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1、China University of Mining & Technology,矿浆浓度、密度的检测,第七章,Consistency Measure Density Measure,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
2、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。,旋流器给矿压力检测及控制技术,4,5,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,6,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 6 BSDM型矿浆浓度计,7,第一节 概述,8,一、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
3、。,9,二、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，单位体积矿浆的质量，kgm3； 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，kgm3、g/L。,10,已知矿浆浓度为q (g/L)，其中固体密度为，水的密度为0，推导该矿浆密度。,11,三、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
4、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g=GV，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。,12,浮选矿浆浓度对照表,浓度壶体积：500ml; 浓度壶质量：735g；水比重;0.984 g/cm3;矿石比重:3.18 g/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/cm3,13,三、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
5、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。,14,15,第二节 压差式密度计,16,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,压差式密度计测量原理,17,在测量过程中两点的高差固定，所以x与压差p直接的转换关系是线性的。 其中：h为转换灵敏度。 高差h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,1、均匀介质中，h可选大些，提高灵敏度。该方法
6、测量重介分选槽中介质的密度， h一般最大选用500mm。,h选取的基本原则,19,密度不均匀时的测量方法,2、在密度沿高度不均匀介质时，测量某一高度位置的密度，h应尽可能选小些，但也必须有足够的灵敏度。,h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h，不能太小。,h选取的基本原则,3、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。,h选取的基本原则,如：空气重介质流化床,21,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。
7、 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,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。,22,四、压差测量方法,23,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。,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,24,25,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
8、进行显示和控制。,r0,h,节流孔是在管路中插入厚度尽量薄的孔板所构成。厚度0.30.5mm，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
9、要有代表性。,双管压差式密度计的使用注意事项：,26,2、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h50cm。 如何提高灵敏度？,27,分选密度：50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= 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：,28,压差测量仪表量程应大于5.925.84kPa，
10、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：,29,举例：,30,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：,31,32,该提高灵敏度的方法
11、，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： 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%。 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。,33,双向过压保护装置,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,34,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,WS3051B-MD系列密度计用于选煤厂
12、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，密度在3.0g/cm3以下的矿浆密度，用于金矿、铜矿、铁矿、磷矿等各种选矿厂矿浆密度在线测量。密度计具有较高的测量精度和可靠性、使用安全且结构简单、性价比高。可以选择管道式法兰安装于供浆上料管；也可以选择罐壁单法兰或双法兰安装，或单法兰罐顶装. 技术参数： 精度：0.005g/cm3/0.01g/cm3显示:4位半数字 量程：0.53g/cm3 （单位：g/cm3、 kg/dm3、比重、固体百分比含量等） 集成温度传感器，提供高精度的温度补偿 两线制供电 (4-20MA,HART协议) 工作电源：1630vdc供电,35,第三节 水
13、柱平衡式密度计,36,平衡时：,规定h0为测量范围起点：,H0=h0,一、基本测量原理,37,1 给料箱，2 矿浆入料管，3 筛网，4 溢流堰，5 矿浆溢流管，6 矿浆静压测量管，7 混合槽，8 底流口，9平衡清水柱管，10 清水给入管，11 传感器初始平衡调节,H0越大测量灵敏度越高。即同样的矿浆密度可得到更高的清水柱hx输出。但受安装条件限制不能过高。,二、水柱平衡式密度计的灵敏度,被测矿浆大于起始点的密度，则与清水柱的变化值hx成线性关系。,38,入料要有一定的压力，以防固体颗粒的沉淀，同时压力过大会造成给料的不稳定，所以在适当的地方引出被测矿浆； 测煤泥浮选入料时，泡沫进入测量管会导致
14、测量误差，可采用定压漏斗使泡沫从溢流出去； 清水柱一侧要连续、稳定地注入清水，必须保持自由压头，不能用封闭管路，加入量要调节适度； 注意杂质堵塞底流口。 清水柱的高度可通过各种传感器转换成电量输出,三、水柱平衡式密度计使用注意事项,39,优点： 简单、测量灵敏度高，测量精度可达0.005g/cm3。 适用于选煤厂重介悬浮液、金属矿矿浆密度测量，以及 浮选入料浓度的测量。 缺点： 装置高差大，占用空间大；采样点必须有足够的标高； 其他不利因素，底流堵塞等。,四、水柱平衡式密度计的优缺点,40,第四节 核密度计,核密度计又称为核辐射密度计，在国内也有人叫伽玛密度计。如美国Ronan公司原装进口的X
15、96S增强型核辐射密度计由于其测量精度高，响应速度快及核子密度计独有的非接触测量方式等优点，使其非常适用于工矿企业在线介质密度测量要求，尤其是当被测物粗糙坚硬，有腐蚀性或高温、高压的恶劣条件。 核子密度计主要用于检测液体、固体（例如气载煤粉）、矿浆、水泥浆等物质的密度及对金属矿浆浓度（密度）的检测，对其它液体过程反应密度检测，典型应用如电厂脱硫工程中对石膏浆密度的检测以及矿山对各种矿浆的密度检测。,一 基本测量原理,核密度计是利用能量衰减法对密度进行测量。核密度计的放射源(SA-1) 置入一个铅罐内, 安装在被测管道的一侧, 探测器安装在被测管道的另一侧 (对称), 放射源发出的Gamma(伽
16、玛)射线穿过被测容器的管壁及介质到达探测器,当管内介质的密度发生改变的时候，伽玛密度计接收检测装置探测器接收的射线能量也发生变化。核密度计将检测到的射线能量的变化电量转换成用户需要得知的物理量密度。,1 基本测量原理,射线通过物质时，其强度将被衰减，强度随特吸收物质层的厚度、密度和质量吸收系教呈指数规律衰减。,N 一射线穿过物质后的强度， N0一投射到吸收物质上的射线强度， -质量吸收系数， 一吸收物质的密度， d 吸收物质层的厚度。,1 基本测量原理,可知密度与N之间非线性关系，但在短量程内，基本线性，也可采取补偿措施。 吸收系数越小，灵敏度越高，选用射线时可选总系数系数为最小。 选煤厂矿浆或重介悬浮液组成是相对稳定的。,1 基本测量原理,1 基本测量原理,2 核密度计的安装,二 核密度计的安装,探测器安装方式,探测器接线示意图,相邻两管道均安装核密度计的示意图,二 核密度计的安装,三 核密度计使用安全事项,1)凡是安装有核密度计的场所,要有固定醒目的禁示牌,
