果。
本方法采用的音叉密度计相对于现有的其他密度计，更加环保，免维护，测量精度高，适用范围广。
本方法利用气液分离器将直接浮选下降流变为稳定的两相流，相比于管道改造更加经济，设备上易于实现。
本方法通过音叉密度计和气液分离器联合使用，进而测得直接浮选下降流入料浓度。
本方法提供了一种管道中液体不满管、带有气泡、紊流等不满足传统测量方式的液体密度及浓度的测量方法。
附图说明
图1是本发明音叉密度计安装于气液分离装置中的结构示意图。
图2是本发明音叉密度计结构示意图。
图3是本发明气液分离装置剖视结构示意图。
图4是本发明气液分离器装置中半圆形网格板的结构示意图。
图中：1：气液分离装置圆桶；2：半圆形网格板；3：隔板；4：音叉密度计；5：出料管；6：入料管；7：支撑架；8：排污管；9：排污管；10：小孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施例1
实施一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，该方法的具体步骤如下：
步骤一：针对直接浮选工艺中，浮选机入料为自流形式，没有上升管路，很难找到上升流和入浮原矿满管的现状，找到适合于直接浮选工艺中浮选机入浮密度的测量仪表即音叉密度计。
步骤二：设计一种气液分离装置，将自流管路中聚集的大量气泡分离出去，使得装置内悬浮液不受流速、压力及工艺系统内夹杂气泡的影响，从而满足密度计对工况条件的要求。
步骤三：请参阅附图1至附图4，该测量方法中涉及到的装置包括音叉密度计和气液分离器。
请参阅附图1，所述气液分离装置是一圆桶结构，所述圆桶1的高与直径的比为1000∶600；所述圆桶的底部设有三个支撑架7、两个排污管8和9、左侧距离圆桶底部1/10处设置有入料管6并连通有浮选入料管、底部中间垂直设置有隔板3，隔板的高度约为圆桶高度的4/5；所述圆桶的左侧上部设置有直径与桶内径相同的半圆形网格板2与所述圆桶中间隔板相接；所述半圆形网格板上设置有均匀分布的小孔10，至少设置80个以上的小孔，小孔可以对气体实现分散作用；所述音叉密度计4安装在圆桶右侧且距离圆桶底部约2/3处，实现浮选入料密度的测量；所述音叉密度计的圆形底座与桶外壁距离为60mm；所述圆桶右侧距离圆桶底部约5/6处设置有出料管5，出料管的物料直接排入浮选机内；所述音叉密度计是固定安装在气液分离装置右侧的浮选入料管上，实现浮选入料密度的测量。
步骤四：利用音叉密度计的原理测量出浮选入料密度，音叉式密度计是根据元器件振动原理而设计，此振动元件类似于两齿的音叉，叉体因位于齿根的一个压电晶体而产生振动，振动的频率通过另一个压电晶体检测出来，通过移相和放大电路，叉体被稳定在固有谐振频率上，当介质流经叉体时，因介质质量的改变，引起谐振频率的变化，介质的密度与振动频率符合下列数学公式：
D=K0+K1T+K2T2
公式中：D=被测介质的密度
T=叉体的固有频率
T2=被测介质流经叉体时的频率
K0、K1、K2=常数
按此公式，通过电子处理单元即可计算出准确的介质密度值。
步骤五：利用理论计算将浮选入料密度值转换为浮选入料浓度值，二者的转换关系为（使用MKS单位制）：
其中N为原矿浆浓度，单位为：g/cm3，ρ为原矿浆密度，ρ1为水的密度，ρ2为煤泥真密度，即浮选的入料浓度与入浮原矿的密度和入浮干煤泥的真密度有上式的对应关系。
作为优选，上述优选实例具体工作过程为：直接浮选的入料经过入料管进入气液分离装置内隔板的左侧，物料经过半圆形网格板时，物料中的气体被小孔分散向上排出，分离后的稳定的悬浮液流入隔板右侧，在隔板右侧形成稳定的两相流，满足音叉密度计的测量要求，当稳定的两相流流经音叉密度计时，会引起叉体的振动，从而测得其密度值，再根据密度浓度转换公式，可以得出物料的浓度值，最后物料经过出料管排出，排到浮选机内。此外，气液分离装置底部的固体物料可以经过圆桶底部的两个排污口排出。
以上所述，只是本发明一个简单应用实例，并非对本发明的技术应用范围作任何限制，但凡依本发明的权利要求和权利说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (4)

1.一种基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，所述方法是按下列步骤进行的：
（1）在直接浮选工艺中，增设一气液分离装置，对自流管路中聚集的大量气泡分离出去，使装置内悬浮液不受流速、压力及工艺系统内夹杂气泡的影响，满足密度计对工况条件的要求；
（2）将音叉密度计安装在气液分离装置一侧，所述气液分离装置是直接安装在矿浆预处理器的入料管路上，实现浮选机入料密度的实时在线测量；
（3）在线测量后通过理论计算，将浮选机入料密度转换为入料浓度，二者的转换关系为：
其中N为原矿浆浓度，单位为：g/cm3，ρ为原矿浆密度，ρ1为水的密度，ρ2为煤泥真密度，即浮选的入料浓度与入浮原矿的密度和入浮干煤泥的真密度有上式的对应关系。
2.根据权利要求1所述的基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，其特征在于：所述气液分离装置是一圆桶结构，所述圆桶的高与直径的比为1000∶600；所述圆桶的底端设有支撑架和两排污管、左侧距离圆桶底部1/10处设置有入料管并连通有浮选入料管；所述圆桶的内底部中间垂直设置有隔板，隔板的高度为圆桶高度的4/5；所述圆桶的左侧上部设置有直径与桶内径相同的半圆形网格板与所述圆桶中间隔板相接；所述半圆形网格板上设置有至少80个以上的均匀分布的小孔分散气体；所述音叉密度计安装在圆桶右侧且距离圆桶底部约2/3处，实现浮选入料密度的测量；所述音叉密度计的圆形底座与桶外壁距离为60mm；所述圆桶右侧距离圆桶底部约5/6处设置有出料管，出料管的物料直接排入浮选机内。
3.根据权利要求1所述的基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，其特征在于：所述音叉密度计是固定安装在气液分离装置右侧的浮选入料管上，实现浮选入料密度的测量。
4.根据权利要求1或3所述的基于音叉密度计测量直接浮选入料浓度的方法，其特征在于：所述音叉密度计是0-300g/L，测量范围是0.5-2.5g/cc，标定范围是0.5-2.5 g/cc，测量精度是±0.001 g/cc的一体化结构在线测量计。
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