CN113509753A - 一种全尾砂智能浓密机装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全尾砂智能浓密机装置及系统。全尾砂智能浓密机装置及系统，包括安装在机架上的在线监测模块、尾砂脱水模块以及智能控制模块，在线监测模块包括数据采集单元、核心控制单元和执行调节单元，尾砂脱水模块包括底部传动式浓密机、絮凝剂添加单元、底流调控单元和尾矿浆添加单元，智能控制模块包括数据导入单元、数据处理单元、智能预测单元和结果输出单元，在线监测模块、尾砂脱水模块以及智能控制模块依次串联。有益效果：实现尾砂高效脱水，有效降低动力消耗；显著提高了尾砂浓密技术的智能化水平，能够有效缩短浓密机运行调控的滞后性，提高尾砂浓密系统的响应速度、减少人工作业量，降低工艺成本。
Description
技术领域
本发明属于尾砂处理设备领域，具体涉及一种全尾砂智能浓密机装置及系统。
背景技术
浓密机是矿山尾砂处置技术中最重要的大型设备之一。由于尾砂性质的差异化和尾砂处置技术的特殊性，浓密机的选型和设计极其依赖尾矿属性，每批尾砂均需要进行絮凝剂选型、静/动态浓密沉降实验，确定适合的浓密机类型和尺寸。鉴于绝大部分矿山并未配套实验室，需要将大批量尾矿运输至相关机构，进行所需实验，才能确定浓密机设计方案。上述情况无疑增加了运输成本、延长了设备选型时间、并且无法保证经过长距离运输后的尾矿属性未发生改变，降低了设备选型的精确度。
尾砂浓密系统的智能预测是一个典型的多输入、多输出、非线性问题。受到设备、工艺、人员和材料等多方面的影响，现阶段的尾砂浓密系统仍存在浓密系统不精准、人工决策需求多、数据信息利用低等问题。
因此，提出一种全尾砂智能浓密机装置及系统以解决现有技术中存在的不足。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供全尾砂智能浓密机装置及系统，实现尾砂高效脱水，有效降低动力消耗；显著提高了尾砂浓密技术的智能化水平，能够有效缩短浓密机运行调控的滞后性，提高尾砂浓密系统的响应速度、减少人工作业量，降低工艺成本。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本全尾砂智能浓密机装置及系统包括安装在机架上的在线监测模块、尾砂脱水模块以及智能控制模块，所述在线监测模块包括数据采集单元、核心控制单元和执行调节单元，所述尾砂脱水模块包括底部传动式浓密机、絮凝剂添加单元、底流调控单元和尾矿浆添加单元，所述智能控制模块包括数据导入单元、数据处理单元、智能预测单元和结果输出单元，所述在线监测模块、所述尾砂脱水模块以及所述智能控制模块依次串联，所述在线监测模块和所述智能控制模块对所述尾砂脱水模块进行实时监测和控制，所述在线监测模块、所述尾砂脱水模块以及所述智能控制模块为标准化模块，根据需要进行组合安装。
有益效果：实现尾砂高效脱水，有效降低动力消耗；显著提高了尾砂浓密技术的智能化水平，能够有效缩短浓密机运行调控的滞后性，提高尾砂浓密系统的响应速度、减少人工作业量，降低工艺成本。
进一步，所述机架上安装有控制室，所述控制室内依次设置有所述核心控制单元、所述执行调节单元、所述数据导入单元、所述数据处理单元、所述智能预测单元和所述结果输出单元，所述核心控制单元接收和处理所述数据采集单元的信息后控制所述底部传动式浓密机、所述絮凝剂添加单元、所述底流调控单元和所述尾矿浆添加单元的开启和关闭，所述数据导入单元将所述在线监测模块采集的数据写入所述智能控制模块，所述数据处理单元对数据进行清洗和数据标准化，所述智能预测单元建立输入参数和输出参数之间的映射关系，通过实时输入数据对输出参数进行预测,所述结果输出单元将智能预测结果反馈至所述在线监测模块，指导所述核心控制单元和所述执行调节单元对所述尾砂脱水模块的运行参数进行调整。
采用上述进一步方案的有益效果是：智能控制，操作方便，工作效率高。
进一步，所述底部传动式浓密机包括筒状的机体，所述机体的底部设有第一开口，所述第一开口处设有轴封箱，所述机体内竖直设置有主轴，所述主轴的底端通过所述第一开口穿过所述轴封箱后连接主轴驱动电机，所述主轴上设置有耙架，所述机体的顶部设有第二开口，所述第二开口处固定设有给料筒，所述给料筒的内径小于所述第二开口的内径，所述给料筒的外壁上部设有尾砂桨进料管，所述尾砂桨进料管的一端连通所述尾矿浆添加单元，另一端穿过并伸入到所述给料筒内，所述给料筒内壁上螺旋设置有导流槽，所述给料筒的顶部设有用于安装所述絮凝剂添加单元的输出端通入到所述给料筒内的通孔，所述机体的顶部外壁上环向设置有溢流槽，所述溢流槽的槽底低于所述机体的顶部，所述溢流槽的侧壁上设有多个溢流口，所述机体的侧壁上沿高度方向上间隔设置有所述数据采集单元，所述机体的底部侧壁上设有出料口。
采用上述进一步方案的有益效果是：鉴于浓密机内部尾砂浆体的浓度逐步增加，并在底部压密区达到最值，功能部件也主要集中在底部，导致浓密机主轴的下半部分所需扭矩值极高，而上半部分浸润在溢流和低浓度尾砂浆体中的主轴基本不需要扭矩，将动力装置布置在浓密机底部能够避免上半部分主轴的扭矩的浪费和下半部分主轴扭矩的不足。
进一步，所述机体的内底部的所述主轴上设有防止高浓度料浆在底部沉积的螺杆。
采用上述进一步方案的有益效果是：防止高浓度料浆在底部沉积。
进一步，所述主轴位于螺杆的上方设有环向间隔设置有刮板，所述刮板上间隔设置有多个导水杆。
采用上述进一步方案的有益效果是：导水杆有助于絮团内部水份向上流动，形成上清液，加快固液分离过程。
进一步，所述数据采集单元包括多个浓度计和多个压力传感器，多个所述个浓度计和多个所述压力传感器沿所述机体的竖直方向上间隔设置，其中两个所述浓度计分别设置在所述出料口和所述通孔处。
采用上述进一步方案的有益效果是：能梯度检测料浆的浓度，便于调控各输送泵、循环泵、出料泵与电机运行状态。
进一步，所述给料筒的两侧通过支撑臂固定在所述机体上。
采用上述进一步方案的有益效果是：固定效果好，便于组装和拆卸。
进一步，所述絮凝剂添加单元为絮凝剂计量输送泵，所述絮凝剂计量输送泵的输出端通过管道连通所述给料筒。
采用上述进一步方案的有益效果是：输送稳定，提高工作效率。
进一步，所述给料筒内设置有用于连通所述絮凝剂计量输送泵的输出端的主管道，所述主管道上设置有多个支管道。
采用上述进一步方案的有益效果是：能加快絮凝剂和尾矿浆的混合。
进一步，所述底流调控单元为底流循环泵，所述底流循环泵设置在所述机体的底部，所述机体的下部设有用于供底流尾矿浆输入的高位口和低位口，所述底流循环泵的输入端连接所述低位口，所述底流循环泵的输出端连接所述高位口。
采用上述进一步方案的有益效果是：使储存在机体底部的尾矿浆进行强迫循环,有效防止实验柱出现压耙或卡死现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为在线监测模块和智能控制模块示意图；
图3为底部传动式浓密机的结构示意图；
图4为底部传动式浓密机的内部结构示意图；
图5为图3的局部示意图；
图6为给料筒的结构示意图；
图7为刮板和导水杆的结构示意图；
图8为絮凝剂在给料筒的内部管道示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、机架；2、在线监测模块；21、数据采集单元；211、浓度计；212、压力传感器；22、核心控制单元；23、执行调节单元；3、尾砂脱水模块；31、底部传动式浓密机；311、机体；312、给料筒；313、耙架；314、主轴；315、轴封箱；316、螺杆；317、刮板；318、支撑臂；319、溢流槽；320、溢流口；321、导水杆；322、主管道；323、支管道；324、尾砂桨进料管；325、导流槽；326、主轴驱动电机；32、絮凝剂添加单元；33、底流调控单元；34、尾矿浆添加单元；4智能控制模块；41、数据导入单元；42、数据处理单元；43、智能预测单元；44、结果输出单元；5、控制室。
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。
实施例1
如图1所示，本实施例提供全尾砂智能浓密机装置及系统，包括安装在机架1上的在线监测模块2、尾砂脱水模块3以及智能控制模块4，所述在线监测模块2包括数据采集单元21、核心控制单元22和执行调节单元23，所述尾砂脱水模块3包括底部传动式浓密机31、絮凝剂添加单元32、底流调控单元33和尾矿浆添加单元34，所述智能控制模块4包括数据导入单元41、数据处理单元42、智能预测单元43和结果输出单元44，所述在线监测模块2、所述尾砂脱水模块3以及所述智能控制模块4依次串联，所述在线监测模块2和所述智能控制模块4对所述尾砂脱水模块3进行实时监测和控制，所述在线监测模块2、所述尾砂脱水模块3以及所述智能控制模块4为标准化模块，根据需要进行组合安装。
作为上述实施例的进一步方案，如图2所示，所述机架1上安装有控制室5，所述控制室5内依次设置有所述核心控制单元22、所述执行调节单元23、所述数据导入单元41、所述数据处理单元42、所述智能预测单元43和所述结果输出单元44，所述数据采集单元21包括多个浓度计211和多个压力传感器212，多个所述个浓度计211和多个所述压力传感器212沿所述机体311的竖直方向上间隔设置，其中两个所述浓度计211分别设置在所述出料口和所述通孔处，核心控制单元22主要包括：控制元件、可编程TP屏、PLC、交换机等部件，控制元件可对各传感器数据进行分析，并控制底流循环泵33启闭，避免底部沉积堵塞、保持系统稳定正常运转，可编程TP屏为交互端，可输入控制指令并显示运行参数。所述核心控制单元22接收和处理所述数据采集单元21的信息后控制所述底部传动式浓密机31、所述絮凝剂添加单元32、所述底流调控单元33和所述尾矿浆添加单元34的开启和关闭，所述数据导入单元41将所述在线监测模块2采集的数据写入所述智能控制模块4，所述数据处理单元42对数据进行清洗和数据标准化，所述智能预测单元43建立输入参数和输出参数之间的映射关系，通过实时输入数据对输出参数进行预测,所述结果输出单元44将智能预测结果反馈至所述在线监测模块2，指导所述核心控制单元22和所述执行调节单元23对所述尾砂脱水模块3的运行参数进行调整。
作为上述实施例的进一步方案，如图3-8所示，所述底部传动式浓密机31包括筒状的机体311，所述机体311的底部设有第一开口，所述第一开口处设有轴封箱315，所述机体311内竖直设置有主轴314，所述主轴314的底端通过所述第一开口穿过所述轴封箱315后连接主轴驱动电机327，所述主轴314上设置有耙架313，所述机体311的顶部设有第二开口，所述第二开口处通过支撑壁318固定设有给料筒312，所述给料筒312的内径小于所述第二开口的内径，所述给料筒312的外壁上部设有尾砂桨进料管324，所述尾砂桨进料管324的一端连通所述尾矿浆添加单元34，另一端穿过并伸入到所述给料筒312内，所述给料筒312内壁上螺旋设置有导流槽325，所述给料筒312的顶部设有用于安装所述絮凝剂添加单元32的输出端通入到所述给料筒312内的通孔，所述机体311的顶部外壁上环向设置有溢流槽319，所述溢流槽319的槽底低于所述机体311的顶部，所述溢流槽319的侧壁上设有多个溢流口320，所述机体311的侧壁上沿高度方向上间隔设置有所述数据采集单元21，所述机体311的底部侧壁上设有出料口，所述机体311的内底部的所述主轴314上设有防止高浓度料浆在底部沉积的螺杆316，所述主轴314位于螺杆316的上方设有环向间隔设置有刮板317，所述刮板317上间隔设置有多个导水杆321，所述给料筒312内设置有用于连通所述絮凝剂计量输送泵的输出端的主管道322，所述主管道322上设置有多个支管道323。
按照设定浓度和流量，尾矿浆与絮凝剂溶液通过絮凝剂输送计量泵与尾矿浆输送计量泵，被泵入浓密机给料筒进行混合，形成絮团；絮团沿给料筒312内壁沉降进入浓密机内底部，随着絮团的絮凝沉降和压密脱水，尾砂浆体浓度不断提高，耙架313作用在于促进底部高浓度絮团流动，防止密实物料压耙，出料口设置螺杆316，在螺杆316的搅拌作用下，避免高浓度料浆在底部沉积，保证出料口物料浓度均匀和浓密机稳定运行；刮板317上端设置有导水杆318，下段的板状结构贴近锥底面，有助于絮团内部水份向上导出，絮团内部水分沿导水杆318向上流动，形成上清液，上清液由溢流槽319流出，溢流槽319设置有均匀的溢流口320，可使浓密机锥筒内的上清液均匀的沿圆周方向外溢；絮凝剂输送泵、尾矿浆输送泵采用伺服电机驱动，以实现对输送流量的控制与监测；底流循环泵与主轴驱动电机326采用变频电机驱动，可控制底流循环流量与出料流量。主轴驱动电机326安装于浓密机底部，为浓密机运行提供旋转动力；轴封箱315在底端主轴位置形成密封，避免锥筒内的尾砂浆体泄露。
作为上述实施例的进一步方案，所述絮凝剂添加单元32为絮凝剂计量输送泵，所述絮凝剂计量输送泵的输出端通过管道连通所述给料筒312，所述底流调控单元33为底流循环泵，所述底流循环泵设置在所述机体311的底部，所述机体311的下部设有用于供底流尾矿浆输入的高位口和低位口，所述底流循环泵的输入端连接所述低位口，所述底流循环泵的输出端连接所述高位口。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，包括：
安装在机架(1)上的在线监测模块(2)、尾砂脱水模块(3)以及智能控制模块(4)，所述在线监测模块(2)包括数据采集单元(21)、核心控制单元(22)和执行调节单元(23)，所述尾砂脱水模块(3)包括底部传动式浓密机(31)、絮凝剂添加单元(32)、底流调控单元(33)和尾矿浆添加单元(34)，所述智能控制模块(4)包括数据导入单元(41)、数据处理单元(42)、智能预测单元(43)和结果输出单元(44)，所述在线监测模块(2)、所述尾砂脱水模块(3)以及所述智能控制模块(4)依次串联，所述在线监测模块(2)和所述智能控制模块(4)对所述尾砂脱水模块(3)进行实时监测和控制，所述在线监测模块(2)、所述尾砂脱水模块(3)以及所述智能控制模块(4)为标准化模块，根据需要进行组合安装。
2.根据权利要求1所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述机架(1)上安装有控制室(5)，所述控制室(5)内依次设置有所述核心控制单元(22)、所述执行调节单元(23)、所述数据导入单元(41)、所述数据处理单元(42)、所述智能预测单元(43)和所述结果输出单元(44)，所述核心控制单元(22)接收和处理所述数据采集单元(21)的信息后控制所述底部传动式浓密机(31)、所述絮凝剂添加单元(32)、所述底流调控单元(33)和所述尾矿浆添加单元(34)的开启和关闭，所述数据导入单元(41)将所述在线监测模块(2)采集的数据写入所述智能控制模块(4)，所述数据处理单元(42)对数据进行清洗和数据标准化，所述智能预测单元(43)建立输入参数和输出参数之间的映射关系，通过实时输入数据对输出参数进行预测,所述结果输出单元(44)将智能预测结果反馈至所述在线监测模块(2)，指导所述核心控制单元(22)和所述执行调节单元(23)对所述尾砂脱水模块(3)的运行参数进行调整。
3.根据权利要求1所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述底部传动式浓密机(31)包括筒状的机体(311)，所述机体(311)的底部设有第一开口，所述第一开口处设有轴封箱(315)，所述机体(311)内竖直设置有主轴(314)，所述主轴(314)的底端通过所述第一开口穿过所述轴封箱(315)后连接主轴驱动电机(326)，所述主轴(314)上设置有耙架(313)，所述机体(311)的顶部设有第二开口，所述第二开口处固定设有给料筒(312)，所述给料筒(312)的内径小于所述第二开口的内径，所述给料筒(312)的外壁上部设有尾砂桨进料管(324)，所述尾砂桨进料管(324)的一端连通所述尾矿浆添加单元(34)，另一端穿过并伸入到所述给料筒(312)内，所述给料筒(312)内壁上螺旋设置有导流槽(325)，所述给料筒(312)的顶部设有用于安装所述絮凝剂添加单元(32)的输出端通入到所述给料筒(312)内的通孔，所述机体(311)的顶部外壁上环向设置有溢流槽(319)，所述溢流槽(319)的槽底低于所述机体(311)的顶部，所述溢流槽(319)的侧壁上设有多个溢流口(320)，所述机体(311)的侧壁上沿高度方向上间隔设置有所述数据采集单元(21)，所述机体(311)的底部侧壁上设有出料口。
4.根据权利要求3所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述机体(311)的内底部的所述主轴(314)上设有防止高浓度料浆在底部沉积的螺杆(316)。
5.根据权利要求3所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述主轴(314)位于螺杆(316)的上方设有环向间隔设置有刮板(317)，所述刮板(317)上间隔设置有多个导水杆(321)。
6.根据权利要求3所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述数据采集单元(21)包括多个浓度计(211)和多个压力传感器(212)，多个所述个浓度计(211)和多个所述压力传感器(212)沿所述机体(311)的竖直方向上间隔设置，其中两个所述浓度计(211)分别设置在所述出料口和所述通孔处。
7.根据权利要求3所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述给料筒(312)的两侧通过支撑臂(318)固定在所述机体(311)上。
8.根据权利要求7所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述絮凝剂添加单元(32)为絮凝剂计量输送泵，所述絮凝剂计量输送泵的输出端通过管道连通所述给料筒(312)。
9.根据权利要求8所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述给料筒(312)内设置有用于连通所述絮凝剂计量输送泵的输出端的主管道(322)，所述主管道(322)上设置有多个支管道(323)。
10.根据权利要求9所述的全尾砂智能浓密机装置及系统，其特征在于，所述底流调控单元(33)为底流循环泵，所述底流循环泵设置在所述机体(311)的底部，所述机体(311)的下部设有用于供底流尾矿浆输入的高位口和低位口，所述底流循环泵的输入端连接所述低位口，所述底流循环泵的输出端连接所述高位口。
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