選礦密度、濃度的測量

ChinaUniversityofMining&Technology礦漿濃度、密度的檢測第七章ConsistencyMeasure

DensityMeasure

壓力檢測儀表的種類及原理液柱式壓力計(jì)根據(jù)重力與被測壓力平衡的原理制成的，可將被測壓力轉(zhuǎn)換為液柱的高度差進(jìn)展丈量U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)以及斜管壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)根據(jù)彈性力與被測壓力平衡的原理制成，彈性元件變形的多少反映了被測壓力的大小。彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)以及膜盒式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)利用一些物質(zhì)與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)進(jìn)展測壓。電阻應(yīng)變片式、電容式、壓電式、電感式、霍爾式活塞式壓力計(jì)根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。它普遍地被作為規(guī)范儀器用來校驗(yàn)或刻度彈性式壓力計(jì)。旋流器給礦壓力檢測及控制技術(shù)45掌握典型礦漿濃度/密度檢測儀表的根本丈量原理及其在選煤/選礦消費(fèi)中的運(yùn)用。學(xué)習(xí)要求6礦漿濃度/密度的丈量1概述2壓差式密度計(jì)3水柱平衡式密度計(jì)4核密度計(jì)5超聲波濃度計(jì)6BSDM型礦漿濃度計(jì)7第一節(jié)概述8一、濃度/密度檢測的意義選礦消費(fèi)中有哪些礦漿的濃度、密度需求進(jìn)行丈量？濕式選礦工藝過程都是在一定的礦漿濃度下進(jìn)展的，礦漿濃度對選礦工藝有重要影響，是選礦過程中需求經(jīng)常測試、調(diào)理和控制的重要參量。9二、礦漿濃度/密度的表示方法1、質(zhì)量濃度Cg，礦漿中固體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；2、體積濃度Cv，礦漿中固體的體積百分?jǐn)?shù)；3、礦漿密度ρ，單位體積礦漿的質(zhì)量，kg／m3；4、礦漿的液固比R，礦漿中液體質(zhì)量和固體質(zhì)量的比；5、固體含量q，單位體積礦漿中固體的質(zhì)量，kg／m3、g/L。10知礦漿濃度為q(g/L)，其中固體密度為ρ，水的密度為ρ0，推導(dǎo)該礦漿密度。式中：q——礦漿濃度，g/Lρx——被測礦漿密度，g/cm3ρ0——水的密度，g/cm3ρ——礦漿中固體密度，g/cm311三、密度/濃度檢測的主要方法1、手工檢測

手工檢測方法簡單、準(zhǔn)確、廉價(jià)，但不能進(jìn)展實(shí)時(shí)的在線檢測。有烘干法和濃度壺法兩種。烘干法

烘干法精度高，其測試結(jié)果可作為校準(zhǔn)其他濃度檢測法測試結(jié)果的規(guī)范，但檢測速度慢。濃度壺法

把截取的礦漿樣品裝滿在具有一定體積(V)的濃度壺中稱重，扣除壺重得礦漿重(G)，那么礦漿的密度ρg=G／V，由密度和濃度換算公式可得濃度。運(yùn)用時(shí)可制出濃度表。濃度壺法精度較低，但檢測速度較快。12（壺＋礦漿）質(zhì)量(g)1306131013151320132513301335134013451350質(zhì)量濃度(%)20212223242526272829（壺＋礦漿）質(zhì)量(g)1356136113671372137813841390139614021408質(zhì)量濃度(%)30313233343536373839估計(jì)粒度（-200目）868482818079（壺＋礦漿）質(zhì)量(g)1415142114281435144214491456146314711479質(zhì)量濃度(%)40414243444546474849估計(jì)粒度（-200目）787776757472717068浮選礦漿濃度對照表濃度壺體積：500ml;濃度壺質(zhì)量：735g；水比重;0.984g/cm3;礦石比重:3.18g/cm3作業(yè)：編制礦漿濃度對照表〔并求出q〕濃度壺體積：600ml；濃度壺質(zhì)量：850g；水比重：0.986g/cm3；礦石比重：3.68g/cm313三、濃度/密度檢測的主要方法2、儀器檢測

利用電量、電離輻射量、聲學(xué)量、光學(xué)量、振動(dòng)量與密度〔或濃度〕變化關(guān)系的靜壓法、介電常數(shù)法、射線法、聲學(xué)法、光學(xué)法以及振動(dòng)法等。

常用檢測儀器主要有浮子式密度計(jì)、壓差式密度計(jì)、水柱平衡式密度計(jì)、電磁感應(yīng)式濃度計(jì)、核密度計(jì)、超聲波濃度計(jì)、BSDM型礦漿濃度計(jì)、振動(dòng)式濃度計(jì)等。1415第二節(jié)壓差式密度計(jì)16深度分別為h1和h2兩點(diǎn)的靜壓力P1和P2：那么兩點(diǎn)壓差P：一、根本丈量原理h1h2p2p1Δh壓差式密度計(jì)丈量原理17在丈量過程中兩點(diǎn)的高差固定，所以ρx與壓差p直接的轉(zhuǎn)換關(guān)系是線性的。其中：Δh為轉(zhuǎn)換靈敏度。高差Δh根據(jù)被測介質(zhì)密度的均勻性、丈量環(huán)境的答應(yīng)以及丈量靈敏度的要求等要素確定。二、壓差式密度計(jì)丈量的靈敏度1、均勻介質(zhì)中，Δh可選大些，提高靈敏度。該方法丈量重介分選槽中介質(zhì)的密度，Δh普通最大選用500mm。h1h2p2p1ΔhΔh選取的根本原那么19密度不均勻時(shí)的丈量方法HΔhρH2、在密度沿高度不均勻介質(zhì)時(shí)，丈量某一高度位置的密度，Δh應(yīng)盡能夠選小些，但也必需有足夠的靈敏度。Δh越小測得的基元層密度越準(zhǔn)確。但為了有足夠的壓差輸出，應(yīng)適中選擇Δh，不能太小。Δh選取的根本原那么Hρ3、如丈量流體密度沿高度的分布規(guī)律時(shí)，可沿高度等間隔取多個(gè)點(diǎn)，分別測出壓差。Δh選取的根本原那么如：空氣重介質(zhì)流化床沿高度密度分布規(guī)律的丈量ΔhH5H1H2H3H421利用該方法丈量密度時(shí)應(yīng)留意：在被測液體的容器或分選設(shè)備在動(dòng)態(tài)過程中，無法用單點(diǎn)靜壓丈量。可以兩點(diǎn)壓差法丈量。單點(diǎn)靜壓丈量法丈量的結(jié)果反映了液面至h深度范圍內(nèi)的平均密度。只適用于液面靜止、平穩(wěn)、密度均勻的情況。在實(shí)踐用中多運(yùn)用兩點(diǎn)壓差的方法丈量密度。三、單點(diǎn)靜壓式密度計(jì)hph知某點(diǎn)深度h，并測得該點(diǎn)的靜壓力，即可由下式計(jì)算得到密度。22四、壓差丈量方法23P2P1U型管h1h20利用緊縮空氣和壓差管來構(gòu)成不同深度的靜壓力。常用來丈量重介質(zhì)密度。1、根本丈量原理在此丈量的是氣體靜壓力，不用采取隔離措施。五、雙管壓差式密度計(jì)雙管壓差式密度計(jì)1-長管；2-短管；3-節(jié)流孔；4-被測礦漿或介質(zhì)2425雙管壓差顯示可采用測壓水盒〔單管液柱式壓力計(jì)〕——接入p1、p2，直接顯示雙管壓差，轉(zhuǎn)換成密度讀數(shù)。液位差h就可以直接顯示被測密度。也可將液位高度經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換成電量再進(jìn)展顯示和控制。r0h節(jié)流孔是在管路中插入厚度盡量薄的孔板所構(gòu)成。厚度0.3~0.5mm，孔徑1mm左右。過大節(jié)流作用小，呵斥丈量誤差，過小那么易堵。其大小應(yīng)能使管內(nèi)的空氣以緩慢的速度向被測礦漿中吹泡為宜。節(jié)流孔安裝位置應(yīng)盡量接近壓差丈量管；為保證任務(wù)可靠準(zhǔn)確，又不堵塞節(jié)流孔，氣源必需經(jīng)過凈化和穩(wěn)壓；壓差丈量管可采用高強(qiáng)度塑料管或金屬管，銜接嚴(yán)密，不漏氣；整個(gè)氣流系統(tǒng)除節(jié)流孔外阻力要小，尤其是節(jié)流孔以后的各部分阻力要小，才干丈量更加準(zhǔn)確；兩管的高差?h根據(jù)丈量要求和被測對象的特點(diǎn)確定，普通在能夠的條件下盡量提高兩管高差，以添加丈量靈敏度；雙管式壓差密度計(jì)對介質(zhì)密度的丈量，所測點(diǎn)的密度要有代表性。雙管壓差式密度計(jì)的運(yùn)用本卷須知：262、提高丈量靈敏度的方法重介質(zhì)分選要求介質(zhì)密度穩(wěn)定，根本等于分選密度。正常情況有一個(gè)基準(zhǔn)壓差輸出，密度變化引起的壓差變化與基準(zhǔn)壓差相比很小，這樣就影響到對密度變化的丈量靈敏度。受丈量條件影響又不能大幅提高壓差，普通?h＜50cm。如何提高靈敏度？靈敏度：丈量精度：27分選密度：ρ50為1.5g/cm3；?h為40cm；要求分選精度在±0.01g/cm3以內(nèi)，即分選密度偏向?ρ=±0.01g/cm3。也就是密度的動(dòng)搖范圍。分析如何選擇壓差丈量儀表。

壓差變化量：壓差動(dòng)搖范圍：舉例：正常情況，基準(zhǔn)壓差輸出：28壓差丈量儀表量程應(yīng)大于5.92～5.84kPa，普通選擇儀表為滿量程的2/3為宜。選用量程10kPa，精度1%、0.5%壓差丈量儀表，誤差到達(dá)100、50pa，其丈量精度不能滿足要求。由于基準(zhǔn)壓差的存在，必需選擇大量程儀表來滿足精度要求，但會(huì)使壓差變化值的丈量靈敏度大大遭到影響。處理方法：抵消基準(zhǔn)壓差，使輸出僅為壓差的變化量，從而減小輸出值。采用低壓端補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ杭丛诘蛪赫闪抗芑芈分写?lián)一單管構(gòu)成的規(guī)范壓力。舉例：29舉例：30那么在上例中，輸出壓差的變化量?p為：選用量程100Pa的儀表即可，精度為1%時(shí)，儀表丈量誤差僅為1Pa〔0.01cm水柱〕。丈量系統(tǒng)到達(dá)密度的丈量精度為：舉例：3132該提高靈敏度的方法，也可以用其他類型的壓差式密度計(jì)。結(jié)合詳細(xì)情況實(shí)施。也可采用彈性元件或其他方法給定一個(gè)固定的作用力，進(jìn)展補(bǔ)償。采用基準(zhǔn)壓差補(bǔ)償方法后，要留意：壓差丈量儀表的量程為正負(fù)變化之和，儀表零點(diǎn)向負(fù)方向遷移50%量程?？山?jīng)過儀表零點(diǎn)調(diào)理安裝實(shí)現(xiàn)，也可在基準(zhǔn)壓差補(bǔ)償值上加上量程的50%。由于輸出壓差變化值很小，宜采用微壓差丈量儀表。此時(shí)必需思索過壓維護(hù)。33雙向過壓維護(hù)安裝維護(hù)壓力的整定值應(yīng)不超出儀表單向受壓極限，又必需大于該儀表的最大量程。接高壓側(cè)接低壓側(cè)34雙管式壓差密度計(jì)對介質(zhì)密度的丈量丈量〔電極間電阻變化，偏離報(bào)警〕放大信號執(zhí)行WS3051B-MD系列密度計(jì)用于選煤廠重介懸浮液、煤泥水漿密度在線丈量。可用于檢測濃度在60%左右，密度在3.0g/cm3以下的礦漿密度，用于金礦、銅礦、鐵礦、磷礦等各種選礦廠礦漿密度在線丈量。密度計(jì)具有較高的丈量精度和可靠性、運(yùn)用平安且構(gòu)造簡單、性價(jià)比高。可以選擇管道式法蘭安裝于供漿上料管；也可以選擇罐壁單法蘭或雙法蘭安裝，或單法蘭罐頂裝.

技術(shù)參數(shù)：

精度：±0.005g/cm3/±0.01g/cm3顯示:4位半數(shù)字

量程：0.5～3g/cm3〔單位：g/cm3、kg/dm3、比重、固體百分比含量等〕

集成溫度傳感器，提供高精度的溫度補(bǔ)償

兩線制供電(4-20MA,HART協(xié)議)

任務(wù)電源：16～30vdc供電

35第三節(jié)水柱平衡式密度計(jì)36平衡時(shí)：規(guī)定h0為丈量范圍起點(diǎn)：H0=h0一、根本丈量原理371給料箱，2礦漿入料管，3篩網(wǎng)，4溢流堰，5礦漿溢流管，6礦漿靜壓丈量管，7混合槽，8底流口，9平衡清水柱管，10清水給入管，11傳感器初始平衡調(diào)理H0越大丈量靈敏度越高。即同樣的礦漿密度可得到更高的清水柱hx輸出。但受安裝條件限制不能過高。二、水柱平衡式密度計(jì)的靈敏度被測礦漿大于起始點(diǎn)的密度，那么與清水柱的變化值hx成線性關(guān)系。38入料要有一定的壓力，以防固體顆粒的沉淀，同時(shí)壓力過大會(huì)呵斥給料的不穩(wěn)定，所以在適當(dāng)?shù)牡胤揭霰粶y礦漿；測煤泥浮選入料時(shí)，泡沫進(jìn)入丈量管會(huì)導(dǎo)致丈量誤差，可采用定壓漏斗使泡沫從溢流出去；清水柱一側(cè)要延續(xù)、穩(wěn)定地注入清水，必需堅(jiān)持自在壓頭，不能用封鎖管路，參與量要調(diào)理適度；留意雜質(zhì)堵塞底流口。清水柱的高度可經(jīng)過各種傳感器轉(zhuǎn)換成電量輸出三、水柱平衡式密度計(jì)運(yùn)用本卷須知39優(yōu)點(diǎn)：簡單、丈量靈敏度高，丈量精度可達(dá)±0.005g/cm3。適用于選煤廠重介懸浮液、金屬礦礦漿密度丈量，以及浮選入料濃度的丈量。缺陷：安裝高差大，占用空間大；采樣點(diǎn)必需有足夠的標(biāo)高；其他不利要素，底流堵塞等。四、水柱平衡式密度計(jì)的優(yōu)缺陷40第四節(jié)核密度計(jì)核密度計(jì)又稱為核輻射密度計(jì)，在國內(nèi)也有人叫伽瑪密度計(jì)。如美國Ronan公司原裝進(jìn)口的X96S加強(qiáng)型核輻射密度計(jì)由于其丈量精度高，呼應(yīng)速度快及核子密度計(jì)獨(dú)有的非接觸丈量方式等優(yōu)點(diǎn)，使其非常適用于工礦企業(yè)在線介質(zhì)密度丈量要求，尤其是當(dāng)被測物粗糙鞏固，有腐蝕性或高溫、高壓的惡劣條件。核子密度計(jì)主要用于檢測液體、固體〔例如氣載煤粉〕、礦漿、水泥漿等物質(zhì)的密度及對金屬礦漿濃度〔密度〕的檢測，對其它液體過程反響密度檢測，典型運(yùn)用如電廠脫硫工程中對石膏漿密度的檢測以及礦山對各種礦漿的密度檢測。一根本丈量原理核密度計(jì)是利用能量衰減法對密度進(jìn)展丈量。核密度計(jì)的放射源(SA-1)置入一個(gè)鉛罐內(nèi),安裝在被測管道的一側(cè),探測器安裝在被測管道的另一側(cè)(對稱),放射源發(fā)出的Gamma(伽瑪)射線穿過被測容器的管壁及介質(zhì)到達(dá)探測器,當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)的密度發(fā)生改動(dòng)的時(shí)候，伽瑪密度計(jì)接納檢測安裝－探測器接納的射線能量也發(fā)生變化。核密度計(jì)將檢測到的射線能量的變化電量轉(zhuǎn)換成用戶需求得知的物理量——密度。1根本丈量原理射線經(jīng)過物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度將被衰減，強(qiáng)度隨特吸收物質(zhì)層的厚度、密度和質(zhì)量吸收系教呈指數(shù)規(guī)律衰減。N一射線穿過物質(zhì)后的強(qiáng)度，

N0一投射到吸收物質(zhì)上的射線強(qiáng)度，

μ-質(zhì)量吸收系數(shù)，

ρ一吸收物質(zhì)的密度，

d―吸收物質(zhì)層的厚度。1根本丈量原理可知密度與N之間非線性關(guān)系，但在短量程內(nèi)，根本線性，也可采取補(bǔ)償措施。吸收系數(shù)越小，靈敏度越高，選用射線時(shí)可選總系數(shù)系數(shù)為最小。選煤廠礦漿或重介懸浮液組成是相對穩(wěn)定的。1根本丈量原理1根本丈量原理2核密度計(jì)的安裝二核密度計(jì)的安裝探測器安裝方式探測器接線表示圖相鄰兩管道均安裝核密度計(jì)的表示圖二核密度計(jì)的安裝三核密度計(jì)運(yùn)用平安事項(xiàng)1)凡是安裝有核密度計(jì)的場所,要有固定醒目的禁示牌,提示人們非任務(wù)緣由不要在附近逗留;2)核密度計(jì)的安裝、裝配、移位、修繕和維護(hù)任務(wù),凡屬放射源安裝部分的,都必需由從事放射性任務(wù)的職業(yè)人員來完成;3)在安裝或改換放射源后以及投入運(yùn)用后,每隔三年都必需對放射源安裝的放射走漏情況進(jìn)展一次測試。這項(xiàng)任務(wù)要由職業(yè)人員按照儀器闡明書中所規(guī)定的程序來進(jìn)展;3核密度計(jì)運(yùn)用平安事項(xiàng)4)安裝停工檢修時(shí),假設(shè)必需進(jìn)入安裝有核密度計(jì)的容器內(nèi)部作業(yè),那么事先務(wù)必要將放射源安裝封鎖,必要時(shí)(譬如延續(xù)作業(yè)時(shí)間較長)可由職業(yè)人員將其裝配,暫時(shí)保管起來,等容器內(nèi)檢修任務(wù)完成并封鎖人孔后再裝上;5)當(dāng)安裝發(fā)生火災(zāi)或爆炸等不測事故時(shí),假設(shè)安裝有放射源的容器和管道處于事故區(qū)域內(nèi),那么在處置現(xiàn)場時(shí)首先要將該區(qū)域用警戒標(biāo)識(shí)封鎖起來,由職業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場對射線走漏情況進(jìn)展測試或處置,確認(rèn)平安后才干解禁。第五節(jié)超聲波濃度計(jì)超聲波礦漿濃度計(jì)，可以在管路上進(jìn)展延續(xù)在線丈量。其檢測元件不與被測液直接接觸，又平安可靠。放射性同位素濃度計(jì)雖然也能延續(xù)在線丈量，效果也很理想，但存在平安防護(hù)問題，而且二次儀表比較復(fù)雜。故與之相比超聲波丈量技術(shù)具有更多的優(yōu)越性。超聲波濃度儀可廣泛運(yùn)用于造紙、礦漿分析、化工業(yè)、制藥廠、石油、水處置、廢水監(jiān)控、環(huán)保檢測、食品〔酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品〕等行業(yè)中。

1根本丈量原理聲波是一種縱波。頻率超越人類聽覺上限的聲波稱為超聲波。它通常包括16kHz以上頻率的聲波。超聲波與聲波同樣在各種介質(zhì)中傳播，其強(qiáng)度逐漸被衰減。其衰減的程度與許多要素有關(guān)。超聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，在間隔一樣的情況下其衰減程度是不同的。超聲波在固體顆粒懸浮液中傳播時(shí)同樣符合一定的衰減規(guī)律。因此可根據(jù)該規(guī)律可測定懸浮液中固體顆粒的濃度。1根本丈量原理假定懸浮液中的固體顆粒是剛性小球，其半徑大大小于聲波的波長。按照聲學(xué)實(shí)際，聲波在這樣的懸浮液介質(zhì)中傳播時(shí)，其振幅是按指數(shù)規(guī)律衰減的。可用下式表達(dá)式中：l——聲波在懸浮液中的傳播間隔；r——懸浮液中固體顆粒的半徑；q——懸浮液濃度，以單位體積中的固體分量表示；f——聲波頻率；K1——衰減系數(shù)；Al0——當(dāng)濃度為零時(shí)，傳播l間隔后的聲波振幅；Al——在被測濃度下，傳播l間隔后的聲波振幅。對于煤漿〔礦漿〕，固體顆粒不是球形，而且粒度也不相等。但在顆粒較小、粒度小于1mm時(shí)，其粒度組成相對穩(wěn)定，礦漿濃度又不很高的情況下，可以定性的以為符合上述衰減規(guī)律。1根本丈量原理llAALnflrKq04311=超聲波振幅的衰減規(guī)律Al0Alq02超聲波濃度計(jì)的組成超聲波發(fā)生器礦漿丈量管超聲波接納敏感元件二次儀表發(fā)射源超聲波接納礦漿丈量管L超聲波丈量表示圖3超聲波發(fā)送與接納3超聲波發(fā)送與接納4超聲波濃度計(jì)運(yùn)用中的幾個(gè)問題丈量輸出指示表的刻度，在實(shí)踐運(yùn)用中要經(jīng)過實(shí)測來標(biāo)定。超聲