CN205128169U - 一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置，包括：矿浆浓度主控电路以及设于柱式选矿设备上的电动矿浆阀(2)、电动水阀(3)、底流压力传感器(4)和溢流压力传感器(5)；矿浆浓度主控电路包括分别与电动矿浆阀(2)、电动水阀(3)、底流压力传感器(4)和溢流压力传感器(5)电连接的模拟量输入模块，分别与电动矿浆阀(2)和电动水阀(3)电连接的模拟量输出模块，与柱式选矿设备(1)内的磁系线圈电连接的磁系线圈驱动模块，以及人机交互模块和CPU模块；CPU模块分别与模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块和人机交互模块电连接。本实用新型克服了现有精矿浓度控制方法中所存在的滞后性强、调节精度低、稳定性差、自动化程度低、抗干扰能力弱等问题。

Description

一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置

技术领域

本实用新型涉及柱式选矿设备内的矿浆浓度控制技术领域，尤其涉及一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置。

背景技术

在柱式选矿设备中，最具代表性的产品是电磁精选机；它是一种新型低弱磁场的高效磁重选矿设备，以磁力选矿为主，以重力选矿为辅。电磁精选机通过对磁选矿浆进行反复多次的“磁聚合—分散—磁聚合”，并配合旋转上升水流，使磁铁矿颗粒受到磁力和流体力的联合作用，从而有效破坏磁团聚，分离出中、贫连生体及单体脉石，这不仅提高了精矿品位，而且降低了二氧化硅含量。

电磁精选机能够获得良好分选指标的前提是保证电磁精选机内精矿浓度稳定，而电磁精选机内精矿浓度是由电磁精选机的底阀开度、上升水流速度、磁场强度、给矿情况这几个变量共同决定的。

在现有技术中，控制电磁精选机内精矿浓度的主要方法是通过浓度传感器检测精矿浓度，如果检测到精矿浓度发生改变，则通过对底阀开度、上升水流速度、磁场强度中的一个变量进行调整来控制精矿浓度。这种精矿浓度控制方法至少存在以下问题：

(1)这种使用浓度传感器检测精矿浓度的方法，存在很大的滞后性，这会使电磁精选机内的精矿浓度不稳定，从而会造成电磁精选机的工作性能不稳定。

(2)分选过程本身就具有时变、非线性、大滞后的特点，通过调整单一变量来控制精矿浓度，不仅调节精度低，而且稳定性差，这会使电磁精选机经常出现底阀堵死、跑黑等问题，设备抗干扰能力差，无故障作业时间短。

(3)在现有技术中，上升水流速度和磁场强度需要现场工人根据实际分选情况和以往经验进行手动调整，自动化程度低，不仅精度低，而且人力成本高。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型提供了一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置，不仅使矿浆浓度检测的实时性得到了提高，而且能够对底阀开度、上升水流速度、磁场强度进行多变量的自动化调整，从而克服了现有精矿浓度控制方法中所存在的滞后性强、调节精度低、稳定性差、自动化程度低、抗干扰能力弱等问题，能够长期稳定地运行，取得良好的分选效果。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置，包括：矿浆浓度主控电路、电动矿浆阀2、电动水阀3、底流压力传感器4和溢流压力传感器5；电动矿浆阀2设于柱式选矿设备1的底部精矿矿浆出口处；电动水阀3设于柱式选矿设备1的切线给水管的进水口处；底流压力传感器4设于柱式选矿设备1的底部，并且与底部精矿矿浆接触；溢流压力传感器5设于柱式选矿设备1的顶部，并且与顶部溢流矿浆接触；

矿浆浓度主控电路包括CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块和人机交互模块；模拟量输入模块分别与电动矿浆阀2、电动水阀3、底流压力传感器4和溢流压力传感器5电连接，并接收电动矿浆阀2的状态反馈信号、电动水阀3的状态反馈信号、底流压力传感器4的压力检测数据和溢流压力传感器5的压力检测数据；模拟量输出模块分别与电动矿浆阀2和电动水阀3电连接，并发送电动矿浆阀控制信号和电动水阀控制信号；磁系线圈驱动模块与柱式选矿设备1内的磁系线圈电连接，并发送磁系线圈驱动电流；CPU模块分别与模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块和人机交互模块电连接。

优选地，所述的矿浆浓度主控电路还包括通讯模块；CPU模块与通讯模块电连接，并通过通讯模块与上位机进行数据传输。

优选地，所述的矿浆浓度主控电路还包括电源模块；电源模块分别与CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块、人机交互模块和通讯模块电连接，并提供稳定电能。

优选地，还包括：温度传感器6；温度传感器6设于柱式选矿设备1的内部，并且与柱式选矿设备1的磁系线圈处于同一的腔体内；模拟量输入模块与温度传感器6电连接，并接收温度传感器6的温度检测数据。

优选地，所述的底流压力传感器4和溢流压力传感器5均采用齐平膜式压力传感器。

优选地，所述的人机交互模块为触摸屏。

优选地，所述的CPU模块采用西门子224CN型可编程控制器PLC。

优选地，所述的模拟量输入模块采用西门子EM231模拟量输入模块。

优选地，所述的模拟量输出模块采用西门子EM232模拟量输出模块。

优选地，所述的电动矿浆阀2采用北京永德宝公司生产的G941型号的电动矿浆阀；所述的电动水阀3采用北京阿尔肯阀门有限公司生产的Q941型号的电动水阀。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例所提供的柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置通过底流压力传感器4测量底部精矿矿浆压力，从而间接地表征出底部精矿浓度，还通过溢流压力传感器5测量顶部溢流尾矿矿浆压力，从而间接地表征出顶部溢流尾矿矿浆浓度，因此该矿浆浓度控制装置不仅能够保证精矿指标稳定，而且能够有效控制尾矿品位，还能够取代现有技术中的浓度传感器，从而克服采用浓度传感器测量所带来的滞后性。同时，该矿浆浓度控制装置通过矿浆浓度主控电路可以分别接收电动矿浆阀2的状态反馈信号、电动水阀3的状态反馈信号、底部精矿矿浆压力数据和顶部溢流尾矿矿浆压力数据，并可以根据这些数据实时对柱式选矿设备的底阀开度、上升水流速度、磁场强度进行多变量的自动化调整，从而克服了现有精矿浓度控制方法中所存在的滞后性强、调节精度低、稳定性差、自动化程度低、抗干扰能力弱等问题，能够长期稳定地运行，并能够取得良好的分选效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例所提供的矿浆浓度控制装置的结构示意图一。

图2为本实用新型实施例所提供的矿浆浓度控制装置的结构示意图二。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

首先需要说明的是，本实用新型所提供的柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置不仅可以适用于电磁精选机，还可以适用于现有技术中的其他柱式选矿设备；本文件中仅以电磁精选机为例进行说明，但这并不构成对本实用新型的限制。

下面对本实用新型所提供的柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置进行详细描述。

实施例一

如图1和图2所示，一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置，包括：矿浆浓度主控电路、电动矿浆阀2、电动水阀3、底流压力传感器4和溢流压力传感器5；

电动矿浆阀2设于柱式选矿设备1的底部精矿矿浆出口处；

电动水阀3设于柱式选矿设备1的切线给水管的进水口处；

底流压力传感器4设于柱式选矿设备1的底部，并且与底部精矿矿浆接触；

溢流压力传感器5设于柱式选矿设备1的顶部，并且与顶部溢流矿浆接触；

矿浆浓度主控电路包括CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块和人机交互模块；模拟量输入模块分别与电动矿浆阀2、电动水阀3、底流压力传感器4和溢流压力传感器5电连接，并接收电动矿浆阀2的状态反馈信号、电动水阀3的状态反馈信号、底流压力传感器4的压力检测数据和溢流压力传感器5的压力检测数据；模拟量输出模块分别与电动矿浆阀2和电动水阀3电连接，并发送电动矿浆阀控制信号和电动水阀控制信号；磁系线圈驱动模块与柱式选矿设备1内的磁系线圈(此处需要说明的是，图1中的磁系线圈只是一个简单的示意，并不表示磁系线圈实际的形状、数量和设置位置)电连接，并发送磁系线圈驱动电流；CPU模块分别与模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块和人机交互模块电连接。

其中，该矿浆浓度控制装置的各部件可以包括如下的具体实施方案：

(1)该矿浆浓度控制装置在柱式选矿设备1的底部安装了用于测量底部精矿矿浆压力的底流压力传感器4，并且在柱式选矿设备1的顶部安装了用于测量顶部溢流尾矿矿浆压力的溢流压力传感器5。不同浓度的矿浆，其矿浆压力是不同的，通过预先测试实验可以实际标定出不同矿浆压力值所对应的矿浆浓度值，从而通过底流压力传感器4所测得的压力数据可以间接地表征出底部精矿浓度，通过溢流压力传感器5所测得的压力数据可以间接地表征出顶部溢流尾矿矿浆浓度，进而通过压力传感器就可以取代现有技术中采用浓度传感器直接测量矿浆浓度的方法，因此该矿浆浓度控制装置不仅能够保证精矿指标稳定，而且能够有效控制尾矿品位，同时还克服了浓度传感器测量所带来的滞后性。在该矿浆浓度控制装置中，底流压力传感器4和溢流压力传感器5均是对矿浆进行测量，因此这两个压力传感器最好采用齐平膜式压力传感器，它不仅结构紧凑、耐腐蚀，而且抗震动、抗微粒冲击能力强，例如：底流压力传感器4和溢流压力传感器5均可以采用E+H公司生产的PMP131型号的压力传感器。

(2)该矿浆浓度控制装置采用电动矿浆阀2替代了现有柱式选矿设备1在底部精矿矿浆出口处设置的手动底阀，从而可以通过电路方便地控制电动矿浆阀2的开合程度，以实现对底阀开度的自动化、高精度调整。在实际应用中，所述的电动矿浆阀2最好采用北京永德宝公司生产的G941型号的电动矿浆阀，其开度0～100％无级可调，并且带有4～20mA标准控制信号接线端和反馈信号接线端，可以方便地与控制电路电连接；同时，在该电动矿浆阀2的内部最好内衬由耐磨材质制成的衬胶，从而可以适应铁矿石分选，并方便更换。

(3)该矿浆浓度控制装置采用电动水阀3替代了现有柱式选矿设备1在切线给水管的进水口处设置的手动水阀，从而可以通过电路方便地控制电动水阀3的开合程度，以实现对上升水流速度的自动化、高精度调整。在实际应用中，所述的电动水阀3最好采用北京阿尔肯阀门有限公司生产的Q941型号的电动水阀，其开度0～100％无级可调，并且带有4～20mA标准控制信号接线端和反馈信号接线端，可以方便地与控制电路电连接，从而可以根据分选过程和参数特性实时调整进入柱式选矿设备1内部的上升水量。

(4)在矿浆浓度主控电路中，各个模块的具体实施方案如下：

①模拟量输入模块：模拟量输入模块可以分别接收电动矿浆阀2的状态反馈信号、电动水阀3的状态反馈信号、底流压力传感器4采集的压力检测数据(即底部精矿矿浆压力数据)和溢流压力传感器5采集的压力检测数据(即顶部溢流尾矿矿浆压力数据)，并进行放大、整流、模数转换等处理后发送给CPU。在实际应用中，该模拟量输入模块可以采用西门子EM231模拟量输入模块。

②CPU模块：CPU模块可以接收模拟量输入模块处理后的上述状态反馈信号和压力检测数据，并可以采用现有技术中工控领域常见的模糊控制算法对这些状态反馈信号和压力检测数据进行处理，从而确定出电动矿浆阀控制信号、电动水阀控制信号和磁系线圈控制信号，还可以将电动矿浆阀控制信号和电动水阀控制信号发送给模拟量输出模块，将磁系线圈控制信号发送给磁系线圈驱动模块。在实际应用中，该CPU模块可以采用西门子224CN型可编程控制器PLC。

③模拟量输出模块：模拟量输出模块可以接收电动矿浆阀控制信号，并进行数模转化等处理后发送给电动矿浆阀2，从而实现对底阀开度的自动化、高精度调整；还可以接收电动水阀控制信号，并进行数模转化等处理后发送给电动水阀3，从而实现对上升水流速度的自动化、高精度调整。在实际应用中，该模拟量输出模块可以采用西门子EM232模拟量输出模块。

④磁系线圈驱动模块：磁系线圈驱动模块是一个整流模块，可以对接收到的磁系线圈控制信号进行整流，形成磁系线圈驱动电流，然后发送给柱式选矿设备1内的磁系线圈，从而实现对柱式选矿设备1内磁场强度进行自动化、高精度调整。由于柱式选矿设备1内的磁系线圈可以有多个，因此该磁系线圈驱动模块可以包括多个磁系线圈驱动子模块，每个磁系线圈驱动子模块可以各与一个磁系线圈电连接。在实际应用中，该磁系线圈驱动模块或磁系线圈驱动子模块可以采用杭州龙科电子公司生产的LSA系列一体化单相整流调压模块，该整流模块可输出4～20mA的标准电流，可对电流大小和时序进行实时调整，从而可以实现自动化、高精度、实时地调整磁场强度。

⑤人机交互模块：人机交互模块与CPU模块电连接，可以在CPU模块的控制下直观、实时地显示电动矿浆阀2的状态反馈信号、电动水阀3的状态反馈信号、底部精矿矿浆压力数据、顶部溢流尾矿矿浆压力数据、电动矿浆阀控制信号、电动水阀控制信号以及磁系线圈控制信号等数据中一种或几种，并且用户可以通过人机交互模块输入各种控制指令，从而可以实现人工设定各部件的控制参数。在实际应用中，该人机交互模块最好选用触摸屏。

⑥通讯模块：除了上述方案外，该矿浆浓度主控电路还可以包括通讯模块；该通讯模块与CPU模块电连接，并可以将电动矿浆阀2的状态反馈信号、电动水阀3的状态反馈信号、底部精矿矿浆压力数据、顶部溢流尾矿矿浆压力数据、电动矿浆阀控制信号、电动水阀控制信号以及磁系线圈控制信号等数据中一种或几种发送给远程上位机，并且可以接收远程上位机发出的各种控制指令，再传送给CPU模块，从而可以实现远程监控该矿浆浓度控制装置各部件的运行参数，达到无人现场值守就能精确控制矿浆浓度的目的，保证了生产的安全有序，节省了人力成本。在实际应用中，该通讯模块可以采用西门子EM277通讯模块。

⑦电源模块：除了上述方案外，该矿浆浓度主控电路还可以包括电源模块；电源模块分别与CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块、人机交互模块和通讯模块电连接，并提供稳定电能。

(5)该矿浆浓度控制装置还可以包括：温度传感器6；温度传感器6可以设于柱式选矿设备1的内部，并且与柱式选矿设备1的磁系线圈处于同一的腔体内，从而可以实时检测磁系线圈的温度数据。矿浆浓度主控电路的模拟量输入模块与温度传感器6电连接，并且CPU模块可以通过模拟量输入模块实时接收温度传感器6的温度检测数据(即磁系线圈的温度数据)；当磁系线圈的温度过高时，CPU模块可以发出减小磁系线圈驱动电流的信号，并且通过磁系线圈驱动模块发送给柱式选矿设备1内的磁系线圈，从而可以降低磁系线圈上所承载的电路，达到给磁系线圈降温的目的，这可以有效防止磁系线圈因长期温度过高造成的损坏，延长了设备的使用寿命。在实际应用中，所述的温度传感器6最好采用昆仑远洋公司生产的KYW-T2型号的贴片温度传感器。

具体地，本实用新型所提供的柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置通过底流压力传感器4测量底部精矿矿浆压力，从而间接地表征出底部精矿浓度，还通过溢流压力传感器5测量顶部溢流尾矿矿浆压力，从而间接地表征出顶部溢流尾矿矿浆浓度，因此该矿浆浓度控制装置不仅能够保证精矿指标稳定，而且能够有效控制尾矿品位，还能够取代现有技术中的浓度传感器，从而克服采用浓度传感器测量所带来的滞后性。同时，该矿浆浓度控制装置通过矿浆浓度主控电路可以分别接收电动矿浆阀2的状态反馈信号、电动水阀3的状态反馈信号、底部精矿矿浆压力数据和顶部溢流尾矿矿浆压力数据，并且可以根据这些数据实时对柱式选矿设备的底阀开度、上升水流速度、磁场强度进行多变量的自动化调整，从而克服了现有精矿浓度控制方法中所存在的滞后性强、调节精度低、稳定性差、自动化程度低、抗干扰能力弱等问题，能够长期稳定地运行，并能够取得良好的分选效果。

综上可见，本实用新型实施例不仅使矿浆浓度检测的实时性得到了提高，而且能够对底阀开度、上升水流速度、磁场强度进行多变量的自动化调整，从而克服了现有精矿浓度控制方法中所存在的滞后性强、调节精度低、稳定性差、自动化程度低、抗干扰能力弱等问题，能够长期稳定地运行，取得良好的分选效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种柱式选矿设备内矿浆浓度控制装置，其特征在于，包括：矿浆浓度主控电路、电动矿浆阀(2)、电动水阀(3)、底流压力传感器(4)和溢流压力传感器(5)；

电动矿浆阀(2)设于柱式选矿设备(1)的底部精矿矿浆出口处；

电动水阀(3)设于柱式选矿设备(1)的切线给水管的进水口处；

底流压力传感器(4)设于柱式选矿设备(1)的底部，并且与底部精矿矿浆接触；

溢流压力传感器(5)设于柱式选矿设备(1)的顶部，并且与顶部溢流矿浆接触；

矿浆浓度主控电路包括CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块和人机交互模块；模拟量输入模块分别与电动矿浆阀(2)、电动水阀(3)、底流压力传感器(4)和溢流压力传感器(5)电连接，并接收电动矿浆阀(2)的状态反馈信号、电动水阀(3)的状态反馈信号、底流压力传感器(4)的压力检测数据和溢流压力传感器(5)的压力检测数据；模拟量输出模块分别与电动矿浆阀(2)和电动水阀(3)电连接，并发送电动矿浆阀控制信号和电动水阀控制信号；磁系线圈驱动模块与柱式选矿设备(1)内的磁系线圈电连接，并发送磁系线圈驱动电流；CPU模块分别与模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块和人机交互模块电连接。

2.根据权利要求1所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的矿浆浓度主控电路还包括通讯模块；CPU模块与通讯模块电连接，并通过通讯模块与上位机进行数据传输。

3.根据权利要求2所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的矿浆浓度主控电路还包括电源模块；电源模块分别与CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、磁系线圈驱动模块、人机交互模块和通讯模块电连接，并提供稳定电能。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，还包括：温度传感器(6)；温度传感器(6)设于柱式选矿设备(1)的内部，并且与柱式选矿设备(1)的磁系线圈处于同一的腔体内；模拟量输入模块与温度传感器(6)电连接，并接收温度传感器(6)的温度检测数据。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的底流压力传感器(4)和溢流压力传感器(5)均采用齐平膜式压力传感器。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的人机交互模块为触摸屏。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的CPU模块采用西门子224CN型可编程控制器PLC。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的模拟量输入模块采用西门子EM231模拟量输入模块。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的模拟量输出模块采用西门子EM232模拟量输出模块。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的矿浆浓度控制装置，其特征在于，所述的电动矿浆阀(2)采用北京永德宝公司生产的G941型号的电动矿浆阀；所述的电动水阀(3)采用北京阿尔肯阀门有限公司生产的Q941型号的电动水阀。