[发明专利]用于泡沫浮选控制的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制用于分离物质的一个或多个泡沫浮选槽的方法和装置。

背景技术

泡沫浮选是一种在各种不同工业中进行分离的方法。例如，泡沫浮选被用于在矿石中分离不同的矿物，或被用于纸的脱墨或被用于煤的洁净。

虽然主要参照在矿石中的矿物的分离来讨论本发明和本发明的背景技术，但是本发明并不限于泡沫浮选的该具体应用。本发明适用于所有的泡沫浮选工艺。

矿物泡沫浮选是已知的工业工艺，用于从得到的矿石（例如，通过采矿）中提取有价值的矿物成分。矿物泡沫浮选是表面化学工艺，用于通过在不同材料之间的亲水性的差异分离固体（通常为微细固体）。

浮选槽或浮选容器容纳有浆状的物料（例如矿石），在该浆状的物料中，待提取的矿物混合有液体。气体流过浆液且通过疏水颗粒对气泡的选择性粘附，同时任何亲水颗粒保留在在容器中的气泡之间流动的液体中来实现分离。当气泡上升至容器的顶部时，形成泡沫。

泡沫从浆液-泡沫界面延伸至破裂面，破裂面通常在溢流嘴上方。“泡沫深度”被定义为浆液-泡沫界面与溢流嘴之间的距离。“泡沫高度”被定义为从溢流嘴到破裂面之间的距离。

泡沫可被布置为从含有疏水颗粒和亲水颗粒的浮选容器中溢出。那些颗粒可被提纯为精矿（concentrate）。通常，在矿物泡沫浮选中，疏水颗粒为需要的产物，并且试图从泡沫中回收疏水颗粒。

在浮选容器中的保留浆液通常被称为残油。在一些泡沫浮选工艺（例如纸的脱墨）中，在浮选容器中的保留浆液为需要的产物。

在实际中，泡沫浮选装置将包括多个槽，通常布置在相似类型的组（bank）中，其中，材料逐个槽地进料穿过组，然后供给至下一组。在组之间槽的类型可不同，例如，在起始处，组包括用于需要的物料和不需要的物料的起始粗分离的粗选池（rougher）。在下游，组可包括第二粗选池（也已知为“选池（scavenger）”），其在泡沫已经从粗选池溢出后，对保留在粗选池中的浆液进行额外的分离。下游组也可包括“清洁器（cleaner）”，该清洁器对已经从粗选池或选池中提取的泡沫进行分离。

相对于从浮选容器中提取的精矿的两个参数（“级别（grade）”和“回收率”）可测量浮选工艺的性能质量。当提及矿物体系，从泡沫中回收需要的产物时，级别表示精矿中的需要的固体与不需要的固体（脉石）相比的分数。回收率表示在精矿中的需要的固体的分数与投入到浮选槽中的起始矿石供给中的需要的固体的分数的比。为了实现级别和回收率之间的最佳平衡，用生产高级别精矿的高回收率的理想浮选工艺来控制工业浮选工艺。

已知的是，若干个可控制因素可影响浮选工艺的性能质量。这些可控制因素包括：浆液的pH、加入到浮选容器的各种化学品的浓度、固体的浓度以及进入浮选容器的气体流量。然而，这么多可变因素的存在使得难以量化地控制泡沫浮选工艺。

根据控制和运行泡沫浮选装置的已知方法，控制者能够观察浮选槽，以及手动或用别的方法调节对槽的投入，例如根据他或她的观察，增加额外的化学品和/或改变到槽的气体流量。通常，这些调节是经验性的，尤其基于对泡沫表面和泡沫性质（behaviour）的观察。然而，这些调节的方法往往是不精确的。而且，改变浮选泡沫的某些视觉方面对于输出性能质量的改变并不是相应必要的。

另外，现代工业工艺使用越来越多的较大浮选槽。这种在尺寸中的增加易于促进在浮选槽中增加的功率和增加的气体体积的使用，因此无论性能情况，均增加了在现存控制和运行方法固有的无效性。因此，在已知实际浮选方法中仍然存在关于必须观察、测量并控制的可变因素以最优化浮选性能，以及如何精确地操纵这些相关可变因素的问题。

在Barbian等人,The Froth Stability Column-Measuring Froth Stability at an Industrial Scale,Minerals Engineering,2006,Vol19,No.6-8,713-718中提供了研究泡沫浮选性能的讨论，其中，验证了在单一槽中的泡沫稳定性因子、气体速率和泡沫深度之间的关系式。