CN113599867B - 一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置及方法，属于矿物加工智能控制技术领域。该装置包括在线粒度分析仪、在线荧光光谱分析仪、计算机控制系统、信号接收器、电磁阀、流量计、水分压力智能传感器、拉板机和卸料仓，在线粒度分析仪和在线荧光光谱分析仪安装在搅拌桶前的入料管道上，检测数据传入计算机控制系统，控制信号控制助滤剂和掺粗物料的投加量，调浆后矿浆输送至压滤机压滤，压滤过程中水分压力智能传感器检测压滤室压力及滤饼水分，数据传输至计算机控制系统，输出压滤机压滤时间及压力信号，控制拉板机卸料。该装置能够根据物料物性和压滤机脱水效果自动控制助滤剂及掺粗物料添加及卸料时间，结构简单，实用性强。

Description

一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置及方法
技术领域
本发明涉及矿物加工智能控制技术领域，特别是指一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置及方法。
背景技术
压滤机是一种间歇性操作的加压过滤设备，适用于各种悬浮物的固液分离，适用范围广、分离效果好、操作方便、安全可靠。压滤机在实际工作过程中，压滤效率与入料浆液的粒度、元素组成、压滤时间、压力大小等多种因素密切相关，而现有压滤机难以对以上参数进行在线检测，调整工作参数难度大。日常生产过程中，压滤机操作人员观察入料状态来人为设定压滤机工作参数。随着我国资源开发，矿产资源的“贫、细、杂”特征显著，矿物加工所生产精矿产品或尾矿产品的微细粒化严重。尾矿处理过程中由于物料粒度组成微细，导致尾矿或煤泥水的粘度急剧增大，压滤机一般具有多个腔室，每个腔室内使用滤布作为过滤介质，尾矿通过进料管道输入腔室后，压滤机施加外力挤压腔室，使水通过滤布流出腔室并汇流排出。微细粒物料附着在压滤机滤布表面形成滤饼，滤饼本身同时也成为过滤介质，随滤饼增厚过滤阻力增大。此过程中，泥粒越小，形成的滤饼就越致密，产生的阻力就越大，所需入料时间就越长，当泥粒细到一定程度时，即便滤饼尚未充满滤室，也会出现过滤阻力与液相压力持衡现象，因此，对于微细粒粘滞物料，压滤过程中常出现滤布堵塞，过滤效果差，形成的滤饼薄，水分高，卸料困难的生产难题。由于压滤机操作人员的个人经验和操作习惯不同，微细粒粘滞物料情况变化等诸多因素，导致这种操作方法有极大的滞后性和不稳定性，而且导致压滤机工效很低。
实际生产过程中，操作人员只能根据经验，通过预估外部压力施加的时长来控制脱水，最后在泥饼卸出时才能检验含水率是否合格，但即便是检出泥饼含水率不合格，也无法再进入压滤机内进行压榨，这就对后续处理和管理造成很大的不便。为解决现有压滤机需要人为设定压滤机的入料预处理和过滤时间，无法根据入料情况和脱水效果来控制压滤机的填充和过滤时间的技术问题，本发明提供一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测与控制装置与方法，实现压滤脱水过程的在线检测与控制，对于减轻劳动工人工作强度、提高生产效率具有重要意义。
本发明从入料特性检测和脱水过程检测这两个方面入手，对入料浆液进行掺粗和加入助滤剂的预处理，压滤过程中对滤饼水分、压力进行检测，来控制压滤机助滤剂或掺粗物料的投加和过滤机工作参数。实现压滤过程的智能检测与控制，降低脱水后滤饼含水率，提高压滤效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置及方法。
该装置包括搅拌桶、在线粒度分析仪、在线荧光光谱分析仪、计算机控制系统、信号接收器、药剂桶、电磁阀、流量计、粗料仓、振动给料机、皮带、皮带秤、给矿泵、压滤机、水分压力智能传感器、存储模块、无线发射模块、电源、微处理器、拉板机和卸料仓，其中，连接药剂桶和搅拌桶的管道上设置电磁阀和流量计，粗料仓通过振动给料机将物料给至皮带，皮带内设置皮带秤，皮带将物料运至搅拌桶，在线粒度分析仪和在线荧光光谱分析仪安装在搅拌桶前的入料管道上，搅拌桶内料浆通过给矿泵给至压滤机；电磁阀、振动给料机、信号接收器和计算机控制系统之间通过线路连接，压滤机的滤板下设置水分压力智能传感器，压滤机的滤板一侧设置拉板机，压滤机下方为卸料仓。
其中，流量计上带有流量传感器，皮带秤上带有重量传感器，拉板机上具有驱动传感器。
水分压力智能传感器包括存储模块、无线发射模块、电源、微处理器、水分检测传感器和压力检测传感器。
水分检测传感器、压力检测传感器对滤饼的含水量、压滤板所形成的滤室的压力值进行实时检测，所得检测信号经过微处理器进行数据预处理、压缩，将数据通过无线发射模块传输至信号接收器，输入计算机控制系统，或将微处理器处理后的数据输入存储模块，电源定期更换，保证水分压力智能传感器处于稳定工作状态。
流量计实时监测助滤剂在管道中的流量、皮带秤实时监测皮带上的粗料重量，分别与电磁阀、振动给料机构成闭环实现流量及物料量的精准控制。
该检测控制装置的应用方法，具体为：在线粒度分析仪和在线荧光光谱分析仪的检测数据传入计算机控制系统，计算机控制系统输出控制信号控制药剂桶中助滤剂和粗料仓中掺粗物料给入搅拌桶的投加量；搅拌桶调浆后料浆由给矿泵输送至压滤机进行压滤，压滤过程中水分压力智能传感器检测压滤室压力及滤饼水分，测得数据通过无线发射模块传输至计算机控制系统，输出压滤机压滤时间及压力信号，控制拉板机卸料。
药剂桶中的助滤剂包括聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷、阳离子淀粉、壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚酰胺，粗料仓中的粗料组成包括锯末、粗尾砂、硅藻土。
计算机控制系统包括但不限于模糊控制、专家控制系统、神经网络控制。
该装置能够实现根据入料情况和脱水效果控制压滤机的填充和过滤时间。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，能够实现根据入料性质进行掺粗以及加入助滤剂的选择性操作和通过检测压滤过程中的滤饼水分检测和压力检测进行控制压滤时间，智能控制拉板机卸料和冲洗滤布的操作来实现提高压滤机对微细物料的过滤高效处理。入料前，通过对给入物料的粒度组成分析检测，判断入料粘度、元素组成，选择性加入药剂，来提高入料粒度，减小入料粘度，提高压滤机处理效率。在压滤过程中，在压滤板上放置传感器，通过传感器实时对滤饼所含水分和压力的检测，来监控并操作压滤进程。如滤饼水分小于设定值，则达到压滤标准，计算机控制系统使压滤机停止工作，进行拉板机卸料处理；如滤饼水分大于设定值，则未达到压滤标准，计算机控制系统使得压滤机持续进行压滤过程工作，直至检测到滤饼水分达到排出标准停止工作。
该装置打破由人工设定压滤机填充和过滤时间的传统观念，通过计算机控制系统自动生成压滤机的填充和过滤时间，不仅降低岗位职工的劳动强度、节省电费，而且使压滤机始终保持高效率运行。通过凝聚剂助滤与掺粗工艺的联合应用，提高了加压过滤机入料中粗颗粒的比重，降低了微细粘滞物料对加压过滤机使用效果的影响，同时实现了阳离子的絮凝功能，改善了加压过滤机的入料，缩短了排料时间，增加了排料量。当微细物料情况极端变化时，此装置能够根据现场实际情况智能优化此装置的控制系统。该装置可使用在所有压滤机及类似设备上，实现压滤机及类似设备的自动化、智能化运行，是压滤机及类似设备技术革新上的重大突破，具有重要的经济和社会效益。该装置结构简单，易于实现，投资少，适用性强、效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置结构示意图。
其中：1-搅拌桶；2-在线粒度分析仪；3-在线荧光光谱分析仪；4-计算机控制系统；5-信号接收器；6-药剂桶；7-电磁阀；8-流量计；9-粗料仓；10-振动给料机；11-皮带；11/1-皮带秤；12-给矿泵；13-压滤机；13/1-水分压力智能传感器；13/2-存储模块；13/3-无线发射模块；13/4-电源；13/5-微处理器；13/6-水分检测传感器；13/7-压力检测传感器；13/8-拉板机；14-卸料仓。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置及方法。
如图1所示，该装置包括搅拌桶1、在线粒度分析仪2、在线荧光光谱分析仪3、计算机控制系统4、信号接收器5、药剂桶6、电磁阀7、流量计8、粗料仓9、振动给料机10、皮带11、皮带秤11/1、给矿泵12、压滤机13、水分压力智能传感器13/1、存储模块13/2、无线发射模块13/3、电源13/4、微处理器13/5、拉板机13/8和卸料仓14，其中，连接药剂桶6和搅拌桶1的管道上设置电磁阀7和流量计8，粗料仓9通过振动给料机10将物料给至皮带11，皮带11内设置皮带秤11/1，皮带11将物料运至搅拌桶，在线粒度分析仪2和在线荧光光谱分析仪3安装在搅拌桶1前的入料管道上，搅拌桶1内料浆通过给矿泵12给至压滤机13；电磁阀7、振动给料机10、信号接收器5和计算机控制系统4之间通过线路连接，压滤机13的滤板下设置水分压力智能传感器13/1，压滤机13的滤板一侧设置拉板机13/8，压滤机13下方为卸料仓14。
该检测控制装置的应用方法，具体为：在线粒度分析仪2和在线荧光光谱分析仪3的检测数据传入计算机控制系统4，计算机控制系统4输出控制信号控制药剂桶6中助滤剂和粗料仓9中掺粗物料给入搅拌桶1的投加量；搅拌桶1调浆后料浆由给矿泵12输送至压滤机13进行压滤，压滤过程中水分压力智能传感器13/1检测压滤室压力及滤饼水分，测得数据通过无线发射模块13/3传输至计算机控制系统4，输出压滤机压滤时间及压力信号，控制拉板机13/8卸料。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
以加入极细物料的精矿铝土矿为例，利用在线粒度分析仪和在线荧光光谱分析仪对给料中物料的性质进行分析，计算机控制系统控制电磁阀调节加入助滤剂的量，掺粗工艺此时停止运行，一定量的入料浆液和助滤剂进入搅拌桶进行搅拌混匀，通过给矿泵进入压滤机进行压滤过程。压滤机合上滤板，形成滤室后，压滤机进料泵开始进料，当物料填充满滤室后，物料脱水开始，位于压滤板下部的水分压力智能传感器对滤饼进行实时水分和压力检测，通过无线发射模块将信号传给计算机控制系统的信号接收器。计算机控制系统根据含水量数据35％与之前设定好的含水量数据20％进行比对，压力监测数据值小于设定值，则计算机控制系统调控拉板机持续工作，增大滤板撞击力度，延长压滤时间，直至数据在设定值之内，则拉板机停止工作，进行卸料。
实施例2
以加入粘滞物料的尾矿为例，利用在线粒度分析仪和在线荧光光谱分析仪对给料中物料的性质进行分析，计算机控制系统控制电磁阀调节加入助滤剂的量，控制振动给料机加入适量比例的粗料，一定量的入料浆液和助滤剂、粗料进入搅拌仓进行搅拌混匀，通过给矿泵进入压滤机进行压滤过程。压滤机合上滤板，形成滤室后，压滤机进料泵开始进料，当物料填充满滤室后，物料脱水开始，位于压滤板下部的水分压力智能传感器对滤饼进行实时水分和压力检测，通过无线发射模块将信号传给计算机控制系统的信号接收器。计算机控制系统根据含水量数据与之前设定好的含水量数据18％进行比对，压力监测数据大于设定值，则计算机控制系统调控拉板机停止工作，进行卸料。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置，其特征在于：包括搅拌桶(1)、在线粒度分析仪(2)、在线荧光光谱分析仪(3)、计算机控制系统(4)、信号接收器(5)、药剂桶(6)、电磁阀(7)、流量计(8)、粗料仓(9)、振动给料机(10)、皮带(11)、皮带秤(11/1)、给矿泵(12)、压滤机(13)、水分压力智能传感器(13/1)、存储模块(13/2)、无线发射模块(13/3)、电源(13/4)、微处理器(13/5)、拉板机(13/8)和卸料仓(14)，其中，连接药剂桶(6)和搅拌桶(1)的管道上设置电磁阀(7)和流量计(8)，粗料仓(9)通过振动给料机(10)将物料给至皮带(11)，皮带(11)内设置皮带秤(11/1)，皮带(11)将物料运至搅拌桶，在线粒度分析仪(2)和在线荧光光谱分析仪(3)安装在搅拌桶(1)前的入料管道上，搅拌桶(1)内料浆通过给矿泵(12)给至压滤机(13)；电磁阀(7)、振动给料机(10)、信号接收器(5)和计算机控制系统(4)之间通过线路连接，压滤机(13)的滤板下设置水分压力智能传感器(13/1)，压滤机(13)的滤板一侧设置拉板机(13/8)，压滤机(13)下方为卸料仓(14)；
该装置应用时，在线粒度分析仪(2)和在线荧光光谱分析仪(3)的检测数据传入计算机控制系统(4)，计算机控制系统(4)输出控制信号控制药剂桶(6)中助滤剂和粗料仓(9)中掺粗物料给入搅拌桶(1)的投加量；搅拌桶(1)调浆后料浆由给矿泵(12)输送至压滤机(13)进行压滤，压滤过程中水分压力智能传感器(13/1)检测压滤室压力及滤饼水分，测得数据通过无线发射模块(13/3)传输至计算机控制系统(4)，输出压滤机压滤时间及压力信号，控制拉板机(13/8)卸料。
2.根据权利要求1所述的微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置，其特征在于：所述流量计(8)上带有流量传感器，皮带秤(11/1)上带有重量传感器，拉板机(13/8)上具有驱动传感器。
3.根据权利要求1所述的微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置，其特征在于：所述水分压力智能传感器(13/1)包括存储模块(13/2)、无线发射模块(13/3)、电源(13/4)、微处理器(13/5)、水分检测传感器(13/6)和压力检测传感器(13/7)。
4.根据权利要求3所述的微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置，其特征在于：所述水分检测传感器(13/6)、压力检测传感器(13/7)对滤饼的含水量、压滤板所形成的滤室的压力值进行实时检测，所得检测信号经过微处理器(13/5)进行数据预处理、压缩，将数据通过无线发射模块(13/3)传输至信号接收器(5)，输入计算机控制系统(4)，或将微处理器(13/5)处理后的数据输入存储模块(13/2)，电源(13/4)定期更换，保证水分压力智能传感器(13/1)处于稳定工作状态。
5.根据权利要求2所述的微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置，其特征在于：所述流量计(8)实时监测助滤剂在管道中的流量、皮带秤(11/1)实时监测皮带上的粗料重量，分别与电磁阀(7)、振动给料机(10)构成闭环实现流量及物料量的精准控制。
6.根据权利要求1所述的微细粒粘滞物料压滤脱水过程检测控制装置，其特征在于：所述药剂桶(6)中的助滤剂包括聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷、阳离子淀粉、壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚酰胺，粗料仓(9)中的粗料组成包括锯末、粗尾砂、硅藻土。
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