一種關于多金屬礦漿管道自動取樣裝置在選礦取樣中的應用

李文有，洪志軍，白家源，何慶浪，蘭希雄，張洪花

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

本文主要針對管道取樣提出一種可調試氣動自動取樣裝置，實現管道上連續取樣，通過改變取樣刀口或者是氣動執行機構的速度，可實現調節礦漿取樣量的大小，同時可根據取樣量大小來調整取樣時間長短，為了保證取樣代表性，取樣時間間隔為5分鐘～55分鐘可調控。一旦取樣礦漿管堵塞，我們采用氣動反吹方法，可實現在線通管。為保證氣流順暢，不堵塞氣管，我們在配電柜總氣管處使用了過濾器，減少了由于氣管或氣孔堵塞帶來的維修不便，延長了使用壽命。經過現場實際應用，分析數據的準確度，系統運行穩定可靠性。

1 背景

復雜的多金屬不僅是選礦的難題，同樣也是計量人員取樣的難題。針對選礦廠的特殊生產條件，現在的解決辦法是采用一臺自動取樣裝置，可以實現在礦漿管道上自動連續實時取樣的可調式氣動管道礦漿取樣機。其工作原理是通過PLC及變頻器控制取樣刀口橫向劃過管道或溜槽中溢流出的礦漿達到取樣的目的，氣動執行機構的伸縮運行，帶動連接桿運動，連接桿帶動滑塊在導軌上方往復運動，滑塊又帶動取樣管往復橫切礦漿流，使得礦漿多部位的樣品流入取樣管，用以提高取樣的均勻性和代表性。并根據礦漿流量的大小及濃度調整取樣速度及時間。控制取樣量大小，方便制樣環節更加方便簡潔[1，2]。

1.1 氣動自動取樣裝置的結構及原理

1.1.1 主要設備參數

配電柜：型號700＊1200＊400、內含（電磁閥，型號為4V22-08/DC24V；中斷路器，型號為IC65N-2P/C32；電源，型號為DC（24V/60瓦）；帶編程西門子PLC1塊，型號為S7-226；帶編程7寸觸摸屏1塊，型號為HT8721T（S）；過濾器1組，型號為5μm；控制變壓器1只，型號為500VA/220V；防雷模塊1只，型號為AML1220A；消音器；閥板）。氣動氣缸型號：CYLINDER、MODEL：SC80＊5001.0MPA、氣缸直徑φ63mm、行程400mm、氣缸上帶2條導向桿（不銹鋼）、3塊固定取樣裝置不銹鋼鐵板。

一級取樣裝置：總長800mm，兩端為圓形（各150mm），中間500mm為方形，兩端帶法蘭，方形兩側焊接直徑為63mm，長為100mm的法蘭，內襯6mm橡膠，含一級取樣刀口（上寬：5mm、上端長150mm、下寬50、mm、耐磨）、閘閥。（管徑由管道大小自行設計）。

二級取樣刀口：上寬：3mm、上端長150mm、下寬50mm、防腐耐磨。

1.1.2 設備工作原理

圖1 取樣設備結構圖

表1 礦漿一級、二級刀口變化引起原礦主要元素數據分析

表2 礦漿一級、二級刀口變化引起副樣品主要元素數據分析

上圖為平衡導向桿取樣機結構圖，安裝在取樣的礦漿溢流箱上，取樣機箱與溢流箱體橫截面平行，溢流箱下底開孔用法蘭盤連接，法蘭盤上管道連接，使得取樣完成后的溢流通過管道流入返回泵。本裝置利用3塊固定板將將氣動執行機構氣缸與取樣機的運動部件連接在一起。氣缸推桿與氣缸推桿平衡滑板相連，氣動執行機構通過氣壓使得氣缸推桿在平衡滑板的移動下帶動二級刀口連接桿移動，實現管道全截面取樣。當取樣礦漿管道有礦漿流入時，取樣刀口連接桿連接二級取樣刀口，刀口對準礦漿，當取樣機通氣后，通過氣缸推桿推動平衡滑板在平衡桿上做往復運動，其中二級刀口下面連接軟管，當配電柜氣動執行機構運行后，刀口在礦漿管道橫截面下做往復或單項運動，使得垂直于礦漿流入的橫截面的方向礦漿流入刀口，在經刀口流入軟管到下端取樣管從出口流出，流出的礦漿進入下方的接樣桶或取樣濾盤里。取出的樣品既可以用于礦漿粒度、濃度、品位等分析使用。當使用一段時間之后，一是取樣管會由于礦漿里的雜物堆積，堵塞入口，取樣量就會變少，甚至流不出樣品，就需要操作人員清理管內的雜物。而是在長時間的礦漿流的沖擊和腐蝕之下，取樣管或刀口會出現磨損和腐蝕現象，此時檢修人員可以操控取樣機的控制箱，使得取樣機處于停機狀態，滑板和取樣管停在取樣機的兩側位置，礦漿與取樣管不接觸，此時檢修人員可以用清洗水沖擊取樣管，清除雜物。

1.2 技術與方法

本取樣裝置根據不同的礦體、管道大小、流量、數量設計不同取樣裝置，由管道一級刀口溢流到二級刀口取樣。根據礦體的變化、管道大小及流量判斷是否安裝一級取樣裝置，其中一級刀口設計根據管道大小設計，一級取樣刀口根據礦漿流量大小、礦體變化選取，其中包括以下幾種型號（型號1：每隔1Cm開一個長1.5Cm、寬7mm的小口型號2：寬7mm兩段式開口，長度根據一級取樣箱設定型號3：寬4mm兩段式開口，長度根據一級取樣箱設定型號4：上端口每隔1Cm開一個長1.5Cm，寬4mm小口，下端寬4mm全開口設計，長根據箱體大小設計），二級刀口根據礦體的變化的選取3mm、5mm。其數據分析如表1所示。

由表1發現，取樣結果及樣品化驗結果可以看出原礦含有多元素時選取一級刀口寬4mm兩段式開口，二級刀口5mm為宜。

由表2發現，當只含有比重較低或比重較近的礦體時，我們選取一級刀口為每隔1Cm開一個長1.5Cm、寬7mm的小口，二級刀口為3mm為宜，這樣既保證了取樣代表性又保證取樣較少，制樣量較合理。

由表1、表2可以看出，在多金屬取樣中一級刀口、二級刀口選擇性很重要，我們既要考慮取樣量大小，又要保證取樣準確性，為此通過以上表格可以看出，在多金屬含有比重較大的產品中樣品中一級、二級刀口選擇取到決定性作用。由于一級刀口不全開導致取不到下部比重較大的產品，二級刀口較窄橫截面全截取樣時只能取到細粒級，大部分粗粒級樣品不能被取到，為此綜合樣品考慮，二級刀口最低選擇5mm為宜。

表3 原礦濃粒度對比

表4 原礦濃粒度對比

從表3、表4發現，不管是TYS計量器、人工取樣與自動取樣裝置濃粒度對比結果相當穩定。同時根據以上取樣結果對比，可以發現取樣裝置完全可以代替人工取樣及復雜計量器。由于TYS維護費用較高，維修較困難，配件更換頻繁，縮分刀口及計量器費用較貴，相比較自動取樣機維修較方便，而且不易損壞，價格較便宜，為此，氣動取樣機裝置完全可以代替老式TYS計量器。

2 結論

該取樣裝置在該公司多個選廠及其不同的管道取樣使用效果相當明顯，使得該公司多個選礦廠實現了全自動取樣，不僅在取樣代表性、準確性上取得較大的突破，還減輕了上班人員的勞動強度。克服了由于礦漿顆粒物沉積堵塞管道的難題，克服了取樣裝置在線維修難題，其次，解決了取樣量帶來的煩惱。通過樣品結果分析發現，取樣準確性大大提高。提升了車間自動化程度，降低了老式計量器的使用成本，維修及維護費用大大減少。達到了降低金屬流失、降本增效的目的，有明顯的運用價值，經濟效益顯著。