[发明专利]将基于声纳的VF/GVF计量应用于工业处理

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求全部通过完全引用结合于此、全部于2008年5月9日提交的第61/051,775号(CC-0962P)、第61/051,781号(CC-0963P)和第61/053,803号(CC-0964P)临时专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于将基于声纳的体积流量/气体体积分数(Volumetric Flow/Gas Volume Fraction，VG/GVF)计量用于工业处理的技术；并且具体而言，本发明也涉及在包括从矿石提取矿物的矿物提取处理系统中使用基于声纳的VF/GVF计量。

背景技术

在许多工业过程中，按尺寸对产物进行分类或者归类对于过程总性能是关键的。矿物处理工厂或者选矿工厂也不例外。在如图1a中所示铜浓缩器的情况下，向工厂的输入是水和矿石(有特定类型和尺寸分布)而输出是铜浓缩物和残渣。该过程如图1b中所示包括研磨、归类、浮选和增稠。研磨和归类级产生水和矿石的细浆液，该细浆液在送往浮选级之前被添加化学物。一旦在浮选级中，空气用来使铜矿物漂浮而脉石(残渣)被下压。清洁和干燥回收的铜。增稠残渣并且送往残渣池。归类级对于该过程的两个领域的性能是关键的。这些领域是研磨吞吐量以及浮选回收率、等级和吞吐量。

研磨操作

研磨操作可以包括图1c中所示筛和破碎机级以及碾磨机级，该碾磨机级是在具有水力旋流器箱组的闭合回路中的通常配置碾磨机。水力旋流器是一种将分离浆液流的机械设备，其中较小粒子将退出溢流线而较大粒子将退出底流线。溢流送往浮选回路而底流送回到碾磨机进行进一步研磨。这些设备的汇集称为箱组。水力旋流器的尺寸将基于特定过程要求来设定。水力旋流器的性能依赖于它如何适当地匹配于过程条件。一旦已经选择和安装恰当水流旋流器，必须在具体范围内操作它以便维持在溢流与底流之间的恰当分离。该分离依赖于向设备中的浆液馈送密度和体积流量。一种典型控制系统将使用体积流量、馈送密度和在水力旋流器两端的压强的组合以控制该分离。由于恶劣环境和过程条件，所以所有这些测量受维护和性能问题困扰。这可能造成归类性能下降和碾磨机吞吐量减少。浮选性能高度地依赖于在来自箱组溢流的馈送中的粒子尺寸分布，因此它依赖于水力旋流器归类性能。碾磨机吞吐量高度地依赖于来自箱组底流的循环负荷。

过程条件有挑战性，因为浆液由高固体含量的如下浆液组成，该浆液包含可变数量的夹带空气。由于为了在整个过程内传送浆液而需要的泵送动作而夹带空气。在向水力旋流器箱组馈送的情况下，在向箱组泵送浆液之前在液箱中收集它。液箱水平经常降至预期水平以下并且向流中牵引空气。一旦空气在流中，它就难以离开，因为浆液由高固体含量的小粒子组成。

进行对具有可变数量的夹带空气的浆液的准确和可重复体积流量和密度测量是一项具有挑战性的努力。传统的线内体积流量计可能在存在夹带空气时显示不稳定读数。也可能报告错误的体积流量读数。误差将取决于过程中的夹带空气数量。对于密度计可以同样如此。密度计将报告浆液空气混合物在它经过传感器时的平均密度。所需仅为浆液的密度。因此该报告的密度读数将通常具有如下误差，该误差将取决于过程中的夹带空气数量。

测量体积流量和密度的传统或者已知手段已经面临由于过程中存在空气所致的误差。这已经证明使得难以控制来自水力旋流器箱组的分离，这可能影响碾磨和浮选回路二者的性能。

鉴于前述，业内对于能够校正由于这样的工业过程中的夹带空气所致的密度测量误差并且基于密度测量来提供更准确和可重复的水力旋流器分离的需要由来已久。

矿物分离过程和试剂添加

在许多工业过程中，浮选过程用来浓缩和清洁最终产物。浮选过程或者级的性能依赖于许多参数。其中之一是矿石的可漂浮性。可漂浮性高度地依赖于用来使粒子疏水的化学试剂的类型和剂量。通常以每吨处理矿石的化学物克数为单位定义化学物定量配给比。在一些情况下添加比所需更多的化学物以便保证使用足够化学物。这些化学物颇为昂贵并且构成矿物处理工厂的运营费用的可观部分。

在典型工厂中，操作者将通过在向第一研磨级的输入矿石馈送时使用称重秤来确定矿石吨数比。然后根据指定定量配给比来添加试剂。一种定量配给试剂的更直接手段将是测量进入浮选回路的矿石的实际质量流量。将基于这一测量而不是称重秤来添加试剂。

鉴于前述，业内对于能够校正由于这样的工业过程中的夹带空气所致的密度测量误差并且更准确地定量配给试剂的需要由来已久。

工业过程中的最终产物计算