矿山机械与智能化技术 课件 第7章 选后作业机械及其智能化技术

矿山机械与智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造目录CONTENTS第1章绪论第2章钻孔机械及其智能化技术第3章装载与挖掘机械及其智能化技术第4章矿井提升机械及其智能化技术第5章选前作业机械及其智能化技术第6章选别作业机械及其智能化技术第7章选后作业机械及其智能化技术第8章智慧矿山的关键技术及展望第7章选后作业机械及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.1浓缩机7.2真空过滤机7.3选后作业过程控制 第7章选后作业机械及其智能化技术7.1浓缩机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1浓缩机的工作过程如下：矿浆从中心进入浓密机，固体颗粒在重力作用下沉降到池底，并通过耙子耙动汇集于设备中央，从底部排出，而澄清水则从池子周围溢出。浓密机是一个圆形贮水池，固体颗粒在池底积聚并被刮板压实，然后从底部卸料口排出，同时澄清水从池边溢流槽排出。浓缩机主要用于精矿浓缩和尾矿脱水。作为精矿浓缩机，其产品是底部排出的精矿，浓度低于75%，同时控制溢流浓度以防止精矿流失。作为尾矿脱水机，其产品是上部排出的溢流水，含固量小于0.5%，排泥浓度为20～30%。在选矿厂中，连续式浓缩机被广泛使用，矿浆的送入、澄清水的排出和浓缩产品的排出都是连续进行的。浓缩机根据传动方式可分为中心传动式和周边传动式两种。浓缩机（又叫浓密机）广泛应用于冶金、矿山、煤炭、化工、建材、环保等部门矿泥、废水、废渣的处理，对提高回水利用率和底流输送浓度以及保护环境具有重要意义。浓密机的工作过程示意图第7章选后作业机械及其智能化技术7.1浓缩机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.1.1中心传动式浓缩机中心传动式浓缩机分小型（直径为φ1.8～φ20米）与大型（直径可达φ100米以上）两种。小型中心传动式浓缩机的组成：浓缩池、耙架、传动装置，信号安全装置、耙架提升装置、给料装置和卸料装置等。圆柱形浓缩池用水泥或钢板做成，池底稍呈圆锥形或是平的。在池底的中心有一个排出浓缩产品的卸料斗。池子上部周边设有环形溢流槽。竖轴1和轴套2、蜗轮3的联接是滑动连接，竖轴可作轴向运动。在竖轴的止推轴承外壳4的上部固定有传动轴5，轴上有螺纹，与蜗轮连接的螺母6旋入传动轴上。利用提升电动机的正向或反向旋转运动带动蜗杆使蜗轮转动，可将传动轴提高或下降，又通过止推轴承的外壳而将竖轴-耙架提高和下降。将提升电动机连接在控制线路上，就可实现自动提耙。耙架的提升装置第7章选后作业机械及其智能化技术7.1浓缩机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.1.2周边传动式浓缩机周边传动式浓缩机的结构组成：浓缩池是由混凝土制成，其中心有一个钢筋混凝土的支柱。耙架3的一端借助于特殊的轴承置于浓缩池的中心支柱上，耙架的另一端与传动小车相连接，并由小车上的滚轮2支承在浓缩池圆周敷设的钢轨轨道1上。工作原理：滚轮的滚动带动耙架回转，以刮集沉淀物，实现物料的浓缩。速度控制：耙架的运动速度根据物料特性调整，以避免破坏矿粒的沉淀过程。对于粗粒和易沉降物料，耙子转速约为6米/分。对于细粒和细粒精矿，耙子转速应小于3～4米/分。浓缩机的优点：构造简单，管理容易，因此它被广泛用来浓缩各种物料。浓缩机的缺点：占地面积大，不能用来沉积粒度大于0.3mm的产品，因为在这种情况下可能将浓缩机淤塞。φ30m周边传动式浓缩机第7章选后作业机械及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.1浓缩机7.2真空过滤机7.3选后作业过程控制 第7章选后作业机械及其智能化技术7.2真空过滤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.2.1外滤式圆筒真空过渡机20m²外滤式简真空过滤机过滤机筒体的结构

结构：过滤机的筒体是用钢板焊接制成。筒体的外表面用隔条1沿圆周方向分成24个独立的轴向贯通的过滤室，每个过滤室都用管子4与分配头相通。过滤室里铺设过滤板3。滤布6覆盖在过滤板上，滤布用胶条5嵌在隔条的绳槽内，并借助绕线机构（螺杆传动）用钢丝连续缠绕住滤布而使其固定在筒体上。结构组成外滤式圆筒真空过滤机是由筒体、主轴承、矿浆槽、传动装置、搅拌器、分配头、刮刀和绕线机构等部分组成。第7章选后作业机械及其智能化技术7.2真空过滤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.2.1外滤式圆筒真空过渡机20m²外滤式简真空过滤机过滤机筒体的结构

结构：过滤机的筒体是用钢板焊接制成。筒体的外表面用隔条1沿圆周方向分成24个独立的轴向贯通的过滤室，每个过滤室都用管子4与分配头相通。过滤室里铺设过滤板3。滤布6覆盖在过滤板上，滤布用胶条5嵌在隔条的绳槽内，并借助绕线机构（螺杆传动）用钢丝连续缠绕住滤布而使其固定在筒体上。结构组成外滤式圆筒真空过滤机是由筒体、主轴承、矿浆槽、传动装置、搅拌器、分配头、刮刀和绕线机构等部分组成。第7章选后作业机械及其智能化技术7.2真空过滤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.2.1外滤式圆筒真空过渡机传动系统示意图筒体左端的空心轴颈上固定着链轮，用以传动绕线机构运动。筒体左端的链轮带动链轮10，使绕线机构的螺杆11转动，从而使螺母（绳轮座）12沿螺杆移动，实现用钢丝缠绕滤布的要求。筒体右端的喉管与分配头相连，并在其外径上装有蜗轮。外滤式过滤机工作原理和分配头分区示意图

工作区：Ⅰ区和Ⅱ区：与真空泵接通，形成负压。Ⅰ区：筒体部分浸在矿浆中，称为过滤区。Ⅱ区：在液面之上，称为滤饼脱水区。Ⅳ区和Ⅵ区：与鼓风机相通，形成正压。Ⅳ区：为卸料区。Ⅵ区：为滤布清洗区。功能描述：设备通过分配头的不同区域实现过滤、脱水、卸料和清洗等功能。过滤区负责过滤矿浆，滤饼脱水区负责进一步脱水。卸料区用于卸除滤饼，清洗区用于清洗滤布，以保证过滤效果。第7章选后作业机械及其智能化技术7.2真空过滤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.2.2内滤式圆筒真空过渡机内滤式圆筒真空过滤机的构造如图所示。这种过滤机的滤布装于筒体的内表面。筒体的一端支承在主轴承上，而另一端支承在托辊上，并由传动机构驱动旋转。喉管和分配头的作用与外滤式过滤机相同，结构也与其相似。不同的是分配头内抽真空和鼓风区域的位置不一样。内滤式过滤机在筒体内部形成的滤饼是在顶部位置卸料，并用皮带运输机或溜槽运出机外。内滤式过滤机的矿浆装在筒体内部，在形成滤饼时，除了依靠真空的压力以外，由于没有采用搅拌器，还可以借助于固体颗粒本身的重力。矿浆中粒度较大的颗粒沉降速度大，先附着在滤布上，粒度较小的颗粒沉降速度慢，后附着于大颗粒的上面，这样形成的滤饼透气性好，还可以减少滤布的堵塞。内滤式过滤机的缺点是不便于观察过滤的操作情况，维修工作不方便。40m²内滤式圆筒真空过滤机在选矿厂中，内滤式过滤机主要用来过滤磁选的铁精矿。第7章选后作业机械及其智能化技术7.2真空过滤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.2.3真空磁力过渡机真空磁力过滤机主要适用于粒度较粗的强磁性矿物精矿矿浆的脱水。构造:类似于外滤式圆筒真空过滤机，不同之处是给矿槽在筒体的上部，筒体内部装有钥锶铁氧体永久磁系，促使磁性矿物迅速地吸引到滤布表面。给料方式：上部给料，使得滤饼按粒度分层的效果更加明显。滤饼形成：当磁性精矿形成滤饼时，颗粒同时受到重力和磁力的作用，粗颗粒精矿向滤布运动得快，粗颗粒首先接触滤布，所以，滤饼的透气性好。磁搅动的作用：滤饼在磁场区形成的过程中，由于磁系极性变化而产生的磁搅动作用也有利于滤饼的脱水。真空磁力过滤机较之同规格的内滤式过渔机，其效率提高三倍以上。真空磁力过滤机水分排出：大量的水是通过给矿槽的溢流口溢出。在真空脱水区，谑饼中的残存水分透过滤布并经过滤室和分配头上的两个真空管路而被抽出。滤饼是用压缩空气吹落，并借助刮板刮下。卸料与清洗：卸料完毕后泌布就被清洗，冲洗是用鼓风和水交替进行的。第7章选后作业机械及其智能化技术7.2真空过滤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.2.4折带式真空过渡机折带式真空过滤机是在外滤式圆筒真空过滤机的基础上发展的一种新式过滤机。折帯式真空过滤机改变了卸料方式，又加强了滤布的清洗，所以使细、黏物料的脱水效果获得了改善。折带式真空过滤机的结构和工作示意图如图所示。它的滤布布置与外滤式过滤机不同。当滤饼经过真空区以后，滤布就由一套辊子引出筒外进行卸料和清洗，清洗好的滤布再回到筒体上重新工作。折带式真空过滤机不用鼓风卸料，而是使滤布绕过卸料辊通过变化曲率使滤饼自动下落。也可以用刮板等机构帮助卸料。这种卸料方式，不仅卸料比较完全提高了过滤机的生产能力，而且不用鼓风，避免了回水造成的滤饼水分的增加。折带式过滤机将其滤布引出筒体以外，可以有足够的时间并采取有效的方法清洗滤布。一般用压力水冲洗滤布的两面，根据实需要还可以用刷子和打布器等装置进行更彻底的清洗，以保证滤布的透气性。折带式真空过滤机的结构和工作示意图第7章选后作业机械及其智能化技术7.2真空过滤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.2.5过滤系统如图a所示中，滤液和空气先被真空泵抽到气水分离器，空气由上部被抽走，滤液从下部自动地流入水池内。因为气水分离器中是负压，所以要使滤液能从分离器中排出，分离器下底和水池要保持有9米的高差。这种配置方式的最大如图b所示中，进入气水分离器中的滤液用离心泵强制抽出。过滤机的安装位置可以较低。缺点是需要专门设置离心泵，要消耗动力。如图c所示中，用自动排液装置取代了气水分离器和离心泵。这种过滤系统，滤液既能自动排出，又不需要将过滤机设置在很高的位置上。第7章选后作业机械及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.1浓缩机7.2真空过滤机7.3选后作业过程控制 第7章选后作业机械及其智能化技术7.3选后作业过程控制战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.3.1浓密机自动控制基本功能：浓密机主要用于浓缩和澄清，通过提高底流固体物浓度来实现物料的浓缩和上清液的澄清。控制系统原理：高效浓密机自动控制系统包括传感器、控制器和执行机构，通过实时监测和调节泥层高度来控制底流浓度。系统可能包括泥层高度传感器、pH和密度传感器等，以及相应的控制软件，以实现自动化操作。凝剂投加量的控制可以通过测定溢流槽内的溢流浓度，控制加药泵的转速。溢流浓度过高，意味着絮凝效果需要增强当溢流中固体浓度符合要求时，根据入料流量和浓度决定投加量。以电动阀的开度和加药泵的转速作为控制输出，构成闭环控制。系统控制框如图所示。高效浓密机自动控制系统原理图基于溢流浓度的絮凝加药控制原理第7章选后作业机械及其智能化技术7.3选后作业过程控制战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1底流浓度的重要性：底流浓度过低将不满足后续处理工艺的要求。底流浓度过高可能导致管道堵塞和排料不畅。控制方法：通过将底流浓度的测定值与底流泵联锁，控制放矿量来调节矿浆在浓密池的停留时间，进而控制底流浓度。当底流浓度高时，增加底流放矿量。当底流浓度低时，减少放矿量，以维持稳定的底流浓度。浓密机特点：根据我国矿山选厂的特点，矿浆在压缩层的浓度能快速反映原矿浆浓密的状态。自动添加系统控制器：适合采用以原矿浆浓度和流量为前馈输入，中间矿层浓度为反馈输入的控制系统。这种控制系统能够根据原矿浆的浓度和流量自动调节絮凝剂的添加量。控制系统的优势：中间矿层浓度的引入能在一定程度上减小检测滞后对响应过程的影响。有利于保障系统的稳定性。减小超调和削弱振荡现象。控制系统控制框图展示了整个控制系统的结构和工作流程，包括传感器、控制器和执行机构等部分。浓密池的耙子力矩增加说明压缩层矿浆浓度增加，减小则说明压缩层浓度减小，因此力矩大小可以反映矿浆在浓密池内的浓缩状态。耙子的力矩在适当的范围，说明矿浆浓缩情况比较好，力矩过大，说明压缩层过高，应该减小投加量，力矩过小则说明矿浆中颗粒絮凝效果差，因此浓缩缓慢，应该适量增加絮凝剂添加量。控制框图如图所示浓密机絮凝剂自动添加控制系统控制框图

基于耙子力矩的絮凝加药控制原理7.3.1浓密机自动控制第7章选后作业机械及其智能化技术7.3选后作业过程控制战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17.3.2压