選礦 密度、濃度的測(cè)量課件

ChinaUniversityofMining&Technology礦漿濃度、密度的檢測(cè)第七章ConsistencyMeasure

DensityMeasure

壓力檢測(cè)儀表的種類及原理液柱式壓力計(jì)依據(jù)重力與被測(cè)壓力平衡的原理制成的，可將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為液柱的高度差進(jìn)行測(cè)量U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)以及斜管壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)依據(jù)彈性力與被測(cè)壓力平衡的原理制成，彈性元件變形的多少反映了被測(cè)壓力的大小。彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)以及膜盒式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)利用一些物質(zhì)與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)壓。電阻應(yīng)變片式、電容式、壓電式、電感式、霍爾式活塞式壓力計(jì)根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。它普遍地被作為標(biāo)準(zhǔn)儀器用來校驗(yàn)或刻度彈性式壓力計(jì)。旋流器給礦壓力檢測(cè)及控制技術(shù)5掌握典型礦漿濃度/密度檢測(cè)儀表的基本測(cè)量原理及其在選煤/選礦生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)要求6礦漿濃度/密度的測(cè)量1概述2壓差式密度計(jì)3水柱平衡式密度計(jì)4核密度計(jì)5超聲波濃度計(jì)6BSDM型礦漿濃度計(jì)7第一節(jié)概述8二、礦漿濃度/密度的表示方法1、質(zhì)量濃度Cg，礦漿中固體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；2、體積濃度Cv，礦漿中固體的體積百分?jǐn)?shù)；3、礦漿密度ρ，單位體積礦漿的質(zhì)量，kg／m3；4、礦漿的液固比R，礦漿中液體質(zhì)量和固體質(zhì)量的比；5、固體含量q，單位體積礦漿中固體的質(zhì)量，kg／m3、g/L。10三、密度/濃度檢測(cè)的主要方法1、手工檢測(cè)

手工檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、便宜，但不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線檢測(cè)。有烘干法和濃度壺法兩種。烘干法

烘干法精度高，其測(cè)試結(jié)果可作為校準(zhǔn)其他濃度檢測(cè)法測(cè)試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)，但檢測(cè)速度慢。濃度壺法

把截取的礦漿樣品裝滿在具有一定體積(V)的濃度壺中稱重，扣除壺重得礦漿重(G)，則礦漿的密度ρg=G／V，由密度和濃度換算公式可得濃度。使用時(shí)可制出濃度表。濃度壺法精度較低，但檢測(cè)速度較快。12三、濃度/密度檢測(cè)的主要方法2、儀器檢測(cè)

利用電量、電離輻射量、聲學(xué)量、光學(xué)量、振動(dòng)量與密度（或濃度）變化關(guān)系的靜壓法、介電常數(shù)法、射線法、聲學(xué)法、光學(xué)法以及振動(dòng)法等。

常用檢測(cè)儀器主要有浮子式密度計(jì)、壓差式密度計(jì)、水柱平衡式密度計(jì)、電磁感應(yīng)式濃度計(jì)、核密度計(jì)、超聲波濃度計(jì)、BSDM型礦漿濃度計(jì)、振動(dòng)式濃度計(jì)等。1415第二節(jié)壓差式密度計(jì)16深度分別為h1和h2兩點(diǎn)的靜壓力P1和P2：則兩點(diǎn)壓差P：一、基本測(cè)量原理h1h2p2p1Δh壓差式密度計(jì)測(cè)量原理17在測(cè)量過程中兩點(diǎn)的高差固定，所以ρx與壓差p直接的轉(zhuǎn)換關(guān)系是線性的。

其中：Δh為轉(zhuǎn)換靈敏度。高差Δh根據(jù)被測(cè)介質(zhì)密度的均勻性、測(cè)量環(huán)境的許可以及測(cè)量靈敏度的要求等因素確定。二、壓差式密度計(jì)測(cè)量的靈敏度密度不均勻時(shí)的測(cè)量方法HΔhρH2、在密度沿高度不均勻介質(zhì)時(shí)，測(cè)量某一高度位置的密度，Δh應(yīng)盡可能選小些，但也必須有足夠的靈敏度。Δh越小測(cè)得的基元層密度越準(zhǔn)確。但為了有足夠的壓差輸出，應(yīng)適當(dāng)選擇Δh，不能太小。Δh選取的基本原則Hρ3、如測(cè)量流體密度沿高度的分布規(guī)律時(shí)，可沿高度等距離取多個(gè)點(diǎn)，分別測(cè)出壓差。Δh選取的基本原則如：空氣重介質(zhì)流化床沿高度密度分布規(guī)律的測(cè)量ΔhH5H1H2H3H421四、壓差測(cè)量方法23P2P1U型管h1h20利用壓縮空氣和壓差管來形成不同深度的靜壓力。常用來測(cè)量重介質(zhì)密度。1、基本測(cè)量原理在此測(cè)量的是氣體靜壓力，不必采取隔離措施。五、雙管壓差式密度計(jì)雙管壓差式密度計(jì)1-長(zhǎng)管；2-短管；3-節(jié)流孔；4-被測(cè)礦漿或介質(zhì)24節(jié)流孔是在管路中插入厚度盡量薄的孔板所構(gòu)成。厚度0.3~0.5mm，孔徑1mm左右。過大節(jié)流作用小，造成測(cè)量誤差，過小則易堵。其大小應(yīng)能使管內(nèi)的空氣以緩慢的速度向被測(cè)礦漿中吹泡為宜。節(jié)流孔安裝位置應(yīng)盡量接近壓差測(cè)量管；為保證工作可靠準(zhǔn)確，又不堵塞節(jié)流孔，氣源必須經(jīng)過凈化和穩(wěn)壓；壓差測(cè)量管可采用高強(qiáng)度塑料管或金屬管，連接嚴(yán)密，不漏氣；整個(gè)氣流系統(tǒng)除節(jié)流孔外阻力要小，尤其是節(jié)流孔以后的各部分阻力要小，才能測(cè)量更加準(zhǔn)確；兩管的高差?h根據(jù)測(cè)量要求和被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)確定，一般在可能的條件下盡量提高兩管高差，以增加測(cè)量靈敏度；雙管式壓差密度計(jì)對(duì)介質(zhì)密度的測(cè)量，所測(cè)點(diǎn)的密度要有代表性。雙管壓差式密度計(jì)的使用注意事項(xiàng)：262、提高測(cè)量靈敏度的方法重介質(zhì)分選要求介質(zhì)密度穩(wěn)定，基本等于分選密度。正常情況有一個(gè)基準(zhǔn)壓差輸出，密度變化引起的壓差變化與基準(zhǔn)壓差相比很小，這樣就影響到對(duì)密度變化的測(cè)量靈敏度。受測(cè)量條件影響又不能大幅提高壓差，一般?h＜50cm。如何提高靈敏度？靈敏度：測(cè)量精度：27分選密度：ρ50為1.5g/cm3；?h為40cm；要求分選精度在±0.01g/cm3以內(nèi)，即分選密度偏差?ρ=±0.01g/cm3。也就是密度的波動(dòng)范圍。分析如何選擇壓差測(cè)量?jī)x表。

壓差變化量：壓差波動(dòng)范圍：舉例：

正常情況，基準(zhǔn)壓差輸出：28舉例：

30則在上例中，輸出壓差的變化量?p為：選用量程100Pa的儀表即可，精度為1%時(shí)，儀表測(cè)量誤差僅為1Pa（0.01cm水柱）。測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到密度的測(cè)量精度為：舉例：

3132該提高靈敏度的方法，也可以用其他類型的壓差式密度計(jì)。結(jié)合具體情況實(shí)施。也可采用彈性元件或其他方法給定一個(gè)固定的作用力，進(jìn)行補(bǔ)償。采用基準(zhǔn)壓差補(bǔ)償方法后，要注意：壓差測(cè)量?jī)x表的量程為正負(fù)變化之和，儀表零點(diǎn)向負(fù)方向遷移50%量程。可通過儀表零點(diǎn)調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)，也可在基準(zhǔn)壓差補(bǔ)償值上加上量程的50%。由于輸出壓差變化值很小，宜采用微壓差測(cè)量?jī)x表。此時(shí)必須考慮過壓保護(hù)。33雙向過壓保護(hù)裝置保護(hù)壓力的整定值應(yīng)不超出儀表單向受壓極限，又必須大于該儀表的最大量程。接高壓側(cè)接低壓側(cè)34雙管式壓差密度計(jì)對(duì)介質(zhì)密度的測(cè)量測(cè)量（電極間電阻變化，偏離報(bào)警）放大信號(hào)執(zhí)行WS3051B-MD系列密度計(jì)用于選煤廠重介懸浮液、煤泥水漿密度在線測(cè)量。可用于檢測(cè)濃度在60%左右，密度在3.0g/cm3以下的礦漿密度，用于金礦、銅礦、鐵礦、磷礦等各種選礦廠礦漿密度在線測(cè)量。密度計(jì)具有較高的測(cè)量精度和可靠性、使用安全且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高?？梢赃x擇管道式法蘭安裝于供漿上料管；也可以選擇罐壁單法蘭或雙法蘭安裝，或單法蘭罐頂裝.

技術(shù)參數(shù)：

精度：±0.005g/cm3/±0.01g/cm3顯示:4位半數(shù)字

量程：0.5～3g/cm3（單位：g/cm3、kg/dm3、比重、固體百分比含量等）

集成溫度傳感器，提供高精度的溫度補(bǔ)償

兩線制供電(4-20MA,HART協(xié)議)

工作電源：16～30vdc供電

35第三節(jié)水柱平衡式密度計(jì)36平衡時(shí)：規(guī)定h0為測(cè)量范圍起點(diǎn)：H0=h0一、基本測(cè)量原理371給料箱，2礦漿入料管，3篩網(wǎng)，4溢流堰，5礦漿溢流管，6礦漿靜壓測(cè)量管，7混合槽，8底流口，9平衡清水柱管，10清水給入管，11傳感器初始平衡調(diào)節(jié)H0越大測(cè)量靈敏度越高。即同樣的礦漿密度可得到更高的清水柱hx輸出。但受安裝條件限制不能過高。二、水柱平衡式密度計(jì)的靈敏度被測(cè)礦漿大于起始點(diǎn)的密度，則與清水柱的變化值hx成線性關(guān)系。38入料要有一定的壓力，以防固體顆粒的沉淀，同時(shí)壓力過大會(huì)造成給料的不穩(wěn)定，所以在適當(dāng)?shù)牡胤揭霰粶y(cè)礦漿；測(cè)煤泥浮選入料時(shí)，泡沫進(jìn)入測(cè)量管會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差，可采用定壓漏斗使泡沫從溢流出去；清水柱一側(cè)要連續(xù)、穩(wěn)定地注入清水，必須保持自由壓頭，不能用封閉管路，加入量要調(diào)節(jié)適度；注意雜質(zhì)堵塞底流口。清水柱的高度可通過各種傳感器轉(zhuǎn)換成電量輸出三、水柱平衡式密度計(jì)使用注意事項(xiàng)39優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、測(cè)量靈敏度高，測(cè)量精度可達(dá)±0.005g/cm3。適用于選煤廠重介懸浮液、金屬礦礦漿密度測(cè)量，以及浮選入料濃度的測(cè)量。缺點(diǎn)：裝置高差大，占用空間大；采樣點(diǎn)必須有足夠的標(biāo)高；其他不利因素，底流堵塞等。四、水柱平衡式密度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)40第四節(jié)核密度計(jì)核密度計(jì)又稱為核輻射密度計(jì)，在國(guó)內(nèi)也有人叫伽瑪密度計(jì)。如美國(guó)Ronan公司原裝進(jìn)口的X96S增強(qiáng)型核輻射密度計(jì)由于其測(cè)量精度高，響應(yīng)速度快及核子密度計(jì)獨(dú)有的非接觸測(cè)量方式等優(yōu)點(diǎn)，使其非常適用于工礦企業(yè)在線介質(zhì)密度測(cè)量要求，尤其是當(dāng)被測(cè)物粗糙堅(jiān)硬，有腐蝕性或高溫、高壓的惡劣條件。核子密度計(jì)主要用于檢測(cè)液體、固體（例如氣載煤粉）、礦漿、水泥漿等物質(zhì)的密度及對(duì)金屬礦漿濃度（密度）的檢測(cè)，對(duì)其它液體過程反應(yīng)密度檢測(cè)，典型應(yīng)用如電廠脫硫工程中對(duì)石膏漿密度的檢測(cè)以及礦山對(duì)各種礦漿的密度檢測(cè)。一

基本測(cè)量原理核密度計(jì)是利用能量衰減法對(duì)密度進(jìn)行測(cè)量。核密度計(jì)的放射源(SA-1)置入一個(gè)鉛罐內(nèi),安裝在被測(cè)管道的一側(cè),探測(cè)器安裝在被測(cè)管道的另一側(cè)(對(duì)稱),放射源發(fā)出的Gamma(伽瑪)射線穿過被測(cè)容器的管壁及介質(zhì)到達(dá)探測(cè)器,當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)的密度發(fā)生改變的時(shí)候，伽瑪密度計(jì)接收檢測(cè)裝置－探測(cè)器接收的射線能量也發(fā)生變化。核密度計(jì)將檢測(cè)到的射線能量的變化電量轉(zhuǎn)換成用戶需要得知的物理量——密度。1基本測(cè)量原理射線通過物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度將被衰減，強(qiáng)度隨特吸收物質(zhì)層的厚度、密度和質(zhì)量吸收系教呈指數(shù)規(guī)律衰減。N一射線穿過物質(zhì)后的強(qiáng)度，

N0一投射到吸收物質(zhì)上的射線強(qiáng)度，

μ-質(zhì)量吸收系數(shù)，

ρ一吸收物質(zhì)的密度，

d―吸收物質(zhì)層的厚度。1基本測(cè)量原理可知密度與N之間非線性關(guān)系，但在短量程內(nèi)，基本線性，也可采取補(bǔ)償措施。吸收系數(shù)越小，靈敏度越高，選用射線時(shí)可選總系數(shù)系數(shù)為最小。選煤廠礦漿或重介懸浮液組成是相對(duì)穩(wěn)定的。1基本測(cè)量原理1基本測(cè)量原理2核密度計(jì)的安裝二

核密度計(jì)的安裝探測(cè)器安裝方式

探測(cè)器接線示意圖相鄰兩管道均安裝核密度計(jì)的示意圖二

核密度計(jì)的安裝三

核密度計(jì)使用安全事項(xiàng)1)凡是安裝有核密度計(jì)的場(chǎng)所,要有固定醒目的禁示牌,提醒人們非工作原因不要在附近逗留;2)核密度計(jì)的安裝、拆卸、移位、修理和維護(hù)工作,凡屬放射源裝置部分的,都必須由從事放射性工作的職業(yè)人員來完成;3)在安裝或更換放射源后以及投入使用后,每隔三年都必須對(duì)放射源裝置的放射泄漏情況進(jìn)行一次測(cè)試。這項(xiàng)工作要由職業(yè)人員按照儀器說明書中所規(guī)定的程序來進(jìn)行;3核密度計(jì)使用安全事項(xiàng)4)裝置停工檢修時(shí),如果必須進(jìn)入安裝有核密度計(jì)的容器內(nèi)部作業(yè),則事先務(wù)必要將放射源裝置關(guān)閉,必要時(shí)(譬如連續(xù)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng))可由職業(yè)人員將其拆卸,暫時(shí)保存起來,等容器內(nèi)檢修工作完成并封閉人孔后再裝上;5)當(dāng)裝置發(fā)生火災(zāi)或爆炸等意外事故時(shí),如果安裝有放射源的容器和管道處于事故區(qū)域內(nèi),則在處理現(xiàn)場(chǎng)時(shí)首先要將該區(qū)域用警戒標(biāo)識(shí)封閉起來,由職業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)射線泄漏情況進(jìn)行測(cè)試或處理,確認(rèn)安全后才能解禁。第五節(jié)超聲波濃度計(jì)超聲波礦漿濃度計(jì)，可以在管路上進(jìn)行連續(xù)在線測(cè)量。其檢測(cè)元件不與被測(cè)液直接接觸，又安全可靠。放射性同位素濃度計(jì)雖然也能連續(xù)在線測(cè)量，效果也很理想，但存在安全防護(hù)問題，而且二次儀表比較復(fù)雜。故與之相比超聲波測(cè)量技術(shù)具有更多的優(yōu)越性。超聲波濃度儀可廣泛應(yīng)用于造紙、礦漿分析、化工業(yè)、制藥廠、石油、水處理、廢水監(jiān)控、環(huán)保檢測(cè)、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）等行業(yè)中。

1基本測(cè)量原理聲波是一種縱波。頻率超過人類聽覺上限的聲波稱為超聲波。它通常包括16kHz以上頻率的聲波。超聲波與聲波同樣在各種介質(zhì)中傳播，其強(qiáng)度逐漸被衰減。其衰減的程度與許多因素有關(guān)。超聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，在距離相同的情況下其衰減程度是不同的。超聲波在固體顆粒懸浮液中傳播時(shí)同樣符合一定的衰減規(guī)律。因此可根據(jù)該規(guī)律可測(cè)定懸浮液中固體顆粒的濃度。1基本測(cè)量原理假定懸浮液中的固體顆粒是剛性小球，其半徑大大小于聲波的波長(zhǎng)。按照聲學(xué)理論，聲波在這樣的懸浮液介質(zhì)中傳播時(shí)，其振幅是按指數(shù)規(guī)律衰減的?？捎孟率奖磉_(dá)式中：l——聲波在懸浮液中的傳播距離；

r——懸浮液中固體顆粒的半徑；

q——懸浮液濃度，以單位體積中的固體重量表示；

f——聲波頻率；

K1——衰減系數(shù)；

Al0——當(dāng)濃度為零時(shí)，傳播l距離后的聲波振幅；

Al——在被測(cè)濃度下，傳播l距離后的聲波振幅。對(duì)于煤漿（礦漿），固體顆粒不是球形，而且粒度也不相等。但在顆粒較小、粒度小于1mm時(shí)，其粒度組成相對(duì)穩(wěn)定，礦漿濃度又不很高的情況下，可以定性的認(rèn)為符合上述衰減規(guī)律。1基本測(cè)量原理llAALnflrKq04311=超聲波振幅的衰減規(guī)律Al0Alq02超聲波濃度計(jì)的組成超聲波發(fā)生器礦漿測(cè)量管超聲波接收敏感元件二次儀表發(fā)射源超聲波接收礦漿測(cè)量管L超聲波測(cè)量示意圖3超聲波發(fā)送與接收3超聲波發(fā)送與接收4超聲波濃度計(jì)使用中的幾個(gè)問題測(cè)量輸出指示表的刻度，在實(shí)際使用中要通過實(shí)測(cè)來標(biāo)定。

超聲波的頻率越高，其衰減越大。一般測(cè)量礦漿的濃度越高，相應(yīng)超聲波的頻率低一些，反之高一些。超聲波礦漿濃度計(jì)，用以測(cè)量粒度較小而粒度組成又較均勻的礦漿較為適宜。測(cè)量管內(nèi)應(yīng)避免氣泡進(jìn)入，并使被測(cè)礦漿充滿測(cè)量管，為減小測(cè)量誤差，可采取管徑縮小及礦漿自下而上的流向等措施。第六節(jié)BSDM型礦漿