一种浮选装备矿浆气体弥散检测系统与方法

技术领域

本发明涉及矿物加工技术领域，特别是指一种浮选装备矿浆气体弥散检测系统与方法。

背景技术

浮选是矿物分选中应用最为广泛的方法之一，在实际生产中，通常要保证精矿品位的前提下，尽量提高浮选回收率，需要对浮选过程的液位、充气量、加药量等参数进行实时检测与控制。目前浮选检测与控制方法主要是基于浮选泡沫状态分析技术、矿浆品位在线检测、液位检测仪表，实现了基于浮选全过程液位协同控制，根据浮选过程泡沫图像分析得到泡沫破碎率和承载率与尾矿品位之间的关系得到专家规则，为尾矿品位调节提供指导，基于泡沫移动速度控制浮选产率，基于X荧光品位分析仪指导手动调整加药量和充气量等参数，实现稳定和提高浮选指标。目前较多研究泡沫图像与浮选过程工况、浮选精尾矿品位、回收率、pH值等变量之间的关系。实际应用过程中，即便通过浮选过程泡沫图像分析提取到相同的关键特征参数时，出现其浮选工况差别仍较大的情况，严重影响浮选过程控制的效果。因此，仍需要对浮选工况进行准确识别。矿浆气体弥散参数主要包括气泡尺寸、气含率和运动状态等，直接影响着浮选效果的好坏，与浮选指标息息相关。气泡的尺寸决定了气泡与固体颗粒接触的表面积，对浮选的流体动力学环境起着重要作用，影响着浮选速率和浮选选择性；气含率是指气相占矿浆混合物的体积，直接关系到浮选动力学和设备的承载能力；气泡的运动状态则与浮选混合状态和流体动力学密切相关。基于矿浆气泡弥散状态检测的对于研究浮选工艺、调整浮选参数和改善浮选指标具有重要意义。

本发明可实现对浮选装备中的矿浆气体弥散状态、泡沫状态、浮选液位、矿浆品位等浮选状态进行实时检测，利用智能控制系统进行工况识别和智能控制，是浮选过程智能控制的重要技术手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种浮选装备矿浆气体弥散检测系统与方法，该系统操作简单、实用性强，不影响浮选过程和效率、可实现对浮选过程的智能调节。

该系统包括给矿管道、浓度计、矿浆流量计、品位仪、矿浆气体弥散检测装置、浮选机、智能控制系统、药剂桶、加药泵、药剂流量计、气源、充气阀、气体流量计和电动阀，其中，给矿管道上安装浓度计、矿浆流量计和品位仪，矿浆气体弥散检测装置安装在浮选机上，药剂桶连接加药泵，加药泵通往给矿管道的管道上安装药剂流量计，气源通往浮选机的管道上安装充气阀和气体流量计，浮选机的尾矿管道上安装电动阀，控制给矿到下一个浮选机，浓度计、矿浆流量计、品位仪、矿浆气体弥散检测装置、加药泵、充气阀、电动阀均通过线路与智能控制系统相连接。

其中，矿浆气体弥散检测装置包括固定端、机械臂、取样筒、光源、高速动态摄像头、电源、微处理器、无线发射器、存储器、电源线一、电源线二、通信线一和通信线二，机械臂上部设置固定端，机械臂下部连接取样筒，光源、高速动态摄像头、电源、微处理器、无线发射器和存储器固定在取样筒上，光源通过电源线一连接微处理器，动态高速摄像头和微处理器间连有电源线二和通信线二，微处理器连接无线发射器和存储器，存储器通过通信线一连接智能控制系统。

上述矿浆气体弥散检测装置通过固定端固定在浮选机外壁，通过将矿浆气体弥散检测装置置于浮选机内不同位置进行不少于两次检测或将不少于两个矿浆气体弥散检测装置同时安装在浮选机不同位置进行检测，收集整理不同位置气体状态数据，传给智能控制系统，分析得到浮选设备中整体气体弥散状态和规律。

智能控制系统由工况识别系统和智能控制器构成，工况识别系统接受来自浓度计、矿浆流量计、品位仪、矿浆气体弥散检测装置的监测数据，经传输至智能控制器分析处理后，发出控制信号控制加药泵、充气阀和电动阀，调节药剂的投加量、浮选气体的充入量和浮选的液面高度。

取样筒的纵剖面为倒U型的中空结构，光源固定在倒U型凹槽的两侧壁，高速动态摄像头固定在倒U型凹槽顶面，电源、微处理器、无线发射器和存储器集成后密封安装在取样筒内部，光源和高速动态摄像头进行防水密封处理，光源外表面和高速动态摄像头镜头镀有防磨损和防水膜。

机械臂为带弯钩的L型结构，内部中空，密封防水，由聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、不锈钢中的一种制成，机械臂中空筒内置通信线和电源线，机械臂能够在横向和纵向伸缩。

高速动态摄像头内置CCD图像传感器、电源管理系统、数字信号处理器和红外夜视照明装置。

微处理器连接光源和高速摄像头，控制光源的开关、光色和亮度，同时控制高速动态摄像头的开关，对高速动态摄像头输出的数据进行预处理，并上传至智能控制系统，光源为LED光源，环形排列在取样筒内壁，开灯的数量和位置、LED灯的亮度和光色均通过智能控制系统控制微处理器调节。

应用该系统时，矿浆经给矿管道输送至浮选机按要求浮选，在给矿管道上安装浓度计、矿浆流量计和品位仪，分别检测出矿浆的浓度、矿浆实时流量和矿浆品位，并传输至智能控制系统，矿浆气体弥散检测装置通过高速动态摄像头拍摄矿浆中的气泡状态，并将图像通过通信线二传输至微处理器，微处理器将数据进行预处理、压缩后，传输至智能控制系统的工况识别系统进行工况识别，通过智能控制系统的智能控制器分析，计算出合适的加药量、充气量和浮选液面高度，由智能控制器输出信号，控制加药泵、充气阀和电动阀，来对加药量、充气量和浮选液面高度进行调节。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，给矿管道上安装的浓度计、矿浆流量计、品位仪分别检测出矿浆的浓度、矿浆实时流量和矿浆品位，矿浆气体弥散检测装置的照相装置可以直接拍摄浮选装备矿浆内部的气体弥散图像，通过多设备同时检测或单个设备多次检测，收集并整理浮选设备不同位置的气体弥散状态数据，以上数据通过智能控制系统的分析可以实现对浮选过程的实时监测和调控。该系统结构简单，操作方便，可以用于多种浮选工艺，适用性强，使用范围广，可应用于多个研究领域。本系统实现了对浮选装备中的矿浆气体弥散状态、泡沫状态、浮选液位、矿浆品位等浮选状态进行实时检测，数据更加真实可靠，利用智能控制系统进行工况识别和智能控制，可在保证精矿品位的前提下尽可能提供浮选回收率，保证浮选效率，是浮选过程智能控制的重要技术手段。

附图说明

图1为本发明的浮选装备矿浆气体弥散检测系统结构示意图。

其中：1-给矿管道，2-浓度计，3-矿浆流量计，4-品位仪，5-矿浆气体弥散检测装置，5-1-固定端，5-2-机械臂，5-3-取样筒，5-4-光源，5-5-高速动态摄像头，5-6-电源，5-7-微处理器，5-8-无线发射器，5-9-存储器，5-10-电源线一，5-11-电源线二，5-12-通信线一，5-13-通信线二，6-浮选机，7-智能控制系统，7-1-工况识别系统，7-2-智能控制器，8-药剂桶，9-加药泵，10-药剂流量计，11-气源，12-充气阀，13-气体流量计，14-电动阀。

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。

本发明提供一种浮选装备矿浆气体弥散检测系统与方法。

该系统包括给矿管道1、浓度计2、矿浆流量计3、品位仪4、矿浆气体弥散检测装置5、浮选机6、智能控制系统7、药剂桶8、加药泵9、药剂流量计10、气源11、充气阀12、气体流量计13和电动阀14，其中，给矿管道1上安装浓度计2、矿浆流量计3和品位仪4，矿浆气体弥散检测装置5安装在浮选机6上，药剂桶8连接加药泵9，加药泵9通往给矿管道1的管道上安装药剂流量计10，气源11通往浮选机6的管道上安装充气阀12和气体流量计13，浮选机6的尾矿管道上安装电动阀14，控制给矿到下一个浮选机，浓度计2、矿浆流量计3、品位仪4、矿浆气体弥散检测装置5、加药泵9、充气阀12、电动阀14均通过线路与智能控制系统7相连接。

其中，矿浆气体弥散检测装置5包括固定端5-1、机械臂5-2、取样筒5-3、光源5-4、高速动态摄像头5-5、电源5-6、微处理器5-7、无线发射器5-8、存储器5-9、电源线一5-10、电源线二5-11、通信线一5-12和通信线二5-13，机械臂5-2上部设置固定端5-1，机械臂5-2下部连接取样筒5-3，光源5-4、高速动态摄像头5-5、电源5-6、微处理器5-7、无线发射器5-8和存储器5-9固定在取样筒5-3上，光源5-6通过电源线一5-10连接微处理器5-7，动态高速摄像头5-5和微处理器5-7间连有电源线二5-11和通信线二5-13，微处理器5-7连接无线发射器5-8和存储器5-9，存储器5-9通过通信线一5-12连接智能控制系统7。

矿浆气体弥散检测装置5通过固定端5-1固定在浮选机6外壁，通过将矿浆气体弥散检测装置5置于浮选机6内不同位置进行不少于两次检测或将不少于两个矿浆气体弥散检测装置5同时安装在浮选机6不同位置进行检测，收集整理不同位置气体状态数据，传给智能控制系统7，分析得到浮选设备中整体气体弥散状态和规律。

智能控制系统7由工况识别系统7-1和智能控制器7-2构成，工况识别系统7-1接受来自浓度计2、矿浆流量计3、品位仪4、矿浆气体弥散检测装置5的监测数据，经传输至智能控制器7-2分析处理后，发出控制信号控制加药泵9、充气阀12和电动阀14，调节药剂的投加量、浮选气体的充入量和浮选的液面高度。

取样筒5-3的纵剖面为倒U型的中空结构，光源5-4固定在倒U型凹槽的两侧壁，高速动态摄像头5-5固定在倒U型凹槽顶面，电源5-6、微处理器5-7、无线发射器5-8和存储器5-9集成后密封安装在取样筒5-3内部，光源5-4和高速动态摄像头5-5进行防水密封处理，光源5-4外表面和高速动态摄像头5-5镜头镀有防磨损和防水膜。

机械臂5-2为带弯钩的L型结构，内部中空，密封防水，由聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、不锈钢中的一种制成，机械臂5-2中空筒内置通信线和电源线，机械臂5-2能够在横向和纵向伸缩。

高速动态摄像头5-5内置CCD图像传感器、电源管理系统、数字信号处理器和红外夜视照明装置。

微处理器5-7连接光源5-4和高速摄像头5-5，控制光源5-4的开关、光色和亮度，同时控制高速动态摄像头5-5的开关，对高速动态摄像头5-5输出的数据进行预处理，并上传至智能控制系统7，光源5-4为LED光源，环形排列在取样筒5-3内壁，开灯的数量和位置、LED灯的亮度和光色均通过智能控制系统7控制微处理器5-7调节。

应用该系统时，矿浆经给矿管道1输送至浮选机6按要求浮选，在给矿管道1上安装浓度计2、矿浆流量计3和品位仪4，分别检测出矿浆的浓度、矿浆实时流量和矿浆品位，并传输至智能控制系统7，矿浆气体弥散检测装置5通过高速动态摄像头5-5拍摄矿浆中的气泡状态，并将图像通过通信线二5-13传输至微处理器5-7，微处理器5-7将数据进行预处理、压缩后，传输至智能控制系统7的工况识别系统7-1进行工况识别，通过智能控制系统7的智能控制器7-2分析，计算出合适的加药量、充气量和浮选液面高度，由智能控制器7-2输出信号，控制加药泵9、充气阀12和电动阀14，来对加药量、充气量和浮选液面高度进行调节。

下面结合具体实施例予以说明。

实施例1

以单台浮选机浮选过程为例，选用XF浮选机，给矿管道上安装浓度计、矿浆流量计和品位仪分别检测出矿浆的浓度、矿浆实时流量和矿浆品位，矿浆气体弥散检测装置通过固定端固定在浮选机外壁不同位置，调节机械臂，使取样筒分布在浮选机的不同位置，矿浆进入取样筒后，并根据所测矿浆的浓度和内部亮度调节光源的数量和光照强度，微处理器根据上位机的指令控制LED光源的数量和亮度以及高速摄像头的开关，高速动态摄像头拍摄图像，高速动态摄像头拍摄矿浆中的气泡状态，并将图像通过通信线传输至微处理器，将数据进行预处理、压缩，上述所有检测数据传输至工况识别系统，得到矿浆中目的矿物品位、矿浆气体弥散状态、浮选液位、精矿泡沫状态；通过智能控制系统计算出合适的加药量、充气量和浮选液面高度，由智能控制器输出信号，控制加药泵、充气阀和电动阀调节上述参数。

实施例2

以一粗一扫浮选工艺过程为例，如图1所示，浮选机6布置两台，每台浮选机的尾矿出口处都设置电动阀，药剂桶8分为捕收剂桶、起泡剂桶和调整剂桶，每个药剂桶都连接相应的加药泵。

选用XF浮选机，给矿管道上安装浓度计、矿浆流量计和品位仪分别检测出矿浆的浓度、矿浆实时流量和矿浆品位，粗选浮选机和扫选浮选机上各安装2台矿浆气体弥散检测装置，调节机械臂，使取样筒分布在浮选机的不同位置，矿浆进入取样筒后，调节光源的数量和光照强度，拍摄矿浆中的气泡状态，并将图像数据预处理，上述所有检测数据传输至工况识别系统，分别得到粗选浮选机矿浆中目的矿物品位、矿浆气体弥散状态、浮选液位、精矿泡沫状态，扫选浮选机矿浆气体弥散状态、浮选液位、精矿泡沫状态；通过智能控制系统分别计算出粗选浮选机和扫选浮选机合适的加药量、充气量和浮选液面高度，由智能控制器输出信号，控制加药泵、充气阀和电动阀调节上述参数。

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。