CC BY
34
- © A.A. Лавриненко, В.П. Топчаев,
Г.В. Федин, 2014
УДК 622.765.002.56
А.А. Лавриненко, В.П. Топчаев, Г.В. Федин
КОМПЛЕКСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПУЛЬПЫ В КАМЕРЕ ФЛОТАЦИОННОЙ МАШИНЫ
Представлены обоснование н схема системы измерения параметров пульпы в камере флотационной машины
Ключевые слова: контроль параметров флотационной пульпы, уровень пульпы, плотность пульпы, аэрация, высота пены
При разработке конструкций новых и модернизации используемых флотационных машин большое внимание уделяется автоматическому управлению их работой и удобству обслуживания. Практически все современные машины построены по модульному принципу, позволяющему создавать гибкую компоновочную схему флотации и автоматизированную систему управления процессом. Флотомашины оборудуются чаще всего системами управления расходом рабочего воздуха и уровнем пульпы. Стабилизация уровня пульпы в камерах флотационных машин осуществляется обычно путём воздействия на пробковые затворы промежуточных или хвостовых карманов. Колонные флотомашины, кроме того, имеют систему управления расходом воды для промывки пенного слоя.
Эффективность процесса флотации в значительной степени зависит от наличия полной информации о текущих значениях таких параметров как уровень пульпы относительно сливного порога флотационной машины, плотность аэрированной и деаэрированной пульпы, объёмное содержание воздуха и весовое содержание твёрдого в пульпе. Важным технологическим параметром, определяющим качество пенного продукта, является также толщина и плотность слоя пены над сливным порогом камерной флотомашины и высота слоя пены в колонной машине. Указанные параметры измеряются автономными приборами или вычисляются косвенным образом с
252
1«-485
-1 I-
♦
Рис. Система измерения параметров пульпы в камере флотационной машины
использованием результатов этих измерений [1]. На рисунке приведена схема размещения первичных датчиков в системе автоматизации флотационной машины.
Опыт разработки приборов для измерения различных параметров пульпы в камерах флотационных машин показал, что для создания комплексного измерителя параметров пульпы следует использовать микропроцессорные вычислительные устройства, оснащенные портами ввода аналоговых и портами ввода и вывода дискретных сигналов.
С целью упрощения технического обслуживания комплексного измерителя параметров физических и технологических параметров пульпы целесообразно использование высокоточных и стабильных во времени тензометрических датчиков силы, которые хорошо себя зарекомендовали в условиях больших переменных нагрузок при флотации в вертикально колеблющейся пульпе пульсационной флотомашины [2].
253
1. Измерение плотности пульпы
Канал измерения плотности пульпы включает в себя тензометри-ческий преобразователь силы (ТДС), к выходу которого подключается нормирующий преобразователь, имеющий выходной сигнал, согласующийся с аналоговым входом микроконтроллера, измерительный буёк, полностью погруженный в спокойный объём пульпы во флотационной машине. Создание такой области осуществляется специальным устройством — успокоителем. Плотность пульпы р определяется выражением
р = {Р - д), (1)
где Р — вес буйка, Р(£) — сила натяжения нити, V — объем буйка, д —ускорение свободного падения.
Для ввода канала измерения плотности в действие необходимо выполнить процедуру настройки канала. С этой целью необходимо выполнить тарировку и калибровку канала, определить вес и объём буйка.
2. Вычисление объемного содержания воздуха в пульпе [3]
Процентное содержание Св воздуха в пульпе определяется соотношением:
Св = (1 - Ра/Рд)' 100%, (2)
где ра — плотность аэрированной пульпы, рд — плотность деаэрированной пульпы.
Измерение плотности аэрированной пульпы осуществляется в успокоителе с открытым дном, а измерение плотности деаэрированной пульпы измеряется в специальном успокоителе, в донной части которого выполнено отверстие, площадь которого много меньше площади сечения основной части успокоителя.
3. Вычисление содержания твердого в пульпе Содержание твердого в пульпе является одним из важнейших
параметров при флотации минерального сырья. Физическое состояние пульпы в пределах нормального течения технологического процесса флотации, позволяет осуществлять определение массовой концентрация Ств. твердого в пульпе выражением:
Ств .= {(Ртв/Рд)'(Рд - Рж)/(Ртв - Рж)}'100%, (3)
где ртв — плотность твердой фазы пульпы; рж — плотность жидкости, являющейся основой пульпы.
254
4. Измерение уровня пульпы [4]
Канал измерения уровня пульпы аналогичен каналу п. 1 и отличается тем, что измерительный буёк погружен в пульпу не полностью. Уровень пульпы относительно сливного порога определяется выражением:
Щ) = Но - И®, (4)
где Но — длина буйка; Н^) — часть длины буйка, погруженного в пульпу.
Щ) ={Ру - Ш/(РаЮ-д "5), (5)
где Ру — вес измерительного буйка для измерения уровня пульпы, Р (£) — сила натяжения нити, прикрепленной к ТДС, ра(£) — текущее значение плотности аэрированной пульпы по п. 1, в — площадь поперечного сеченая измерительного буйка. Отметим, что площадь в должна быть постоянной по всей длине Но буйка.
5. Измерение удельного веса пены
Для определения текущего значения удельного веса пены О необходимо контролировать вес Р^) выделенного объема V пенного слоя. С этой целью осуществляется взвешивание специальной конструкции, расположенной на выходе пенного слоя из флотационной машины и заполненной выделенным пенным слоем. Основание выделенного объёма пены является постоянной величиной в, а толщина слоя пены определяется контактным измерителем. Число контактов, погруженных в пенный слой, определяется микроконтроллером посредством дискретных входных сигналов. Нижний контакт датчика толщины слоя пены располагается на уровне сливного порога флотационной машины. Толщина слоя пены И = п-АИ, где п — число контактов, погруженных в пену, АИ — расстояние между контактами датчика толщины слоя пены.
о = ртв-н). (6)
Комплексный измеритель параметров пульпы реализован на базе микроконтроллера, оснащенного программным обеспечением, позволяющим снимать показания первичных датчиков, размещенных на технологическом процессе, вести косвенные вычисления параметров, используя значения измеренных параметров.
Измеритель обеспечивает просмотр текущих значений параметров и передачу информации на верхний уровень системы автоматизации
255
процесса флотации по цифровому каналу связи RS-485, а также ввод констант, необходимых для технологического программирования измерителя по месту установки первичных датчиков измерителя. Использование в качестве первичных датчиков идентичных измерителей веса в значительной степени снижает расходы на техническое обслуживание комплекса приборов системы автоматизации флотационной машины.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лавриненко A.A., ФединГ.В. Приборы контроля основных технологических параметров в процессах флотации минерального сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — Отд. вып. 1. — С. 301-311.
2. Лавриненко A.A., Федин Г.В., Краснов Г.Д., Шимкунас Я.М. Особенности системы автоматизации колонной пневмопульсационной флотомашины. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том II. — М.: Альтекс, 2003. — C. 18-19.
3. Патент РФ на изобретение № 2432208, Устройство для измерения степени аэрированности пульпы в камере флотационной машины. МПК B03D 1/14. Г.В. Федин, В.П. Топчаев. Б.И. — 2011.— № 30.
4. Патент РФ на изобретение № 2183138. Устройство для управления пневмопульсационной флотационной машиной: МКИ B 03 B13/00 / В.П. Топчаев, Г.В. Федин, Г.Д. Краснов, A.A. Лавриненко. — Б.И. — 2002. — № 16. Н233
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Лавриненко Анатолий Афанасьевич — доктор технических наук, зав. лабораторией, Институт проблем комплексного освоения недр РАН, lavrin_a@mail.ru Топчаев Владимир Петрович — академик РАИН, генеральный директор ОАО «Союзцветметавтоматика», vtopchaev@list.ru
Федин Георгий Васильевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией ОАО «Союзцветметавтоматика», geofedin@ yandex.ru
256
