季玉興

（山東黃金冶煉有限公司，山東 萊州 261441）

濃密機(jī)是基于重力沉降作用的固液分離設(shè)備。一般選礦廠應(yīng)用的大型濃密機(jī)由于直徑大，池體較深，難以通過(guò)普通的方法對(duì)其內(nèi)部的礦量盤(pán)點(diǎn)檢測(cè)。同時(shí)由于其體積大，礦物沉降情況不均衡，影響檢測(cè)的因素較多，難以給出準(zhǔn)確計(jì)算礦量的模型。

濃密機(jī)內(nèi)礦物的沉降濃縮過(guò)程根據(jù)內(nèi)部料漿運(yùn)動(dòng)形式以及濃度分布特性，一般將濃密機(jī)內(nèi)部從上至下分為澄清區(qū)、干涉沉降區(qū)、過(guò)渡區(qū)以及壓縮區(qū)。濃密機(jī)礦量的在線檢測(cè)，能在生產(chǎn)工藝出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，快速判斷濃密機(jī)存儲(chǔ)余量，計(jì)算出最長(zhǎng)處置時(shí)間，對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)和金屬平衡盤(pán)點(diǎn)有著重要意義。

某生產(chǎn)工藝浮選分三種產(chǎn)品，這三種產(chǎn)品均通過(guò)不同濃密機(jī)濃密后泵入脫水系統(tǒng)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，濃密機(jī)上層澄清液自溢流堰流出返回工藝流程，底流通過(guò)打礦泵排至脫水系統(tǒng)，在此過(guò)程中，濃密機(jī)的進(jìn)料、沉降、濃縮、排料是個(gè)連續(xù)穩(wěn)定的過(guò)程。因此，濃密機(jī)的進(jìn)料和出料達(dá)到相對(duì)平衡，濃密機(jī)液面穩(wěn)定，濃密機(jī)內(nèi)部各點(diǎn)壓力也比較穩(wěn)定，使用壓力傳感器測(cè)量的壓力數(shù)據(jù)具有較好的代表性。

1 基本參數(shù)

該工藝采用直徑為50m濃密機(jī)作為濃縮設(shè)備，側(cè)壁高2.7m，槽底坡度12°；周邊傳動(dòng)，全自動(dòng)提耙、落耙（也可手動(dòng)提耙、落耙）。濃密機(jī)工藝指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 濃密機(jī)工藝指標(biāo)

2 測(cè)量原理

根據(jù)濃密機(jī)內(nèi)礦物的分布情況，將濃密機(jī)存礦在垂直方向分為三個(gè)層面，自上而下分別為懸浮層礦量，耙子刮礦區(qū)礦量和硬底區(qū)域礦量。

（1）懸浮層礦量的計(jì)算

根據(jù)阿基米德定律，液面以下某點(diǎn)壓力的計(jì)算

式中：ρ為該測(cè)量點(diǎn)的介質(zhì)密度；g為常數(shù)；h為測(cè)量點(diǎn)的深度。

懸浮層礦量的計(jì)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(jī)耙架徑向布置，記為測(cè)量點(diǎn)1，測(cè)量點(diǎn)2，測(cè)量點(diǎn)3，測(cè)量點(diǎn)4，如圖（1）。壓力傳感器在不同測(cè)量點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的壓力，記為P1，P2，P3，P4。根據(jù)公式（1）推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的礦漿密度，記為ρ1，ρ2，ρ3，ρ4。

圖1 壓力傳感器在不同測(cè)量點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的壓力點(diǎn)示意圖

圖2 1-4#壓力傳感器距離液面的高度示意圖

根據(jù)公式2,即可得出濃密機(jī)內(nèi)懸浮層的礦量。

（2）刮礦區(qū)礦量的計(jì)算

正常生產(chǎn)時(shí)給礦量和排礦量變動(dòng)很小，各個(gè)分區(qū)的位置相應(yīng)地固定在一定的高度上而處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，各個(gè)分區(qū)界面接近靜止不變。該濃密機(jī)耙架旋轉(zhuǎn)一周用時(shí)24min，則濃密機(jī)耙子刮礦區(qū)礦量按24min內(nèi)的該浮選產(chǎn)品排礦量計(jì)算。

（3）硬底積礦的計(jì)算

耙架刮板長(zhǎng)時(shí)間在一個(gè)位置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，刮板與濃密機(jī)間隙之間礦物逐漸沉積，形成密實(shí)的礦層，該礦層可根據(jù)堆比重計(jì)算得出沉積的礦量。

根據(jù)圖（2）硬底積礦截面可以近似成平行四邊形，高度即垂直測(cè)量礦到濃密機(jī)底的距離，長(zhǎng)度即為濃密機(jī)直徑。則4#壓力傳感器所對(duì)應(yīng)的圓環(huán)區(qū)域礦量：

其余區(qū)域礦量依次進(jìn)行計(jì)算。

其中R為濃密機(jī)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(tǒng)功能

濃密機(jī)礦量在線檢測(cè)系統(tǒng)主要包括壓力傳感器組、控制器、人機(jī)交互界面三部分。其中壓力傳感器數(shù)量根據(jù)濃密機(jī)實(shí)際情況配置。操作人員可通過(guò)人機(jī)交互界面設(shè)置比重、測(cè)量點(diǎn)深度等參數(shù)。控制器采集壓力傳感器的壓力數(shù)據(jù)，按照上述算法進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)，將獲得的結(jié)果反饋到人機(jī)交互界面。

生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)刮礦區(qū)礦量基本不變?？刂葡到y(tǒng)能夠根據(jù)提耙或降耙高度自動(dòng)計(jì)算硬底積礦量和懸浮層礦量。

4 測(cè)量結(jié)果與驗(yàn)證

2018年該工藝在濃密機(jī)檢修時(shí)對(duì)礦量進(jìn)行了在線檢測(cè)，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示2747.9t。后期通過(guò)潛水泵將上層清液排出，余下的礦通過(guò)鉤機(jī)挖至翻斗車(chē)，礦全部過(guò)磅稱(chēng)量，取樣檢測(cè)。通過(guò)計(jì)算，濃密機(jī)內(nèi)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(shuō)明在線檢測(cè)數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的代表性。

5 注意事項(xiàng)

（1）若需要實(shí)時(shí)在線檢測(cè)礦量，需要使壓力傳感器長(zhǎng)時(shí)間處在濃密機(jī)內(nèi)，容易使進(jìn)入水中的部位結(jié)鈣，需要人員定期清理維護(hù)。若僅在盤(pán)點(diǎn)時(shí)臨時(shí)使用壓力傳感器檢測(cè)礦量，可大大延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。

（2）當(dāng)濃密機(jī)耙架刮板脫落或壓縮區(qū)域礦過(guò)多時(shí)，存在刮傳感器的情況，所以不能用信號(hào)線當(dāng)做承重線，傳感器和信號(hào)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(shí)將傳感器放置在刮板運(yùn)行方向的后方。

（3）當(dāng)濃密機(jī)進(jìn)料量長(zhǎng)時(shí)間大于出料量時(shí)，會(huì)使?jié)饷軝C(jī)濃度逐漸升高，易造成管道堵塞，濃密機(jī)電機(jī)負(fù)荷逐漸增大，最終導(dǎo)致濃密機(jī)電機(jī)過(guò)載。此時(shí)濃密機(jī)將無(wú)法正常啟動(dòng)，只有排空以后才能啟動(dòng)。需要安裝濃密機(jī)過(guò)載報(bào)警裝置，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)自動(dòng)報(bào)警，便于及時(shí)處置。

（4）當(dāng)生產(chǎn)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，濃密機(jī)耙架提升或降落需要在參數(shù)上對(duì)壓力傳感器的高度進(jìn)行相應(yīng)的變動(dòng)。

6 結(jié)論

（1）通過(guò)壓力傳感器在線檢測(cè)濃密機(jī)內(nèi)礦量能夠及時(shí)直觀的看到礦量的變化情況，避免該情況的發(fā)生，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行和指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要意義。

（2）經(jīng)過(guò)實(shí)踐該檢測(cè)方法比較簡(jiǎn)潔、實(shí)用。

（3）通過(guò)礦量與濃密機(jī)排礦品位可以較為準(zhǔn)確的計(jì)算出濃密機(jī)中積壓的金屬量，便于金屬平衡的統(tǒng)計(jì)。