应用于在线超声波粒度及浓度检测的真空旋流脱气装置

陶俊涛 卢元利 蒋宝庆 张雪

【摘 要】选厂磨矿回路控制的关键变量就是粒度和浓度，其检测主要是从旋流器或其它分级机溢流口测量，目前应用于在线检测的设备主要是超声波粒度仪及超声波浓度计；由于超声波对矿浆中气泡比较敏感，所以在对矿浆进行检测之前，必须对矿浆进行脱气预处理，目前采用的离心式真空脱气，这种方式存在机械磨损、堵矿、易振动、运行费用高等问题，为了寻求更经济有效地脱气方法，对真空过滤机的工作原理作了具体的分析研究，并设计了真空旋流脱气装置。

【关键词】超声波检测 粒度 浓度 真空 旋流脱气

1 真空过滤机排液装置

图1 真空过滤机排液装置

图1中滤液及空气首先被射流泵抽吸到气水分离器中，空气由气水分离器顶部被抽走，滤液从气水分离器底部自动排出，由于气水分离器是负压工作，所以要使滤液能从分离器中排出，分离器底部和滤液池需有9米以上的高差，同时在滤液流出的管口设有水封，防止空气进入空气分离器，这种过滤机必须安装在很高的位置，其优点是滤液能自动排出，不消耗动力。气水分离器与水封箱之间的高度由以下关系式决定：

H≥P/100ρ

H-气水分离器内的液面距水封箱液面高度，cm；

ρ-滤液的密度，kg/cm3 ；滤液是水时ρ=0.001kg/cm3；

P-气水分离器内最大真空计算压力，kPa；

例如：要求真空度为900kPa（最高1000kPa），假如矿浆密度为0.0012kg/cm3

则高度H=900/（100×0.0012）=7500cm=7.5m；

2 真空旋流脱气排液装置应用于超声波粒度浓度检测的原理

图2中是真空旋流脱气装置的原理图，结合滤液是矿浆的特点对排液装置进行了针对性的设计，其多功能换向阀是本设计的核心部件。

图2 真空旋流脱气排液装置

1）、射流泵 ，2）、闸阀，3）、液位传感器，4）、气水分离旋流器，5）、二位五通换向阀，6）、真空表，7）、滤液缸，8）、超声波测量单元，9）、矿浆软管，10）、多功能换向阀，11）、节流阀

2.1 滤液缸排液口

由于装置中液体是矿浆，所以管路设计不能象水那样随意布置，必须考虑到矿浆的沉降，管路堵矿及磨损的问题；因此对进出滤液缸的矿浆管路，只设计了一个矿浆软管9，使其通过此管的矿浆始终处于进或出的运动状态，避免矿浆沉降，其连接用快换接头，方便检修；

2.2 射流泵

真空的产生是利用射流泵在压力水的作用下产生负压形成，其优点：体积小、真空度高、安装维护方便，可靠性好，其工作不直接接触矿浆，使用寿命长。

射流泵的选用首先应根据工况条件估计吸引真空流量，再根据吸入真空流量的大小选择射流泵的最小通径，若吸附容积大，则喷管的最小通径应选大些。射流泵在满足使用要求的前提下应尽量减少其水量消耗量，耗水量与水的压力有关，压力越大，则耗水量越大，但压力达到一定值时真空度不会再增加，因此应调至合适压力，不求最高但求最佳；

2.3电气控制的可靠性

在控制方式中设置了两套工作程序，即以控制滤液缸内装满滤液后再排放和以定时控制排放滤液两种方式；在正常运行时，根据滤液缸内的液位控制排放滤液，这样可以做到准确合理排放，如果滤缸内的电极或电极的引出线因绝缘破坏、接地或开路等因素，引起不能排放滤液时，电控系统会自动转换到“定时”程序，控制气缸上下动作排出滤液，保证真空过滤照常运行，但这时控制箱的电源指示灯及故障指示灯会自动轮流闪亮报警，提示进行故障检查及处理。

2.4.气水分离器

气水分离器是切线旋流入料、高效分离的气水分离器，从过滤机中抽出来的空气和水（即滤液），能在气水分离器中很快分离，空气由真空泵从上部抽走排出，滤液自动流入到排出滤液装置中，由于空气进入到气水分离器后，没有滤液阻挡，能畅通无阻地从上部进入真空管路排出，若有残留气体流到气水分离器下面滤液中，在真空条件下也能有效上浮溢出，真空度能达到0.9MPa，脱气效果比较理想；滤液在排出的过程中始终不受负压的影响，阻力小，所通过的管路短，滤液排出量大。

3 结语

这种真空旋流脱气装置，其结构简单，造价低，无运动部件，使用寿命长，运行费用也低，没有振动，不易堵，费用低，能实现标定、测多流道、反冲洗等功能，此装置也适合其它化工领域混合液的检测。

参考文献：

[1]《选矿设计手册》.冶金工业出版社，1988.7.

[2]聂冬生.真空过滤机新型电控气动排出滤液装置.《煤炭加工与综合利用》，2000年第1期.

[3]孙磊磊 等.旋流式液-气分离性能的研究.江苏：《矿山机械》，2008年第23期.

[4]刘黎阳.真空发生器在自动化上的应用.沈阳：《机械工程师》，2009年第1期.

[5]金向江 等.筒体结构对轴流式气液旋流器分离性能的影响.《流体机械》，2008年第1期.