Файл: Серго, Е. Е. Опробование и контроль технологических процессов на обогатительных фабриках учеб. пособие.pdf

86 7

АА___ АУ

ч

12

Рис. 48. Весовой плотномер Харьковского завода КИП.

изменении. В трубке на воду опускается поплавок с плун­ жером, который входит в трансформаторный датчик, под­ ключенный в измерительную систему прибора ЭМД-217Г В зависимости от изменения плотности пульпы вода в трубке и поплавок с плунжером будут подниматься или

опускаться. При этом в трансформаторном датчике будет возникать электрический сигнал, который после усиления приведет в действие регулирующую систему прибора и ис­ полнительные механизмы. Заданное значение плотности пульпы обычно поддерживается путем регулирования коли­ чества воды, подаваемой для разбавления пульпы.

Весовой плотномер Харьковского завода КИП (рис. 48) работает по принципу непрерывного взвешивания движу­ щейся пульпы в мерной трубе 1, которая соединена с пита­ ющим патрубком 2.гибким шлангом 3. Труба 1 подвешена на опорной планке 11 и пружинах 10. Изменение плотности движущейся пульпы вызывает перемещение трубы 1. Оно фиксируется с помощью дифференциального трансформатор­ ного датчика 4, плунжера 12, который связан с трубой 1. Ток разбаланса, возникающий при перемещении плунжера 12, усиливается в электронном усилителе 5 и передается на двигатель 9. Последний, вращая лекало 6 и рычаг 13,

ных ферромагнитных датчиков 8 принимают положение, со­ ответствующее новому значению плотности. Диапазон

151

измерения плотности от 1000 до 2500 кг/м3. Погрешность измерения до 1,5% от диапазона шкалы.

Радиоактивные плотномеры имеют существенные пре­ имущества по сравнению с другими типами при контроле плотности пульпы в закрытых емкостях (когда нельзя по­ грузить датчик в контролируемую среду). Действие их, независимо от конструкции, основано на том, что существу­ ет линейная зависимость между коэффициентом поглоще­ ния у-излучений и плотностью пульпы.

Если у-излучение пропустить через трубопровод с пуль­

где / 0 — начальная интенсивность излучения перед трубо­ проводом; р,0 — линейный коэффициент поглощения стенок трубопровода; d0 — суммарная толщина стенок на пути потока у-излучения; р — линейный коэффициент поглоще­ ния пульпы; d — толщина просвечиваемого слоя пульпы.

Величина р зависит от химического состава и плотности пульпы, а также от энергии излучения. При жестком излу­ чении чувствительность к химическому составу снижается. Вследствие этого для контроля плотности пульпы принима­ ются радиоактивные изотопы 60Со и 137Cs, имеющие жесткое излучение.

Интенсивность проникшего у-излучения / воспринима­ ется газоразрядными счетчиками, выходной сигнал которых усиливается электронной системой и передается на показы­ вающий или записывающий прибор. На обогатительных фаб­ риках применяются радиоактивные плотномеры ПЖР-2М и ПЖР-5.

На рис. 49 показана принципиальная схема плотномера ПЖР-2М. у-излучение источника 1 проходит через трубу с пульпой 2 и попадает на газоразрядные счетчики 3, вра­ щаемые двигателем 4. Скорость вращения подбирается таким образом, чтобы к интегрирующей ячейке 5 одновременно было подключено три счетчика. Вспомогательный источник, у-излучения 6 также освещает три счетчика 14 через клин 7.

Сигналы счетчиков, освещаемых вспомогательным источ­ ником, поступают в интегрирующую ячейку 8. Сигналы счет­ чиков, освещаемых основным и вспомогательным источни­ ками, сравниваются в блоке сравнения 9. Разность этих двух сигналов усиливается усилителем 10 и управляет двигателем

152

11, который с помощью металлического клина уравнивает сигналы. При этом положение клина 7 и сердечника индук­ ционного датчика 12 будет соответствовать плотности проте­ кающей по трубе пульпы. С индукционным датчиком связан записывающий прибор 13.

§ 2. КОНТРОЛЬ ЩЕЛОЧНОСТИ (КИСЛОТНОСТИ) ПУЛЬПЫ

Характер флотационной среды определяется составом водорастворимых солей, содержащихся в исходном матери­ але, и химическим составом воды, применяемой для флота­ ции. Если в состав солей входят анионы слабого основания и катионы сильной кислоты, то пульпа будет иметь кислую реакцию, и, наоборот, при катионах слабой кислоты и ани­ онах сильного основания — щелочную.

Таким.образом, щелочность (кислотность) среды харак­ теризуется концентрацией в ней водородных и гидроксиль­ ных ионов.

Для воды и водных растворов произведение концен­ трации водородных и гидроксильных ионов является вели­ чиной постоянной:

153

Водный раствор, в котором концентрация водородных ио­ нов равна концентрации гидроксильных ионов, будет нейт­ ральным:

Сн = Сон = ІО“ 7.

Концентрацию водородных и гидроксильных ионов обыч­ но характеризуют логарифмом этой величины с противопо­ ложным знаком, условно обозначают через pH и называют водородным показателем:

pH = l g - i . сн

Для щелочной среды pH > 7; для кислой pH < 7. При постоянной характеристике сырья и воды, а также

неизменном соотношении Т : Ж флотационная пульпа име­ ет вполне определенное значение pH.

Концентрация водородных ионов имеет особенно боль­ шое значение при флотации сульфидных и несульфидных минералов, а также флокуляции и других физико-химиче­ ских процессах. Установлено, что большинство минералов лучше флотируются в щелочной среде, а некоторые, напри­ мер пирит и другие, в кислой. Величину pH во флотацион­ ной пульпе контролируют одним из следующих методов: колориметрическим, потенциометрическим, кондуктометри­ ческим, спектрофотометрическим.

§ 3. КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ pH

Колориметрический метод определения pH не требует сложной аппаратуры. Поэтому он получил широкое приме­ нение на рудообогатительных фабриках для замера pH в пре­ делах от 2,8 до 8,4. Точность определения этим методом со­ ставляет 0,1—0,2 pH.

Метод основан на изменении окраски индикатора, при­ бавленного в известном количестве к определенному объему фильтрата пульпы. При этом интенсивность окраски инди­ катора зависит от концентрации водородных ионов в фильт­ рате. Так как индикаторы представляют собой слабые ки­ слоты или соли этих кислот, то при внесении, например,

154

§ 4. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ pH

Метод основан на измерении разности потенциалов меж­ ду двумя электродами, погруженными в контролируемую пульпу, в зависимости от концентрации водородных ионов. С поверхности металлического электрода в пульпу переходит часть ионов (катионов), в результате чего между металлом

ипульпой образуется двойной электрический слой: отрица­ тельно заряженная поверхность электрода и положитель­ но заряженный слой пульпы. Нейтрализации разноименных зарядов не происходит, так как катионы удерживаются в в пульпе силами ее межмолекулярного притяжения. Про­ цесс перехода ионов в пульпу и обратно является обратимым

иего состояние характеризуется величиной потенциала меж­ ду электродом и пульпой. Величина этого потенциала опре­ деляется уравнением Нернста

где Е — э. д. с. двойного электрического слоя, в; Е0 — по­ стоянная э. д. с., зависящая от свойств вещества электрода, в; R — газовая постоянная, дж/моль■град; Т — абсолют­ ная температура, град; п — число электронов, необходи­ мое для нейтрализации иона металла (валентность метал­ ла); F — число Фарадея, кулон!г-экв\ [Me] — концентрация ионов металла.

После подстановки величин, входящих в уравнение (110), получается следующая формула:

где С — концентрация ионов, моль/л.

Таким образом, величина потенциала зависит от кон­ центрации ионов данного металла в пульпе.

Для измерения Е составляют электрическую цепь, со­ стоящую из основного электрода, являющегося источником концентрации ионов, и сравнительного (индикаторного) элек­ трода, э. д. с. которого является постоянной и не зависит от концентрации измеряемых ионов.

На практике концентрацию водородных ионов контроли­ руют с помощью преобразователей высокоомных указываю­ щих ПВУ-5256, работающих с погруженными датчиками ти­ па ДПт-5274 со стеклянным и каломельным электродами.

156

Стеклянный электрод (рис. 50,а) представляет собой трубку из обычного стекла /, на конце которой напаяна мембрана из литиевого стекла 2. В трубку налит раствор 3 с постоянной концентрацией водородных ионов и в него по­ мещен бром или хлор-серебряный электрод 4. Мембрана 2 выполняет роль двух электродов, соприкасающихся с конт­ ролируемой пульпой и с раствором 3. Для снижения эле­ ктрического сопротивления мембраны ее изготовляют из очень тонкого стекла (» 0,05 мм).

Каломельный электрод (рис. 50,6) состоит из слоя метал­ лической ртути 1, покрытого слоем каломелевой пасты 2. представляющей собой малорастворимую соль ртути HgCl2. Последняя соприкасается с раствором хлорида калия 3. В ртуть введен платиновый электрод 4. Величина потенци­ ала на границе ртуть — каломель зависит от концентрации ионов ртути в каломелевой пасте. При постоянной концентра­ ции ионов хлора, каломельный электрод имеет постоянный потенциал. Для соблюдения постоянства концентрации их применяют насыщенный раствор КС1 в виде кристалликов 6. Каломельный электрод вступает в контакт с контролируе-

, мой пульпой через раствор хлорида калия, образующего

7электролитический контакт. Между раствором КС1 и пуль­ пой имеется полупроницаемая перегородка 5 из асбестового тампона или фаянсовой массы.

157

где Е0 — сумма постоянных э. д. с.,; k — коэффициент про­ порциональности между Ех и pH.

Для измерения величины Ен применяется прибор ПВУ5256 (рис. 52), с компенсационной схемой. Прибор представ­ ляет собой высокоомный указывающий преобразователь

э.д. с. электродной пары в пропорциональный по величине постоянный ток (рис. 52).

Э.д. с. электродной пары сравнивается с падением на­ пряжения на сопротивлении R, через которое протекает ток /вых оконечного каскада усилителя. Так как падение напря­ жения на сопротивлении R имеет знак, противоположный

э.д. с. Ех, то на вход усилителя будет подаваться

Ивх ~ £* Ивых = Ех I ВЬІх • R•

Разность напряжений UBX преобразуется в переменное напряжение, которое после нескольких приемов усиления снова преобразуется в напряжение постоянного тока. Послед­ нее управляет током / вых оконечного каскада усилителя:

Евых — Ивх ■k — (Ех /вых • R) k,

158