浮选槽选煤的光纤探测装置

本发明涉及用于测量泡沫浮选法尾煤中煤与构成各种杂质的灰分之间的相对含量，以便控制起泡剂加入的速率，使浮选槽中煤的分离最佳化的光纤探测装置。

已经使用多种方法和装置来控制浮选槽的工作参数（包括浮选槽中起泡添加剂的加入），以便使浮选槽中煤的分离最佳化。在该方法中，从可燃性材料（煤）中分离出各种杂质，例如，构成各种无机类无用杂质的灰分。美国专利第4，552，651中说明了这样一种装置，该专利公开了用于测量浮选槽中煤浆比重，以控制浮选槽工作的装置。另一种控制浮选槽工作的惯用的方法是目测浮选槽尾煤的灰色色泽。浅灰色将表明在尾煤中有高杂质含量，而深灰色将表示有高的煤含量。但凭操作人员的这种目检，以及接着为使煤的分离最佳化，而以人工控制往浮选槽加入起泡剂的做法，受控制上的不一致和人为误差的支配，具有很明显的缺点。

其他诸如核比重计，科里奥利效应质量流量探测装置、磁流量计、双起泡管比重计和X射线衍射设备等各种装置曾经被用于监控浮选法，然而，这些装置既复杂又昂贵，而且，并不提供浮选槽尾煤中煤含量的简明而实际的读数，以便控制浮选槽工作。

因此，最理想的是获得用于自动地测量浮选尾煤中煤含量的方法和装置，以便控制起泡剂加到浮选槽的速率，使浮选槽中煤的分离最佳化。

在1987年11月6日申请的、申请号为117，264的公知的共同未决的美国专利申请中，说明了测量从分离煤的泡沫浮选槽的尾煤中反射的光线的物理变化，以便控制起泡剂加到浮选槽的速率，使浮选槽中煤的分离最佳化的方法和装置。所述共同未决的申请的发明提供一种光电探测器，该探测器包括光源和浸没在来自泡沫浮选槽的尾煤中的光传感器，所述探测器探测从尾煤中反射的光线，控制起泡剂加入浮选槽，以使煤的分离最佳化。

本发明的目的是提供一种探测装置，该装置借助于把光纤电缆的扫描端浸没在尾煤中（而光电导体和光源处在浮选槽外部），来控制浮选槽的工作。

图1是浮选槽选矿法和用于控制加到浮选槽的象起泡剂一类的添加剂，使在槽中煤和构成灰分的杂质的分离最优化的新方法和装置的示意图;

图2是用于探测来自浮选槽的尾煤中煤的含量，并说明光纤探测器的新装置的平面图;

图3是一种光纤电缆的截面图;以及

图4是同本发明一起使用的最佳型式光纤电缆的截面图。

在使细粒煤与各种杂质分离的泡沫浮选法中，在浮选槽中将起泡添加剂与煤混合，同时，搅拌煤浆以便使泡沫粘附于煤上，因而，煤上升到浮选槽的表面并被排出。构成灰分各种杂质的则穿过浮选槽从相反端排出，以备进一步处理。往往将燃油那样的浮选捕收剂加到注入的煤浆中，以增强泡沫对煤的附着性。

在公知的美国专利第4，552，651号中说明了这种浮选法的实例，因而，此处将其中公开的技术引入作为参考。

注意图1，该图示意性地说明浮选槽工作过程，该浮选槽经由加料箱接受煤、构成各种杂质的灰分和水。起泡剂也加到所述加料箱中。槽中混合物的充气导致煤分离，这些煤借助于粘附到泡沫上而上升到表面，然后被排出。浮选尾煤穿过浮选槽流到尾煤箱，然后，被排到沉淀容器以备进一步处理和处置。

在上述将煤从构成各种杂质的灰分分离出来的方法中，能够在尾煤中探测出煤分离的程度。如果尾煤是黑色的，表示煤含量很大（煤吸收光线），反之，浅灰色的尾煤表示粘土含量高而煤含量低。因此，最理想的是获得尾煤色泽的自动读数，以便确定尾煤的煤和构成灰分的各种杂质的含量，来表明在浮选槽中已排出最佳数量的煤。尾煤中用于探测灰色色泽变化的探测器，将导致工艺过程控制装置向起泡剂柜和加料箱之间的管路中的可变速率起泡剂供应泵发出信号，以便增加或减少起泡剂，使浮选槽中煤的分离最佳化。以上所述信号也可用于调节燃油或其他浮选捕收剂加到注入的煤浆中的速率。

上述控制浮选法的系统是借助于把光电探测器10放在与从尾煤箱引出的管路的旁路管路12相通的金属罐14中来实现的。如图1和2中所说明的，探测器10包含光缆15的不规则丝束，该光缆的扫描端13装入置于罐14中的透明的蓝宝石帽17内。所述光缆分叉为连接到激光光源21的送光丝束19和连接到在管配件27中的光电传感器25上的受光丝束23。光源21的激光器，但也可以是发光二极管（LED′s）或类似的恒定光源。所述传感器是硫化镉或硒化镉光电导体。

工作时，从激光器发射出的光线经过丝束19传到帽17外面，然后，从煤和构成灰分的各种杂质的煤浆中反向散射到丝束23，再传送到光电导体25，后者耦合到变换器上（参见图1）。

随着尾煤的煤含量增加，煤吸收光线，而随着煤含量减少，尾煤由于反射更多的光线而灰色色泽变浅。煤含量的这种变化将改变由光电导体检测到的反向散射光线的数量。光电导体中电阻的变化导致恒流输出变换器的电压变化，该电压传送到控制可变速率泵的工艺过程控制装置上（参见图1），从而，控制起泡剂和/或浮选捕收剂加入浮选槽。因为，光传感器的电阻与尾煤形式的煤浆的反射能力有关，而煤浆的反射能力又取决于煤的含量，因此，本质上能够把光电元件的电阻与煤含量相联系，以便监控浮选槽中煤的分离。

参照图2，所述光缆15借助于密封装置34紧固在金属罐14的上部端面32，并且，向下延伸到罐14的煤浆中。排气管路36放掉罐14中的任何夹杂气体，而煤浆从连接到罐下部斜面40上的管路38中流出。管路38向上延伸到U形延长部分42，后者高于罐的上部端面32，以确保罐保持装满状态。岩石和其他大的颗粒向下移动到罐的斜面40和输出管路38，再向上经过延长部分42而排出，以便处置（真空限流装置44允许煤浆流出排出管而不虹吸出所述罐里面的东西）。在该方式中，可以看到：罐的外形、排气管路36和输出管路38允许将空气清除，使罐保持装满，并且，把大石块和煤浆转移到罐外和排除。

已经测定，为了使上述探测器以最佳效率持续工作，必须发射恒定量的光线，这使激光器或各种LED的应用对此用途更为可取。此外，帽17暴露于煤浆中，经过一段时间之后，将在该帽上产生覆盖物，从而降低传感器的准确度。已经测定，由超声波能量的周期性的短脉冲群所引起的振动，将可清除帽17上的任何沉淀物。

为此（参见图1和图2），将超声波换能器经由升压器耦合到喇叭筒上，后者穿过罐14的斜底面40中的密封装置46。由定时器所控制的超声波电源将定期激励所述换能器，以驱动所述喇叭，以便振动煤浆，从而清除影响探测器工作的蓝宝石帽上的任何表面覆盖物。

由于采用表面硬化的帽，例如在煤浆中的蓝宝石帽17，保护在光缆15探测端的玻璃光纤免受由煤浆中各种杂质所引起的腐蚀和污染，同时，必然保持对探测器10的扫描端13所要求的灵敏度。另外，由于光线发射器和传感器是与煤浆隔绝的，因此，整个探测器在结构上更加简化，并且，将具有更长的使用寿命。

下面注意图3和4，该两图说明光缆中玻璃丝的不同排列方式。图3中，各玻璃丝的位置是均匀的，即，规则的。图4中，各玻璃丝无规则地配 置。当本发明采用如图3中的玻璃丝排列方式时，送光丝束19与受光丝束23隔开，从而降低了探测器的灵敏度。当采用如图4中所说明的不规则的光缆时，送光和受光玻璃丝是密集的，并且，无规则地分布在丝束中，这增大了探测器10的灵敏度，从而，相对于所要求的灵敏度，允许光源更小些，在功率和亮度方面都可稍弱些。

由此可见，按照上述装置，能够探测到浮选槽尾煤中煤含量的各种物理性能，并且，利用它来控制浮选槽工作，以使浮选槽中煤的分离最佳化。