测试分选机范文（精选7篇）
测试分选机 第1篇
近几年来,国内弹簧工业的产品设计制造工艺生产设备以及弹簧的材料等方面都有了新发展。随着弹簧生产企业质量意识的提高,对先进设备的认识与以往是不能比拟的。所以,能实现弹簧检测的智能化分选设备的开发,也成为弹簧工业发展的需要和必然趋势。
本设计涉及到机械、电子、气动等各学科领域的技术,是一个典型的机电一体化系统,该产品的开发可填补国内弹簧分选仪器生产空白,提高我国弹簧分选设备在境外的竞争能力。
1 弹簧分选系统的设计
一只弹簧有多个参数需要检测,如负荷、刚度、柔度等,其中负荷是最常见的检测指标,它表明了在指定变形的情况下,该弹簧所产生的负荷值,用以控制自动机械所需要的动力,同时又不至于产生过大的载荷。所以本系统就是通过检测弹簧在压缩到一定程度,其力值输出是否达到系统要求,来对成批弹簧进行分选[1]。
本系统采用以奔腾386为核心CPU的工控机嵌入式系统作为控制平台,通过PC总线扩展技术与外围设备数据通讯。驱动装置选用伺服电机及相应伺服控制器,执行设备为气动装置,用户通过拨盘设定力值信息。通过整体设计,用户仅需要输入相关参数,整个系统即可完成指定的分选任务。
2 机械部分设计
为了实现弹簧分选设备的机构设计,需要完成工作台及气动执行回路安装的机构设计,如图1所示。
在图1中,立柱通过螺栓固定在底座上;气缸通过螺栓固定在气缸支座上;压盘安装在称重传感器的顶部;称重传感器的底部通过螺栓安装在竖直运动斜面上;而丝杆则通过滚动轴承简支在底版上,丝杆只能做旋转运动,以带动水平运动斜面移动,而本身不能做轴向运动。这样,当旋转丝杆时,可使得称重传感器做竖直方向的运动,此时如果在压盘与气缸的活塞杆之间放置一标准测力计,则可达到标定称重传感器的目的。
3 电气部分
控制系统框图如图2所示。本系统采用工控机为主控制平台,实现对驱动模块及执行模块的控制,系统参数由用户通过拨码盘输入。
3.1 工控机和AD采集模块
本系统采用以奔腾386为核心CPU的工控机嵌入式系统作为控制平台,AD采集模块以及同外围设备通讯的系统扩展模块都是基于PC总线的扩展模块。
1.气缸2.气缸支座3.立柱4.压盘5.称重传感器6.竖直运动斜面7.丝杆8.水平运动斜面9.底板
由于对弹簧的检测主要是对其被压缩到一定程度的负荷的检测,所以我们采用国际流行的双梁式S梁结构的S型称重传感器作为系统的检测传感器。
AD采集模块的核心芯片为AD1674,该芯片为12位逐次逼近式A/D转换器。通过PC总线的扩展,本系统AD采集模块使用的地址范围为200H-202H,I/O地址译码部分采用74LS688比较器,通过DIP开关即可设置不同的I/O口地址范围。本系统模拟量的输入为单极性输入,AD采集模块的零点偏移及增益调整都是在设定输入为单极性的情况下进行的。而对AD1674芯片而言,其单极性输入为0~10V,可接收有源放大器的电压信号。AD1674的调零及调增益电路如图3所示。
设置模拟输入电压为0~0.0012V,调整零点偏移电位器W1,使得AD1674的数字输出在0000-0001之间跳动,此时零点调整好。设置模拟输入电压为+9.9964-10V,调整增益电位器W2,使得数字量输出在1110-1111之间跳动,则增益认为调整好[1]。
在设计AD采集电路中,抗干扰性也是需要注意的问题。在设计中,应注意:
1)将AD1674芯片的数字地与模拟地在靠近芯片的地方连接在一起。
2)芯片供电电源经过电容去耦后提供给芯片,且其地线与数字地相连。
3)模拟信号的地线与AD1674的模拟地相连。
3.2 驱动模块
弹簧分选机运动控制主要包括两个部分:工作台的高速回转运动、弹簧压缩高度调整运动。在该设备控制系统的设计中,结合现代工业控制技术,采用了以下改进措施:使用两台电机来完成弹簧分选机的运动控制,工作台的高速回转运动由交流伺服控制来实现,弹簧压缩高度调整运动由步进电机来实现[2],其工作原理图如图4所示。
弹簧分选机运动控制由工控机统一控制,通过运动控制模块的设计,很好的实现了该模块与控制系统其他模块的良好配合。该运动控制模块的实现,很大程度的简化了传统弹簧分选设备复杂的传动系统,解决了传统设备工作噪音大、部件磨损快、工作效率低等缺点。
由图4可知,工作台的高速回转运动主要由伺服控制系统实现,CPU通过并口总线与伺服控制器通讯,从而控制主伺服控制电机,实现伺服电机的无级调速及工作台的精确定位。伺服控制器选用华中数控GA-16系列通用伺服器[2]。
该系统伺服运动控制系统如图5所示。
通过拨码盘输入速度值,经单片机处理后,转化成相应的脉冲信号传给伺服器,通过伺服控制器驱动伺服电机按要求动作,同时,单片机接受固定在伺服电机转轴上的光电编码器随着电机转动而产生的反馈脉冲信号,以实现对伺服电机带动分选工作台运行速度的检测控制,并且将电机工作状态通过LCD显示输出。
控制系统软件主要完成电机状态LCD显示、拨码盘数据接收、CPLD数据通讯、控制脉冲输出等任务,在交流伺服电机控制系统中单片机的主要作用是产生控制脉冲序列,它是通过工控机口发送的。系统软件编制采用定时器定时中断产生周期性脉冲序列,不使用软件延时,不占用CPU资源。CPU在非中断时间内可以处理其它事件,唯有到了中断时间,驱动伺服电机转动一步,工控机另一个关键技术在与CPLD的数据通讯,对光电编码器的脉冲反馈信号,工控机不用使用资源去采集,而是当系统软件需要获取相关信息时,直接去提取CPLD内部相关寄存器信息即可。其软件框图如6所示。
3.3 存储器及打印输出模块
在弹簧分选机的控制系统中,分选信息及正品弹簧的压缩力值都需要打印输出给用户,而这些信息只有通过存储器的保存,才不会丢失。对存储器而言,一方面容量必须能够保证弹簧分选机连续工作一天的所有信息都能正确不丢失的保存;另一方面,由于分选工作及打印输出工作对时间的要求,存储器的读取要尽可能快。在该系统中,由于采用上位机并口扩展的方式对存储器进行读取,所以很方便进行2M bit甚至跟大容量的扩展。我们采用了ATMEL公司的AT29C020芯片作为系统的数据存储器。该芯片的存储读取速度快,控制指令简单明了,2M bit的存储空间,完全符合了弹簧分选系统的技术要求。
工控机自带的打印机适配器接口,极大的方便了主机与打印机之间的数据与控制命令的传输,本系统采用的微型打印机,主要提供用户分选整体信息(即某一时段,正品弹簧以及不同段超差弹簧的个数)以及每一个正品弹簧的压缩力值。
4 系统控制软件设计
在控制软件中采用消息驱动的程序结构时,一般是主控程序中只处理消息循环,判断并为消息处理对象发送所需处理的消息。接受消息的对象则以消息响应函数的方式出现,当接受到主程序发来的消息时,消息响应函数获得控制权,作出相应的处理后,将控制权交还给主程序继续进行消息循环的处理[3]。
在弹簧分选系统中,系统功能可以分解为若干相对独立的模块,我们可以将这些任务模块作为系统的子任务来处理,当接收到消息,子任务立即触发,实现各种不同的功能。其整体结构图如图7所示。
控制软件完成以下功能:
1)根据用户要求完成对称重传感器的标定工作;
2)由用户输入用于分选的参数信息,控制系统完成分选工作,同时提供用户智能参数的输入接口;
3)对某一时段的分选信息及正品弹簧的力值信息打印输出;
4)实现对驱动模块及执行模块的实时控制;
5)对系统出现故障实时监控及处理。
5 结束语
基于PC104弹簧分选控制系统具有电路简洁、性能良好、成本低和可靠性高等特点,在弹簧分选设备应用取得了良好的效果,可以实现连续自动筛选,提高弹簧厂家产品检验效率3倍以上。
参考文献
[1]卞宗林,等.国内弹簧高新技术(材料)的发展[J].弹簧工程,2000,(4):3-5.
[2]华中数控GA-16系列使用手册.
测试分选机 第2篇
1 TBS性能简述
TBS是一种干扰沉降分选机,它可以根据物料密度的差别把物料分为两组。一定压力和流速的上升水流进入压力水箱,经过底部分布水板均匀进入槽体形成上升水流;被分选的矿物以一定的浓度和压力通过TBS顶部入料箱切线散开给入槽体。矿浆在槽体中与上升水流相遇,使矿物颗粒做干扰沉降运动。由于矿物颗粒的密度不同,其干扰沉降速度存在差异,沉降速度大于上升水流速度的颗粒向下运动,反之则向上运动。
目前,干扰床分选机已经广泛应用于工业生产,使用效果较好。实践证明,干扰床分选机可以有效回收粗煤泥,可以降低浮选入料的粒度,减少浮选的入洗量,提高选煤厂的经济效益。基于干扰床分选机较好的分选效果,笔者利用西山8号高硫粗煤泥进行干扰床分选试验研究,分析并评价干扰床分选机的脱硫效果。
2 脱硫方法选择
西山煤电集团古交矿区西曲矿开采的8号煤是我国稀缺的主焦煤种,其可选性好,回收率高,但硫分较高,属中高硫煤。由于炼焦煤经过脱硫处理后,必须保证其原有的粘结性、结焦性等性能基本不变,如果采用化学方法脱硫,脱硫后煤的粘结性和膨胀性会降低甚至完全失去;而生物脱硫法的生化反应缓慢,时间长,微生物对温度要求极为敏感,难以推广和工业化。因此,现实的洗选脱硫技术,还只能是物理法、浮选法,其中物理脱硫中的重力脱硫法是目前脱硫方法中最经济有效的方法。
3 西山8号煤粗煤泥性能分析
本次试验煤样是由山西焦煤公司提供的8号主焦煤粗煤泥,原煤灰分15.11%,硫分2.15%。其小筛分和浮沉试验结果如表1、2。
从表1、表2试验结果可以看出,西山8号粗煤泥具有以下特点:
(1)粗煤泥中大于3 mm的颗粒含量高达10.22%,灰分高达21.33%,硫分(2.13%)严重超标;主导粒度级别为1~0.3 mm和小于0.3 mm两个级别;2~0.3 mm粒级的含量高达49.45%。
(2)从3 mm开始,随着粒度的降低,其硫分逐渐降低,但降低幅度不大,煤中的硫分随粒度变化不明显,说明硫的嵌布粒度较细,主要以浸染状黄铁矿居多。
(3)从小浮沉试验可以看出,小于1.4 g/cm3密度级的含量为60.72%,煤质较好;原煤泥的中间密度物含量较低,可选性较好。
(4)低密度物和高密度物中的硫分较高,中间密度级硫分低,即硫分呈“哑铃状”分布。分析认为,低密度级主要以有机硫为主,高密度级主要以黄铁矿硫为主。由此可知,该煤泥适合中等密度级分选。
4 TBS脱硫试验
试验条件定为精煤灰分保持在10.5%左右,上升水流量为38 L/min,此时系统比较稳定。因此,试验主要以生产11级灰分产品为主,对干扰床分选机的脱硫降灰效果进行评价。试验结果见表3。
为了验证不同粒度范围对分选效果的影响,分别对干扰床精煤、尾煤分二个粒级进行研究,实验结果见表4—7。
5 TBS分选效果评定
5.1 产品实际产率计算
利用TBS分选2~0.3 mm粒级的产物浮沉试验数据(如表5所示),借助Excel的规划求解工具,可以十分方便的计算出产品的实际产率。
5.2 分配率计算
根据表5得到的精煤、矸石及计算入料的密度组成,求得分配率数据,对分配率数据建立数学模型,并进行模型的比较,最后选定拟合误差小、模型形态好的反正切模型,公式如下:
式中:b1=-1.2409,b2=4.7845,b3=1.8171,b4=1.4065。
由分配曲线模型(图1),得到如下分配曲线的相关参数:δ50=1.8344,δ75=2.0097,δ25=1.6804。
根据以上分配曲线参数,计算得到分选机性能指标:
重复上述步骤就可以绘出其他粒度级的分配曲线(如图2、3)。
5.3 数据分析
(1)由图1可知:经TBS分选后,2~0.3mm粒度级的实际精煤产率89.96%,精煤灰分10.91%,硫分为1.55%,实际分选密度1.8344g/cm3,Ep值0.1647 kg/L,I值0.1973,数量效率94.38%,错配物总量8.3295%,等误密度1.6943 g/cm3,脱硫完善度:
式中:Sy为该粒级原煤硫分,%;Sj为该粒级精煤硫分,%;Rj为该粒级精煤产率,%;Ay为该粒级原煤灰分,%。
(2)由图2可知:经TBS分选后,1~0.3mm粒度级的实际精煤产率95.55%,精煤灰分12.23%,硫分1.58%,实际分选密度1.9097 g/cm3,Ep值0.2043 g/cm3,I值0.1034,数量效率90.83%,错配物总量3.4911%,等误密度1.9988 g/cm3,脱硫完善度为24.75%。
(3)由图3可知:经TBS分选后,2~1 mm粒度级的实际精煤产率79.73%,精煤灰分8.42%,硫分1.55%,实际分选密度1.6189 g/cm3,Ep值0.148 g/cm3,I值0.2391,数量效率91.97%,错配物总量12.24%,等误密度1.5241 g/cm3,脱硫完善度为7.87%。
6 结论
通过分析西山矿区8号高硫煤的煤质特征、粗煤泥的粒度特性和进行的一系列干扰床系统试验研究,得出以下结论:
(1)煤泥中的硫分基本上是随着粒度的降低而逐渐降低,但降硫幅度不大。煤中的硫分随粒度变化不明显,说明硫的嵌布粒度较细,脱硫难度较大。
(2)该煤泥中硫分分布呈哑铃状,高密度级与低密度级含硫高,中间密度级含硫低。其中,低密度级主要以有机硫为主,高密度级主要以黄铁矿硫为主。
(3)采用数学模型进行不同粒度级的分选效果预测,经干扰床分选后西山精煤产品的硫分一般在1.55%~1.58%,最低灰分则达到8.42%,不同的煤泥粒度具有不同的脱硫效果。此实验也证明脱硫率并不能充分表达煤炭的脱硫效果,该指标具有局限性,应采用更具说服力的脱硫完善度指标。
(4)颗粒的沉降速度不仅与颗粒的密度有关,而且受粒度的影响很大,当粒度范围变宽后,粗颗粒低密度的精煤极易损失到尾煤中,而细粒高密度的矸石极易污染精煤,最终导致分选可能偏差变大。
摘要：分析了西山矿区8号高硫煤的煤质特征及其粗煤泥的粒度特性;利用干扰床分选机TBS对粗煤泥的分选脱硫试验表明,分选出的精煤产品硫分一般在1.55%~1.58%,最低灰分可达到8.42%,不同的煤泥粒度具有不同的脱硫效果。
关键词：干扰床分选机,粗煤泥,煤泥粒度,脱硫效果
参考文献
[1]范肖南.选煤产品实际产率格氏法的快捷计算方法[J].选煤技术,2005(1):44-46.
[2]徐建平.高效的高硫煤物理洗选脱硫技术[J].中国煤炭,2001,27(3):15-17.
干扰床分选机(TBS)的评述 第3篇
近年来,外商向中国推荐采用TBS,一些国内厂家也相继推出类似原理的设备。鉴于国内尚无TBS在选煤厂生产试验的全面、系统的公开报道,本文借用澳大利亚斯特拉特福(Stratford)选煤厂的资料作一简要评述。
1 TBS的工作原理
斯特拉特福选煤厂安装1台直径2.1m的斯托克斯型TBS分选机,它将粒度为1.2～0.35mm、灰分15%的螺旋分选机的粗选精煤进行再次精选,使精煤灰分降低到11%,经过脱泥、脱水后,最终精煤产物灰分可降至10%。
图1为该选煤厂使用的TBS结构示意图。入料通过一个缓冲圆筒切向给入分选机,同时在上升扰动水流的作用下形成干扰床层。低密度颗粒浮起成为精煤,高密度颗粒沉下由排矸口排出。设在干扰床层内的密度传感器发出的信号可控制排矸阀门的开启。为使分选机内扰动悬浮液的密度保持稳定,设置了反馈控制回路,用电容式差压管测定扰动悬浮液的密度。PID控制器接收来自探头的电流信号,与设定密度值进行比较,若实测密度过高,则排矸阀打开,排出扰动床层中的多余物料;反之,则限制床层的物料排放。
在13届国际选煤会议上发表的“斯特拉特福选煤厂75t/h干扰床分选机的优化研究”论文中,对这类TBS分选机的工作原理作了如下表述:“当达到稳定状态后,入料中密度低于干扰床层平均密度的颗粒会浮起,进入浮物产品流,凡密度高于床层平均密度的颗粒则透过干扰床层,由排矸口进入沉物(矸石)流。”
第14届国际选煤会议上的又一篇论文“干扰床层分选机澳大利亚的经验”中,对TBS的工作原理也作了相似的表述:“当达到稳定状态时,入料中那些密度低于干扰床层平均密度的颗粒将浮起,进入溢流;而那些比干扰床层平均密度大的颗粒就穿透床层进入沉物流,通过栓塞阀排出。”
笔者认为,关于干扰床分选机工作原理的上述定义有些言过其实,可能会产生误导作用。现作如下分析。
干扰床层的密度ρ与悬浮液的浓度q有关,其计算式如下:
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式中:q悬浮液浓度,g/L;
δ固体颗粒平均密度,kg/L。
干扰床层中固体颗粒运动所受阻力的大小,主要取决于其体积含量,它可用固体容积浓度λ来表示:
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干扰床层中液体所占体积的百分比称为松散度θ,用来表征固体颗粒的稀疏程度,θ值越大,颗粒所受的干扰阻力就越小。
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表1列出了在不同浓度条件下,干扰床层的密度、容积浓度和松散度大小,图2、图3用坐标图形式直观地表示了这些参数的变化规律。
国内外研究者指出,容积浓度不应过高,否则悬浮液将失去流动性,不同质量的颗粒无法在其中相互运动、转移分层。对于粒度较细的悬浮液,容积浓度λ超过40%～44%时,就失去了流动性。用作分选介质的悬浮液,容积浓度最好不超过33%。
按照上述原则,干扰床层的悬浮液浓度应在400～550g/L,相应的密度不超过1.200kg/L。
对于我国的煤质情况,粗煤泥的分选密度多数在1.35～1.65kg/L。根据上述分析可知,将干扰床层平均密度调控在这一范围,是完全不可能的,所以不能将TBS的工作原理定义为煤粒按床层密度的差异进行分选。保持床层密度在合适范围内,只是起到辅助作用而已。澳大利亚斯特拉特福选煤厂的TBS在生产中干扰床层密度设定值为1.14～1.18kg/L(分选结果见表2),这与上述分析是吻合的。实质上,TBS分选机是在重力场中依据非均匀粒群在上升水流中的分层规律,实现轻、重产物分选的设备。
2 以等沉比为标准进行窄级别分选
颗粒的自由沉降末速与其密度、粒径、形状有关,因而在同一介质中,密度、粒度、形状不同的颗粒可能有相同的自由沉降末速V0。具有同一沉降末速的颗粒称为等沉颗粒,其中密度小的颗粒粒径d1与密度大的颗粒粒径d2之比称为等沉比e0(见图4)。
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在合适的等速上升水介质流的作用下,非均匀粒群悬浮分层的规律适用于TBS的工作过程,其分层情况如图5所示。最终趋势是:按密度而言,高密度的重颗粒居下层,低密度的轻颗粒居上层;按粒度而言,粗粒级在下层,细粒级在上层。而粒度稍小的重颗粒与粒度较粗的轻颗粒彼此混杂,由于它们具有相同的干扰沉降速度,故称之为干扰沉降等沉粒。两者的粒径之比谓之干扰沉降等沉比eg。
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式中:n指数,一般取n=4.7。
在某一悬浮高度,粒群处于混杂状态时,对于相同的颗粒间隙,粒径小者容易升降,表现为松散度大;粒径大者不容易升降,表现为松散度小。
在TBS分选机中设置一定浓度干扰床层的目的就是增大干扰沉降等沉比。当然这也会产生负面影响,由于悬浮液浓度提高,颗粒的运动阻力随之增加,分层速度降低。
TBS的分选过程必然遵循非均匀粒群悬浮分层的规律,其入料上限dmax和入料下限dmin的比值i要小于干扰沉降等沉比eg,即:
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这就说明了该类设备只能按窄级别分选。
我国陈子彤等在实验室对干扰床分选机分选粗煤泥的研究试验结果表明:当粗煤泥为1.6～0.8mm级别时(即i=2.00),可能偏差E<0.1kg/L;而当粒度为1.6～0.28mm级别(即i=5.71)时,分选效果急剧变差。这个结论与本文的分析以及斯特拉特福选煤厂TBS的分选级别(i=3.43)完全一致。
3 生产情况简评
斯特拉特福选煤厂TBS的生产指标见表2。由表2可以看出:
(1)分选精度可用可能偏差E值大小来衡量。对于分选效果好的3#入料,E值为0.10～0.16kg/L;对于分选效果差的2#入料,E值为0.20～0.26kg/L。在MT/T811-1999《煤用重选设备分选下限评定方法(Ⅰ)》中规定:当-0.5mm某一粒度级的可能偏差小于或等于0.10kg/L时,判定为有效分选。显然按我国的技术水平考核,该厂的TBS分选精度是不合格的。
(2)处理量低。该厂的TBS设计处理量为75t/h,而在最好的分选指标E=0.10kg/L时,处理量为60t/h,仅为设计能力的80%。
(3)入料细粒级含量高,影响分选效果。该厂分选指标相对较好的3#入料粒度组成见表3,其中小于入料下限(-0.35mm)的粒级产率约为12.0%。而2#入料分选效果差的主要原因是细粒级含量远比前者多,这表明细粒级含量增多后,TBS的分选指标就会严重恶化。对于细粒级含量多的入料,为获得满意的分选效果,需要采取选前有效预先分级脱泥措施,这在实际生产中难以实现。
(4)斯特拉特福选煤厂的工艺流程见图6。原料煤进入重介质旋流器之前需经分级筛、脱泥筛两道作业;粗煤泥进入螺旋分选机之前需经脱泥旋流器和弧形筛两道作业,将粒度控制为1.2～0.35mm;粗煤泥需螺旋分级机粗选、TBS精选;选后的精煤还要经产品旋流器和离心机脱泥、脱水。用中国技术水平来衡量,该流程是非常复杂的。即便如此,对含细泥量大的2#入料,还是达不到预期的分选效果。
4 思 考
对于采用TBS工作原理的分选设备,必须严格按照窄级别分选。如果粒度超过上限,则低灰分的大颗粒必然会损失到尾煤中;如果粒度低于下限,则高灰分的细粒又会污染精煤。
当研究选煤厂是否采用TBS时,首先要把它置于全厂的工艺流程中,从技术经济合理性角度全盘考虑。澳大利亚等国仍采用传统的原料煤预先分级脱泥、重介质旋流器分选工艺,对于预先脱除的粗煤泥不得不用螺旋分选机、TBS等设备联合分选,围绕TBS,前后共有8道作业。
21世纪以来,我国选煤工业得到突飞猛进的发展。中国由选煤大国向选煤强国迈进的主要标志之一,就是由唐山国华科技有限公司推出的大型、高效、简化的不分级、不脱泥无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺和设备。针对原料煤选前分级、脱泥复杂和效率低下等问题,采用选后浓悬浮液及时适量分流和若干强化脱介、介质回收措施,能够达到低介耗的先进水平;采用三产品重介质旋流器煤泥重介质旋流器组合分选工艺,将三产品旋流器精煤所携带的含有细粒级磁铁矿粉的浓重悬浮液适当分流到煤泥重介质旋流器,其轻产物和重产物分别进入重介质回收循环系统,并无需单独设置相关作业,只需煤泥重介质旋流器一道作业,工艺流程大大简化。粗煤泥在离心强度达70～120的煤泥重介质旋流器离心力场下进行分选,可能偏差为0.08～0.10kg/L,分选下限可能达到0.1mm。
5结语
干扰床分选机(TBS)不是按干扰床层的密度大小对粗煤泥进行分选的设备,确切地讲是在重力场下非均匀粒群在等速上升水流中轻重产物按干扰沉降原理悬浮分层的设备,根据该类设备的特性,只能遵循窄粒级分选的原则。
对澳大利亚斯特拉特福选煤厂的TBS工作情况分析结果表明,该厂不但工艺流程复杂,而且按中国目前的技术水平衡量,其表征分选精度的可能偏差E值也不合格。
在我国对选煤厂采用TBS技术作可行性研究时,不仅要考虑设备自身的结构、工作原理、价格,还要考虑到煤质(中国煤炭可选性差、煤泥量大、粘土类矿物质多的情况居多数),将其放在整个工艺流程中,从技术经济合理性上全面权衡。
参考文献
[1]R B Drummond,A R Swanson,S K Nicol,P G.Newling.斯特拉特福选煤厂75t/h干扰床分选机的优化研究[C].第13届国际选煤会议论文集,1999:198-204.
[2]R.Drummond等.干扰床层分选机—澳大利亚的经验[C],第14届国际选煤会议论文集,2003:371-383.
[3]张家骏,霍旭红.物理选矿(高等学校规划教材)[M].北京:煤炭工业出版社,1992.
水果分选机信号采集方法研究 第4篇
我国水果分选设备过去多年来由于国内市场发展水平的制约,需求量并不是很高,主要依赖进口。随着近年来水果市场在国际市场的开拓,水果产后加工业对水果分选设备的需求急剧上升,因此促进了农业机械生产厂商加紧研发和制造国产水果分选机械的积极性。水果产后加工的一个重要环节是水果的分级分选[1],因此,水果的分级已经和我国水果的市场竞争力紧密相联,而水果分级加工和分选依赖于水果分选设备的发展水平。
本文介绍一种按重量分级的水果分选设备的设计,这种设备利用称重式传感器对水果进行动态测量,从而将水果按照重量大小进行自动分类。而测量过程中设计者对传感器信号的认识和分析牵涉到这台机器分选精度和速度指标,本文在此进行了一个简要的讨论。
2 水果分选机构成
水果分选机通常由上果段、分选传感器段和分果出口段组成(图1)。
上果段将打蜡后的水果平稳装入果杯,并向前运行至传感段,这一段要求尽量使水果在进入传感段之前水果保持运行的平稳,以减弱上果瞬间的机械振动对传感信号的影响。
分选传感器段是水果称重的关键部位,所有的水果及果杯在传送铰链的带动下通过此段时,被安装在此段的称重传感器测量到其重量信号,作为控制器C P U计算水果重量的依据。因此,这一段的结构设计、传感器式样的选择、传感器的安装对于水果的测量结果有重要影响。
这一段的结构由两根并行的整体铸铝导轨构成(图2),导轨有一个凹形长方型槽口,槽内分别固定悬臂梁式压力传感器,传感器上水平安置一块长方形钢板,长度与果杯所占长度相当,钢板的表面处理的极为光滑,钢板与铸铝表面处同一平面,与铸铝保持一定缝隙,以避免钢板在称重的时候由于与周围的铸铝接触产生数据误差。钢板与铸铝的缝隙不能过大,以避免果杯负载着水果划过该段时产生震动,这个震动对于水果的称重影响很大。铸铝导轨面被加工成光洁度非常高的两边低中间高的拱形结构。铸铝朝向上果段的一头高低正好使果杯的在铰链的拖动下,其四只称重压脚在铰链的垂直支撑下平滑落到导轨上。由于拖动果杯前进的铰链在整个生产线呈水平状态,并且铰链的高度与铸铝的斜坡最低点一致,果杯的垂直方向的重量在上果段和分果段都压在铰链上。当果杯被拖送到传感段的时候,随着果杯向前移动,铸铝斜坡越来越高,果杯的称重压脚被光滑的铸铝表面钢板托起,果杯及水果的重力因此逐渐与铰链脱离。当果杯滑动到重力传感器部分时,果杯高度达到最高点,短时间内果杯重力完全脱离铰链,果杯的四只称重压脚全部压在重力传感器的钢板上。传感器利用果杯重力脱离铰链快速通过传感器的短暂时间迅速采集数据,经CPU的计算,得到果杯与果杯上所置水果的重量之和。
分果段是在一段传送带侧面安排了若干个出果口和接果槽,每个口设计一个控制出果的电磁阀。当已经在传感段被测出重量的水果通过相应的出果口时,CPU会及时发出控制命令,令该出果口的电磁阀动作,水果因此滚入接果槽。出果口越多,则水果品级的分选可以越细。
3 称重传感器
选择的称重传感器是悬臂梁式称重传感器,它是利用电阻应变原理设计的传感器,特点是灵敏度较高。当重力以垂直方向作用于铝质悬臂梁末端时,梁的上表面产生拉应变,下表面产生压应变,上下表面的应变大小相等符号相反。粘贴在上下表面的应变片也随之拉伸和缩短。得到正负相间的电阻值的变化,经相应的测量检测电路把这一电阻变化转换为电信号,从而完成了将外力变换为电信号的过程。
将电阻值转化为电压信号的电路为惠斯登电桥(图3)。由于四只电阻的温度环境相同,因此可以抑制温度变化的影响。桥臂电阻由R1、R2、R3、R4四个应变电阻组成,US L为激励电压。当四个电阻平衡时,US C输出为零,当悬臂梁受力变形使应变电阻失去平衡时,US C线性反映电阻变形情况。正确地测量这一电压的变化,就会得到被测物体的重量。
4 传感器输出信号及波形分析
利用数字示波器在流水线上对单个水果通过传感段时的传感器输出信号经过线性放大后输出电压进行测量,发现由于流水线上果杯及传送带的震动等因素的影响,造成传感器输出的波形并非简单线性[2](图4)。我们将这个信号看作一个离散的时域信号,根据信号的频域分析原理,采用FFT将至转变为频域谱线,可知其频谱中的主要成分应为这个振荡频率、包络的频率以及直流成分[4]。其中直流成分应为传感器测得的果杯加水果的总重量。需要采用低通滤波的方法将此阻尼波形的高频成分去除,以求得测量期间的直流成分,才可以计算出准确的水果重量。
当流水线高速运行时,传感器输出信号比上述情况复杂(图5)。此时的波形看上去很紊乱,每个水果的波形包括了本身的重量直流信息,还包括本次水果的振动信息和上一只水果尚未衰减完的振动信息,同时也含有整个流水线机械部件在运行时不同部位的有规律和无规律的各类振动信息[3]。由于流水线的运行速度很快,在每一个水果的测试窗口中,准确把握采集有效数据的时机对于测量结果影响很大。只有准确采集到不受其他因素影响或者可以有效排除其他因素影响的数据段,才可计算出水果的重量。
5 称重信号时间段研究
采集数据的时机对测量结果的影响很大,直观上看这个时机必须是果杯的四只支撑脚全部落在传感器钢板上的时候。动态果杯如果以每秒10个的速度通过测试区域,则每个果杯相隔时间约为:
而各个果杯之间大约有总距离的五分之一的间距,这段间距内不能用于测量。这段时间段约为:
当四只支撑脚都在钢板上的时候采集的重量数据应该就是该果杯的数据。由于果杯不是静止被测目标,通过在原型机上的实际测量,可以得知测试出的电压值在果杯高速通过传感器钢板时是阻尼振荡波形。从波形可以分析出,在生产线运行时,当果杯支撑脚落入称重传感器钢板的瞬间(图中t1),波形呈剧烈振动状,并且短时间不很规则(图示中的t1到t2段)。在大约20到40毫秒之后,振荡波形趋于规整,呈阻尼振荡状波形(t2到t3段)。
根据试验所得结论,测试有效数据应在t2到t3阶段取得才比较可靠这段时间大约有:
相应地,当称重速度达到每秒20头时,每头水果通过传感器的时间:
不能用作测量的间歇时间:
则真正测量的时间:
这样采样在每秒20头水果称重的情况下几乎没有机会采样,当然也就谈不上称重了。
根据采样定理,我们知道,我们在对模拟信号数字化采样的时候,采样率越高,则数字信号还原的保真度越高。由于振动波的周期大约只有140Hz,假设采样时间10毫秒,采样周期只有不到两个振动周期,这种采样样本显然不能作为测量依据。因此,在称重速度很快的情况下,只好采用一些受前一水果震动影响较大的不稳定时间区段,才有可能扩大采样样本,实现称重数据的采集。好在从原理上分析,前一水果的震动只有交流部分在影响测量结果,直流部分已经随着果杯离开而消失。只要在测量后一果杯时能够成功分离交流分量,也就是高频分量,就可以准确测得果杯的重量值。
根据样机试验,我们最后确定时间划分方案:
振动不稳定区域:t1-2=10ms
采样时间:t2-3=t-t3-4-t1-2
当所测水果速度提高后,采样样本周期会减少,水果的测量精度有相应的降低。从样机的实验也证明了这一点。
6 结束语
目前进行水果分选机的设计的国内单位很多,大家都希望尽快设计出令水果分选市场满意的分选机。目前的工作焦点在于如何提高分选速度,提高分选进度,同时降低生产成本。通过对水果分选机的设计与研究,笔者认为提高水果分选机的性能指标与研究传感器信号紧密相关。因此,我认为同行工程师们对这个问题值得进一步讨论。
参考文献
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[3]郭书立,曹立文,李立军,悬臂梁在冲击力作用下的自由振动理论分析及实验验证[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2001,(2):91-94.
水果分选机称重模块调理电路设计 第5篇
关键词：水果分选机,称重模块,调理电路,AD7195芯片
0 引言
近年来,人们对水果品质的要求不断提高,同时为了提高水果的商业价值,扩大鲜果出口,对水果进行严格的质量分级就变得尤为重要。而人工分级生产率低且分选精度不稳定,实现水果的机械化、自动化分选作业势在必行。
目前,国内外学者在利用机器视觉技术对水果外部品质检测方面进行了大量的研究,取得了重大进展。现已能够利用机器视觉技术实时检测水果的大小、颜色、表面缺陷状况和果形等品质,且效果令人满意。在水果质量分选方面,国外研究比较成熟,能够比较准确地检测动态水果的质量,而国内在此方面研究的还较少。
多数情况下,水果按外观品质要求分选完成后,在包装上市之前还要求给出其质量值,而目前的水果分选机大多侧重于机器视觉或质量单一方面的研究。为此,拟在水果机器视觉分选机上安装一个称重模块,使得分选机能实时检测水果的外观品质和质量,并将水果质量信息与外观品质评定结果实时融合得出最终分选等级。本文基于AD7195芯片,设计出了称重模块的调理电路。它主要实现桥式应变称重传感器信号的放大、AD转换、传感器的毫伏级信号与质量之间的线性转换以及质量信号的输出和处理。
1 调理电路概述
设计的调理电路主要有放大器、AD转换器、滤波器和微控制器等组成,如图1所示。称重传感器输出的信号经放大电路放大、AD转换和滤波电路滤波后传给微处理器,然后由微处理器对信号进行处理。
由于传感器动态特性中不可避免地存在非线性的成分,因此本设计中微处理器利用特定的数学模型和数字处理技术对传感器的信号进行软件修正和补偿,然后转换为质量信号并输出,从而提高了测量结果的精度和线性度。
2 关键技术研究
本设计中,电路实现的功能虽然简单,但由于多种噪声的影响,对于一般满量程输出为20mV的传感器,要达到0.15μV/20mV的精度,还是十分困难的。激励源、参考源性能以及热偶电压、温漂、噪声等因素都影响了精度的提高。经反复对比,设计的调理电路采用比率测量方法克服激励源、参考源性能对测量精度的影响,用交流激励抑制热偶电压、温漂、噪声等因素的影响,并针对应变式称重传感器本身的特点,采用线性插值方法建立AD转换输出值与质量值之间的对应关系,且采用三次多项式最小二乘拟合对数据进行补偿,以提高测量结果的线性度和重复精度。
2.1 比率测量
A/D 的精度与基准源及电源密切相关,而在电源类芯片中,以参考源类芯片的精度和热稳定性最好。然而一个性能相当好的电源芯片,以ADI公司参考源芯片AD780为例,这是一个性能相当好的电源芯片,它的精度为2.5V±1mV(max),温漂为310-6/℃(max) ,也就是说它本身的精度也只有0.04% 。假设环境温度变化50℃,则温漂将达到0.015%,无法达到系统精度要求(0.15μV/20mV)。
所谓比率测量,就是A/D芯片的参考源和激励源电压由同一电源芯片所提供,图2所示为比率测量方法的原理。
比率测量中,A/D转换的基准电压Uref采用供桥电压(供给应变电桥传感器的激励电源电压)分压得到,即供桥电压UDD与基准电压Uref成比例关系。则
Uref=A'UDD (1)
其中,A′为分压比。
传感器的输出信号电压UO为
Uo=βFUb (2)
其中,β为传感器的灵敏度;F为传感器上所受重力的相对值。
A/D转换器的输入电压平均值Ui为
Ui=AUo (3)
其中,A为前置放大器的放大倍数。
AD转换器的输出值N为
其中,N1为时间常数。
根据式(1)～式(4),求得
其中,A,β,N1,A′都是常数。
由式(5)可知,采用比率电压测量技术后,AD转换器的输出值N只是被称质量F的函数,与供桥电压UDD无关。这样就消除了由于供桥电压的不稳定而产生的计量误差,从而在很大程度上提高了测量结果的精度。
2.2 激励方式
应变电桥式称重传感器属于无源传感器,需要外加直流或交流激励。直流激励的优点是实施简单、成本低,其缺点是由失调和寄生信号感生的热偶效应产生的直流误差信号混杂在实际信号中,它们将以不可预测的方式改变。虽然交流激励方法实施起来成本高,但可大大提高称量的精度。
要达到0.15μV/20mV的精度,则系统中的失调电压之和必须至少小于0.15μV,但系统中不可避免存在某些失调误差源,再加上温漂、噪声干扰的影响,混在在实际信号中的误差电压大大超过了系统设计要求的最小分辨电压的大小。
图3所示是一般电桥激励中选用的直流激励方法。假设EOS是所有失调电压之和,则传感器的输出电压为UOUT=UA+EOS。图4为采用交流激励时正向激励和反向激励的电桥电压输出情况。正向激励时UOUT=UA+EOS,反向激励时UOUT=UA-EOS,则失调电压之和EOS在2次测量中被消去。因此,通过交流激励,可以有效抑制系统中与被测信号相串联的失调电压的干扰。
2.3 数据处理
本设计的标度转换是线性转换,转换公式可写为
Y=(Y1-Y0)(X-N0)/(N1-N0)+Y0
其中,Y为参数测量值;Y1为参数量程终点值;Y0为参数量程起始值;X为测量值所对应的模数转换输出值;N1为量程终点所对应的模数转换值;N0为量程起点对应的模数转换值。
以上的Y0,Y1,N0,N1对于某一固定的被测量参数来说是常数,对于不同的被测参数它们有不同的值。本设计是基于单片机的测量系统,因此可以随被测对象的不同用软件的方法来进行不同的标度转换,这就使得它具有很好的可移植性和通用性。
由于传感器动态特性中不可避免地存在非线性的成分, 因此应对输出信号进行非线性补偿。实验分析表明,三阶多项式最小二乘曲线拟合能得到很好的效果,因此本系统选用此法对数据进行补偿。
3 电路的硬件实现
该电路的5V电源由ADP3303低噪声调节器产生;微控制器选用成本较低的8位单片机AT89s52;AD芯片选用ADI公司生产的AD7195芯片。
ADP3303属于ADP330x系列精密低压差anyCAP稳压器,采用新颖的架构、改良的工艺和新封装,与传统低压差线性稳压器相比性能更出色。它采用专利设计,仅需一个0.47μF输出电容便可保持稳定。这款器件使用任何电容均可稳定工作,与电容的ESR(等效串联电阻)值无关,包括适合空间受限应用的陶瓷型(MLCC)电容。ADP3303在室温条件下可以达到±0.8%的出色精度,温度、线路和负载调节的整体精度为±1.4%。200mA时,其压差仅180mV(典型值)。除了全新的架构和工艺之外,ADI公司的新式专有散热增强型封装,可以处理1W功耗。 ADP3303具有较宽的输入电压范围(3.2～12V),并提供200mA以上的负载电流。该器件具有一个错误标志,当该器件即将产生失调时,或者短路、热过载保护激活时,该错误标志会显示相关信息。
AD7195是一款适合高精密测量应用的低噪声完整模拟前端。它集成一个低噪声、24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)。片内可编程低噪声增益前端意味着可直接输入小信号,内置交流激励用于消除桥式传感器中的直流感应偏置。这款芯片可配置为两路差分输入或四路伪差分输入,片内4.92MHz时钟可以用作ADC的时钟源,也可以使用外部时钟或晶振。AD7195具有自校准、系统校准和背景校准功能,可以消除零点误差、满量程误差及温度漂移的影响。它的输出数据速率可在4.7Hz～4.8kHz范围内变化,且具有零延迟特性。
AD7195 的输入信号加至专有的基于模拟调制器、具有可编程增益的前端, 调制器的输出由片内数字滤波器处理, 并且通过片内控制寄存器可对此数字滤波器编程, 允许选择滤波器的截止频率和稳定时间;但滤波器的选择会影响以编程输出数据速率工作时的均方根噪声和无噪声分辨率。
前端数据采集电路如图5所示。质量信号转换为电压信号输出,AD7195芯片得到信号后经过放大、滤波,然后将模拟信号转换为数字信号输出到AT89s52单片机。单片机对采集到的信号进行补偿,转换为质量,然后可通过LED显示或者通过串口连接到PC机上进行存储或进一步的分析处理。
4 实验与结果
设计的调理电路中,AD7195采用5 V基准电压,增益设置为128且器件配置为双极性工作模式。称重传感器的满量程输出为20 mV,一阶滤波器陷波设置值为4.7Hz,此时AD7195的均方根噪声为6 nV,峰值噪声为40 nV。此时,理论无噪声采样数为
如果选用的称重传感器满量程为1 000g,则理论上水果分选机称重模块可以达到的分辨力为
在实际操作中,称重传感器本身会引入一定的噪声。AD7195的漂移也会导致输出结果产生一定的时间和温度漂移。为验证调理电路的精度,把调理电路接上量程1 000g,满量程输出为20mV的称重传感器。分别选择0.5,1,10,100,500g的5个砝码,对每个砝码进行8次测量,测量结果如表1所示。
测量结果表明,系统的精度达到0.02,重复性为0.011。同时,对8组数据进行拟合,得到非线性误差为0.004 3%,说明系统具有较高的线性度。尽管系统的实际精度低于理论值很多,但是完全可以满足水果称重的需要。
5 结论
本文基于AD7195芯片设计出了水果分选机称重模块的调理电路。通过采用比率测量和交流激励的数据测量方法,提高了测量的精度。软件非线性数据补偿确保了输出的高线性度和测量结果的重复性。实验表明,该调理电路具有较高的称量精度、线性度和重复性,可满足大多数水果的称重分选的要求。
参考文献
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[5]Analog Device Inc.AD7195 datasheet[EB/OL].[2010-01-30].http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD7195.pdf.
[6]Analog Device Inc.ADP3303 datasheet[EB/OL].[1998-12-31].http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADP3303.pdf.
X射线分选机拣选钼矿石试验研究 第6篇
金堆城钼矿位于秦岭东段著名的西岳华山南麓, 矿区面积4.5 km, 是一个集采矿、选矿、冶炼、加工、科研、贸易为一体的大型企业, 是中国规模最大、最具代表性的钼生产企业, 年产45%的钼精矿近4万吨, 约占全国产量的一半。金堆城露天矿采矿场是该公司的主要矿石原料基地, 目前年采出钼矿石1000多万吨。
试验研究所用设备由俄罗斯《RADOS》公司生产型号为CPФ4-150的X-射线分选机。X-射线分选机是由前苏联组织国内专家集体攻关, 最后由俄罗斯《RADOS》公司实现工业生产、推广应用的新型选矿设备。它可广泛应用于金属、非金属、贵金属和其它稀有矿石的预选中, 特别是对日趋贫化的原矿经一段粗破后, 通过X-射线分选机的甄别, 可提前丢弃尾矿, 从而提高原矿品位, 减少入磨废石, 提高磨矿效率, 增加选矿处理能力, 可有效提高选矿厂综合经济效益。
一、X射线分选机概况
1、X射线发展及应用
在1895年伦琴发现了X-射线, 并用他的名字命名, X-射线在人类社会的发展中起了很重要的作用。现在, 这是唯一一种广泛用于医学, 科学和技术领域的射线。X-射线光谱分析就是使元素的特定X-射线辐射统一, 在X-射线光谱分析中, 材料的分析厚度取决于主辐射和辅助辐射的能量 (但是主要还是取决于特定X-射线分选元素的分析) 一般是0.01-1mm仅仅是表层工作。这个特点或这个因素决定了X-射线分选技术的主要基础, 和对工艺本身的要求。
2、X射线分选机技术指标
X-射线分选机有СРФ3-300和СРФ4-150两种主要型号 (以下简称分选机) , 适用于干法预选和分选工艺类别的矿石和贵金属, 黑金属, 有色金属以及其它种类的矿石和原料。分选机的用途是根据有价值元素的含量自动分选块状矿石。在确定分选矿石的质量的基础上用X-射线的方法分析矿石, 以激发和记录分析元素的X-射线特征曲线为依据。最大生产力取决分选矿石的粒度及密度, 生产率的最佳数值取决于原矿的品位、粒度分布及对分选的技术要求。
3、X射线分选机的工作原理
分选机通过X-射线扫描矿石表面形成不同的波谱图, 从而判别是否有矿山所需要的矿石, 按矿山的要求进行分选。它主要依靠元素的含量作判别, 而不管元素以何种化学方式出现。
矿石填入接收料槽, 然后借助震动输送器进入到振动筛。在震动的作用下矿石沿着特殊结构的槽向振动筛运动形成矿石流, 保证矿石逐次从矿石槽边缘下落到X-组件的测量区。
在测量区每一块矿石都要受到X-射线的第一次辐射 (Х-1) .在矿石的表层产生第二次辐射射线的激发 (Х-2) , 然后在检测组件上记录射线 (Х-2) 形成光谱, 由元素X-射线辐射曲线和第一次辐射的散射曲线组成。
最后在执行机构, 依靠挡板的击打作用偏离轨道然后掉入接收槽, 进入矿石 (可分选矿石) 输送带。其他矿石依照自然下落轨迹落入另一个接收槽进入另一条输送带 (尾矿) 。
4、应用企业
目前, 各类型分选机已广泛应用于俄罗斯各类型矿山企业, 给他们带来了巨大的收益。部分企业如下下表:
5、X射线分选机与同类产品的比较
目前, 除RADOS公司研制、开发出X-射线分选机, 即通过X-射线在线检测矿石从而实现工业生产应用, 尚未听说有其它公司或单位有同类型产品, 虽然X-射线荧光分析仪目前在矿山的使用已是很普遍。类似的预选矿设备, 有德国COMMDAS公司生产的一种可见光选矿设备, 它的工作原理是通过清洁矿石表面 (即将所有矿石进行水洗、烘干) 、然后利用矿石表面不同元素在可见光部分的不同光谱值进行检测, 将矿山认为是有用的矿石利用风洞挑捡出来。它的特点是应用范围窄, 体积庞大, 能耗大、耗水多, 造价昂贵。
二、矿山试验
1、金堆城钼矿性质
金堆城钼矿为一斑岩型钼矿床, 矿体规模巨大, 形态简单, 总体呈切去一头 (西北端) 的庞大扁豆状体, 矿石类型以辉钼矿为主。辉钼矿在石英脉体中的产出方式主要为充填, 多沿石英脉的裂隙及脉壁充填, 部分散布于硅化石英粒间。矿体中心部分的花岗斑岩、安山玢岩型矿石中, 辉钼矿含量较高, 分布相对均匀, 粒度也较粗;矿体边缘部位及低品位矿石, 辉钼矿粒度相对较细, 且分布不均匀。
2、试验样品选择
参考金堆城钼矿的基本特点结合对露天矿的实际勘察, 根据本次试验的目的, 最后选定了四个点 (卢家沟贫矿场、北帮西北角、南露天及72#电铲现作业位置) 作为本次试验用矿石, 合计取样矿石108.615吨, 本次试验分选机处理研究块状矿石18.565吨。矿石种类从废石 (<0.03%) 、贫矿到矿石全部考虑, 岩性主要有花岗斑岩、安山玢岩及石英岩。原钼矿品位取样范围0.01-0.1%, 试验次数多达10多批次, 全面综合研究分选机对不同品位性质矿石的拣选能力。
3、试验流程组成
试验受设备、规模及场地限制, 没有采用配套的机械自动化进行, 如正式投产工业应用和本试验流程完全不一样。矿石由原矿经手工筛选后由人工上料, 块状矿石进入分选机进行分选, 分选后产品经各方共同配合取样、分析, 为工业试验做准备。
--筛分:因试验场地及设备有限主要采用人工筛分, 即利用间距30MM的条筛将30MM以上的块状矿石挑出, 同时将肉眼可见的超过150MM的块状矿石用锤子砸开。
--上料:人工上料, 每次将不同地点、不同粒度级别的矿石约400-500KG, 利用手推车将块矿从料场运来, 使用塑料桶将块状矿石提升至分选机料仓。
--分选:将不同地点、不同粒度级别的矿石经分选机设定不同阀值进行分选, 直到达到较好分选效果。
--过磅:采用人工方式, 将分选后的块状矿石和废石以及粉末状矿石分别过磅, 并记录。
--取样:按照各方商定的方法, 在过磅之后, 同一地点、同一粒度级别、同一批次的产品和废料进行取样, 每种样品重量不少于100KG。
--制样:严格按照露天矿制样工作流程进行制样, 每种样品经粗碎、中碎、细碎, 然后进行多次缩分, 最终研磨制成10个样品。
--分析:严格按照露天矿分析工作流程进行分析, 本次试验采用露天矿分析室X-荧光分析仪进行样品结果分析。
4、研究意义
试验结合露天矿的实际情况与今后生产要求, 主要针对三方面做了详细的试验:粒度试验, 分析用于试验的露天矿边界品位矿石粒度分布情况, 以及适合分选机工作的块状矿石所占比例情况;品位分布试验, 通过分析用于试验的原矿块状矿石的Mo品位数值, 总结块状矿石的Mo品位分布规律情况;比较分选机分选后块状矿石与块状废石的Mo品位数值及所占比例情况, 并与原矿Mo平均品位作比较, 分析通过分选机分选后Mo平均品位提高多少。
三、研究结果与讨论
1、试验结果分析
从试验结果看, 各取样点所取块状矿石都可以实现分选, 从矿石中剔除块状废石, 尾矿中MO品位基本可以控制在0.03%左右;从废石中挑选块状矿石, 经分选机处理后块状矿石的MO品位可以提高到0.03%以上, 提高阀值, 有些块状矿石可以提高到0.05%以上。调整分选机阀值, 观测分选后精矿的品位及抛废比的变化, 可以明显看到随着阀值的提高, 精矿品位明显提高, 抛尾比例也显著提高, 富集比也提高。经分选机处理后的块状矿石的精矿品位、尾矿品位、富集比、回收率及抛尾比例受原矿石的性质影响, 并不是全是由分选机性能和阀值决定, 应结合矿石性质及当前经济状况适当调节适合本矿山的最佳阀值, 以达到较好的收益。
露天矿矿石粒度分布, 30MM以下的小粒度占50%左右。其中80mm以上的大块占所有块矿的40%左右, 30-80mm的中块矿占所有块矿的60%左右, 因各个地点矿石性质不同, 大小块所占比例变化较大。从试验数据结果看矿石品位分布不均匀, 30MM以下的小粒度矿石钼品位相对较高, 小粒度的面矿比原矿石的平均品位稍高, 大粒度矿石钼品位相对较低。
注:富集比为分选后精矿品位与原块矿品位的比值。抛尾比例为抛尾重量占分选总重量的比值。
2、试验结果讨论
通过现场试验数据分析可看出, X-射线分选机对金堆城矿不同地点不同品位的钼矿都能够进行分选, 但分选的效果及意义有差别, 总结以下两方面:
首先, 我们分析分选机从废石中挑选块状的精矿:本次试验选择南露天的一个点的废石及72电铲附近的一些废石, 通过试验分析, 并不是所有的废石都适合分选, 都能产生效益, 这和废石的性质以及钼价格变化有很大关系, 可能会产生负效益, 只有在合适的精矿回收率及富集比情况下, 能产生一定的效益, 但是处理废石的意义比较明显, 可以延长矿山服务年限, 保护资源最大限度回收利用资源, 对矿山的可持续发展有一定意义。
其次, 我们再分析分选机从贫矿中剔除废石:本次试验选择卢家沟贫矿场的一些矿石及北帮西北角堆积的一些贫矿, 通过试验分析, 效果比较明显, 但不同性质的贫矿在不同阀值的情况下变化也较大, 主要也和剔除废石的抛尾比例以及富集比有关, 从贫矿中剔除废石主要是可以节省剔除废石那部分的浮选成本, 对矿山今后的生产经营提供一种新的经营管理理念和方式, 对矿山的生产有一定的积极意义。
结语
通过试验可以看出:X-射线分选机能够对金堆城边界块状钼矿进行有效的分离, 提高钼矿石原料的质量, 能够从块状矿石中剔除废石或者从品位较低的块状贫矿、废石中挑选富矿, 从而为选矿厂提供更高质量的块状精矿, 延长矿山的“寿命”, 为今后矿山通过预选来提高原矿入选品位提供一种新思路新方法。但是也存在一些问题, X-射线分选机在中国矿山的实际应用效果或前景有待进一步探讨。
参考文献
[1]“选矿手册”编辑委员会, 《选矿手册》, 冶金工业出版社, 1993年。
TBS分选机在选煤中的应用 第7篇
干扰床分选 (TBS) 是目前国内外用于解决细粒煤高效分选和分级的重要设备之一, 在国外已大量工业化应用, 但在国内的应用才刚刚起步。TBS分选机可以实现1.5mm-0.125mm级煤泥的有效分选, 不仅在动力煤选煤厂有广泛的应用, 而且在炼焦煤的选煤厂得到推广, 是目前较为理想的细粒煤泥分选设备, 同时也是选煤厂进行改造升级的重要途径之一。
1 TBS的分选原理及工作过程
1.1 TBS分选机的工作原理
干扰床分选 (TBS) 是依据固体颗粒物理性质的差异, 基于一定粒度和密度的固体颗粒在流体中的沉降理论, 使得高密度粗粒在流体中具有较大的沉降速度, 低密度细粒的具有较小的沉降速度, 而实现目的矿物和非目的矿物分离的一种分选方法。在整个分选过程中, 上升的水流速度决定了干扰床的分选密度, 也即目的矿物和非目的矿物的分离密度。因此, 通过调节上升水流速度, 使其介于高密度粗粒的沉降速度与低密度细粒的沉降速度之间, 则高密度的粗粒将在该上升水流中沉降, 而低密度的细粒将出现上浮, 从而实现矿物颗粒按密度和粒度的不同实现分离。
当分选的矿物群粒度级很窄或接近相等时, 矿物颗粒的分选主要根据其不同的密度差异实现, 因此, 对干扰床层的密度实时测定对于分选效果至关重要。干扰分选床层密度准确测定通过接近流化床层的两个密度传感器来完成的, 然后通过PLC控制系统将两个密度传感器的信号转化成床层的平均密度, 再通过PLC内部的一个PID控制循环。而PID控制过程是将传感器的测定值和用户得设定值进行比较, 由调节阀做适当的调整来控制系统以保持所要求的悬浮床层密度。
1.2 TBS的主要工作过程
干扰床分选 (TBS) 的主要工作过程为:入料由矿浆经给料管给到干扰床分选机中, 水通过泵打入分选机底部给入, 并流体分布器的作用下形成平稳的上升流。矿浆入料中颗粒的沉降速度恰好等于上升水流速的组分, 悬浮在干扰床分选机中, 形成具有一定密度的干扰床层。分布器的作用可使上升水流分布均匀, 防止上升水流对干扰床层的冲击。当干扰床层稳定时, 矿浆入料中沉降速度小于上升水流速的组分将随上升水流进入溢流成为精矿, 而沉降速度大于上升水流速度的组分将穿过干扰床层进入底流成为尾矿, 最终实现分选。
1.3 影响TBS分选效果的因素
干扰床分选机结构简单, 其结构参数并不是影响其分选效果的主要原因。根据生产实际应用, 可知影响其分选效果的主要因素为入料粒度、入料浓度、流量与流速。入料粒度范围不能太宽, 否则容易造成高密度细粒物料通过上升水流进去溢流污染精矿, 也会造成低密度粗粒沉降如底流损失精矿。入料粒度的范围一般为3-0.15 mm, 即入料上下限粒度比为4:1。矿浆的入料浓度决定其生产能力、对其分选过程、产品质量和回收率均由重要的影响。上升水流的流量与流速的控制是选效果的关键, 此外, 分选过程使用的上升水流需要专供, 避免使用带杂质和浓度高的循环水, 上升水浓度低于25 g/L。
2 建议
为了使TBS干扰床分选机能有效运行, 在生产过程中应满足入料粒度上下限比建议为4:1;入料浓度浓度范围正好应该是旋流器底流浓度, 为45%左右;同时应该保证槽体中干扰床悬浮液的平均相对密度保持稳定;对于给水压力应该控制在80-95k Pa范围内。
摘要：本文论述了TBS的分选原理及工作过程, 指出了影响TBS分选效果的主要因素, 总结TBS在我国选煤厂的应用现状, 并提出TBS作为分选设备的使用建议。
关键词：选煤,TBS,分选原理,影响因素
参考文献
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