在选矿中超声波粒度仪的应用思考

徐道常

摘 要：对于浮选而言，磨矿的浓度与细度是十分重要的基础条件与指标，因此其好坏对浮选的生产指标，以及精矿质量与理论回收率等有着直接性影响。但是，传统人工筛选虽然可以保证结果的准确性，但是需要耗费大量时间，难以切实反映出磨矿浓度与细度的演变过程，而且矿浆的检测率也会备受影响，从而导致难以有效指导连续生产过程。而在智能矿山自动化控制技术不断成熟的形势下，自动化控制系统能够获取粒度仪的在线测量数据信息，以此对整个磨矿系统进行全面分析与控制。据此，本文主要对在选矿中超声波粒度仪的应用进行了详细分析。

关键词：选矿 超声波 粒度仪 应用

中图分类号：TD926.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（c）-0074-02

1 OPUS超声波衰减粒度仪原理及特性

1.1 原理

OPUS超声波衰减粒度仪主要是以超声衰减原理为基础，进行高浓度悬浮液与乳浊液在线粒度分析的一种工业准入传感器。超声波发射端与信号接收端处于直线正对角度，发射端发射出一定频率与强度的超声波，然后进入悬浮液与乳浊液的范围内，声波强度在检测区域内部，因为颗粒与液体等因素的限制，出现衰减现象，在经过一定距离之后，到达信号接收端，强度从I0转变成I，其可以通过以下公式进行衰减计算，衰减度量单位为分贝。

超声波在特定悬浮液介质与测量范围内的宽度等条件下，衰减与频率密切相关，使用一定频率段的频率点试验能够获取D-f曲线。有效信号则是频率点对实际含有颗粒的悬浮液正常测试所获取的衰减与对无颗粒的液体背景测试所获取的衰减差异值。在确定f后，有效信号与投影面积浓度、测量范围内宽度、超声波频率等相关要素息息相关。其中，与投影面积、测量范围内宽度的关系主要体现在高浓度与长行程会加速超声波衰减。与超声波频率的关系主要体现在x和λ的对比上，λ为超声波在介质中的速度与f的比值。

超声波的作用主要展现在与传播方向相互垂直的截面上，因此使用cpf表示投影面积浓度，使用被检测颗粒与液滴面积频率分布描述粒度。在通过相应的假设与实验，进一步确定颗粒在超声波传播方向的尺度之后，还可以推出悬乳液的固体体积占据总体积的比例，OPUS超声波衰减粒度仪设计具备此转换计算模型，可以根据自身需求进行成果输出。

1.2 特点

第一，不需要进行稀释，可以直接测量。第二，具有强大的环境适应能力，能够长时间处于恶劣环境下工作。第三，取样、测试、数据统计与处理分析等整个过程速度非常快。第四，可以根据不同使用环境采取不同安装方式。

2 在选矿中超声波粒度仪的有效应用策略

2.1 应用范围

第一，测量范围为0.01～3000μm。第二，矿样的化学性为腐蚀性矿浆和强酸碱体系。第三，矿样流量是就各矿浆管道直径、流量，以及经过计算获取的样缝宽度。一般进入多路器缓冲箱的流量大约在200L/min，便可以到音叉开关，以此满足测量需求。第四，矿样温度控制在0℃～50℃。第五，测量频率为100kHz～200MHz，一般来说，测量频率需要就矿浆浓度、最大颗粒、测量间隙宽度等合理设置相适应的测量频率，一般要求正常测量矿浆的时候，第一道超声波衰减信号需要严格控制在155dB以内，否则就会被认为测量无效。第六，浓度范围控制在0%～70%之间。第七，由于测量间隙宽度与颗粒信号阻尼处于线性关系状态，间隙宽度选择直接影响着衰减信号，所以据此选择矿厂颗粒，以监测-200mesh作为目标，含量大约在66%左右，间隙宽度大约在3mm。

2.2 工艺流程

磨机工艺流程具体如图1所示。

2.3 调试标定

2.3.1 矿浆性质

杂质比较多，浓度相对较大，很容易出现沉积现象。

2.3.2 取样代表性

第一，需要满足的条件。人工取样需要和仪器测量同时展开，并人工筛选，详细检查工艺流程，确保整个流程与设备能够正常运行。在出现工艺设备无法正常运转时，样品可能具有一定的特殊性，并不适合通过正常指标进行标定。在矿浆中，空气泡的存在直接影响着超声波信号。矿浆流量过小会造成缓冲箱内部矿浆在流动时产生波浪，混进气泡，如果矿浆测量范围内混有气泡就会造成测量准确性大大下降，也正是如此，粒度尺寸测量中存在空气，会产生巨大误差，所以必须确保物料在进入多路器的时候处于正常状态，且不存在气泡，以保证流量足够稳定，可以顺利到达多路器缓冲箱音叉开关。测量结束之后清洗工作也十分关键，多路器冲洗水压力满足要求，确保矿浆测量前缓冲箱内部充分清洁，取样器上下冲洗水可以满足既定标准要求，保障取样缝与管道彻底清理干净，不会对样品造成污染。气源干燥也是有效保障电磁阀正常运转的重要前提。

第二，位置选择。因为取样器缝在矿浆管道中心位置上，并且横跨了整个管道，就工艺流程、矿浆性质、管道斜度都直接影响着矿浆流动形式。因此，想要获取与要求相符的矿浆，取样器应安装在管道平整的位置上，并且选择在靠近旋流器溢流出口位置。

第三，時间选择。就车间磨机的具体运转状况，定时取样。

第四，准备工作。准备干净的桶，样品取完之后进行工艺物流标记。由于取样桶需要重复循环使用，所以，取样之前需要确保桶内充分干净。

第五，外界环境。人工筛选是最后环节也是最为关键的环节，详细的记录与严格的筛选，能够确保矿浆样品人工筛选的准确性与可靠性。

2.4 数据对比

超声波粒度仪能够直接利用仪器进行数据测量，并标定人工筛选结构。就准确性的标定来讲，主要是以人工筛选结果为基础。选择有效矿样，把筛选结果与仪器测量值进行比较分析，以此获取影响因素，在初步标定完成之后，将所得仪器测量值与人工筛选值进行比较，实行跟踪标定。就后续对照结果，对标定相关因素进行适当调整，直到其与误差要求相符，满足指导车间生产的多元化要求。经过标定之后，仪器测量结果与人工筛选结果相近，误差比较小，而且标准偏差小于5%，与生产指导要求相符。

3 结语

综上所述，通过充分利用超声波粒度仪对磨矿的浓度与细度进行详细检测，可以进一步保证测量结果的实时性与直观性，并且防止太过复杂的人工操作流程，从而提高浓度与细度检测效率与质量。而且，在磨矿中合理利用超声波粒度仪可以全过程实时监测，以便于及时对磨矿操作流程进行适当调整，以此保证磨矿与旋流器分流浓度、细度的稳定性和可靠性，为浮选操作奠定坚实的基础条件，进而实现生产优化，并有序指导工艺生产。

参考文献

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