CN108553952A - 底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法 - Google Patents

底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法，属于金属矿山尾矿膏体充填技术领域。该浓密机包括浓密池、稀释絮凝***、剪切脱水***、底流循环***、监测***、预测***、自动调控***，其中浓密池包括直筒、锥部、底部直筒和溢流槽；稀释絮凝***包含尾矿料浆进料***、絮凝剂添加***、稀释水添加***和中心筒；剪切脱水***包括驱动电机、驱动轴和耙架；底流循环***包括锥部循环***、筒部循环***；监测***包括监测数据处理器和传感器***；预测***包括预测处理器；自动调控***包括PLC控制***、阀门、输送泵、驱动电机。本发明对膏体浓密机底流浓度波动范围大、调控实时精准性差的问题有显著效果。

Description

底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法
技术领域
本发明涉及金属矿山尾矿膏体充填技术领域，特别是指一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法。
背景技术
近年来，因其安全、环保、高效、经济等优点，膏体充填技术已成为矿山充填采矿技术的发展方向。尾矿料浆的高效深度脱水浓密是膏体充填技术的核心技术之一，膏体浓密机是尾矿料浆深度脱水浓密的关键设备。从选矿厂出来的尾矿料浆进入膏体浓密机后，在自身重力和絮凝剂的化学力作用下，形成絮团并快速沉降至膏体浓密机底部形成泥层；在泥层中，絮团在泥层压力和机械搅拌力的联合作用下，絮团水迅速排出并形成高浓度底流。但是，在实际生产中，因为尾矿颗粒极细，深度脱水浓密难度大，并且因为尾矿料浆浓度的不稳定等诸多不确定因素，底流浓度的波动范围大，常常很难获取浓度高且波动范围小的膏体料浆，导致充填***不稳定、充填效果不理想。因此，亟待发明一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机及其精准监测与调控***，本发明既能获取高浓度的底流，满足膏体充填的需要，也能精准预测、快速调节底流浓度，保证其在较小的波动范围内，从而保证充填***长时间高效稳定的运行，提高充填效率，保证充填效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法。
该浓密机包括浓密池、稀释絮凝***、剪切脱水***、底流循环***、监测***、预测***、自动调控***，其中浓密池包括直筒、锥部、底部直筒和溢流槽；稀释絮凝***包含尾矿料浆进料***、絮凝剂添加***、稀释水添加***和中心筒；剪切脱水***包括驱动电机、驱动轴和耙架；底流循环***包括锥部循环***、筒部循环***；监测***包括监测数据处理器和传感器***；预测***包括预测处理器；自动调控***包括PLC控制***、阀门、输送泵、驱动电机。
其中：
所述浓密池的直筒、锥部、底部直筒按照从上至下的顺序依次连接，直筒上方内部为中心筒，中心筒与直筒的竖直方向中心线位于同一位置，直筒上方外侧一周为溢流槽，直筒上方一侧从上至下依次连接絮凝剂添加***、矿料浆进料***、稀释水添加***及筒部循环***，直筒正上方为驱动电机；锥部外部上方一侧连接锥部循环***；底部直筒外部下方一侧连接底流管；耙架贯穿直筒内部中下方及锥部内部，驱动轴贯穿直筒、锥部、底部直筒内部并连接驱动电机和耙架；浊度计位于溢流槽内部。
尾矿料浆进料***包括尾矿料浆进料管、进料阀一、输送泵一、浓度计一、流量计一，其中进料阀一、输送泵一、浓度计一、流量计一按顺序设置在尾矿料浆进料管上且尾矿料浆进料管末端接入中心筒内部。
絮凝剂添加***包括絮凝剂添加管、进料阀二、输送泵二、流量计二，其中进料阀二、输送泵二、流量计二按顺序设置在絮凝剂添加管上且絮凝剂添加管末端接入中心筒内部。
稀释水添加***包括稀释水添加管、进料阀三、输送泵三、流量计三，其中进料阀三、输送泵三、流量计三按顺序设置在稀释水添加管上且稀释水添加管末端与尾矿料浆进料管末端相接。
锥部循环***包括底流管、底流阀一、输送泵四、浓度计二、流量计四、锥部循环管、回料阀一，其中底流阀一、输送泵四、浓度计二、流量计四按顺序设置在底流管上，回料阀一设置在锥部循环管上，底流管和锥部循环管相连接；
筒部循环***包括底流管、底流阀一、输送泵四、浓度计二、流量计四、筒部循环管、回料阀二，其中回料阀二设置在筒部循环管上且底流管与筒部循环管相连接。
监测***中的监测数据处理器与传感器***相连，传感器***包括浓度计一、浓度计二、流量计一、流量计二、流量计三、流量计四、浊度计、压力传感器、扭矩传感器，其中浊度计位于溢流槽内部，压力传感器位于底部直筒底部，扭矩传感器位于耙架的外部。
自动调控***中的PLC控制***与阀门、输送泵、驱动电机相连，其中阀门包括进料阀一、进料阀二、进料阀三、底流阀一、底流阀二、回料阀一、回料阀二，输送泵包括输送泵一、输送泵二、输送泵三、输送泵四。
膏体浓密机产生的底流浓度≥70％，浓度波动范围为±1.5％。
耙架的导水杆横向交错排列，耙架的高度为浓密池高度的2/3。
采用该底流浓度自适应调控的膏体浓密机的精准监测与调控方法，包括如下步骤：
S1：尾矿料浆、稀释水、絮凝剂进入中心筒，并启动剪切脱水***，实现尾矿料浆的浓密，膏体浓密机底流质量浓度≥70％；
S2：根据膏体充填所需充填体强度，设定目标底流质量浓度，自动调控***进行自动调控，以达到目标底流质量浓度；
S3：监测***实时监测浓度计一、浓度计二、流量计一、流量计一、流量计三、流量计四、浊度计、压力传感器、扭矩传感器，并将监测数据传输给预测***，预测***预测出下一时段底流浓度、溢流浊度和扭矩，自动调控***根据预测结果对阀、输送泵、驱动电机发送调控指令，进行实时调控，保证底流质量浓度稳定在目标值附近，波动范围为±1.5％，再打开底流阀，膏体料浆经输送管输送至井下进行充填。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该浓密机既能获得高浓度的底流膏体料浆，又能实现膏体浓密机运行的实时监测，并能精准预测下一时段的底流浓度、溢流浊度和耙架扭矩，最终能实现实时快速调控底流浓度，保证浓度波动范围较小；同时，还能根据充填体强度的不同要求快速调节至所需底流浓度并保持稳定，从而保证充填***的稳定运行，节约运营成本，提高充填效率，并满足不同采场对膏体料浆浓度的不同要求，实现个性化膏体充填。基于本发明，还可以高效的把尾矿制备成合格的膏体料浆充填至井下采空区，以有效地杜绝尾矿库所带来的安全环境危害。
附图说明
图1为本发明一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机结构示意图；
图2为本发明实施例中另一种实施方法结构示意图。
其中：1-尾矿料浆进料管，2-进料阀一，3-输送泵一，4-浓度计一，5-流量计一，6-絮凝剂添加管，7-进料阀二，8-输送泵二，9-流量计二，10-稀释水添加管，11-进料阀三，12-输送泵三，13-流量计三，14-驱动电机，15-中心筒，16-浊度计，17-溢流槽，18-驱动轴，19-直筒，20-耙架，21-锥部，22-底部直筒，23-压力传感器，24-底流阀一，25-输送泵四，26-浓度计二，27-流量计四，28-底流管，29-底流阀二，30-输送管，31-扭矩传感器，32-锥部循环管，33-回料阀一，34-筒部循环管，35-回料阀二，36-监测数据处理器，37-预测处理器，38-PLC控制***。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法。
如图1所示，该浓密机包括浓密池、稀释絮凝***、剪切脱水***、底流循环***、监测***、预测***、自动调控***，其中浓密池包括直筒19、锥部21、底部直筒22和溢流槽17；稀释絮凝***包含尾矿料浆进料***、絮凝剂添加***、稀释水添加***和中心筒15；剪切脱水***包括驱动电机14、驱动轴18和耙架20；底流循环***包括锥部循环***、筒部循环***；监测***包括监测数据处理器36和传感器***；预测***包括预测处理器37；自动调控***包括PLC控制***38、阀门、输送泵、驱动电机14。
其中：
所述浓密池的直筒19、锥部21、底部直筒22按照从上至下的顺序依次连接，直筒19上方内部为中心筒15，中心筒15与直筒19的竖直方向中心线位于同一位置，直筒19上方外侧一周为溢流槽17，直筒19上方一侧从上至下依次连接絮凝剂添加***、矿料浆进料***、稀释水添加***及筒部循环***，直筒19正上方为驱动电机14；锥部21外部上方一侧连接锥部循环***；底部直筒22外部下方一侧连接底流管；耙架20贯穿直筒19内部中下方及锥部21内部，驱动轴18贯穿直筒19、锥部21、底部直筒22内部并连接驱动电机14和耙架20；浊度计16位于溢流槽17内部。
尾矿料浆进料***包括尾矿料浆进料管1、进料阀一2、输送泵一3、浓度计一4、流量计一5，其中进料阀一2、输送泵一3、浓度计一4、流量计一5按顺序设置在尾矿料浆进料管1上且尾矿料浆进料管1末端接入中心筒15内部。
絮凝剂添加***包括絮凝剂添加管6、进料阀二7、输送泵二8、流量计二9，其中进料阀二7、输送泵二8、流量计二9按顺序设置在絮凝剂添加管6上且絮凝剂添加管6末端接入中心筒15内部。
稀释水添加***包括稀释水添加管10、进料阀三11、输送泵三12、流量计三13，其中进料阀三11、输送泵三12、流量计三13按顺序设置在稀释水添加管10上且稀释水添加管10末端与尾矿料浆进料管1末端相接。
锥部循环***包括底流管28、底流阀一24、输送泵四25、浓度计二26、流量计四27、锥部循环管32、回料阀一33，其中底流阀一24、输送泵四25、浓度计二26、流量计四27按顺序设置在底流管28上，回料阀一33设置在锥部循环管32上，底流管28和锥部循环管32相连接；筒部循环***包括底流管28、底流阀一24、输送泵四25、浓度计二26、流量计四27、筒部循环管34、回料阀二35，其中回料阀二35设置在筒部循环管34上且底流管28与筒部循环管34相连接。
监测***中的监测数据处理器36与传感器***相连，传感器***包括浓度计一4、浓度计二26、流量计一5、流量计二9、流量计三13、流量计四27、浊度计16、压力传感器23、扭矩传感器31，其中浊度计16位于溢流槽17内部，压力传感器23位于底部直筒22底部，扭矩传感器31位于耙架20的外部。
自动调控***中的PLC控制***38与阀门、输送泵、驱动电机14相连，其中阀门包括进料阀一2、进料阀二7、进料阀三3、底流阀一24、底流阀二29、回料阀一33、回料阀二35，输送泵包括输送泵一3、输送泵二8、输送泵三12、输送泵四25。
膏体浓密机产生的底流浓度≥70％，浓度波动范围为±1.5％。
耙架20的导水杆横向交错排列，耙架20的高度为浓密池高度的2/3。
采用该底流浓度自适应调控的膏体浓密机的精准监测与调控方法，包括如下步骤：
S1：尾矿料浆、稀释水、絮凝剂进入中心筒15，并启动剪切脱水***，实现尾矿料浆的浓密，膏体浓密机底流质量浓度≥70％；
S2：根据膏体充填所需充填体强度，设定目标底流质量浓度，自动调控***进行自动调控，以达到目标底流质量浓度；
S3：监测***实时监测浓度计一4、浓度计二26、流量计一5、流量计一9、流量计三13、流量计四27、浊度计16、压力传感器23、扭矩传感器31，并将监测数据传输给预测***，预测***预测出下一时段底流浓度、溢流浊度和扭矩，自动调控***根据预测结果对阀、输送泵、驱动电机14发送调控指令，进行实时调控，保证底流质量浓度稳定在目标值附近，波动范围为±1.5％，再打开底流阀29，膏体料浆经输送管30输送至井下进行充填。
本发明的实施例如下：
在应用过程中，选矿厂质量浓度20％左右的尾矿浆经过尾矿料浆进料管1进入膏体浓密机中心筒15，通过絮凝剂添加管6添加絮凝剂，稀释水添加管10将溢流槽17中的澄清水输送到尾矿料浆进料管1中对尾矿浆进行稀释10％左右。控制***自动启动驱动电机14，耙架20开始搅拌，实现对尾矿浆的深度浓密，膏体浓密机底流质量浓度为72％。
监测***实时监测浓度计一4、浓度计二26、流量计一5、流量计一9、流量计三13、流量计四27、浊度计16、压力传感器23、扭矩传感器31，并将监测数据传输给预测***，预测***预测出下一时段底流浓度、溢流浊度和扭矩，自动调控***根据预测结果对阀、输送泵、驱动电机14发送调控指令，进行实时调控，保证底流质量浓度稳定在70.5％～73.5％范围内，打开底流阀二29，膏体料浆经输送管30输送至井下进行充填。
如图2所示，在本发明装置中，还可以将稀释水添加管10直接从溢流槽17引出，将溢流槽17内的循环水通过稀释水添加管10添加到中心筒15中，实现溢流水的循环利用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：该浓密机包括浓密池、稀释絮凝***、剪切脱水***、底流循环***、监测***、预测***、自动调控***，其中，浓密池包括直筒(19)、锥部(21)、底部直筒(22)和溢流槽(17)；稀释絮凝***包含尾矿料浆进料***、絮凝剂添加***、稀释水添加***和中心筒(15)；剪切脱水***包括驱动电机(14)、驱动轴(18)和耙架(20)；底流循环***包括锥部循环***、筒部循环***；监测***包括监测数据处理器(36)和传感器***；预测***包括预测处理器(37)；自动调控***包括PLC控制***(38)、阀门、输送泵、驱动电机(14)。
2.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述浓密池的直筒(19)、锥部(21)、底部直筒(22)按照从上至下的顺序依次连接，直筒(19)上方内部为中心筒(15)，中心筒(15)与直筒(19)的竖直方向中心线位于同一位置，直筒(19)上方外侧一周为溢流槽(17)，直筒(19)上方一侧从上至下依次连接絮凝剂添加***、矿料浆进料***、稀释水添加***及筒部循环***，直筒(19)正上方为驱动电机(14)；锥部(21)外部上方一侧连接锥部循环***；底部直筒(22)外部下方一侧连接底流管(28)；耙架(20)贯穿直筒(19)内部中下方及锥部(21)内部，驱动轴(18)贯穿直筒(19)、锥部(21)、底部直筒(22)内部并连接驱动电机(14)和耙架(20)；浊度计(16)位于溢流槽(17)内部。
3.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述尾矿料浆进料***包括尾矿料浆进料管(1)、进料阀一(2)、输送泵一(3)、浓度计一(4)、流量计一(5)，其中进料阀一(2)、输送泵一(3)、浓度计一(4)、流量计一(5)按顺序设置在尾矿料浆进料管(1)上且尾矿料浆进料管(1)末端接入中心筒(15)内部；
所述稀释水添加***包括稀释水添加管(10)、进料阀三(11)、输送泵三(12)、流量计三(13)，其中进料阀三(11)、输送泵三(12)、流量计三(13)按顺序设置在稀释水添加管(10)上且稀释水添加管(10)末端与尾矿料浆进料管(1)末端相接。
4.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述絮凝剂添加***包括絮凝剂添加管(6)、进料阀二(7)、输送泵二(8)、流量计二(9)，其中进料阀二(7)、输送泵二(8)、流量计二(9)按顺序设置在絮凝剂添加管(6)上且絮凝剂添加管(6)末端接入中心筒(15)内部。
5.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述锥部循环***包括底流管(28)、底流阀一(24)、输送泵四(25)、浓度计二(26)、流量计四(27)、锥部循环管(32)、回料阀一(33)，其中底流阀一(24)、输送泵四(25)、浓度计二(26)、流量计四(27)按顺序设置在底流管(28)上，回料阀一(33)设置在锥部循环管(32)上，底流管(28)和锥部循环管(32)相连接；筒部循环***包括底流管(28)、底流阀一(24)、输送泵四(25)、浓度计二(26)、流量计四(27)、筒部循环管(34)、回料阀二(35)，其中回料阀二(35)设置在筒部循环管(34)上且底流管(28)与筒部循环管(34)相连接。
6.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述监测***中的监测数据处理器(36)与传感器***相连，传感器***包括浓度计一(4)、浓度计二(26)、流量计一(5)、流量计二(9)、流量计三(13)、流量计四(27)、浊度计(16)、压力传感器(23)、扭矩传感器(31)，其中浊度计(16)位于溢流槽(17)内部，压力传感器(23)位于底部直筒(22)底部，扭矩传感器(31)位于耙架(20)的外部。
7.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述自动调控***中的PLC控制***(38)与阀门、输送泵、驱动电机(14)相连，其中阀门包括进料阀一(2)、进料阀二(7)、进料阀三(3)、底流阀一(24)、底流阀二(29)、回料阀一(33)、回料阀二(35)，输送泵包括输送泵一(3)、输送泵二(8)、输送泵三(12)、输送泵四(25)。
8.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述膏体浓密机产生的底流浓度≥70％，浓度波动范围为±1.5％。
9.根据权利要求1所述一种底流浓度自适应调控的膏体浓密机，其特征在于：所述耙架(20)的导水杆横向交错排列，耙架(20)的高度为浓密池高度的2/3。
10.采用权利要求1-9所述底流浓度自适应调控的膏体浓密机的精准监测与调控方法，其特征在于：
包括如下步骤：
S1：尾矿料浆、稀释水、絮凝剂进入中心筒(15)，并启动剪切脱水***，实现尾矿料浆的浓密，膏体浓密机底流质量浓度≥70％；
S2：根据膏体充填所需充填体强度，设定目标底流质量浓度，自动调控***进行自动调控，以达到目标底流质量浓度；
S3：监测***实时监测浓度计一(4)、浓度计二(26)、流量计一(5)、流量计一(9)、流量计三(13)、流量计四(27)、浊度计(16)、压力传感器(23)、扭矩传感器(31)，并将监测数据传输给预测***，预测***预测出下一时段底流浓度、溢流浊度和扭矩，自动调控***根据预测结果对阀、输送泵、驱动电机(14)发送调控指令，进行实时调控，保证底流质量浓度稳定在目标值附近，波动范围为±1.5％，再打开底流阀二(29)，膏体料浆经输送管(30)输送至井下进行充填。
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