选矿密度、浓度的测量

ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology矿浆浓度、密度的检测第七章ConsistencyMeasureDensityMeasureChinaUniversityofMining&Technology压力检测仪表的种类及原理液柱式压力计依据重力与被测压力平衡的原理制成的，可将被测压力转换为液柱的高度差进行测量U型管压力计、单管压力计以及斜管压力计弹性式压力计依据弹性力与被测压力平衡的原理制成，弹性元件变形的多少反映了被测压力的大小。弹簧管压力计、波纹管压力计以及膜盒式压力计电气式压力计利用一些物质与压力有关的物理性质进行测压。电阻应变片式、电容式、压电式、电感式、霍尔式活塞式压力计根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量。它普遍地被作为标准仪器用来校验或刻度弹性式压力计。ChinaUniversityofMining&Technology旋流器给矿压力检测及控制技术ChinaUniversityofMining&Technology4ChinaUniversityofMining&Technology5ChinaUniversityofMining&Technology掌握典型矿浆浓度/密度检测仪表的基本测量原理及其在选煤/选矿生产中的应用。学习要求6ChinaUniversityofMining&Technology矿浆浓度/密度的测量1概述2压差式密度计3水柱平衡式密度计4核密度计5超声波浓度计6BSDM型矿浆浓度计7ChinaUniversityofMining&Technology第一节概述8ChinaUniversityofMining&Technology一、浓度/密度检测的意义选矿生产中有哪些矿浆的浓度、密度需要进行测量？湿式选矿工艺过程都是在一定的矿浆浓度下进行的，矿浆浓度对选矿工艺有重要影响，是选矿过程中需要经常测试、调节和控制的重要参量。9ChinaUniversityofMining&Technology二、矿浆浓度/密度的表示方法1、质量浓度Cg，矿浆中固体的质量百分数；2、体积浓度Cv，矿浆中固体的体积百分数；3、矿浆密度ρ，单位体积矿浆的质量，kg／m3；4、矿浆的液固比R，矿浆中液体质量和固体质量的比；5、固体含量q，单位体积矿浆中固体的质量，kg／m3、g/L。10ChinaUniversityofMining&Technology已知矿浆浓度为q(g/L)，其中固体密度为ρ，水的密度为ρ0，推导该矿浆密度。式中：q——矿浆浓度，g/Lρx——被测矿浆密度，g/cm3ρ0——水的密度，g/cm3ρ——矿浆中固体密度，g/cm311ChinaUniversityofMining&Technology三、密度/浓度检测的主要方法1、手工检测手工检测方法简单、准确、便宜，但不能进行实时的在线检测。有烘干法和浓度壶法两种。烘干法烘干法精度高，其测试结果可作为校准其他浓度检测法测试结果的标准，但检测速度慢。浓度壶法把截取的矿浆样品装满在具有一定体积(V)的浓度壶中称重，扣除壶重得矿浆重(G)，则矿浆的密度ρg=G／V，由密度和浓度换算公式可得浓度。使用时可制出浓度表。浓度壶法精度较低，但检测速度较快。12ChinaUniversityofMining&Technology（壶＋矿浆）质量(g)1306131013151320132513301335134013451350质量浓度(%)20212223242526272829（壶＋矿浆）质量(g)1356136113671372137813841390139614021408质量浓度(%)30313233343536373839估计粒度（-200目）868482818079（壶＋矿浆）质量(g)1415142114281435144214491456146314711479质量浓度(%)40414243444546474849估计粒度（-200目）787776757472717068浮选矿浆浓度对照表浓度壶体积：500ml;浓度壶质量：735g；水比重;0.984g/cm3;矿石比重:3.18g/cm3作业：编制矿浆浓度对照表（并求出q）浓度壶体积：600ml；浓度壶质量：850g；水比重：0.986g/cm3；矿石比重：3.68g/cm313ChinaUniversityofMining&Technology三、浓度/密度检测的主要方法2、仪器检测利用电量、电离辐射量、声学量、光学量、振动量与密度（或浓度）变化关系的静压法、介电常数法、射线法、声学法、光学法以及振动法等。常用检测仪器主要有浮子式密度计、压差式密度计、水柱平衡式密度计、电磁感应式浓度计、核密度计、超声波浓度计、BSDM型矿浆浓度计、振动式浓度计等。14ChinaUniversityofMining&Technology15ChinaUniversityofMining&Technology第二节压差式密度计16ChinaUniversityofMining&Technology深度分别为h1和h2两点的静压力P1和P2：则两点压差P：一、基本测量原理h1h2p2p1Δh压差式密度计测量原理17ChinaUniversityofMining&Technology在测量过程中两点的高差固定，所以ρx与压差p直接的转换关系是线性的。其中：Δh为转换灵敏度。高差Δh根据被测介质密度的均匀性、测量环境的许可以及测量灵敏度的要求等因素确定。二、压差式密度计测量的灵敏度ChinaUniversityofMining&Technology1、均匀介质中，Δh可选大些，提高灵敏度。该方法测量重介分选槽中介质的密度，Δh一般最大选用500mm。h1h2p2p1ΔhΔh选取的基本原则19ChinaUniversityofMining&Technology密度不均匀时的测量方法HΔhρH2、在密度沿高度不均匀介质时，测量某一高度位置的密度，Δh应尽可能选小些，但也必须有足够的灵敏度。Δh越小测得的基元层密度越准确。但为了有足够的压差输出，应适当选择Δh，不能太小。Δh选取的基本原则ChinaUniversityofMining&TechnologyHρ3、如测量流体密度沿高度的分布规律时，可沿高度等距离取多个点，分别测出压差。Δh选取的基本原则如：空气重介质流化床沿高度密度分布规律的测量ΔhH5H1H2H3H421ChinaUniversityofMining&Technology利用该方法测量密度时应注意：在被测液体的容器或分选设备在动态过程中，无法用单点静压测量。可以两点压差法测量。单点静压测量法测量的结果反映了液面至h深度范围内的平均密度。只适用于液面静止、平稳、密度均匀的情况。在实际用中多使用两点压差的方法测量密度。三、单点静压式密度计hph已知某点深度h，并测得该点的静压力，即可由下式计算得到密度。22ChinaUniversityofMining&Technology四、压差测量方法23P2P1U型管h1h20ChinaUniversityofMining&Technology利用压缩空气和压差管来形成不同深度的静压力。常用来测量重介质密度。1、基本测量原理在此测量的是气体静压力，不必采取隔离措施。输出传感器压差h过滤稳压气源h22h33142p12ph1输出传感器压差h过滤稳压气源h22h33142p12p输出传感器压差h过滤稳压气源h22h33142p12ph1五、双管压差式密度计双管压差式密度计1-长管；2-短管；3-节流孔；4-被测矿浆或介质24ChinaUniversityofMining&Technology25双管压差显示可采用测压水盒（单管液柱式压力计）——接入p1、p2，直接显示双管压差，转换成密度读数。液位差h就可以直接显示被测密度。也可将液位高度通过传感器转换成电量再进行显示和控制。0hChinaUniversityofMining&Technology节流孔是在管路中插入厚度尽量薄的孔板所构成。厚度0.3~0.5mm，孔径1mm左右。过大节流作用小，造成测量误差，过小则易堵。其大小应能使管内的空气以缓慢的速度向被测矿浆中吹泡为宜。节流孔安装位置应尽量接近压差测量管；为保证工作可靠准确，又不堵塞节流孔，气源必须经过净化和稳压；压差测量管可采用高强度塑料管或金属管，连接严密，不漏气；整个气流系统除节流孔外阻力要小，尤其是节流孔以后的各部分阻力要小，才能测量更加准确；两管的高差∆h根据测量要求和被测对象的特点确定，一般在可能的条件下尽量提高两管高差，以增加测量灵敏度；双管式压差密度计对介质密度的测量，所测点的密度要有代表性。双管压差式密度计的使用注意事项：26ChinaUniversityofMining&Technology2、提高测量灵敏度的方法重介质分选要求介质密度稳定，基本等于分选密度。正常情况有一个基准压差输出，密度变化引起的压差变化与基准压差相比很小，这样就影响到对密度变化的测量灵敏度。受测量条件影响又不能大幅提高压差，一般∆h＜50cm。如何提高灵敏度？灵敏度：测量精度：27ChinaUniversityofMining&Technology分选密度：ρ50为1.5g/cm3；∆h为40cm；要求分选精度在±0.01g/cm3以内，即分选密度偏差∆ρ=±0.01g/cm3。也就是密度的波动范围。分析如何选择压差测量仪表。压差变化量：压差波动范围：举例：正常情况，基准压差输出：28ChinaUniversityofMining&Technology压差测量仪表量程应大于5.92～5.84kPa，一般选择仪表为满量程的2/3为宜。选用量程10kPa，精度1%、0.5%压差测量仪表，误差达到100、50pa，其测量精度不能满足要求。由于基准压差的存在，必须选择大量程仪表来满足精度要求，但会使压差变化值的测量灵敏度大大受到影响。解决办法：抵消基准压差，使输出仅为压差的变化量，从而减小输出值。采用低压端补偿的办法：即在低压测量管回路中串联一单管形成的标准压力。举例：29ChinaUniversityofMining&Technology输出传感器压差h过滤稳压气源h22h33142p12ph1输出传感器压差h过滤稳压气源h22h33142p12p输出传感器压差h过滤稳压气源h22h33142p12ph1举例：30ChinaUniversityofMining&Technology则在上例中，输出压差的变化量∆p为：选用量程100Pa的仪表即可，精度为1%时，仪表测量误差仅为1Pa（0.01cm水柱）。测量系统达到密度的测量精度为：举例：31ChinaUniversityofMining&Technology32该提高灵敏度的方法，也可以用其他类型的压差式密度计。结合具体情况实施。也可采用弹性元件或其他方法给定一个固定的作用力，进行补偿。采用基准压差补偿方法后，要注意：①压差测量仪表的量程为正负变化之和，仪表零点向负方向迁移50%量程。可通过仪表零点调节装置实现，也可在基准压差补偿值上加上量程的50%。②由于输出压差变化值很小，宜采用微压差测量仪表。此时必须考虑过压保护。ChinaUniversityofMining&Technology33双向过压保护装置bHp0b保护压力：保护压力的整定值应不超出仪表单向受压极限，又必须大于该仪表的最大量程。接高压侧接低压侧ChinaUniversityofMining&Technology34双管式压差密度计对介质密度的测量测量（电极间电阻变化，偏离报警）放大信号执行ChinaUniversityofMining&TechnologyWS3051B-MD系列密度计用于选煤厂重介悬浮液、煤泥水浆密度在线测量。可用于检测浓度在60%左右，密