濃密機礦量在線檢測系統的應用

季玉興

（山東黃金冶煉有限公司，山東 萊州 261441）

濃密機是基于重力沉降作用的固液分離設備。一般選礦廠應用的大型濃密機由于直徑大，池體較深，難以通過普通的方法對其內部的礦量盤點檢測。同時由于其體積大，礦物沉降情況不均衡，影響檢測的因素較多，難以給出準確計算礦量的模型。

濃密機內礦物的沉降濃縮過程根據內部料漿運動形式以及濃度分布特性，一般將濃密機內部從上至下分為澄清區、干涉沉降區、過渡區以及壓縮區。濃密機礦量的在線檢測，能在生產工藝出現突發狀況時，快速判斷濃密機存儲余量，計算出最長處置時間，對于指導生產和金屬平衡盤點有著重要意義。

某生產工藝浮選分三種產品，這三種產品均通過不同濃密機濃密后泵入脫水系統。正常運轉時，濃密機上層澄清液自溢流堰流出返回工藝流程，底流通過打礦泵排至脫水系統，在此過程中，濃密機的進料、沉降、濃縮、排料是個連續穩定的過程。因此，濃密機的進料和出料達到相對平衡，濃密機液面穩定，濃密機內部各點壓力也比較穩定，使用壓力傳感器測量的壓力數據具有較好的代表性。

1 基本參數

該工藝采用直徑為50m濃密機作為濃縮設備，側壁高2.7m，槽底坡度12°；周邊傳動，全自動提耙、落耙（也可手動提耙、落耙）。濃密機工藝指標見表1。

表1 濃密機工藝指標

2 測量原理

根據濃密機內礦物的分布情況，將濃密機存礦在垂直方向分為三個層面，自上而下分別為懸浮層礦量，耙子刮礦區礦量和硬底區域礦量。

（1）懸浮層礦量的計算

根據阿基米德定律，液面以下某點壓力的計算

式中：ρ為該測量點的介質密度；g為常數；h為測量點的深度。

懸浮層礦量的計算公式為：

式中θ為礦漿比重、δ礦石真比重、ρ水的比重、V體積。

壓力傳感器沿濃密機耙架徑向布置，記為測量點1，測量點2，測量點3，測量點4，如圖（1）。壓力傳感器在不同測量點測出相應的壓力，記為P1，P2，P3，P4。根據公式（1）推導出對應的礦漿密度，記為ρ1，ρ2，ρ3，ρ4。

圖1 壓力傳感器在不同測量點測出相應的壓力點示意圖

圖2 1-4#壓力傳感器距離液面的高度示意圖

根據公式2,即可得出濃密機內懸浮層的礦量。

（2）刮礦區礦量的計算

正常生產時給礦量和排礦量變動很小，各個分區的位置相應地固定在一定的高度上而處于動態平衡狀態，各個分區界面接近靜止不變。該濃密機耙架旋轉一周用時24min，則濃密機耙子刮礦區礦量按24min內的該浮選產品排礦量計算。

（3）硬底積礦的計算

耙架刮板長時間在一個位置運轉時，刮板與濃密機間隙之間礦物逐漸沉積，形成密實的礦層，該礦層可根據堆比重計算得出沉積的礦量。

根據圖（2）硬底積礦截面可以近似成平行四邊形，高度即垂直測量礦到濃密機底的距離，長度即為濃密機直徑。則4#壓力傳感器所對應的圓環區域礦量：

其余區域礦量依次進行計算。

其中R為濃密機半徑，R1，R2，R3，R4分別為1-4#壓力傳感器距離中心給礦桶的半徑；H1-H4為1-4#壓力傳感器距離液面的高度，σ為硬底礦的堆比重。

3 控制系統功能

濃密機礦量在線檢測系統主要包括壓力傳感器組、控制器、人機交互界面三部分。其中壓力傳感器數量根據濃密機實際情況配置。操作人員可通過人機交互界面設置比重、測量點深度等參數。控制器采集壓力傳感器的壓力數據，按照上述算法進行計算、存儲，將獲得的結果反饋到人機交互界面。

生產穩定時刮礦區礦量基本不變。控制系統能夠根據提耙或降耙高度自動計算硬底積礦量和懸浮層礦量。

4 測量結果與驗證

2018年該工藝在濃密機檢修時對礦量進行了在線檢測，數據結果顯示2747.9t。后期通過潛水泵將上層清液排出，余下的礦通過鉤機挖至翻斗車，礦全部過磅稱量，取樣檢測。通過計算，濃密機內存干礦2710.3t。兩者比較僅有37.6噸的礦量偏差，偏差率1.39%，說明在線檢測數據具有較強的代表性。

5 注意事項

（1）若需要實時在線檢測礦量，需要使壓力傳感器長時間處在濃密機內，容易使進入水中的部位結鈣，需要人員定期清理維護。若僅在盤點時臨時使用壓力傳感器檢測礦量，可大大延長傳感器的使用壽命。

（2）當濃密機耙架刮板脫落或壓縮區域礦過多時，存在刮傳感器的情況，所以不能用信號線當做承重線，傳感器和信號線需要固定在鋼絲繩上，傳感器底部做好配重，避免傳感器脫落，同時將傳感器放置在刮板運行方向的后方。

（3）當濃密機進料量長時間大于出料量時，會使濃密機濃度逐漸升高，易造成管道堵塞，濃密機電機負荷逐漸增大，最終導致濃密機電機過載。此時濃密機將無法正常啟動，只有排空以后才能啟動。需要安裝濃密機過載報警裝置，當壓力過大時自動報警，便于及時處置。

（4）當生產發生變動時，濃密機耙架提升或降落需要在參數上對壓力傳感器的高度進行相應的變動。

6 結論

（1）通過壓力傳感器在線檢測濃密機內礦量能夠及時直觀的看到礦量的變化情況，避免該情況的發生，對設備的正常運行和指導生產具有重要意義。

（2）經過實踐該檢測方法比較簡潔、實用。

（3）通過礦量與濃密機排礦品位可以較為準確的計算出濃密機中積壓的金屬量，便于金屬平衡的統計。