一种关于多金属矿浆管道自动取样装置在选矿取样中的应用

李文有，洪志军，白家源，何庆浪，兰希雄，张洪花

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701）

本文主要针对管道取样提出一种可调试气动自动取样装置，实现管道上连续取样，通过改变取样刀口或者是气动执行机构的速度，可实现调节矿浆取样量的大小，同时可根据取样量大小来调整取样时间长短，为了保证取样代表性，取样时间间隔为5分钟～55分钟可调控。一旦取样矿浆管堵塞，我们采用气动反吹方法，可实现在线通管。为保证气流顺畅，不堵塞气管，我们在配电柜总气管处使用了过滤器，减少了由于气管或气孔堵塞带来的维修不便，延长了使用寿命。经过现场实际应用，分析数据的准确度，系统运行稳定可靠性。

1 背景

复杂的多金属不仅是选矿的难题，同样也是计量人员取样的难题。针对选矿厂的特殊生产条件，现在的解决办法是采用一台自动取样装置，可以实现在矿浆管道上自动连续实时取样的可调式气动管道矿浆取样机。其工作原理是通过PLC及变频器控制取样刀口横向划过管道或溜槽中溢流出的矿浆达到取样的目的，气动执行机构的伸缩运行，带动连接杆运动，连接杆带动滑块在导轨上方往复运动，滑块又带动取样管往复横切矿浆流，使得矿浆多部位的样品流入取样管，用以提高取样的均匀性和代表性。并根据矿浆流量的大小及浓度调整取样速度及时间。控制取样量大小，方便制样环节更加方便简洁[1，2]。

1.1 气动自动取样装置的结构及原理

1.1.1 主要设备参数

配电柜：型号700＊1200＊400、内含（电磁阀，型号为4V22-08/DC24V；中断路器，型号为IC65N-2P/C32；电源，型号为DC（24V/60瓦）；带编程西门子PLC1块，型号为S7-226；带编程7寸触摸屏1块，型号为HT8721T（S）；过滤器1组，型号为5μm；控制变压器1只，型号为500VA/220V；防雷模块1只，型号为AML1220A；消音器；阀板）。气动气缸型号：CYLINDER、MODEL：SC80＊5001.0MPA、气缸直径φ63mm、行程400mm、气缸上带2条导向杆（不锈钢）、3块固定取样装置不锈钢铁板。

一级取样装置：总长800mm，两端为圆形（各150mm），中间500mm为方形，两端带法兰，方形两侧焊接直径为63mm，长为100mm的法兰，内衬6mm橡胶，含一级取样刀口（上宽：5mm、上端长150mm、下宽50、mm、耐磨）、闸阀。（管径由管道大小自行设计）。

二级取样刀口：上宽：3mm、上端长150mm、下宽50mm、防腐耐磨。

1.1.2 设备工作原理

图1 取样设备结构图

表1 矿浆一级、二级刀口变化引起原矿主要元素数据分析

表2 矿浆一级、二级刀口变化引起副样品主要元素数据分析

上图为平衡导向杆取样机结构图，安装在取样的矿浆溢流箱上，取样机箱与溢流箱体横截面平行，溢流箱下底开孔用法兰盘连接，法兰盘上管道连接，使得取样完成后的溢流通过管道流入返回泵。本装置利用3块固定板将将气动执行机构气缸与取样机的运动部件连接在一起。气缸推杆与气缸推杆平衡滑板相连，气动执行机构通过气压使得气缸推杆在平衡滑板的移动下带动二级刀口连接杆移动，实现管道全截面取样。当取样矿浆管道有矿浆流入时，取样刀口连接杆连接二级取样刀口，刀口对准矿浆，当取样机通气后，通过气缸推杆推动平衡滑板在平衡杆上做往复运动，其中二级刀口下面连接软管，当配电柜气动执行机构运行后，刀口在矿浆管道横截面下做往复或单项运动，使得垂直于矿浆流入的横截面的方向矿浆流入刀口，在经刀口流入软管到下端取样管从出口流出，流出的矿浆进入下方的接样桶或取样滤盘里。取出的样品既可以用于矿浆粒度、浓度、品位等分析使用。当使用一段时间之后，一是取样管会由于矿浆里的杂物堆积，堵塞入口，取样量就会变少，甚至流不出样品，就需要操作人员清理管内的杂物。而是在长时间的矿浆流的冲击和腐蚀之下，取样管或刀口会出现磨损和腐蚀现象，此时检修人员可以操控取样机的控制箱，使得取样机处于停机状态，滑板和取样管停在取样机的两侧位置，矿浆与取样管不接触，此时检修人员可以用清洗水冲击取样管，清除杂物。

1.2 技术与方法

本取样装置根据不同的矿体、管道大小、流量、数量设计不同取样装置，由管道一级刀口溢流到二级刀口取样。根据矿体的变化、管道大小及流量判断是否安装一级取样装置，其中一级刀口设计根据管道大小设计，一级取样刀口根据矿浆流量大小、矿体变化选取，其中包括以下几种型号（型号1：每隔1Cm开一个长1.5Cm、宽7mm的小口型号2：宽7mm两段式开口，长度根据一级取样箱设定型号3：宽4mm两段式开口，长度根据一级取样箱设定型号4：上端口每隔1Cm开一个长1.5Cm，宽4mm小口，下端宽4mm全开口设计，长根据箱体大小设计），二级刀口根据矿体的变化的选取3mm、5mm。其数据分析如表1所示。

由表1发现，取样结果及样品化验结果可以看出原矿含有多元素时选取一级刀口宽4mm两段式开口，二级刀口5mm为宜。

由表2发现，当只含有比重较低或比重较近的矿体时，我们选取一级刀口为每隔1Cm开一个长1.5Cm、宽7mm的小口，二级刀口为3mm为宜，这样既保证了取样代表性又保证取样较少，制样量较合理。

由表1、表2可以看出，在多金属取样中一级刀口、二级刀口选择性很重要，我们既要考虑取样量大小，又要保证取样准确性，为此通过以上表格可以看出，在多金属含有比重较大的产品中样品中一级、二级刀口选择取到决定性作用。由于一级刀口不全开导致取不到下部比重较大的产品，二级刀口较窄横截面全截取样时只能取到细粒级，大部分粗粒级样品不能被取到，为此综合样品考虑，二级刀口最低选择5mm为宜。

表3 原矿浓粒度对比

表4 原矿浓粒度对比

从表3、表4发现，不管是TYS计量器、人工取样与自动取样装置浓粒度对比结果相当稳定。同时根据以上取样结果对比，可以发现取样装置完全可以代替人工取样及复杂计量器。由于TYS维护费用较高，维修较困难，配件更换频繁，缩分刀口及计量器费用较贵，相比较自动取样机维修较方便，而且不易损坏，价格较便宜，为此，气动取样机装置完全可以代替老式TYS计量器。

2 结论

该取样装置在该公司多个选厂及其不同的管道取样使用效果相当明显，使得该公司多个选矿厂实现了全自动取样，不仅在取样代表性、准确性上取得较大的突破，还减轻了上班人员的劳动强度。克服了由于矿浆颗粒物沉积堵塞管道的难题，克服了取样装置在线维修难题，其次，解决了取样量带来的烦恼。通过样品结果分析发现，取样准确性大大提高。提升了车间自动化程度，降低了老式计量器的使用成本，维修及维护费用大大减少。达到了降低金属流失、降本增效的目的，有明显的运用价值，经济效益显著。