УПРАВЛЕНИЕ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИЕЙ Российский патент 2016 года по МПК B03D1/14 

Настоящее изобретение относится к способу управления одной или более чем одной флотационной камерой для разделения веществ в загружаемом материале в линии пенной флотации.

Настоящее изобретение относится, в частности, хотя ни к коем случае не исключительно, к способу управления одной или более чем одной флотационной камерой в линии пенной флотации для отделения веществ, например минералов, содержащих ценный материал, такой, как ценные металлы, такие как никель и медь, из загружаемого материала в виде руды, содержащей минералы и другой материал (далее по тексту именуемый «пустой породой»).

Последующее описание изобретения сосредоточено на способе пенной флотации для отделения частиц ценных минералов от частиц пустой породы в загружаемом материале в виде добытых руд, но этим случаем применения изобретение не ограничивается.

Пенная флотация - это способ отделения ценных минералов от пустой породы за счет различий гидрофобности между ценным минералами и идущей в отходы пустой породой в загружаемом материале. Цель пенной флотации - получить концентрат, имеющий более высокий сорт, т.е., более высокий сорт продукта, ценного материала (такого, как медь), чем сорт ценного материала в загружаемом материале. Процесс пенной флотации обычно управляется путем добавления поверхностно-активных веществ (ПАВ) и смачивающих веществ в водную суспензию частиц минералов и пустой породы (называемую флотационной пульпой), содержащуюся во флотационной камере. Эти химические вещества кондиционируют частицы и стабилизируют пенную фазу. Для каждой системы (тип руды, гранулометрический состав, воды, газ и т.д.) имеется оптимальный тип реагента и уровень дозы. После того как поверхность твердых фаз кондиционирована, они избирательно отделяются от пены, создаваемой подачей в процесс флотационного газа, такого, как воздух. Из пены получают концентрат минералов. Подобно химическим добавкам, разделяющий газ, используемый для образования пены, представляет собой технологический реагент с уровнем оптимальной дозы. Оптимальная доза газа - это сложная функция многих факторов системы и оборудования, но для данной флотационной камеры может быть определена эмпирически посредством максимизации точки выхода газа для камеры.

Эксплуатационное качество процесса флотации можно оценивать по двум характеристикам концентрата, извлеченного из флотационной камеры, а именно: сорт продукта и извлечение продукта. Сорт продукта указывает фракцию ценного материала в концентрате по сравнению с оставшейся частью материала в концентрате. Извлечение продукта указывает фракцию ценного материала в концентрате по сравнению с общим количеством ценного материала в первоначальном загружаемом материале, который подавался во флотационную камеру.

Основной задачей в промышленном процессе флотации является управление рабочими условиями так, чтобы достичь оптимального баланса между сортом и извлечением, причем в случае идеального процесса флотации получают высокое извлечение концентрата высокого сорта.

Международная публикация WO 2009/044149 на имя компании Imperial Innovations Limited относится к изобретению способа управления работой камеры пенной флотации, являющейся частью линии пенной флотации. Способ основан на управлении расходом флотационного газа в камеру с таким расчетом, чтобы камера работала при максимальном выходе газа для камеры.

Максимальный выход газа для камеры описывается как «пиковый выход газа», а расход газа при пиковом выходе газа описывается как «пиковый расход газа». В случае если флотационным газом является воздух, максимальный выход газа описывается как «пиковый выход воздуха», а расход воздуха при пиковом выходе воздуха описывается как «пиковый расход воздуха».

В абзаце, начинающемся на странице 4, строка 17 указанной международной публикации дается такое определение термина «выход газа для камеры»: «показатель объема воздуха или другого флотационного газа в пузырьках пены, которые переливаются из флотационной камеры, по сравнению с объемом воздуха или другого флотационного газа в пузырьках, которые лопаются в камере, и (или) объемом воздуха или другого флотационного газа, вводимого в камеру в процессе флотации».

В указанной международной публикации указывается, что существует корреляция между управлением флотационной камерой для максимизации выхода газа и максимизацией сорта концентрата и извлечения концентрата. В частности, в указанной международной публикации описывается, что максимальный выход газа, т.е., пиковый выход газа, совпадает с оптимальной металлургической характеристикой, которая включает сорт концентрата и извлечение концентрата.

В указанной международной публикации отмечается, что:

«При максимизации выхода газа в камере камера позволяет получать высокий сорт концентрата из пены, переливающейся из камеры, одновременно обеспечивая высокое извлечение требуемого минерала, подлежащего извлечению из руды процессом пенной флотации. В частности, в контексте отделения минералов из руды, управление работой камеры пенной флотации с максимизацией выхода газа минимизирует количество пустой породы, присутствующей в концентрате, что улучшает характеристики как в части сорта, так и в части извлечения концентрата».

В указанной международной публикации отмечается также, что:

«В общих чертах, предлагается способ управления работой одной или несколькими камерами пенной флотации. При работе воздух или другой подходящий флотационный газ (в том числе смеси газов), такой, как азот, вводят в камеру пенной флотации, содержащую суспензию жидкости и твердых частиц руды (включая минералы, содержащие ценный металл, подлежащий извлечению) для создания пены. Затем наблюдают переливание пены из камеры, по которому могут измерить или вывести соответствующим способом выход воздуха (описанный выше в более общих терминах как выход газа) для камеры при данных рабочих условиях. Работой камеры управляют путем изменения расхода воздуха на входе с тем, чтобы максимизировать выход газа».

В указанной международной публикации отмечается также, что:

«Выход газа можно рассчитать по одному или нескольким из следующих измерений: высота пены, переливающейся из флотационной камеры, полученная, например, путем измерения высоты отметки «прилива» на вертикальной поверхности с делениями, перпендикулярной сливному порогу; скорость пены, переливающейся из камеры, полученная путем анализа изображений флотационной камеры в работе; длина или периметр камеры, из которой переливается пена, известная или известный пользователю по обмерам камеры; и расход газа в камеру, который управляется пользователем. Каждое из этих измерений может, следовательно, предварительно определяться пользователем или рассчитываться с помощью анализа изображений. Как результат, выход газа может контролироваться, измеряться и управляться без вмешательства в процесс и без касания пены или иного содержимого флотационной камеры. Способы используемого анализа изображений и соответствующие расчеты специалистам известны, и их можно найти, например, в текстах стандартов. Поэтому более подробная информация в этом отношении не приводится. Как альтернатива измерению выхода газа непосредственно, как описано выше, выход газа можно вывести, используя, например, столб устойчивости пены».

Заявитель проанализировал, как управлять флотационной камерой и линией пенной флотации, содержащей несколько флотационных камер, чтобы максимизировать выход газа и, конкретнее, пиковый выход газа в случаях, если флотационным газом является воздух.

Настоящее изобретение основывается на осознании того факта, что непрерывное управление работой этих камер так, чтобы максимизировать пиковый выход газа, не является простой операцией. Например, на устойчивость камер могут оказывать значительное влияние колебания расхода подачи, состава твердых веществ, рН пульпы и дозы химических веществ.

Кроме того, настоящее изобретение основывается на осознании того факта, что определение пикового расхода газа для камеры путем непрерывного регулирования расхода газа в камеру и расчета выхода газа их камеры как функция расхода газа не обязательно является жизнеспособным вариантом. Например, регулирование расхода газа изменяет работу данной камеры и камер после нее. Кроме того, изменения при регулировании расхода газа требуют время на то, чтобы изменение произошло. Требуется время и на изменение поведения (устойчивости) пены. Следовательно, при изменении расхода газа требуется время на то, чтобы изменение произошло, и для контроля выхода газа/устойчивости пены снова, и для последующего повторения этих этапов. Время ожидания зависит от времени пребывания в камере.

Кроме того, настоящее изобретение основывается на осознании того факта, что пиковый выход газа для камеры совпадает с максимальной устойчивостью пены (т.е., пиковой устойчивостью пены) для камеры, и что пиковая устойчивость пены является фактором, вызывающим пиковый выход газа.

Термин «устойчивость пены» понимается в настоящем описании как означающий способность пузырьков в пене сопротивляться коалесценции и лопанию.

В соответствии с настоящим изобретением, предлагается способ управления камерой пенной флотации в линии пенной флотации для разделения веществ, включающий этап, на котором периодически выполняют управляющую программу для максимизации устойчивости пены во время работы камеры, причем управляющая программа включает этап, на котором изменяют расход газа в камеру в последовательности этапов, и этап, на котором оценивают устойчивость пены при каждом расходе газа, и этап, на котором продолжают ступенчатые изменения расхода газа, пока устойчивость пены не станет пиковой устойчивостью пены или не будет находиться в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры.

Изменение расхода газа на каждом этапе могут основывать на изменении или скорости изменения устойчивости пены на предыдущих этапах.

Предопределенный диапазон пиковой устойчивости пены камеры может быть в пределах 15%, типично, в пределах 10%, выше или ниже пиковой устойчивости пены камеры. Этот признак признает, что в ряде случаев трудно управлять расходом газа, чтобы поддерживать устойчивость пены на уровне пиковой устойчивости пены, и что эффективного управления можно добиться при управлении устойчивостью пены, близкой к пиковой устойчивости пены.

Оценку устойчивости пены при каждом расходе могут выполнять путем оценки любого одного или нескольких из следующего: степень разрыва пузырьков в пене в камере, степень коалесценции пузырьков в пене в камере и выход газа для камеры.

Оценку степени разрыва пузырьков в пене в камере могут выполнять путем измерения степени разрыва пузырьков визуально или прибором в пене в камере.

Оценку степени коалесценции пузырьков в пене в камере могут выполнять путем измерения степени коалесценции пузырьков визуально или прибором в пене в камере.

Оценку выхода газа для камеры могут осуществлять путем измерения выхода газа или путем измерения других параметров, указывающих на выход газа.

Управляющую программу могут выполнять через одинаковые или переменные промежутки времени при работе камеры.

При определенных обстоятельствах могут быть соответствующими переменные промежутки времени. Например, в случае значительных изменений подводов камеры могут быть соответствующими более короткие периоды времени.

Способ может включать этап, на котором выполняют управляющую программу после того, как в подводе в камеру произошло, по меньшей мере, минимальное изменение. Выбранным подводом может быть один или несколько параметров, влияющих на выход воздуха или устойчивость пены, такие, как расход исходного материала, концентрация твердых веществ в исходном материале, гранулометрический состав частиц, pH, поверхностная скорость газа, дозировка химических веществ, сорт исходного материала, тип исходного материала и глубина пены.

Способ может включать этап, на котором выполняют управляющую программу после того, как в выходе камеры произошло, по меньшей мере, минимальное изменение. Выбранным выходом может быть одно или несколько из следующего: сорт концентрата, извлечение концентрата, выход газа и удерживание газа.

Термин «удерживание газа» понимается в настоящем описании как означающий объем газа в зоне пульпы флотационной камеры. Объем газа уменьшает объем пульпы и, следовательно, сокращает время пребывания, имеющееся для флотации. Удерживание газа зависит от количества газа, добавленного во флотационную камеру, и в значительной мере зависит от вязкости пульпы.

Управляющая программа может включать этап, на котором контролируют различия устойчивости пены при разных расходах газа.

Управляющая программа может включать этап, на котором контролируют скорость изменения устойчивости пены при разных расходах газа.

Последовательность этапов в управляющей программе может включать следующие этапы:

(a) этап, на котором оценивают устойчивость пены при текущем расходе газа;

(b) этап, на котором изменяют расход газа в камеру;

(c) этап, на котором оценивают устойчивость пены при измененном расходе газа и определяют, повысилась или уменьшилась устойчивость пены при этом расходе газа;

(d) этап, на котором в зависимости от оценки на этапе (c) увеличивают или уменьшают расход газа в камеру;

(e) этап, на котором оценивают устойчивость пены при измененном расходе газа и определяют, повысилась или уменьшилась устойчивость пены при этом расходе газа;

(f) этап, на котором повторяют этапы (b)-(d), пока не станет очевидным, что устойчивость пены является пиковой устойчивостью пены или находится в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры.

На этапах (b) и (d) увеличивать или уменьшать расход газа в камеру могут ступенчато.

Количество ступенчатого увеличения или уменьшения расхода газа в камеру может быть одинаковым или может варьировать на последовательных этапах способа. Например, при уменьшении различия между устойчивостями пены на последовательных этапах количество увеличения или уменьшения может стать меньшим.

Термин «расход газа» в камеру в том значении, в каком он используется в настоящем описании, понимается как взаимозаменяемый с термином «поверхностная скорость газа» в камере.

Управляющая программа может включать этап, на котором оценивают устойчивость пены с помощью визуальных наблюдений за камерой (особенно, за пузырьками - например, глядя на верхнюю поверхность камеры и наблюдая лопания пузырьков).

Визуальные наблюдения могут включать снятие изображений пены в камере и анализ этих изображений.

Управляющая программа может включать этап, на котором оценивают устойчивость пены с помощью данных о камере для одного или нескольких параметров камеры, которые получают непосредственно или косвенно посредством инструментального контроля работы камеры.

Эти параметры могут включать любой один или несколько из следующих параметров:

(a) объем пены, переливающейся из камеры, относительно объема газа, поступающего в камеру,

(b) выход газа в камере (и отмечая, что пиковый выход газа соответствует пиковой устойчивости пены),

(c) удерживание газа в пульпе в камере.

Объемный расход пены, переливающейся из камеры, можно рассчитать по глубине пены на сливном пороге камеры, умноженной на скорость пены, переливающейся через порог, умноженной на периметр камеры, через который переливается пена.

В соответствии с настоящим изобретением, предлагается также способ управления линией пенной флотации, содержащей несколько камер пенной флотации для разделения веществ, включающий этап, на котором периодически выполняют управляющую программу для максимизации устойчивости пены во время работы по меньшей мере одной камеры в линии пенной флотации, причем управляющая программа включает этап, на котором изменяют расход газа в камеру в последовательности этапов, и этап, на котором оценивают устойчивость пены при каждом расходе газа, и этап, на котором продолжают ступенчатые изменения расхода газа, пока устойчивость пены не станет пиковой устойчивостью пены или не будет находиться в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры.

Изменение расхода газа на каждом этапе могут основывать на изменении или скорости изменения устойчивости пены на предыдущих этапах.

Предопределенный диапазон пиковой устойчивости пены камеры может быть в пределах 15%, типично, в пределах 10%, выше или ниже пиковой устойчивости пены камеры.

Оценку устойчивости пены при каждом расходе могут выполнять путем оценки любого одного или нескольких из следующего: степень разрыва пузырьков в пене в камере, степень коалесценции пузырьков в пене в камере и выход газа для камеры.

Оценку степени разрыва пузырьков в пене в камере могут выполнять путем измерения степени разрыва пузырьков визуально или прибором в пене в камере.

Оценку степени коалесценции пузырьков в пене в камере могут выполнять путем измерения степени коалесценции пузырьков визуально или прибором в пене в камере.

Оценку выхода газа для камеры могут осуществлять путем измерения выхода газа или путем измерения других параметров, указывающих на выход газа.

Управляющую программу могут выполнять через одинаковые или переменные промежутки времени при работе камеры.

При определенных обстоятельствах могут быть соответствующими переменные промежутки времени. Например, в случае значительных изменений подводов камеры могут быть соответствующими более короткие периоды времени.

Способ может включать этап, на котором выполняют управляющую программу после того, как в подводе в камеру произошло, по меньшей мере, минимальное изменение. Выбранным подводом может быть один или несколько параметров, влияющих на выход воздуха или устойчивость пены, такие, как расход исходного материала, концентрация твердых веществ в исходном материале, гранулометрический состав частиц, pH, поверхностная скорость газа, дозировка химических веществ, сорт исходного материала, тип исходного материала и глубина пены.

Способ может включать этап, на котором выполняют управляющую программу после того, как в выходе камеры произошло, по меньшей мере, минимальное изменение. Выбранным выходом может быть одно или несколько из следующего: сорт концентрата, извлечение концентрата, выход газа и удерживание газа.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу в выбранной камере в линии пенной флотации для максимизации устойчивости пены выбранной камеры, и этап, на котором затем периодически выполняют управляющую программу в других камерах в линии пенной флотации.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу во всех камерах в линии пенной флотации.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу в выбранных камерах в линии пенной флотации.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу в камерах в батарее камер основной (грубой) флотации в линии пенной флотации.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу в выбранной камере в линии пенной флотации для максимизации устойчивости пены выбранной камеры, и этап, на котором затем периодически выполняют управляющую программу в других камерах в линии пенной флотации.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу во всех камерах в линии пенной флотации.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу в выбранных камерах в линии пенной флотации.

Способ может включать этап, на котором периодически выполняют управляющую программу в камерах в батарее камер основной (грубой) флотации в линии пенной флотации.

Далее исключительно как пример приводится описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 представляет собой принципиальную схему базовой камеры пенной флотации;

фиг. 2 представляет собой принципиальную схему базовой линии пенной флотации, содержащей несколько камер, расположенных батареями камер;

фиг. 3 представляет собой график извлечения металла в концентрате как функции сорта металла в концентрате, иллюстрирующий зависимость между этими параметрами в типичной флотационной камере;

фиг. 4 - это схематическое представление, иллюстрирующее один вариант осуществления предлагаемого способа управления камерой пенной флотации в линии пенной флотации, включающего этап, на котором в камере периодически выполняют управляющую программу, причем управляющая программа включает этап, на котором осуществляют ряд ступенчатых изменений расхода воздуха в камеру за выбранный период времени, и этап, на котором оценивают выход воздуха при каждом ступенчатом изменении;

фиг. 5 - это схематическое представление, иллюстрирующее один вариант осуществления предлагаемого способа управления камерой пенной флотации в линии пенной флотации в соответствии с данным изобретением, включающего этап, на котором в камере периодически выполняют управляющую программу, причем управляющая программа включает этап, на котором осуществляют ряд ступенчатых изменений расхода воздуха в камеру за выбранный период времени, и этап, на котором оценивают выход воздуха при каждом ступенчатом изменении;

фиг. 6 - это схематическое представление, иллюстрирующее еще один, хотя и не единственный, вариант осуществления предлагаемого способа управления камерой пенной флотации в линии пенной флотации, включающего этап, на котором в камере периодически выполняют управляющую программу, причем управляющая программа включает этап, на котором осуществляют ряд ступенчатых изменений расхода воздуха в камеру за выбранный период времени, и этап, на котором оценивают выход воздуха при каждом ступенчатом изменении;

фиг. 7 - это схематическое представление, иллюстрирующее один вид варианта осуществления способа управления камерой пенной флотации в линии пенной флотации в соответствии с фиг. 6, включающего этап, на котором рассчитывают градиенты между точками на графике выход воздуха - расход воздуха для аппроксимации расхода воздуха при пиковом выходе воздуха;

фиг. 8 - это еще одно схематическое представление, иллюстрирующее еще один вид варианта осуществления способа управления камерой пенной флотации в линии пенной флотации в соответствии с фиг. 6 с другими точками на графике выход воздуха - расход воздуха на фиг. 7;

фиг. 9 - это схематическое представление, иллюстрирующее способ аппроксимации расхода воздуха при пиковом выходе воздуха с помощью градиентов, показанных на фиг. 7.

Базовая камера пенной флотации и базовая линия пенной флотации, показанные на фиг. 1 и 2 соответственно, являются известными.

Линия, показанная на фиг. 2, содержит несколько камер 3, показанных на фиг. 1, расположенных батареями 5, 7, 9 камер. Камеры 3 в каждой батарее расположены параллельно. Камеры 3 представляют собой известные камеры.

Если обратиться к фиг. 1, каждая камера 3 включает (a) впуск 13 для водной суспензии (пульпы) частиц загружаемого материала, (b) выпуск 15 для пены, содержащей частицы ценного материала, обычно, ценного металла (такого, как медь), захваченного в пене, и (c) выпуск 17 для хвостов. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается суспензиями (пульпами), являющимися водными суспензиями (пульпами).

Загружаемый материал в каждую камеру 3 в батарее 5 камер 3, обычно именуемой батареей камер основной (грубой) флотации, имеет требуемый гранулометрический состав и соответственно дозирован реагентами для способствования флотации (такими, как собиратели и кондиционеры).

Загружаемым материалом в батарею основной флотации 5 может быть любой подходящий материал. Последующее описание посвящено, главным образом, загружаемому материалу в виде руды, содержащей ценные минералы. Ценные минералы - это минералы, содержащие ценный материал в виде металла, такого, как медь. Загружаемый материал получают из добытой руды, раздробленной, и затем измолотой до требуемого гранулометрического состава частиц.

Суспензия (пульпа) загружаемого материала, которую подают в камеры 3 в батарее основной флотации 5, обрабатывают в этих камерах 3, чтобы получить пену и хвосты. Указанная обработка включает этап, на котором вводят подходящий флотационный газ, обычно, воздух, нижнюю секцию камер 3. Газ поднимается вверх, и соответственно кондиционированные частицы загружаемого материала захватываются в пузырьках газа. Пузырьки газа образуют пену.

Пену из камер 3 в батарее основной флотации 5 передают по линиям передачи 23 во вторую батарею 9 камер 3, которая описывается как батарея камер перечистной флотации. В этих камерах 3 в батарее перечистной флотации 9 пену обрабатывают, как описано выше относительно камер 3 в батарее основной флотации 5, чтобы получить пену и хвосты.

Хвосты из батареи основной флотации 5 передают по линии передачи 19 в третью батарею 7 камер, которая описывается как батарея камер контрольной флотации. В этих камерах 3 в батарее контрольной флотации 7 хвосты обрабатывают, чтобы получить пену и хвосты.

Пену из батареи контрольной флотации 7 передают по линиям передачи 25, 27 в батарею основной флотации 5 и батарею перечистной флотации 9.

Пену из батареи перечистной флотации 9 передают по линии передачи 31 на операции далее по технологической цепочке (не показаны) для обработки, чтобы получить концентрат.

Хвосты из батареи контрольной флотации 7 передают по линии 29 на удаление в отходы (не показано).

Хвосты из батареи перечистной флотации 9 возвращают по линии передачи 35 в батарею основной флотации 5.

График извлечения металла в концентрате из линии пенной флотации как функции сорта металла в концентрате на фиг. 3 иллюстрирует зависимость между параметрами в типичной линии. Как показано на этой фигуре, в типичной линии пенной флотации для ценного материала, в данном случае для ценного металла, извлечение ценного металла в концентрате уменьшается с повышением сорта металла в концентрате. Обычно извлечение металла может повышаться при работе камер пенной флотации при меньших глубинах пены в камерах. Обычно операторы хотят концентрат самого высокого возможного сорта и самое высокое возможное извлечение, причем извлечение определяется как доля меди, присутствующей в концентрате, по сравнению с общим количеством меди в загружаемом материале. На практике во многих случаях сорт продукта в концентрате в установке является относительно постоянным из-за ограничений последующей обработки, и желательно смочь максимизировать извлечение для данного сорта.

В общих чертах, настоящее изобретение - это способ управления по меньшей мере одной камерой пенной флотации в линии пенной флотации, включающий этап, на котором периодически выполняют управляющую программу, которая обеспечивает, что камера работает при максимальной устойчивости пены, причем управляющая программа включает этап, на котором изменяют расход газа в камеру в ряде операций, и этап, на котором оценивают устойчивость пены при каждом расходе газа и продолжают ступенчатые изменения расхода газа, пока устойчивость пены не станет пиковой устойчивостью пены или не будет находиться в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры.

Схематическое представление на фиг. 4 иллюстрирует один вариант осуществления предлагаемого способа в камере пенной флотации, например, типа, показанного на фиг. 1, в котором флотационным газом является воздух. В этом варианте осуществления устойчивость пены оценивают путем оценивания выхода воздуха камеры. Настоящее изобретение не ограничивается оцениванием устойчивости пены по выходу воздуха и распространяется на любые варианты оценивания устойчивости пены. Другие варианты включают, как пример, оценивание степени разрыва пузырьков в пене в камере и степени коалесценции пузырьков в пене в камере.

Способом, показанным на фиг. 4, оценивают, где находится камера в части пикового расхода воздуха в ходе работы камеры.

Способ по варианту осуществления на фиг. 4 включает этап, на котором периодически выполняют управляющую программу, причем управляющая программа включает этап, на котором осуществляют ряд ступенчатых изменений расхода воздуха в камеру за выбранный период времени, и этап, на котором оценивают выход воздуха при каждом ступенчатом изменении, и этап, на котором повторяют эти этапы, пока выход воздуха при расходе воздуха на этапе не станет пиковым выходом воздуха или близким к пиковому выходу воздуха, причем выбор каждого расхода воздуха основывают на том, к чему привели предыдущие расходы воздуха - к увеличению или уменьшению выхода воздуха.

Фиг. 4 иллюстрирует одну последовательность этапов, показанную на графике выход воздуха - расход воздуха для камеры.

В частности, способ включает следующую последовательность этапов в управляющей программе:

(a) этап, на котором измеряют выход воздуха (или другой параметр, указывающий на устойчивость пены) при текущем расходе воздуха «А»,

(b) этап, на котором увеличивают расход воздуха в камеру до расхода воздуха «В»,

(c) этап, на котором выход воздуха при расходе воздуха «В» и оценивают, увеличился или уменьшился выход воздуха при этом расходе воздуха,

(d) этап, на котором, если имело место увеличение выхода воздуха при расходе воздуха «В» по сравнению с расходом воздуха «А», увеличивают расход воздуха до расхода воздуха «С»,

(e) этап, на котором измеряют выход воздуха при расходе воздуха «С» и оценивают, увеличился или уменьшился выход воздуха при этом расходе воздуха,

(f) этап, на котором, если не было увеличения выхода воздуха при расходе воздуха «С» по сравнению с расходом воздуха «В», уменьшают расход воздуха до расхода воздуха «В»,

(g) этап, на котором измеряют выход воздуха при расходе воздуха «В» и оценивают, увеличился или уменьшился выход воздуха при этом расходе воздуха, и

(h) этап, на котором повторяют эти этапы, пока по существу не будет изменения выхода воздуха при последующих изменениях расхода воздуха, что указывает на то, что выход воздуха равен пиковому выходу воздуха или близок к нему.

На последующих этапах управляющей программы величина увеличения или уменьшения расхода воздуха в камеру может быть одинаковой или может варьировать. Например, при уменьшении разницы между выходами воздуха на последующих этапах величина увеличения или уменьшения может быть уменьшена.

Вышеупомянутую управляющую программу могут выполнять в любое подходящее время при работе камеры. Например, управляющую программу могут выполнять при существенном изменении выбранного подвода в камеру или выбранного выхода из камеры. Например, управляющую программу могут выполнять при значительном изменении минералогии загружаемого материала или гранулометрического состава загружаемого материала.

В общих чертах, этапы варианта осуществления на фиг. 4 можно описать следующим алгоритмом поиска:

(a) измеряют выход воздуха при текущем расходе воздуха;

(b) выполняют этап увеличения или уменьшения расхода воздуха,

(c) выход воздуха увеличился (после предоставления времени на стабилизацию камеры)?

(d) если да, выполняют этап изменения расхода воздуха в ту же сторону, что и предыдущее изменение.

(e) если нет, выполняют этап изменения расхода воздуха в противоположную сторону по сравнению с предыдущим изменением,

(f) переходят к этапу (c),

(g) повторяют эти этапы, пока по существу не будет изменения выхода воздуха при последующих изменениях расхода воздуха, что указывает на то, что выход воздуха равен пиковому выходу воздуха или близок к нему.

Вариант осуществления способа, показанный на фиг. 5, подобен варианту осуществления способа, показанного на фиг. 4, в том, что управляющая программа, которую периодически выполняют при работе камеры, включает этап, на котором измеряют выход воздуха при ряде разных расходов воздуха, и этап, на котором выбирают последовательные расходы воздуха, исходя из изменения выхода воздуха при предыдущих расходах воздуха.

Вариант осуществления на фиг. 5 представляет собой более сложную версию варианта осуществления на фиг. 4. По варианту осуществления на фиг. 5 расход подгоняют ступенчато, исходя из локальной топологии, и используют другую эвристическую информацию. В данном случае управляющая программа - это не алгоритм фиксированного описания, как описано выше в отношении варианта осуществления на фиг. 4, а более общий подход, дающий возможность управлять расходом воздуха, чтобы быть ближе к пиковому расходу воздуха для камеры.

Пример некоторых эвристических правил, которые можно было бы использовать в управляющей программе:

(a) ЕСЛИ сорт исходного материала на выходе камеры при данном расходе воздуха повысился по сравнению с сортом исходного материала при предыдущем более низком расходе воздуха, ТО управляющую программу перезапускают с увеличением расхода воздуха;

(b) ЕСЛИ сорт исходного материала на выходе камеры при данном расходе воздуха снизился по сравнению с сортом исходного материала при предыдущем более низком расходе воздуха, ТО управляющую программу перезапускают с уменьшением расхода воздуха;

(c) ЕСЛИ выход воздуха для камеры уменьшился при данном расходе воздуха по сравнению с выходом воздуха при предыдущем более низком расходе воздуха, ТО расход воздуха ступенчато уменьшают на предопределенный процент, например, на 70%.

Вариант осуществления способа, показанного на фиг. 6, отличается в одном важном аспекте от вариантов осуществления способов, показанных на фиг. 4 и 5. Это важное отличие заключается в том, что способом по варианту осуществления на фиг. 6 оценивают разные градиенты между множествами точек на графике расход воздуха (дополнительный) - выход воздуха. Способ основан на понимании того, что градиент касательной при пиковом выходе воздуха будет равен приблизительно нулю.

Наличие по меньшей мере двух градиентов на графике дает информацию, позволяющую оценить расход воздуха при пиковом выходе воздуха.

В общих чертах, этапы способа можно описать следующим алгоритмом поиска:

(a) измеряют выход воздуха при текущем расходе воздуха (точка 1 на фиг. 7 и фиг. 8);

(b) выполняют этап увеличения или уменьшения расхода воздуха,

(c) измеряют выход воздуха при новом расходе воздуха (точка 2 на фиг. 7 и фиг. 8);

(d) рассчитывают градиент (градиент А на фиг. 7 и фиг. 8) при изменении выхода воздуха относительно изменения расхода воздуха между двумя точками (1, 2);

(e) выполняют этап увеличения или уменьшения расхода воздуха;

(f) измеряют выход воздуха при новом расходе воздуха (точка 3 на фиг. 7 и фиг. 8);

(g) рассчитывают градиент (градиент B на фиг. 7 и фиг. 8) при изменении выхода воздуха относительно изменения расхода воздуха между двумя точками (2, 3)

(h) используют два градиента A, B для оценки расхода воздуха при пиковом выходе воздуха;

(i) факультативно, создают больше точек при расходах воздуха, ближе к оцененному расходу воздуха для пикового выхода воздуха, чтобы тем самым создать новые градиенты между множествами точек с градиентами, сходящимися к нулевому градиенту.

Следует понимать, что для повышения точности прогнозирования расхода воздуха при пиковом выходе воздуха можно взять намного больше точек. В частности, можно использовать градиенты между двумя предыдущими множествами точек для прогнозирования необходимого изменения расхода воздуха, чтобы определить новую точку на графике, образующую часть множества точек, имеющих градиент между собой близкий к нулю.

Грубый способ оценки расхода воздуха при пиковом выходе воздуха по двум градиентам описан на фиг. 9, которая соответствует с точками и градиентами фиг. 7. График показывает градиенты в разных точках, взятых по оси расхода воздуха. Градиент в точке 1 взят как градиент между точками 1 и 2. Градиент в точке 3 взят как градиент между точками 2 и 3. Расход воздуха при пиковом выходе воздуха оценивается как расход воздуха в точке, где линия «I», проведенная между градиентами точек 1 и 3, пересекает линию нулевого градиента.

Будет понятно, что приведенное описание оценки расхода воздуха при пиковом выходе воздуха по градиентам являет собой лишь один пример оценки.

Вышеописанные варианты осуществления - это примеры методики управления с обратной связью, при которой устойчивость пены оценивается через данные промежутки времени. Настоящее изобретение не ограничивается этим примером управления с обратной связью.

Вышеописанные варианты осуществления относятся, главным образом, к отдельным камерам в линии пенной флотации, содержащей несколько таких камер. Кроме того, настоящее изобретение распространяется собственно на линии пенной флотации. Можно понять, что если изменения расхода воздуха для одной камеры необходимы, чтобы эта камера работала при пиковой устойчивости пены для этой камеры или близкой к ней, может также оказаться, что изменения расходов воздуха могут потребоваться и для других камер в линии, чтобы эти камеры работали при пиковой устойчивости пены для каждой камеры. Как следствие, может оказаться соответствующим осуществление предлагаемого способа на выбранной или всех камерах в линии.

Возможны многие модификации вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных выше, в пределах сущности и объема изобретения.

Как пример, хотя фиг. 1 и 2 иллюстрируют конкретную конструкцию флотационной камеры и конкретную линию флотации, настоящее изобретение ими не ограничивается и распространяется на любую подходящую конструкцию флотационной камеры и любую подходящую линию флотации.

Как пример, хотя фиг. 4-9 описывают конкретные управляющие программы для оценки выхода газа, настоящее изобретение этими конкретными программами не ограничивается.

Группа изобретений относится к управлению флотационными камерами для разделения веществ в загружаемом материале в линии пенной флотации для отделения веществ, например минералов, содержащих ценный материал, из загружаемого материала в виде руды, содержащей пустую породу. Технический результат - повышение эффективности управления флотационными камерами. Способ включает этап, на котором выполняют управляющую программу для максимизации устойчивости пены во время работы камеры. При этом управляющая программа включает этап, на котором изменяют расход газа в камеру в заданной последовательности этапов. Включают также и этап, на котором оценивают устойчивость пены при каждом расходе газа. Имеется этап, на котором продолжают ступенчатые изменения расхода газа, пока устойчивость пены не станет пиковой устойчивостью пены или не будет находиться в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ управления камерой пенной флотации в линии пенной флотации для разделения веществ, включающий этап, на котором выполняют управляющую программу для максимизации устойчивости пены во время работы камеры, причем управляющая программа включает этап, на котором изменяют расход газа в камеру в последовательности этапов, и этап, на котором оценивают устойчивость пены при каждом расходе газа, и этап, на котором продолжают ступенчатые изменения расхода газа, пока устойчивость пены не станет пиковой устойчивостью пены или не будет находиться в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменения расхода газа на каждом этапе основывают на изменении устойчивости пены на предыдущих этапах.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что предопределенный диапазон пиковой устойчивости пены камеры находится в пределах 10% выше или ниже пиковой устойчивости пены камеры.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка устойчивости пены при каждом расходе включает оценку любого одного или нескольких из следующего: степень разрыва пузырьков в пене в камере, степень коалесценции пузырьков в пене в камере и выход газа для камеры.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что оценка устойчивости пены при каждом расходе включает оценку степени разрыва пузырьков в пене в камере путем измерения степени разрыва пузырьков визуально или прибором в пене в камере.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что оценка устойчивости пены при каждом расходе включает оценку степени коалесценции пузырьков в пене в камере путем измерения степени коалесценции пузырьков визуально или прибором в пене в камере.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что оценка устойчивости пены при каждом расходе включает оценку выхода газа путем измерения выхода газа или путем измерения других параметров, указывающих на выход газа для камеры.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что управляющую программу выполняют для максимизации выхода газа путем оценки выхода газа при каждом расходе газа и продолжения ступенчатых изменений расхода газа, пока выход газа не станет пиковым выходом газа или не будет находиться в предопределенном диапазоне пикового выхода газа камеры.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляющую программу выполняют через одинаковые или переменные промежутки времени при работе камеры.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает этап, на котором выполняют управляющую программу после того, как в выбранном подводе в камеру произошло, по меньшей мере, минимальное изменение.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что выбранным подводом является любой один или несколько из следующих подводов в камеру: расход исходного материала, концентрация твердых веществ в исходном материале, гранулометрический состав частиц, рН, поверхностная скорость газа, дозировка химических веществ, сорт исходного материала, тип исходного материала и глубина пены.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает этап, на котором выполняют управляющую программу после того, как в выбранном выходе камеры произошло, по меньшей мере, минимальное изменение.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последовательность этапов в управляющей программе включает следующие этапы:
(a) этап, на котором оценивают устойчивость пены при текущем расходе газа;
(b) этап, на котором изменяют расход газа в камеру,
(c) этап, на котором оценивают устойчивость пены при измененном расходе газа и определяют, повысилась или уменьшилась устойчивость пены при этом расходе газа,
(d) этап, на котором в зависимости от оценки на этапе (с) увеличивают или уменьшают расход газа в камеру;
(e) этап, на котором оценивают устойчивость пены при измененном расходе газа и определяют, повысилась или уменьшилась устойчивость пены при этом расходе газа;
(f) этап, на котором повторяют этапы (b)-(d), пока не станет очевидным, что устойчивость пены является пиковой устойчивостью пены или находится в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает этап, на котором периодически выполняют управляющую программу для максимизации устойчивости пены во время работы камеры.

15. Способ управления линией пенной флотации, содержащей несколько камер пенной флотации для разделения веществ, включающий этап, на котором выполняют управляющую программу для максимизации устойчивости пены во время работы по меньшей мере одной камеры в линии пенной флотации, причем управляющая программа включает этап, на котором изменяют расход газа в камеру в последовательности этапов, и этап, на котором оценивают устойчивость пены при каждом расходе газа, и этап, на котором продолжают ступенчатые изменения расхода газа, пока устойчивость пены не станет пиковой устойчивостью пены или не будет находиться в предопределенном диапазоне пиковой устойчивости пены камеры.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что включает этап, на котором периодически выполняют управляющую программу для максимизации устойчивости пены во время работы камеры.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что включает этап, на котором периодически выполняют управляющую программу в выбранной камере в линии пенной флотации для максимизации устойчивости пены выбранной камеры, и этап, на котором затем периодически выполняют управляющую программу в других камерах в линии пенной флотации.

18. Способ по п. 16 или 17, отличающийся тем, что включает этап, на котором периодически выполняют управляющую программу во всех камерах в линии пенной флотации.