在選礦中超聲波粒度儀的應(yīng)用思考

徐道常

摘 要：對于浮選而言，磨礦的濃度與細(xì)度是十分重要的基礎(chǔ)條件與指標(biāo)，因此其好壞對浮選的生產(chǎn)指標(biāo)，以及精礦質(zhì)量與理論回收率等有著直接性影響。但是，傳統(tǒng)人工篩選雖然可以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，但是需要耗費大量時間，難以切實反映出磨礦濃度與細(xì)度的演變過程，而且礦漿的檢測率也會備受影響，從而導(dǎo)致難以有效指導(dǎo)連續(xù)生產(chǎn)過程。而在智能礦山自動化控制技術(shù)不斷成熟的形勢下，自動化控制系統(tǒng)能夠獲取粒度儀的在線測量數(shù)據(jù)信息，以此對整個磨礦系統(tǒng)進(jìn)行全面分析與控制。據(jù)此，本文主要對在選礦中超聲波粒度儀的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：選礦 超聲波 粒度儀 應(yīng)用

中圖分類號：TD926.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0074-02

1 OPUS超聲波衰減粒度儀原理及特性

1.1 原理

OPUS超聲波衰減粒度儀主要是以超聲衰減原理為基礎(chǔ)，進(jìn)行高濃度懸浮液與乳濁液在線粒度分析的一種工業(yè)準(zhǔn)入傳感器。超聲波發(fā)射端與信號接收端處于直線正對角度，發(fā)射端發(fā)射出一定頻率與強度的超聲波，然后進(jìn)入懸浮液與乳濁液的范圍內(nèi)，聲波強度在檢測區(qū)域內(nèi)部，因為顆粒與液體等因素的限制，出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，在經(jīng)過一定距離之后，到達(dá)信號接收端，強度從I0轉(zhuǎn)變成I，其可以通過以下公式進(jìn)行衰減計算，衰減度量單位為分貝。

超聲波在特定懸浮液介質(zhì)與測量范圍內(nèi)的寬度等條件下，衰減與頻率密切相關(guān)，使用一定頻率段的頻率點試驗?zāi)軌颢@取D-f曲線。有效信號則是頻率點對實際含有顆粒的懸浮液正常測試所獲取的衰減與對無顆粒的液體背景測試所獲取的衰減差異值。在確定f后，有效信號與投影面積濃度、測量范圍內(nèi)寬度、超聲波頻率等相關(guān)要素息息相關(guān)。其中，與投影面積、測量范圍內(nèi)寬度的關(guān)系主要體現(xiàn)在高濃度與長行程會加速超聲波衰減。與超聲波頻率的關(guān)系主要體現(xiàn)在x和λ的對比上，λ為超聲波在介質(zhì)中的速度與f的比值。

超聲波的作用主要展現(xiàn)在與傳播方向相互垂直的截面上，因此使用cpf表示投影面積濃度，使用被檢測顆粒與液滴面積頻率分布描述粒度。在通過相應(yīng)的假設(shè)與實驗，進(jìn)一步確定顆粒在超聲波傳播方向的尺度之后，還可以推出懸乳液的固體體積占據(jù)總體積的比例，OPUS超聲波衰減粒度儀設(shè)計具備此轉(zhuǎn)換計算模型，可以根據(jù)自身需求進(jìn)行成果輸出。

1.2 特點

第一，不需要進(jìn)行稀釋，可以直接測量。第二，具有強大的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠長時間處于惡劣環(huán)境下工作。第三，取樣、測試、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理分析等整個過程速度非?？?。第四，可以根據(jù)不同使用環(huán)境采取不同安裝方式。

2 在選礦中超聲波粒度儀的有效應(yīng)用策略

2.1 應(yīng)用范圍

第一，測量范圍為0.01～3000μm。第二，礦樣的化學(xué)性為腐蝕性礦漿和強酸堿體系。第三，礦樣流量是就各礦漿管道直徑、流量，以及經(jīng)過計算獲取的樣縫寬度。一般進(jìn)入多路器緩沖箱的流量大約在200L/min，便可以到音叉開關(guān)，以此滿足測量需求。第四，礦樣溫度控制在0℃～50℃。第五，測量頻率為100kHz～200MHz，一般來說，測量頻率需要就礦漿濃度、最大顆粒、測量間隙寬度等合理設(shè)置相適應(yīng)的測量頻率，一般要求正常測量礦漿的時候，第一道超聲波衰減信號需要嚴(yán)格控制在155dB以內(nèi)，否則就會被認(rèn)為測量無效。第六，濃度范圍控制在0%～70%之間。第七，由于測量間隙寬度與顆粒信號阻尼處于線性關(guān)系狀態(tài)，間隙寬度選擇直接影響著衰減信號，所以據(jù)此選擇礦廠顆粒，以監(jiān)測-200mesh作為目標(biāo)，含量大約在66%左右，間隙寬度大約在3mm。

2.2 工藝流程

磨機工藝流程具體如圖1所示。

2.3 調(diào)試標(biāo)定

2.3.1 礦漿性質(zhì)

雜質(zhì)比較多，濃度相對較大，很容易出現(xiàn)沉積現(xiàn)象。

2.3.2 取樣代表性

第一，需要滿足的條件。人工取樣需要和儀器測量同時展開，并人工篩選，詳細(xì)檢查工藝流程，確保整個流程與設(shè)備能夠正常運行。在出現(xiàn)工藝設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)時，樣品可能具有一定的特殊性，并不適合通過正常指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定。在礦漿中，空氣泡的存在直接影響著超聲波信號。礦漿流量過小會造成緩沖箱內(nèi)部礦漿在流動時產(chǎn)生波浪，混進(jìn)氣泡，如果礦漿測量范圍內(nèi)混有氣泡就會造成測量準(zhǔn)確性大大下降，也正是如此，粒度尺寸測量中存在空氣，會產(chǎn)生巨大誤差，所以必須確保物料在進(jìn)入多路器的時候處于正常狀態(tài)，且不存在氣泡，以保證流量足夠穩(wěn)定，可以順利到達(dá)多路器緩沖箱音叉開關(guān)。測量結(jié)束之后清洗工作也十分關(guān)鍵，多路器沖洗水壓力滿足要求，確保礦漿測量前緩沖箱內(nèi)部充分清潔，取樣器上下沖洗水可以滿足既定標(biāo)準(zhǔn)要求，保障取樣縫與管道徹底清理干凈，不會對樣品造成污染。氣源干燥也是有效保障電磁閥正常運轉(zhuǎn)的重要前提。

第二，位置選擇。因為取樣器縫在礦漿管道中心位置上，并且橫跨了整個管道，就工藝流程、礦漿性質(zhì)、管道斜度都直接影響著礦漿流動形式。因此，想要獲取與要求相符的礦漿，取樣器應(yīng)安裝在管道平整的位置上，并且選擇在靠近旋流器溢流出口位置。

第三，時間選擇。就車間磨機的具體運轉(zhuǎn)狀況，定時取樣。

第四，準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備干凈的桶，樣品取完之后進(jìn)行工藝物流標(biāo)記。由于取樣桶需要重復(fù)循環(huán)使用，所以，取樣之前需要確保桶內(nèi)充分干凈。

第五，外界環(huán)境。人工篩選是最后環(huán)節(jié)也是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，詳細(xì)的記錄與嚴(yán)格的篩選，能夠確保礦漿樣品人工篩選的準(zhǔn)確性與可靠性。

2.4 數(shù)據(jù)對比

超聲波粒度儀能夠直接利用儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，并標(biāo)定人工篩選結(jié)構(gòu)。就準(zhǔn)確性的標(biāo)定來講，主要是以人工篩選結(jié)果為基礎(chǔ)。選擇有效礦樣，把篩選結(jié)果與儀器測量值進(jìn)行比較分析，以此獲取影響因素，在初步標(biāo)定完成之后，將所得儀器測量值與人工篩選值進(jìn)行比較，實行跟蹤標(biāo)定。就后續(xù)對照結(jié)果，對標(biāo)定相關(guān)因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到其與誤差要求相符，滿足指導(dǎo)車間生產(chǎn)的多元化要求。經(jīng)過標(biāo)定之后，儀器測量結(jié)果與人工篩選結(jié)果相近，誤差比較小，而且標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，與生產(chǎn)指導(dǎo)要求相符。

3 結(jié)語

綜上所述，通過充分利用超聲波粒度儀對磨礦的濃度與細(xì)度進(jìn)行詳細(xì)檢測，可以進(jìn)一步保證測量結(jié)果的實時性與直觀性，并且防止太過復(fù)雜的人工操作流程，從而提高濃度與細(xì)度檢測效率與質(zhì)量。而且，在磨礦中合理利用超聲波粒度儀可以全過程實時監(jiān)測，以便于及時對磨礦操作流程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此保證磨礦與旋流器分流濃度、細(xì)度的穩(wěn)定性和可靠性，為浮選操作奠定堅實的基礎(chǔ)條件，進(jìn)而實現(xiàn)生產(chǎn)優(yōu)化，并有序指導(dǎo)工藝生產(chǎn)。

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