CN118655052A - 一种智能浓细度测量系统 - Google Patents

Abstract

一种智能浓细度测量系统，工作台的中部安装有六轴工业机器人，工作台上以六轴工业机器人为中心依次设置有取样区、筛分区、称重区和清洗区，取样区上安装有取样平台，筛分区上安装有振动筛分装置，分样筛安装在振动筛分装置上，称重区上安装有称重装置，清洗区上安装有清洗装置，取样平台上设有用于放置浓度壶的取样定位区，取样区内还设置有供水系统，取样系统和供水系统的出口通过三通与总出液管连接，总出液管出口设置在取样定位区的正上方，取样区设有对分样筛进行冲刷的第一高压水枪，筛分区内设有用于对浓度壶进行清洗的第二高压水枪，本装置贴合实际选矿厂中对浓度和细度测量的操作，取代工人的操作并提高精度，满足工业化生产需求。

Description

一种智能浓细度测量系统

技术领域

本发明涉及选矿技术领域，特别是一种智能浓细度测量系统。

背景技术

通常，粒度分析技术包括筛选法、沉淀法、显微观察法、X射线法、光散射法、超声波法和接触式测量法。激光粒度仪利用颗粒群的衍射光谱，并通过计算机处理来评估粒度分布。近期，国际上的激光在线粒度测量技术快速发展，得益于其连续自动取样、高重复性、无需校准和数据的代表性等特点。例如，芬兰奥托昆普公司开发的基于激光衍射原理的PSI500粒度分析仪。然而，由于现场环境的严酷，激光粒度仪在运行过程中常常遭受严重的物理干扰，导致对某些颗粒尺寸的识别困难，信噪比极低，反演失败，运算量过大，测量效率低下，限制了其应用范围。

超声波粒度仪基于超声衰减原理，用于高浓度悬浮液混合物的在线粒度分析，如美国丹佛自动化公司的PSM400超声波粒度分析仪和马鞍山矿山研究院的CLY-2000型在线粒度分析仪。然而，随着使用时间的增加，超声波粒度仪的最大缺点日益显现：超声波在悬浮液混合物中传播时，极易受到气泡的影响，导致测量准确度大幅波动。

接触式粒度仪基于线性检测原理，直接测量粒度，通过直接接触式测量方式，不受混合物黏度、温度、浓度变化的影响，具有代表性的有芬兰奥托昆普公司的PSI200粒度分析仪。但接触式测量仪依赖于固定的数学模型，实际测得的粒度分布受模型影响较大，对不同工况的适应性较差。

在实际应用中，选矿厂长期以来一直采用筛分法来确定粒度，生产指标均以筛分法为准，其他测量仪表最终都是与筛分法进行对比。然而，现有筛分法主要依赖人工操作取样，利用浓度壶测量矿浆浓度，人工采样的频率无法很好地配合生产，人为误差较大。此外，上述激光粒度仪、超声波粒度仪、接触式粒度仪操作复杂，对工人要求高，且存在精度差、可靠性低等问题。因此，对于现代选矿厂而言，迫切需要一种简单、直接且可靠的测量浓细度的装置。

发明内容

本发明解决现有技术的不足而提供一种简单、可靠，低成本实现矿样浓细度检测的智能浓细度测量系统，可以实现取样、筛分、浓度细度检测的自动化作业。

为实现上述目的，本发明首先提出了一种智能浓细度测量系统，包括工作台、分样筛、浓度壶和六轴工业机器人；所述工作台的中部安装有六轴工业机器人，所述工作台上以六轴工业机器人为中心顺时针依次设置有取样区、筛分区、称重区和清洗区，所述取样区上安装有取样平台，筛分区上安装有振动筛分装置，分样筛安装在振动筛分装置上，称重区上安装有称重装置，清洗区上安装有清洗装置，所述取样平台上设有用于放置浓度壶的取样定位区，所述取样区内还设置有用于导入矿浆的取样系统和用于导入清水的供水系统，取样系统和供水系统的出口通过三通与总出液管连接，总出液管出口设置在取样定位区的正上方，所述取样区设有对分样筛进行冲刷的第一高压水枪，筛分区内设有用于对浓度壶进行清洗的第二高压水枪。

本实施方式中，所述取样系统包括给矿管路以及安装在给矿管路上的第一流量计和第一电磁阀，供水系统包括给水管路以及安装在给水管路上的第二流量计和第二电磁阀，所述给水管路和给矿管路的出口通过三通与总出液管连接；第一流量计、第一电磁阀、第二流量计和第二电磁阀与控制系统连接。

需要测量矿浆浓度时，通过控制系统控制第一流量计和第一电磁阀给浓度壶内输入矿浆，通过第一流量计获得进入浓度壶内的矿浆体积；矿浆取样完毕后，通过控制系统控制第二流量计和第二电磁阀给浓度壶内输入清水，通过第二流量计获得进入浓度壶内的清水体积；

本实施方式中，所述振动筛分装置包括固定支架和筛分平台，筛分平台通过高频振动系统和低频摆动系统安装在固定支架上。

本实施方式中，高频振动系统包括多根弹簧和振动电机，筛分平台的底部通过竖直布设的多根弹簧固定在固定支架上，多根弹簧以筛分平台的中心轴对称布设，振动电机的振动端安装在筛分平台的底部；

低频摆动系统包括减速电机和偏心轮，减速电机固定在固定支架上，减速电机的旋转轴竖直布设，偏心轮固定在旋转轴上，偏心轮的工作端与筛分平台外壁高副接触。

本实施方式中，筛分平台的底部和固定支架的顶部上、在弹簧安装的位置分别对应固定有导向杆，所述弹簧的两端套装在导向杆上并且与导向杆固定，弹簧的长度大于两根导向杆的总长。

本实施方式中，所述筛分平台的顶面内凹形成导流盘，筛分平台内、在导流盘的下方设有空腔形成导流斗，所述筛分平台的侧面设有排矿口与导流斗的出口连通，所述筛分平台在导流盘的中心设有排水区，所述排水区上布满排水孔与导流斗的进口连通，筛分平台上、在排水区的外圆周上设有限位架，排水区内安装有顶部开口的分样筛，分样筛通过限位架限位在排水区。

本实施方式中，所述导流盘内、在排水区的四周、以排水区为中心均匀布设有多个冲洗水孔，所述筛分平台的侧面设有进水口，筛分平台内设有导水通道将进水口与冲洗水孔连通。

本实施方式中，所述第一高压水枪设置在取样平台的正上方,且第一高压水枪的喷头倾斜向下、且面向取样平台，所述第二高压水枪安装在固定支架上，且第二高压水枪的喷头面向导流盘的排水区的正上方，具体的，第一高压水枪的喷头斜向下设置且与水平面夹角为60°，第二高压水枪的喷头斜向上设置且与水平面夹角为30°。

本实施方式中，所述浓度壶和分样筛内布置有液面传感器，浓度壶和分样筛的外侧固定有与六轴工业机器人相匹配的夹具。液面传感器用于配合控制系统控制调节浓度壶和分样筛内的液面，夹具方便六轴工业机器人对浓度壶和分样筛进行夹持。

本实施方式中，所述浓度壶底部固定有磁性底座，所述取样定位区为铁质。这样提高浓度壶在取样时的稳定性。

由于采用上述结构，本发明具有如下优点：

1、本装置集成了取样、筛分、称重和清洗功能，并且通过六轴工业机器人能够在一个平台上完成取样、筛分、称重和清洗等多个工序，大大提高了工作效率，并且节省了空间，使得整个系统更加紧凑；通过控制系统实现自动取样、清洗等过程，减少了人工操作，提高了准确性和一致性。

2、使用流量计和电磁阀精确控制矿浆和清水的输入，能够准确获得浓度壶内的液体体积，从而提高浓度测量的准确性。

3、振动筛分装置采用振动筛分和摇动筛分相结合的原理，能够深度地对矿浆中的颗粒进行筛分，相比于单一的振动筛分或者摇动筛分更加精确，对后续选矿厂中的浮选提供了更准确的给料粒度信息；通过偏心轮随电机转动产生的低频摆动，配合冲洗水进行深度筛分，能够模拟实际选矿厂中的筛分操作，同时通过振动电机的高频振动能够进一步强化筛分效率，取代工人反复振动的机械操作，实现矿浆的自动筛分，满足工业化生产。

4，分样筛通过限位架限位在排水区，六轴工业机器人将浓度壶开口向下倾斜60°，一方面将浓度壶内的矿浆倒入分样筛内，矿浆即可从分样筛底部流出，直接排入导流盘内，另一方面，配合斜向倾斜30°的第二高压水枪的喷头，将浓度壶内剩余的矿浆冲洗出，保证分样的准确；同时，控制冲洗水孔进入导流盘内，配合振动，使得清水可从分样筛底部进入，对浓度壶内矿浆冲刷，从而可以在排出矿浆、对矿浆进行筛分的同时，对分样筛进行冲洗，减少了矿浆的残留，大大提高了浓细度测量的效率。

5、导流盘和冲洗水孔的设计使得清洗过程更加高效，可以通过调节冲洗水的流量，调节导流盘内的液面高度，从而模拟实际选矿厂中的筛分操作，实现矿浆的自动筛分，同时也可以使得矿浆可以快速从浓度壶排出，减少了清洗时间。

6、设置有第一高压水枪，当分样筛筛分完毕后，六轴工业机器人将分样筛移动到取样区，将分样筛内矿物全部倒入浓度壶内，同时开启第一高压水枪，第一高压水枪冲刷水流与分样筛的筛网之间形成一个小的冲刷角度，一方面可以从外向内对筛网进行冲刷，将卡在筛网上的矿物颗粒冲下来，另一方面，防止将矿物颗粒直接冲飞，从而保证分样筛内的矿物颗粒全部进入浓度壶。

综上所述，本装置能够贴合实际选矿厂中对浓度和细度测量的操作，取代工人的操作并提高操作精度，满足工业化生产需求。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明振动筛分装置的结构示意图；

图4为本发明筛分平台的俯视图；

图5为本发明筛分平台的剖视图；

图6为本发明分样筛的立体图；

图7为本发明分样筛的俯视图；

图8为本发明称重装置的结构示意图；

图9为本发明清洗装置的结构示意图。

附图中：1、工作台；11、取样区；12、筛分区；13、称重区；14、清洗区；15、第一高压水枪；16、第二高压水枪；2、取样平台；21、取样支架；22、取样定位区；3、振动筛分装置；31、筛分平台；311、导流盘；312、限位架；313、进水口；314、导流斗；315、排矿口；316、排水区；317、冲洗水孔；32、固定支架；33、弹簧；34、振动电机；35、减速电机；36、偏心轮；4、称重装置；41、称重台；42、重量传感器；5、清洗装置；51、清洗台；52、超声波清洗机；6、取样供水系统；61、给矿管路；62、第一流量计；63、第一电磁阀；64、给水管路；65、第二流量计；66、第二电磁阀；7、六轴工业机器人；8、浓度壶；9、分样筛；91、筒壁；92、筛网；93、限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图9所示的一种智能浓细度测量系统，包括工作台1、浓度壶8和六轴工业机器人7；

所述工作台1的中部安装有六轴工业机器人7，所述工作台1上以六轴工业机器人7为中心顺时针依次设置有取样区11、筛分区12、称重区13和清洗区14，所述取样区11上安装有取样平台2，筛分区12上安装有振动筛分装置3，称重区13上安装有称重装置4，称重装置4包括称重台41和安装在称重台41上的、用于测量浓度壶8重量的重量传感器42，清洗区14上安装有清洗装置5，清洗装置5包括清洗台51和安装在清洗台51上的超声波清洗机52；

如图2所示，所述取样平台2包括取样支架21和设置在取样支架21顶部的、用于放置浓度壶8的取样定位区22，所述取样区11内还设置有取样供水系统6，取样供水系统6包括用于导入矿浆的取样系统和用于导入清水的供水系统，取样系统和供水系统的出口通过三通与总出液管连接，总出液管设置在取样定位区22的正上方，总出液管的出口面向浓度壶8的开口，所述取样平台2上和筛分区12内分别设有用于对浓度壶8进行清洗的第一高压水枪15和第二高压水枪16，所述第一高压水枪15、第二高压水枪16和总出液管布设的位置不会干涉六轴工业机器人的动作。

所述取样系统包括给矿管路61以及安装在给矿管路61上的第一流量计62和第一电磁阀63，供水系统包括给水管路64以及安装在给水管路64上的第二流量计65和第二电磁阀66，所述给水管路64和给矿管路61的出口通过三通与总出液管连接；第一流量计62、第一电磁阀63、第二流量计65和第二电磁阀66与控制系统连接；所述六轴工业机器人7、第一高压水枪15、第二高压水枪16、振动筛分装置3、称重装置4和清洗装置5均与控制系统连接。

需要测量矿浆浓度时，通过控制系统控制第一流量计62和第一电磁阀63给浓度壶8内输入矿浆，通过第一流量计62获得进入浓度壶8内的矿浆体积；矿浆取样完毕后，通过控制系统控制第二流量计65和第二电磁阀66给浓度壶8内输入清水，通过第二流量计65获得进入浓度壶8内的清水体积；

如图3至5所示，所述振动筛分装置3包括固定支架32和筛分平台31，筛分平台31通过高频振动系统和低频摆动系统安装在固定支架32上，高频振动系统包括多根弹簧33和振动电机34，筛分平台31的底部通过竖直布设的多根弹簧33固定在固定支架32上，多根弹簧33以筛分平台31的中心轴对称布设，振动电机34的振动端安装在筛分平台31的底部，具体而言，筛分平台31的底部和固定支架32的顶部上、在弹簧33安装的位置分别对应固定有导向杆，所述弹簧33的两端套装在导向杆上并且与导向杆固定，弹簧33的长度大于两根导向杆的总长；振动电机34转速为1500r/min～3000r/min，通过振动电机34转动产生的不平衡质量力使得筛分平台31产生高频振动，配合浓度壶8和冲洗水系统可进行筛分；

低频摆动系统包括减速电机35和偏心轮36，减速电机35固定在固定支架32上，减速电机35的旋转轴竖直布设，偏心轮36固定在旋转轴上，偏心轮36与筛分平台31外壁高副接触；

所述筛分平台31的顶面内凹形成导流盘311，筛分平台31内、在导流盘311的下方设有空腔形成导流斗314，所述筛分平台31的侧面设有排矿口315与导流斗314的出口连通，所述筛分平台31在导流盘311的中心设有排水区316，所述排水区316上布满排水孔与导流斗314的进口连通，筛分平台31上、在排水区316外圆周上设有限位架312，排水区316内安装有顶部开口的分样筛9，分样筛9通过限位架312限位在排水区316，具体的，限位架312沿排水区316外圆周上布设多个，限位架312上设有定位槽，所述定位槽的入口设置在限位架312的顶部，分样筛9包括圆柱型筒壁91和安装在筒壁底部的筛网92，筒壁91的外壁上固定有与定位槽大小相匹配的限位块93，分样筛9放置在排水区后，分样筛9的限位块93插装在限位架312的定位槽内，实现对分样筛9的限位，防止振动时，分样筛9与筛分平台31脱离。

所述导流盘311内、在排水区316的四周、以排水区316为中心还均匀布设有多个冲洗水孔317，所述筛分平台31的侧面设有进水口313，筛分平台31内设有导水通道将进水口313与冲洗水孔317连通；将水管与进水口313连接，打开水管的阀门，清水通过冲洗水孔317持续给导流盘311供清水，对分样筛9内的矿浆进行清洗，使得分样筛9内振动筛分后的矿浆更加快速地通过排水区316进入导流斗314，并从排矿口315排出。

进一步的，所述浓度壶底部固定有磁性底座，所述取样定位区22为铁质，所述浓度壶8和分样筛9内布置有液面传感器，浓度壶8和分样筛9的外侧固定有与六轴工业机器人相匹配的夹具(由于夹具属于现有技术，图中未示出)；所述第一高压水枪15设置在取样平台2的正上方,且第一高压水枪15的喷头倾斜向下、且面向取样平台2，所述第二高压水枪16安装在固定支架32上，且第二高压水枪16的喷头面向导流盘311的排水区316的正上方，第一高压水枪15的喷头斜向下设置且与水平面夹角为60°，第二高压水枪16的喷头斜向上设置且与水平面夹角为30°。

具体工作过程如下：

首先，将浓度壶8置于取样平台2上，开启取样系统，将矿浆通过给矿管路61进行一次取样，取样过程控制取样的矿浆体积在浓度壶8容积的1/2以下，然后开启供水系统，将清水通过给水管路64加入到浓度壶8内，当浓度壶8内液面达到设定定高度时，给水管路64停止给水；定容完毕后，六轴工业机器人7利用机械臂夹持浓度壶8移动到称重区13，通过重量传感器42测量浓度壶8的总重量；称量结束后，六轴工业机器人7再将浓度壶8移动到振动筛分装置3的导流盘311上方，六轴工业机器人将浓度壶开口向下倾斜60°，将浓度壶内的矿浆转移到分样筛9内，矿浆从分样筛9流出，流入导流盘11内，然后启动第二高压水枪16(开启约1分钟)，第二高压水枪16的高压水从浓度壶的开口冲入浓度壶内，将浓度壶内剩余的矿浆冲出，进入分样筛9；然后，六轴工业机器人7将浓度壶8移动到取样平台2上，同时启动振动筛分装置3，振动筛分装置在工作时，振动电机和减速电机实现筛分平台上分样筛9的高频振动和低频摆动，同时清水通过冲洗水孔持续给导流盘供清水，清水使得矿浆颗粒从上至下通过浓度壶底部筛网，粒径较大的矿物颗粒滞留在筛网之上，粒径较小的矿物颗粒向下进入到导流斗，并从排矿口排出；筛分时，可以通过清水的流量来控制导流盘内的液面高度，从而提高筛分效果，振动筛分装置开始持续约十分钟后，停止振动筛分装置，保持导流盘内的清水继续工作约五分钟，将导流斗内矿物颗粒冲洗干净；

筛分完毕后，通过六轴工业机器人7提起分样筛9，并且将分样筛9移动到取样区，将分样筛9内矿物全部倒入浓度壶8内，同时开启第一高压水枪15，第一高压水枪15冲刷水流与分样筛9的筛网之间形成一个小的冲刷角度，一方面可以从外向内对筛网进行冲刷，将卡在筛网上的矿物颗粒冲下来，另一方面，防止将矿物颗粒直接冲飞，从而保证分样筛9内的矿物颗粒全部进入浓度壶8；

冲洗完成后，通过供水系统给浓度壶8内加入清水实现二次定容；定容完毕后，通过六轴工业机器人7将浓度壶8移动到称重区13区，通过重量传感器42测量浓度壶8的总重量；称量结束之后，通过六轴工业机器人7将浓度壶8置于清洗区14的超声波清洗机52内，清洗完毕后，通过六轴工业机器人7将将浓度壶8再放回取样平台2，并等待信号进行下一次测量。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能浓细度测量系统，其特征在于：包括工作台(1)、分样筛(9)、浓度壶(8)和六轴工业机器人(7)；所述工作台(1)的中部安装有六轴工业机器人(7)，所述工作台(1)上以六轴工业机器人(7)为中心顺时针依次设置有取样区(11)、筛分区(12)、称重区(13)和清洗区(14)，所述取样区(11)上安装有取样平台(2)，筛分区(12)上安装有振动筛分装置(3)，分样筛(9)安装在振动筛分装置(3)上，称重区(13)上安装有称重装置(4)，清洗区(14)上安装有清洗装置(5)，所述取样平台(2)上设有用于放置浓度壶(8)的取样定位区(22)，所述取样区(11)内还设置有用于导入矿浆的取样系统和用于导入清水的供水系统，取样系统和供水系统的出口通过三通与总出液管连接，总出液管出口设置在取样定位区(22)的正上方，所述取样区(11)设有对分样筛(9)进行冲刷的第一高压水枪(15)，筛分区(12)内设有用于对浓度壶(8)进行清洗的第二高压水枪(16)。

2.根据权利要求1所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：所述取样系统包括给矿管路(61)以及安装在给矿管路(61)上的第一流量计(62)和第一电磁阀(63)，供水系统包括给水管路(64)以及安装在给水管路(64)上的第二流量计(65)和第二电磁阀(66)，所述给水管路(64)和给矿管路(61)的出口通过三通与总出液管连接；第一流量计(62)、第一电磁阀(63)、第二流量计(65)和第二电磁阀(66)与控制系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：所述振动筛分装置(3)包括固定支架(32)和筛分平台(31)，筛分平台(31)通过高频振动系统和低频摆动系统安装在固定支架(32)上。

4.根据权利要求3所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：高频振动系统包括多根弹簧(33)和振动电机(34)，筛分平台(31)的底部通过竖直布设的多根弹簧(33)固定在固定支架(32)上，多根弹簧(33)以筛分平台(31)的中心轴对称布设，振动电机(34)的振动端安装在筛分平台(31)的底部；

低频摆动系统包括减速电机(35)和偏心轮(36)，减速电机(35)固定在固定支架(32)上，减速电机(35)的旋转轴竖直布设，偏心轮(36)固定在旋转轴上，偏心轮(36)的工作端与筛分平台(31)外壁高副接触。

5.根据权利要求4所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：筛分平台(31)的底部和固定支架(32)的顶部上、在弹簧(33)安装的位置分别对应固定有导向杆，所述弹簧(33)的两端套装在导向杆上并且与导向杆固定，弹簧(33)的长度大于两根导向杆的总长。

6.根据权利要求3所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：所述筛分平台(31)的顶面内凹形成导流盘(311)，筛分平台(31)内、在导流盘(311)的下方设有空腔形成导流斗(314)，所述筛分平台(31)的侧面设有排矿口(315)与导流斗(314)的出口连通，所述筛分平台(31)在导流盘(311)的中心设有排水区(316)，所述排水区(316)上布满排水孔与导流斗(314)的进口连通，筛分平台(31)上、在排水区(316)的外圆周上设有限位架(312)，排水区(316)内安装有顶部开口的分样筛(9)，分样筛(9)通过限位架(312)限位在排水区(316)。

7.根据权利要求6所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：所述导流盘(311)内、在排水区(316)的四周、以排水区(316)为中心均匀布设有多个冲洗水孔(317)，所述筛分平台(31)的侧面设有进水口(313)，筛分平台(31)内设有导水通道将进水口(313)与冲洗水孔(317)连通。

8.根据权利要求6所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：所述第一高压水枪(15)设置在取样平台(2)的正上方,且第一高压水枪(15)的喷头倾斜向下、且面向取样平台(2)，所述第二高压水枪(16)安装在固定支架(32)上，且第二高压水枪(16)的喷头面向导流盘(311)的排水区(316)的正上方。

9.根据权利要求1所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：所述浓度壶(8)和分样筛(9)内布置有液面传感器，浓度壶(8)和分样筛(9)的外侧固定有与六轴工业机器人相匹配的夹具。

10.根据权利要求1所述的一种智能浓细度测量系统，其特征在于：所述浓度壶底部固定有磁性底座，所述取样定位区(22)为铁质。