CN114167923B - 尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法,包括絮凝剂添加系统、智能监控系统、分析系统和自动控制系统;絮凝剂溶液经絮凝剂添加系统配制并输送至浓密机的中心桶,智能监控系统对浓密机的絮凝沉降进行多方位监控,并将数据传输至分析系统进行分析,分析结果反馈至自动控制系统,由自动控制系统对相应工序的参数进行实时调控,实现浓密机的最佳絮凝沉降效果。本发明通过智能监控系统对浓密机的溢流层稳定情况、溢流层的絮团沉降速率和溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控,并由分析系统和自动控制系统分别进行分析和调控,实现了对尾砂絮凝沉降全程实现高度自动化、智能化控制和精准调控,无需人为干预,具有较高的工业应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及矿山尾矿充填技术领域,尤其涉及一种尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法。
背景技术
近年来,矿产资源需求不断增加,因采矿引起的废料排放问题以及环境破坏问题已经成为全球性的严峻问题。矿山开采产生的废石被风蚀、水蚀后发生风化,形成的污染物会进入地表造成水污染;废石堆放会破坏废石区域植被,且废石在风的作用下可能会发生扬尘,影响生态环境。矿山开采带来的尾砂被排放到江河、湖泊或海洋中,可造成江河湖水污染,影响生态平衡。另外,矿山开采可能会引发地表塌陷或山体崩落,崩落的岩体和石砂会毁压井巷,破坏地面构筑物,严重时还会造成人员伤亡,阻碍正常交通。因此,将矿山开采产生的固体废料对已开采完成的矿山进行有效充填,不仅解决了废石和尾砂对自然环境的影响,保持生态平衡,还增强了矿山的安全性,避免塌陷事故的发生。
矿山充填工艺的应用,进一步实现了低废环保型采矿,以尾废为主的高浓度充填料充填矿山,可降低水泥消耗,降低充填成本,还可以在很大程度上改善生态环境。全尾砂充填法由于能够确保溢流澄清、提高尾砂利用率、改善料浆输送性能,甚至能够降低充填成本等诸多优点,已在我国众多矿山推广应用。全尾砂浓缩时,一般需要添加絮凝剂实现尾砂颗粒的快速脱水沉降,确保溢流澄清,溢流直接回用,不必再泵送至尾矿库或净水装置。但是,传统的絮凝剂添加装置自动化程度低,人员劳动量较大;并且由于从选厂输送至浓密机的尾砂浆浓度及流量时常波动,而絮凝剂添加系统调节能力有限,常常引起絮凝沉降不佳而造成溢流跑浑,大量细颗粒随溢流而流失,无法实现全尾砂充填。
有鉴于此,有必要设计一种改进的尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法,通过智能监控系统对浓密机的溢流层稳定情况、溢流层的絮团沉降速率和溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控,经分析系统进行分析,再由自动控制系统实时调节相应工序的参数,以实现对絮凝沉降效果的精准调控;该方法克服了传统的絮凝剂添加系统自动化、智能化程度低的缺陷,使得尾砂絮凝效果不受选厂尾砂流量、浓度等波动的影响,获得尾砂絮凝沉降的最佳效果。
为实现上述发明目的,本发明提供了一种尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法,其中,一种尾砂絮凝沉降智能调节系统,包括絮凝剂添加系统、智能监控系统、分析系统和自动控制系统;所述絮凝剂添加系统配制絮凝剂溶液,并将其输送至浓密机的中心桶,所述智能监控系统对所述浓密机的絮凝沉降情况进行多方位监控,并将数据传输至所述分析系统进行分析,分析结果反馈至所述自动控制系统,由所述自动控制系统对相应工序的参数进行实时调控。
作为本发明的进一步改进,所述智能监控系统包括设置于所述浓密机顶部的第一监控单元,用于对所述浓密机的溢流层稳定情况进行实时监测;和设置于所述浓密机内部的第二监控单元,用于对所述溢流层的絮团沉降速率和所述溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控。
作为本发明的进一步改进,所述第二监控单元包括高清摄像头和设置于所述浓密机顶部的自动收放装置;所述自动收放装置由所述自动控制系统控制,连接所述高清摄像头,使其在所述浓密机的溢流层进行竖直方向上的移动。
作为本发明的进一步改进,所述中心桶与所述浓密机的溢流层之间还设有稀释循环单元,所述稀释循环单元包括输水管和稀释泵,用于将所述溢流层的清水泵入所述中心桶,调控所述中心桶内尾砂浆的浓度。
作为本发明的进一步改进,所述稀释泵通过信号电缆与所述自动控制系统连接,实现所述稀释泵工作频率的自动控制。
作为本发明的进一步改进,所述絮凝剂添加系统包括絮凝剂配制单元和絮凝剂输送单元。
作为本发明的进一步改进,所述絮凝剂输送单元包括电动管夹阀、浓度计和流量计,实现对所述絮凝剂溶液的浓度的检测和流量调节。
作为本发明的进一步改进,所述絮凝剂配制单元设置供水装置和供药装置,所述供水装置设有电磁流量计和控制阀,以控制所述絮凝剂溶液中的加水量。
一种尾砂絮凝沉降智能调节方法,将上述任一项所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统应用于浓密机尾砂浆的絮凝沉降工艺中,具体包括以下步骤:
S1、将药剂和水通过所述絮凝剂配制单元进行计量和配制得到所述絮凝剂溶液,并将其利用所述絮凝剂输送单元输送至所述浓密机顶部的中心桶内,与其中的尾砂浆混合后输出至所述浓密机,进行絮凝沉降;
S2、所述智能监控系统对步骤S1中的絮凝沉降过程进行多方位监控,并将图像数据传输至所述分析系统进行分析;分析结果反馈至所述自动控制系统,由所述自动控制系统对相应工序的参数进行实时调控;
其中,当所述第一监控单元检测到所述浓密机的溢流层出现跑浑时,所述自动控制系统调控所述稀释泵的工作频率,对所述中心桶内的尾矿浆浓度进行调节;当所述第二监控单元检测到所述溢流层的絮团沉降速率低于预设阈值时,所述自动控制系统对所述絮凝剂添加系统的参数进行调节;当所述第二监控单元检测到所述溢流层与沉降层的界面高度发生变化时,所述自动控制系统控制所述自动收放装置,使所述高清摄像头在竖直方向上移动获得图像数据,由所述分析系统进行分析并得到界面变化高度差,所述自动控制系统根据结果对所述尾矿浆的进出矿速率进行调控,使所述溢流层与沉降层的界面高度恢复初始高度。
作为本发明的进一步改进,在步骤S2中,所述絮凝剂添加系统的参数包括所述絮凝剂配置单元控制的水添加量、所述絮凝剂输送单元控制的所述絮凝剂的流量。
本发明的有益效果是:
1、本发明提供的一种尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法,该系统包括絮凝剂添加系统、智能监控系统、分析系统和自动控制系统;絮凝剂添加系统配制絮凝剂溶液,并将其输送至浓密机的中心桶内,智能监控系统对浓密机内部的絮凝沉降情况进行多方位监控,并将数据传输至分析系统,分析结果反馈至自动控制系统,由自动控制系统对相应工序的参数进行实时调控。该方法通过智能监控系统对浓密机的溢流层稳定情况、溢流层的絮团沉降速率和溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控,并由分析系统和自动控制系统分别进行分析和调控,实现了对尾砂絮凝沉降全程实现高度自动化、智能化控制和精准调控,获得最佳絮凝沉降效果;无需人为干预,具有较高的工业应用价值。
2、本发明的智能调节系统的在线监控系统可以对浓密机的尾砂絮凝沉降进行多方位监控,第一监控单元检测到浓密机的溢流层出现跑浑时,利用分析系统和自动控制系统调控稀释泵的工作频率,对中心桶内的尾矿浆浓度进行调节;从而可以避免絮凝沉降效果受选厂尾砂流量、浓度等波动影响较大而引起溢流跑浑问题,使絮凝沉降工序更好适应各种复杂工况,获得最佳絮凝沉降效果。
3、本发明的第二监控单元设置自动收放装置,使高清摄像头在浓密机内部进行竖直方向上的移动,对浓密机内部的絮凝沉降及变化全程的进行全方位可视化监控。当高清摄像头在溢流层检测到絮团沉降速率低于预设阈值时,自动控制系统对絮凝剂添加系统的参数进行调节;当高清摄像头检测到溢流层与沉降层的界面高度发生变化时,由自动控制系统控制自动收放装置,使高清摄像头在竖直方向上移动获得图像数据,分析系统进行分析并得到界面变化高度差,自动控制系统根据结果对尾矿浆的进出矿速率进行调控,使溢流层与沉降层的界面高度恢复初始高度,同时高清摄像头恢复至溢流层内。如此,能够精准获取浓密机内部絮团发展以及溢流层和沉降层加界面变化情况,在浓密机出现工况问题时,可以及时有效地处理,对絮凝沉降效果精准调控,避免因问题发现不及时、处理不到位造成的成本损失。
附图说明
图1为本发明尾砂絮凝沉降智能调节系统及工作示意图。
附图标记
1-絮凝剂添加系统;11-絮凝剂配制单元;111-供水装置;1111-电磁流量计;1112-控制阀;112-供药装置;12-絮凝剂输送单元;121-电动管夹阀;122-浓度计;123-流量计;2-在线监控系统;21-第一监控单元;22-第二监控单元;221-高清摄像头;222-自动收放装置;3-分析系统;4-自动控制系统;5-稀释循环单元;51-输水管;52-稀释泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
请参阅图1所示,一种尾砂絮凝沉降智能调节系统,包括絮凝剂添加系统1、智能监控系统2、分析系统3和自动控制系统4;絮凝剂添加系统1配制絮凝剂溶液,并将其输送至浓密机的中心桶,智能监控系统2对浓密机的絮凝沉降情况进行多方位监控,并将数据传输至分析系统3进行分析,分析结果反馈至自动控制系统4,由自动控制系统4对相应工序的参数进行实时调控。该智能调节系统实现了对浓密机内部絮团形成及变化全程的可视化监控及絮凝剂添加量的精准调控,以获得最佳絮凝沉降效果;使得尾砂絮凝沉降全程实现高度自动化和智能化控制,无需人为干预。
特别地,智能监控系统2包括设置于浓密机顶部的第一监控单元21,用于对浓密机的溢流层稳定情况进行实时监测;和设置于浓密机内部的第二监控单元22,用于对溢流层的絮团沉降速率和溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控。第二监控单元22包括高清摄像头221和设置于浓密机顶部的自动收放装置222;自动收放装置222由自动控制系统4控制,连接高清摄像头221,使其在浓密机的溢流层进行竖直方向上的移动。该方法通过智能监控系统2对浓密机的溢流层稳定情况、溢流层的絮团沉降速率和溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控,并由分析系统3和自动控制系统4分别进行分析和调控,实现了对尾砂絮凝沉降全程实现高度自动化、智能化控制和精准调控,获得最佳絮凝沉降效果;无需人为干预,具有较高的工业应用价值。
具体地,中心桶与浓密机的溢流层之间还设有稀释循环单元5,稀释循环单元5包括输水管51和稀释泵52,用于将溢流层的清水泵入中心桶,调控中心桶内尾砂浆的浓度。稀释泵52通过信号电缆与自动控制系统4连接,实现稀释泵52工作频率的自动控制。稀释循环单元5配合智能监控系统2、分析系统3和自动控制系统4,对中心桶内的尾砂浓度进行调节,可以避免絮凝沉降效果受选厂尾砂流量、浓度等波动影响较大而引起溢流跑浑问题,使絮凝沉降工序更好适应各种复杂工况,获得最佳絮凝沉降效果。
絮凝剂添加系统1包括絮凝剂配制单元11和絮凝剂输送单元12;其中,絮凝剂输送单元12包括电动管夹阀121、浓度计122和流量计123,实现对絮凝剂溶液的浓度的检测和流量调节;絮凝剂配制单元11设置供水装置111和供药装置112,供水装置111设有电磁流量计1111和控制阀1112,以控制絮凝剂溶液中的加水量。
实施例1
本实施例提供一种基于智能调节系统的尾砂絮凝沉降调控方法,具体包括以下步骤:
S1、将药剂和水分别通过供药装置112和供水装置111进行计量和配制,配制成浓度为万分之五至千分之一(质量浓度)的絮凝剂溶液,并经絮凝剂输送单元输送12输送、流量计123控制絮凝剂添加量为30~50g/t输送至浓密机顶部的中心桶内,与其中的尾砂浆混合后输出至浓密机,进行絮凝沉降;其中,中心桶的底端出料口深入溢流层的水下1.2~2m处;
S2、智能监控系统2对步骤S1中的絮凝沉降过程进行多方位监控,并将图像数据传输至分析系统3进行分析;分析结果反馈至自动控制系统4,由自动控制系统4对相应工序的参数进行实时调控,直至达到最佳絮凝沉降效果。
其中,当第一监控单元21检测到浓密机的溢流层出现跑浑时,自动控制系统4调控稀释泵52的工作频率,对中心桶内的尾矿浆浓度进行调节,将尾矿浆浓度维持在15%~20%,使得絮凝剂更好的尾矿浆中的固体颗粒结合,实现最佳沉降效果。
在正常沉降状况下,浓密机中矿浆进料以及出料速率保持平衡,从而实现稳定的持续絮凝沉降。本实施例设计的尾砂絮凝沉降智能调节系统是在浓密机持续进料和出料、且矿浆进料以及出料的含固量保持一致的情况下,预先设定好溢流层与沉降层的分界面高度(例如可根据分界面上下的图像灰度差异进行判定),然后将第二监控单元22的高清摄像头221安置于溢流层和沉降层分界面上方0.4~0.6m内。在浓密机开始工作时,先仅进行尾砂浆的进料,使溢流层与沉降层的分界面达到预设高度后,再由自动控制系统4打开出料阀进行出料,实现浓密机连续不断地进料与出料。
当第二监控单元22检测到溢流层的絮团沉降速率低于预设阈值(预设阈值根据浓密机的实际沉降状况进行设定,例如根据浓密机容量以及正常状况下的沉降速率,在一些实施方式中可设为10cm/s)时,自动控制系统4调节供水装置111控制的水添加量,提高絮凝剂溶液的浓度,或调节流量计123增大的絮凝剂添加量,直至絮团沉降速率高于10cm/s;絮团沉降速率为12~15cm/s时,获得最佳絮凝沉降效果。其中,沉降速率通过第二监控单元22获取,具体为絮团沉降从进入图像到消失在图像的全过程,由分析系统通过对数据库进行对比并计算所得;由于高清摄像头222在溢流层和沉降层分界面上方0.4~0.6m内,此时的颗粒絮团以均匀速度下沉,测得的沉降速率更加准确。
当智能监控系统2检测到浓密机溢流层的稳定情况和絮团沉降速率正常时,则由第二监控单元22对溢流层与沉降层的界面高度平衡进行实时控制;当检测到溢流层与沉降层的界面高度降低时,自动控制系统4控制自动收放装置222,使高清摄像头221竖直向下移动获得图像数据,由分析系统3根据图像数据和自动收放装置222控制的高清摄像头221向下移动的距离进行分析,得到界面变化高度差;自动控制系统4根据结果增大尾矿浆的进矿速率,使溢流层与沉降层的界面高度恢复初始高度,同时高清摄像头221由自动收放装置222控制上向移动,恢复至溢流层与沉降层界面上方0.4~0.6m内。同理,当第二监控单元22检测到溢流层与沉降层的界面高度升高时,自动控制系统4控制自动收放装置222,使高清摄像头221竖直向上移动获得图像数据,由分析系统3进行分析并得到界面变化高度差,自动控制系统4根据结果增大浓密机底部的矿浆出矿速率,使溢流层与沉降层的界面高度恢复初始高度,同时高清摄像头221由自动收放装置222控制向下移动,恢复至溢流层与沉降层界面上方0.4~0.6m内。
如此,能够精准获取浓密机内部絮团发展以及溢流层和沉降层加界面变化情况,在浓密机出现工况问题时,可以及时有效地处理,对絮凝沉降效果精准调控,避免因问题发现不及时、处理不到位造成的成本损失。
实施例2
本实施例提供一种基于智能调节系统的尾砂絮凝沉降调控方法,与实施例1相比,不同之处在于,本实施例的浓密机的工况条件为进料和出料分开,进出料不连续进行。
在本实施例的浓密机工况下,将第二监控单元22的高清摄像头221安置于溢流层和沉降层分界面上方0.4~0.6m内。浓密机工作时,先将进料阀开启进行尾砂浆地输入;在进料过程中,由第二监控单元22对浓密机内部的溢流层和沉降层的分界面高度进行监控,当第二监控单元22检测到溢流层与沉降层的界面高度达到最高临界值时(此时表明该批尾砂浆沉降完成),由自动控制系统4控制进料阀关闭、并开启出料阀进行出料;同时自动控制系统4控制自动收放装置222,使高清摄像头221随着溢流层与沉降层的界面移动而向下移动进行监控,当溢流层与沉降层的界面高度达到最低临界值时,自动控制系统4控制出料阀关闭,并开启进料阀,同时自动控制系统4控制自动收放装置222,使高清摄像头221竖直向上移动对溢流层与沉降层的界面高度变化进行监控,如此反复,可实现浓密机的稳定地、进出料不连续工作。本实施例的智能调节系统对浓密机的溢流层稳定情况、溢流层的絮团沉降速率的实时监控与实施例1相同,在此不再赘述。
综上所述,本发明提供了一种尾砂絮凝沉降智能调节系统及方法,该系统包括絮凝剂添加系统、智能监控系统、分析系统和自动控制系统;絮凝剂溶液经絮凝剂添加系统配制,并输送至浓密机的中心桶内,智能监控系统对浓密机内部的絮凝沉降情况进行多方位监控,并将数据传输至分析系统,后通过信号电缆将分析结果反馈至自动控制系统,由自动控制系统对相应工序的参数进行实时调控。该方法通过智能监控系统设置于浓密机顶部的第一监控单元对浓密机的溢流层稳定情况进行实时监测;和设置于浓密机内部的第二监控单元对溢流层的絮团沉降速率和溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控;实现了对尾砂絮凝沉降全程实现高度自动化、智能化控制和精准调控,获得最佳絮凝沉降效果。另外,该系统设置稀释循环单元,配合智能监控系统、分析系统和自动控制系统,对中心桶内的尾砂浓度进行调节,可以避免絮凝沉降效果受选厂尾砂流量、浓度等波动影响较大而引起溢流跑浑问题,使絮凝沉降工序更好适应各种复杂工况,获得最佳絮凝沉降效果。该智能调节系统使得尾砂絮凝沉降工艺实现高度自动化和智能化控制,无需人为干预,具有较高的工业应用价值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,所述智能调节系统包括絮凝剂添加系统(1)、智能监控系统(2)、分析系统(3)和自动控制系统(4);所述絮凝剂添加系统(1)配制絮凝剂溶液,并将其输送至浓密机的中心桶,所述智能监控系统(2)对所述浓密机的絮凝沉降情况进行多方位监控,并将数据传输至所述分析系统(3)进行分析,分析结果反馈至所述自动控制系统(4),由所述自动控制系统(4)对相应工序的参数进行实时调控;
所述智能监控系统(2)包括设置于所述浓密机顶部的第一监控单元(21),用于对所述浓密机的溢流层稳定情况进行实时监测;和设置于所述浓密机内部的第二监控单元(22),用于对所述溢流层的絮团沉降速率和所述溢流层与沉降层的界面高度变化进行实时监控;
将所述尾砂絮凝沉降智能调节系统应用于浓密机尾砂浆的絮凝沉降工艺中,具体包括以下步骤:
S1、将药剂和水通过絮凝剂配制单元(11)进行计量和配制得到所述絮凝剂溶液,并将其利用絮凝剂输送单元(12)输送至所述浓密机顶部的中心桶内,与其中的尾砂浆混合后输出至所述浓密机,进行絮凝沉降;
S2、所述智能监控系统(2)对步骤S1中的絮凝沉降过程进行多方位监控,并将图像数据传输至所述分析系统(3)进行分析;分析结果反馈至所述自动控制系统(4),由所述自动控制系统(4)对相应工序的参数进行实时调控;
其中,当第一监控单元(21)检测到所述浓密机的溢流层出现跑浑时,所述自动控制系统(4)调控稀释泵(52)的工作频率,对所述中心桶内的尾矿浆浓度进行调节;当第二监控单元(22)检测到所述溢流层的絮团沉降速率低于预设阈值时,所述自动控制系统(4)对所述絮凝剂添加系统(1)的参数进行调节;当所述第二监控单元(22)检测到所述溢流层与沉降层的界面高度发生变化时,所述自动控制系统(4)控制自动收放装置(222),使高清摄像头(221)在竖直方向上移动获得图像数据,由所述分析系统(3)进行分析并得到界面变化高度差,所述自动控制系统(4)根据结果对尾矿浆的进出矿速率进行调控,使所述溢流层与沉降层的界面高度恢复初始高度。
2.根据权利要求1所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,所述第二监控单元(22)包括高清摄像头(221)和设置于所述浓密机顶部的自动收放装置(222);所述自动收放装置(222)由所述自动控制系统(4)控制,连接所述高清摄像头(221),使其在所述浓密机的溢流层进行竖直方向上的移动。
3.根据权利要求1所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,所述中心桶与所述浓密机的溢流层之间还设有稀释循环单元(5),所述稀释循环单元(5)包括输水管(51)和稀释泵(52),用于将所述溢流层的清水泵入所述中心桶,调控所述中心桶内尾砂浆的浓度。
4.根据权利要求3所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,所述稀释泵(52)通过信号电缆与所述自动控制系统(4)连接,实现所述稀释泵(52)工作频率的自动控制。
5.根据权利要求1所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,所述絮凝剂添加系统(1)包括絮凝剂配制单元(11)和絮凝剂输送单元(12)。
6.根据权利要求5所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,所述絮凝剂输送单元(12)包括电动管夹阀(121)、浓度计(122)和流量计(123),实现对所述絮凝剂溶液的浓度的检测和流量调节。
7.根据权利要求5所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,所述絮凝剂配制单元(11)设置供水装置(111)和供药装置(112),所述供水装置(111)设有电磁流量计(1111)和控制阀(1112),以控制所述絮凝剂溶液中的加水量。
8.根据权利要求1所述的尾砂絮凝沉降智能调节系统,其特征在于,在步骤S2中,所述絮凝剂添加系统(1)的参数包括所述絮凝剂配制 单元(11)控制的水添加量、所述絮凝剂输送单元(12)控制的所述絮凝剂的流量。
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