СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КРУПНОСТИ ЧАСТИЦ В ПОТОКЕ ПУЛЬПЫ
METHOD OF AUTOMATIC CONTROL OF PARTICLE SIZE IN PULP FLOW

Изобретение относится к способам автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы в процессе измельчения материала и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности.
Известны различные способы для определения крупности частиц в потоке пульпы, основанные на ситовом анализе, поглощении ультразвука, дифракции лазерного луча при прохождении через контрольную пробу и многие другие. Основными недостатками большинства известных способов является сложность подготовки пробы к анализу, сложность технической реализации и, как следствие, высокая стоимость, что ограничивает их широкое применение в промышленности.
Одним из немногих способов контроля крупности частиц в потоке, доведенных до стадии промышленного внедрения, является способ контроля, основанный на автоматизации процесса седиментационного анализа (SU, AC №1260759, 1985 г., кл. G01N 15/04.). Автоматический гранулометр, используемый для реализации способа, включает осадительную трубу, сообщающуюся с ней измерительную трубку с датчиком уровня и воронку подачи пробы. Определение крупности в данном устройстве основано на анализе скорости осаждения твердых частиц различной крупности в жидкости под действием гравитационной силы.
Недостатком известного гранулометра является низкая точность измерения, так как скорость осаждения частиц зависит не только от крупности, но и их формы, стесненности движения, плотности жидкости и многих других факторов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы, включающий периодическое ощупывание частиц материала микрометрическим щупом с преобразованием величины частиц, зафиксированных механизмом ощупывания, в электрический сигнал, пропорциональный их абсолютному размеру (RU, патент на полезную модель №20965 2001 г., кл. G01N 15/02).
Недостатком данного способа является низкие надежность и точность измерений, обусловленные рядом причин. Одной из них является то обстоятельство, что при нахождении микрометрического щупа в потоке материала, например в пульпе технологического процесса обогатительных фабрик, он обрастает загрязняющими пульпу включениями, такими, как щепа, ветошь и т.п., что приводит к искажению или полному прекращению измерений. Другая причина заключается в том, что при достаточно высокой плотности потока микрометрический щуп фиксирует (прижимает к измерительной пяте) только самые крупные частички. Эта ситуация иллюстрируется рисунком (фиг.1). Как можно видеть, при определенной плотности материала при возвратно-поступательном движении микрометрического щупа фиксируются и измеряются только наиболее крупные частички. Поэтому пересчет содержания контрольного класса крупности осуществляется по статистической зависимости содержания контролируемого класса от среднего количества наиболее крупных частиц, попавших под измерительный щуп. При стабильной форме кривой распределения расчет по статистической зависимости содержания мелких классов от содержания крупных вполне допустим. Однако на практике форма кривой распределения не остается постоянной, т.к. на ее форму влияет множество факторов, таких, как меняющийся минералогический состав руды, переменные характеристики измельчительно-классификационного оборудования и т.п. В качестве примера на фиг.2 представлена типичная картина деформации формы гранулометрической характеристики. Как можно видеть, одному и тому же значению крупного класса при изменении формы гранулометрической характеристики могут соответствовать различные значения контролируемого класса. Вследствие этого расчет содержания контролируемого класса крупности по полученной при таких условиях зависимости приведет к существенным погрешностям измерения. Гораздо с большей точностью текущую форму гранулометрической характеристики можно аппроксимировать, если есть возможность контролировать некоторые промежуточные классы. Такие условия могут быть созданы, если снизить плотность контролируемой пробы до значения, когда частички твердого будут рассредоточены до такой степени, при которой микрометрический щуп при возвратно-поступательном движении будет фиксировать не только крупные частички, но и отдельные частички других размеров (фиг.3). Используя результаты измерения крупных и промежуточных классов крупности, можно более точно рассчитать содержание контролируемого, существенно более мелкого класса, прямое измерение которого в потоке микрометрическим щупом затруднено.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности и точности измерений гранулометрического состава материала в потоке пульпы за счет устранения влияния на результаты измерений загрязнения пульпы посторонними материалами и нестабильности формы кривой распределения частиц по крупности.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы, включающем периодическое ощупывание частиц материала микрометрическим щупом с преобразованием величины частиц, зафиксированных механизмом ощупывания, в электрический сигнал, пропорциональный их абсолютному размеру, согласно изобретению, отбирают пробу пульпы для анализа, фильтруют, направляют в кондиционирующую емкость, измеряют плотность пробы в кондиционирующей емкости, при этом разбавляют пробу пульпы водой до состояния, обеспечивающего получение монослоя частичек материала при фиксировании их микрометрическим щупом, затем производят прокачку разбавленной пробы в режиме циркуляции по контуру, включающему кондиционирующую емкость и камеру измерения, и осуществляют измерение крупности частичек материала в циркулирующем потоке, проходящем через камеру измерения, в течение периода времени, длительность которого задается по результатам предварительной калибровки, и производят вычисление содержания контролируемого класса по результатам измерения содержаний промежуточных классов крупности.
Предложенный способ реализуется устройством, представленным на чертеже.
На фиг.4 изображено устройство измерения гранулометрического состава для осуществления способа автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы.
Устройство измерения гранулометрического состава содержит кондиционирующую емкость 1 с датчиком 2 уровня и плотности (например, промышленный сигнализатор уровня СУ 802) материала и датчиком 3 аварийного уровня, пробоотборное устройство 4, фильтрующий элемент 5 на тракте подачи пробы в емкость 1, клапан 6 подачи воды на разбавление, циркуляционный насос 7, клапан 8 сброса материала в дренаж, тракт 9 подачи материала в измерительную камеру 10, датчик 11 крупности частиц (например, гранулометр ПИК - 0,74) с измерительным щупом 12, программируемый контроллер 13, входы которого соединены с выходами X1 датчика 11 крупности частиц, Х2 датчика 2 плотности материала, Х3 датчика 3 аварийного уровня, а выходы соединены с управляющими входами Y1 пробоотборного устройства 4, Y2 клапана 6 подачи воды на разбавление, Y4 циркуляционного насоса 7, Y3 клапана 8 сброса материала в дренаж и Y5 датчика 11 крупности частиц.
Способ автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы осуществляют следующим образом.
По команде Y1 программируемого контроллера 13 пробу пульпы отбирают из технологического потока пробоотборным устройством 4 и через фильтрующий элемент 5 подают в кондиционирующую емкость 1. Датчиком 2 уровня и плотности измеряют уровень заполнения кондиционирующей емкости 1 материалом, и если уровень ниже заданного значения, определяемого глубиной погружения датчика 2, контроллер 13 подает команду Y2 на включение клапана 6 подачи воды. По достижениизаданного уровня заполнения кондиционирующей емкости 1 подача воды прекращается. В случае, если уровень заполнения оказался достаточным или был доведен до необходимого значения в результате процедуры, описанной выше, измеряют плотность X1i материала в кондиционирующей емкости 1 и сравнивают измеренное значение плотности X1i с некоторым заданным значением плотности X1 зад, найденным в процессе предварительных исследований и соответствующем значению плотности, при которой обеспечивается получение монослоя частичек материала под измерительным щупом 12 датчика 11 контроля крупности частиц. В том случае, если выявляется наличие неравенства X1i≤X1зад, контроллер 13 подает команды Y4 на включение циркуляционного насоса 7 и Y5 на включение датчика 11 крупности частиц. Циркуляционным насосом 7 пульпа из кондиционирующей емкости 1 по тракту 9 закачивается в измерительную камеру 10 и далее возвращается в кондиционирующую емкость 1. Датчиком 11 осуществляют измерения размеров частичек различной крупности материала в циркулирующем потоке в течение периода времени, длительность которого задается по результатам предварительной калибровки. Результат каждого измерения с выхода X1 датчика 11 поступает на вход контроллера 13, в котором по окончании цикла измерения производится подсчет количества частичек, относящихся к различным классам крупности, и на основании результатов подсчета рассчитывается содержание контролируемого класса крупности. Если же измеренная плотность X1i оказывается выше заданной X1зад, контроллер 13 подает команду Y2 на открытие клапана 6 подачи воды до момента выполнения условия X1i≤X1зад. В том случае, если при подаче воды на разбавление уровень материала в кондиционирующей емкости 1 повышается выше предельного, срабатывает датчик 3 аварийного уровня, контроллер 13 подает команды Y4 на открытие клапана 8 сброса материала в дренаж, Y2 на открытие клапана 6 подачи воды на промывку и цикл работы устройства прерывается. Если же аварийная ситуация не возникает, то далее работа устройства происходит в той же последовательности, как описано выше. По завершении цикла измерения контроллером 13 подается команда У3 на открытие клапана 8 сброса материала в дренаж, Y2 на открытие клапана 6 подачи воды на разбавление и устройство снова готово к следующему циклу измерения.
Таким образом, осуществление операции фильтрации отобранной для анализа пробы, разбавление ее до значения, обеспечивающего получение монослоя частичек материала при фиксировании их микрометрическим щупом и последующее измерение крупности частичек материала в циркулирующем потоке, проходящем через камеру измерения, в течение периода времени, длительность которого задается по результатам предварительной калибровки, позволяют повысить надежности и точности измерений гранулометрического состава в условиях наличия помех, создаваемых загрязнениями пульпы посторонними материалами и дрейфом формы кривой распределения частиц по крупности.