專利名稱：測(cè)定管狀旋轉(zhuǎn)碾磨機(jī)的填充率的方法及執(zhí)行該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定管狀旋轉(zhuǎn)碾磨機(jī)的填充率的方法，所述碾磨機(jī)包括一個(gè)圓柱形的圓筒，該圓筒繞它的縱軸旋轉(zhuǎn)，其中的內(nèi)容物由一種包含磨料和待粉碎物料的裝料(load)組成，該磨料由金屬合金制成，該待粉碎物料當(dāng)它被粉碎時(shí)在碾磨機(jī)內(nèi)形成漿料，在碾磨機(jī)旋轉(zhuǎn)期間，從旋轉(zhuǎn)方向看，基本上占據(jù)了碾磨機(jī)橫截面的第四個(gè)三角象限，而內(nèi)容物的底部延伸到第三個(gè)三角象限并且其頂部上升到第一個(gè)三角象限。本發(fā)明還涉及一種能夠有利地執(zhí)行該方法的裝置。
本發(fā)明的主要目的在于球磨機(jī)或棒磨機(jī)類型的碾磨機(jī)，尤其是用于粉碎渣塊或者用于粉碎煤和礦石。
背景技術(shù)：
為了使在濕法處理環(huán)境下工作的礦用碾磨機(jī)處于最佳狀態(tài)操作，知道碾磨機(jī)的填充率是特別重要的，因?yàn)樵谶@里磨料的磨損是很重的，磨料幾乎必須要經(jīng)常地供應(yīng)。這就需要在任何時(shí)刻都應(yīng)當(dāng)知道碾磨機(jī)中還有的磨料量，并且需要能夠得到一種可以獨(dú)立地測(cè)量碾磨機(jī)中所含的磨料量和漿料量。
已經(jīng)注意到，當(dāng)漿料的體積大致與磨料間的間隙體積相等或者稍微大于該體積時(shí)，能夠獲得最佳的粉碎條件，然而不超過(guò)它20％。當(dāng)漿料的體積太小時(shí)，粉碎輸出量就減少，特別是，處于彼此接觸的磨料塊會(huì)相互磨損。當(dāng)漿料的體積太大時(shí)，粉碎輸出量也減少。因而，知道碾磨機(jī)中的漿料量就允許以最合適的方式調(diào)整碾磨機(jī)的供應(yīng)量，這種方式與碾磨機(jī)的最佳操作狀態(tài)相符合。
在目前已知的用來(lái)確定處于操作狀態(tài)下的碾磨機(jī)的填充率的各種技術(shù)中，都不能完全令人滿意，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ翘痪_或者太不完全。
第一種方法包括測(cè)量碾磨機(jī)吸收功率的進(jìn)展情況。被碾磨機(jī)吸收的功率隨著填充率而增加，并且在它開(kāi)始減少之后達(dá)到一個(gè)最大值，特別是因?yàn)椴黄胶庥绊懕粶p小了。功率曲線顯示出一個(gè)非常平的最大值，一旦接近該最大值，測(cè)量的靈敏度就大大降低。這一方法被記載于1998年“加拿大礦石加工機(jī)械”匯編(“Canadian Mineral Processor”Proceedings 1998)，論文No.24，渥太華，安大略省。
第二種方法包括測(cè)量被施加在鍍層上的力。在該鍍層中放置有一塊測(cè)量板，當(dāng)它進(jìn)入裝料中時(shí)，施加在該板上的力突然增大并且當(dāng)該板從裝料中出來(lái)時(shí)突然減小。這種測(cè)量?jī)H僅適用于設(shè)有橡膠鍍層的碾磨機(jī)并且對(duì)所述測(cè)量板的磨損非常靈敏。在專利WO 93/00996中描述了這一方法。
另一種方法包括測(cè)量碾磨機(jī)的圓筒的變形，假定它要經(jīng)受徑向和橫向變形，當(dāng)碾磨機(jī)被裝料時(shí)所述變形會(huì)增大。在小L/D比(碾磨機(jī)的長(zhǎng)度與它的直徑之比)并借助于任何固定元件，比如一個(gè)中間隔板或者使圓筒或鍍層具有很大的厚度的情況下，這種測(cè)量的靈敏度被降低。這種測(cè)量的原理被記載于1997年由J.Kolacz編著的采礦工程(Mineral Engineering)第10卷第12期中的論文“碾磨機(jī)回路中碾磨機(jī)負(fù)荷的測(cè)量系統(tǒng)”(Measurement System of the Mill Charge in Grinding Ball MillCircuits)，第1329-1338頁(yè)。
為了能夠直接測(cè)量碾磨機(jī)的重量，還已經(jīng)考慮了平衡的裝置。然而，該裝置非常難以用于現(xiàn)有的碾磨機(jī)。
再一種方法包括測(cè)量因磨料與碾磨機(jī)鍍層之間的沖擊而產(chǎn)生的噪聲。噪聲隨著磨料的填充率而增大，但是，由于待粉碎物料減弱了沖擊，當(dāng)填充物料增加時(shí)噪聲減小，于是測(cè)量就不準(zhǔn)確了。為了進(jìn)行這些測(cè)量，已經(jīng)使用麥克風(fēng)并將它放置在碾磨機(jī)的圓筒附近，以便檢測(cè)噪聲。然而，這種方法受到外界噪聲(該粉碎間中的相鄰碾磨機(jī))以及其它因素，比如待粉碎物料的性質(zhì)、磨料的形式和鍍層的磨損情況的影響。這一方法被記載于1994年第4期由F.Godler和J.Hagenbach編著的Zement-石灰-石膏(Zement-Kalk-Gyps)中的論文“用于測(cè)量管磨機(jī)中磨料進(jìn)給的填充率的新聲音法”(New acoustic method for measuring the filling ratio of millfeed in tube mills)，第E114-E119頁(yè)。
德國(guó)專利DE19933995A1試圖用固設(shè)在圓筒中的超聲波傳感器替換所述麥克風(fēng)來(lái)補(bǔ)救各種噪聲的干擾。這些傳感器測(cè)量在它們被附設(shè)的位置上的圓筒的振動(dòng)，而不是測(cè)量通過(guò)空氣傳播的噪聲，這解決了干擾噪聲的問(wèn)題。
而且，上述所有方法的缺點(diǎn)是，它們不能允許對(duì)磨料的填充率以及漿料或者待粉碎物料的填充率進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)定。
通過(guò)波吸收進(jìn)行測(cè)量實(shí)際上允許區(qū)分待粉碎物料與球體，但是不適用于所有類型的物料，并且存在因X或伽馬射線造成的健康危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新方法和裝置，允許對(duì)填充率進(jìn)行可靠的測(cè)定，能夠在現(xiàn)有的碾磨機(jī)上很容易地實(shí)現(xiàn)，并且能夠分別提供有關(guān)磨料和漿料的信息。
為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明提出一種如序言部分所述類型的方法，其特征在于，通過(guò)一個(gè)模型建立一個(gè)運(yùn)算法則，并且定義在碾磨機(jī)的填充率與研磨內(nèi)容物的底部和頂部的角坐標(biāo)以及它的被吸收的功率之間的關(guān)系，而且內(nèi)容物的底部和頂部的角坐標(biāo)被在碾磨機(jī)中測(cè)量，以確定其填充率以及其被吸收的功率，以及，碾磨機(jī)的填充率是通過(guò)這些測(cè)量以及所述運(yùn)算法則確定的。
這些測(cè)量可以被獨(dú)立地進(jìn)行，以便確定磨料的填充率和漿料的填充率。
磨料(grinding load)的底部和頂部的角坐標(biāo)被通過(guò)感應(yīng)來(lái)測(cè)定，而漿料的底部和頂部的角坐標(biāo)被通過(guò)傳導(dǎo)來(lái)測(cè)定。
用于實(shí)現(xiàn)所述測(cè)定碾磨機(jī)填充率方法的裝置，包括一個(gè)具有內(nèi)層板的圓筒，其特征在于，該板包括至少一個(gè)由樹(shù)脂或者合成橡膠制成的板，探測(cè)系統(tǒng)被集成在所述板中，以便探測(cè)該系統(tǒng)進(jìn)入碾磨機(jī)內(nèi)容物之處的角坐標(biāo)以及該系統(tǒng)從碾磨機(jī)內(nèi)容物中出來(lái)之處的角坐標(biāo)，所述圓筒包括一個(gè)用來(lái)隨著碾磨機(jī)的每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)同步信號(hào)的傳感器，由所述探測(cè)系統(tǒng)和傳感器產(chǎn)生的所述信號(hào)被在一個(gè)集成處理器件中處理并由無(wú)線電波發(fā)送到一個(gè)處理中心。
所述探測(cè)裝置最好是包括一個(gè)感應(yīng)傳感器，用于測(cè)定磨料底部和頂部的角坐標(biāo)，以及一個(gè)傳導(dǎo)傳感器，用于測(cè)定漿料底部和頂部的角坐標(biāo)。
所有傳感器最好是成雙倍的并被嵌埋在包含它們的板中的不同深度處，以便當(dāng)板磨損時(shí)能夠連續(xù)地起作用。


通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和特征將更加清楚，其中圖1示意性示出一種碾磨機(jī)的徑向橫截面；圖2是一種具有本發(fā)明所提供裝置的碾磨機(jī)的縱斷面示意圖；圖3示意性示出圖2所示碾磨機(jī)的徑向橫截面圖；圖4和圖5示出具有傳感器的所述板的截面放大圖；圖6是一個(gè)類似于圖的視圖，示出角坐標(biāo)的細(xì)節(jié)；圖7示出一個(gè)圖表，表示在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)定結(jié)果與磨料的實(shí)際重量之間的校正。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一種碾磨機(jī)，具有一種由球體組成的磨料1，并包括一定量的待粉碎物料2，該物料形成所述漿料。磨料球體的填充通常達(dá)到碾磨機(jī)總體積的20至40％，這取決于操作條件。使碾磨機(jī)處于最佳操作狀態(tài)的漿料體積，如序言中所定義的，大致與球體之間的間隙體積一致或者稍高于它，但是不超過(guò)20％。
在碾磨機(jī)沿圖1中箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)期間，碾磨機(jī)的內(nèi)容物具有球形形狀，其橫截面為“豌豆莢”形，并主要集中在第四個(gè)三角象限內(nèi)。然而，漿料的底部3和球體的底部5進(jìn)入第三個(gè)三角象限，而漿料的頂部4和球體的頂部6上升到第一個(gè)三角象限內(nèi)。
由于磨料1和漿料2具有不同的結(jié)構(gòu)，它們各自的底部5和3以及它們各自的頂部6和4具有不同的角坐標(biāo)。于是，磨料1比漿料2上升得多。如下文所述，本發(fā)明就是利用這些差別來(lái)分別單獨(dú)確定磨料的體積和漿料的體積。
為此，本發(fā)明提供傳感器，用以在它們分別進(jìn)入漿料2和磨料1之時(shí)釋放一個(gè)電信號(hào)，而在它們從漿料和磨料中出來(lái)之時(shí)釋放另一個(gè)信號(hào)。
對(duì)于漿料，本發(fā)明設(shè)有傳導(dǎo)傳感器7和8，通過(guò)一個(gè)傳感器測(cè)量由一個(gè)化學(xué)電池產(chǎn)生的電流，該電池由兩塊具有不同成分的鋼組成并形成電極，電極被通過(guò)一個(gè)由所述漿料組成的傳導(dǎo)介質(zhì)相互連接，所述電極是電流的來(lái)源。
這些鋼塊被集成到一塊由樹(shù)脂或合成橡膠制成的板9中，為了便于接近，它被放置在碾磨機(jī)的門上。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，分別如圖4和5所示，設(shè)有一對(duì)傳感器7和8。如圖所示，這些傳感器被嵌埋在合成橡膠板9的不同深度處。于是，當(dāng)在圖4所示表面上的傳感器7，8因磨損被損壞時(shí)，圖5中被埋在板9中的傳感器7，8就能夠接替起作用。
當(dāng)碾磨機(jī)正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，在該傳感器的電極7和8進(jìn)入漿料的時(shí)刻，后者允許電流通過(guò)這些電極，從而釋放一個(gè)信號(hào)，此探測(cè)能夠確定漿料的底部3的角坐標(biāo)。以同樣的方式，當(dāng)電極7，8從漿料中出來(lái)時(shí)，電流被切斷，該切斷的時(shí)刻提供了一個(gè)關(guān)于漿料4的頂部的角坐標(biāo)的信息。
這種類型的測(cè)量不能用于磨料1，因?yàn)檫@種介質(zhì)具有不連續(xù)的特性。為了進(jìn)行此測(cè)量，一種本身公知的感應(yīng)傳感器10被采用并被放置在門的所述板9中，埋在樹(shù)脂塊中。如圖2，4和5所示，這里將采用兩個(gè)傳感器10，為了當(dāng)位于表面上的傳感器因磨損被損壞時(shí)，能夠連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量，傳感器被埋在不同的深度處。
采用與上述方式相同的方式進(jìn)行操作。當(dāng)碾磨機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在感應(yīng)傳感器10進(jìn)入磨料1中的時(shí)刻，它們檢測(cè)電場(chǎng)的變化，其依次生成一個(gè)信號(hào)，其時(shí)機(jī)選擇允許定位磨料的底部5。當(dāng)感應(yīng)傳感器10從磨料中出來(lái)時(shí)，它們檢測(cè)所述電場(chǎng)的新的變化，其允許定位磨料的頂部6。
為了能夠確定這些角坐標(biāo)，需要一個(gè)參考點(diǎn)。這是因?yàn)?，隨著碾磨機(jī)的每次旋轉(zhuǎn)就生成一個(gè)同步信號(hào)，該碾磨機(jī)設(shè)有一個(gè)具有元件比如光電管的器件，被分別設(shè)置在圓筒上和一個(gè)固定底板上，并且允許為確定所述角坐標(biāo)提供一個(gè)參考。假如該信號(hào)是起始點(diǎn)且假如圓筒的旋轉(zhuǎn)速度是已知的，測(cè)量信號(hào)的產(chǎn)生和結(jié)束的時(shí)機(jī)選擇對(duì)底部3和5以及頂部4和6相對(duì)于一個(gè)參考點(diǎn)的角坐標(biāo)提供一個(gè)指示，該參考點(diǎn)可以是所述同步器件的位置的參考點(diǎn)。
由傳感器提供的所述信號(hào)被一個(gè)集成系統(tǒng)12記錄、過(guò)濾和處理，該系統(tǒng)被固定到圓筒上，它將這些信號(hào)通過(guò)無(wú)線電波發(fā)送到一個(gè)處理中心(未示出)。所有這些集成器件可以由一臺(tái)被固定到圓筒上的發(fā)電機(jī)13來(lái)提供能量，或者通過(guò)感應(yīng)來(lái)傳遞能量。
圖6示意性地示出由傳感器7，8和10進(jìn)行的測(cè)量。這里分別有漿料的底部3的角度α1和頂部4的角度α2，以及分別有磨料的底部5的角度β1和頂部6的角度β2。這些角度是相對(duì)于一根參考軸測(cè)量的，在此情形下，該參考軸是由所述同步器件確定的。
為了能夠測(cè)定磨料的填充率和漿料的填充率，用下面的公式建立數(shù)學(xué)模型J1＝a1α1+b1α2+c1kW+d1J2＝a2β1+b2β2+c2kW+d2其中-J1是漿料體積/碾磨機(jī)體積；-J2是磨料體積/碾磨機(jī)體積；-a，b，c，d是參數(shù)系數(shù)；-kW是用本身公知的方法測(cè)量的被吸收的功率。
這些模型，尤其是參數(shù)系數(shù)，可以通過(guò)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的方式來(lái)確定，將不同已知量的磨料和漿料引入到一個(gè)碾磨機(jī)模型中，并且每次測(cè)量上述角度α1，α2，β1和β2以及被吸收的功率。
試驗(yàn)已經(jīng)顯示出，由本發(fā)明提供的測(cè)定方法能夠以更高的準(zhǔn)確度操作。圖7累計(jì)地示出了這種試驗(yàn)的結(jié)果，用以測(cè)定在粉碎礦石時(shí)磨料的填充率。
這些試驗(yàn)所用的磨料由直徑為40mm和25mm的球體組成。礦石與水的相對(duì)百分比被保持恒定，碾磨機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是每分鐘34轉(zhuǎn)。碾磨機(jī)中球體的填充逐漸從700kg增加到900kg，每次供應(yīng)8至29kg之間。漿料的填充不被控制，但是隨著過(guò)程的進(jìn)行而改變并在289至443kg之間變化。
圖7中的直線表示碾磨機(jī)中球體的實(shí)際量。點(diǎn)表示通過(guò)上述數(shù)學(xué)模型并且基于對(duì)角度α1和α2及被吸收功率的測(cè)量而獲得的球體的測(cè)定量。這些試驗(yàn)已經(jīng)顯示出，本發(fā)明測(cè)定球體的填充率能夠達(dá)到98％級(jí)別的準(zhǔn)確度。
另外，對(duì)漿料的角坐標(biāo)α1和α2的測(cè)量提供了有關(guān)漿料的流動(dòng)性的信息，即它的水分。實(shí)際上，漿料的流動(dòng)性越高，則漿料升高得就越低，因而角度α2就越小。這一知識(shí)也有利于使碾磨機(jī)的操作最佳化。
權(quán)利要求
1.用于測(cè)定管狀旋轉(zhuǎn)碾磨機(jī)的填充率的方法，所述碾磨機(jī)包括一圓柱形的圓筒，該圓筒繞它的縱軸旋轉(zhuǎn)，其中的內(nèi)容物由一種包含磨料和待粉碎物料的裝料組成，所述磨料由金屬合金制成，所述待粉碎物料當(dāng)它被粉碎時(shí)在所述碾磨機(jī)內(nèi)形成漿料，其中，在所述碾磨機(jī)旋轉(zhuǎn)期間，從旋轉(zhuǎn)方向看，所述碾磨機(jī)的內(nèi)容物主要占據(jù)了所述碾磨機(jī)橫截面的第四個(gè)三角象限，而所述內(nèi)容物的底部延伸到第三個(gè)三角象限并且其頂部上升到第一個(gè)三角象限，其特征在于，通過(guò)一個(gè)模型建立一個(gè)運(yùn)算法則，并且定義在所述碾磨機(jī)的填充率與所述碾磨機(jī)內(nèi)容物的底部和頂部的角坐標(biāo)以及它的被吸收的功率之間的關(guān)系，所述內(nèi)容物的底部和頂部的角坐標(biāo)被在所述碾磨機(jī)中測(cè)量，以確定其填充率以及其被吸收的功率，而且所述碾磨機(jī)的填充率是通過(guò)這些測(cè)量以及所述運(yùn)算法則確定的。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨料的填充率和所述漿料的填充率被分別確定。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨料的底部和頂部的角坐標(biāo)是相對(duì)于一參考角坐標(biāo)通過(guò)一感應(yīng)傳感器測(cè)量的。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述漿料的底部和頂部的角坐標(biāo)是相對(duì)于一參考角坐標(biāo)通過(guò)一傳導(dǎo)傳感器測(cè)量的。
5.按照權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)算法則是J＝aα1+bα2+ckW+d其中-J是填充率；-α1和α2是所述內(nèi)容物的底部和頂部的角坐標(biāo)；-kW是以千瓦計(jì)的被吸收的功率；-a，b，c，d是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的參數(shù)系數(shù)。
6.用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述方法的裝置，該方法用于測(cè)定碾磨機(jī)的填充率，該碾磨機(jī)包括一具有內(nèi)層板的圓筒，其特征在于，所述板包括至少一由樹(shù)脂或者合成橡膠制成的板，一探測(cè)系統(tǒng)被集成在所述板中，以便探測(cè)所述系統(tǒng)進(jìn)入所述碾磨機(jī)內(nèi)容物之處的角坐標(biāo)以及所述系統(tǒng)從所述碾磨機(jī)內(nèi)容物中出來(lái)之處的角坐標(biāo)，所述圓筒包括一用來(lái)隨著碾磨機(jī)的每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生一同步信號(hào)的傳感器，由所述探測(cè)系統(tǒng)和傳感器提供的所述信號(hào)被在一集成處理器件中處理并通過(guò)無(wú)線電波發(fā)送到一處理中心。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述探測(cè)系統(tǒng)被設(shè)置在所述碾磨機(jī)的一通道門內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述探測(cè)系統(tǒng)包括一傳導(dǎo)傳感器，用于單獨(dú)地確定磨料的底部和頂部的角坐標(biāo)。
9.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述探測(cè)系統(tǒng)包括一傳導(dǎo)傳感器，用于單獨(dú)地確定漿料的底部和頂部的角坐標(biāo)。
10.按照權(quán)利要求8和9所述的裝置，其特征在于，所有傳感器都是成雙倍的，并被埋在包含它們的所述板中的不同深度處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，包括通過(guò)建立模型而建立一個(gè)運(yùn)算法則，其定義在碾磨機(jī)的填充率與碾磨機(jī)內(nèi)容物的底部和頂部的角坐標(biāo)以及它的被吸收功率之間的關(guān)系，通過(guò)在欲被確定其填充率的碾磨機(jī)中，測(cè)量其內(nèi)容物的底部和頂部的角坐標(biāo)以及其被吸收的功率，基于所述測(cè)量和運(yùn)算法則，確定碾磨機(jī)的填充率。
文檔編號(hào)G01M99/00GK1589178SQ02823175
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月22日
發(fā)明者貝爾納·德哈斯 申請(qǐng)人:馬格托國(guó)際公司