Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу оптического измерения параметра вещества пенной флотации, соответствующему пункту 1 формулы изобретения, к системе для осуществления упомянутого способа и управления способом флотации на основании упомянутого измеренного параметра и к такому веществу пенной флотации.
Уровень техники
Пенная флотация представляет собой широко использующийся в промышленности переработки минералов способ концентрирования конкретного минерала из руды при одновременном подавлении накопления нежелательного материала (пустой породы). Способ делает возможной разработку малоценных и сложных рудных тел, которые в противном случае были бы проигнорированы вследствие отсутствия рентабельности.
В обычной флотационной ячейке измельченную руду подают в виде водной пульпы в емкость, внутри которой находится импеллер. Через пульпу продувают воздушные пузырьки, которые поднимаются до поверхности жидкости. Разделение минералов базируется на физико-химическом способе, основанном на смачивании поверхности минерала. В результате добавления к пульпе химических агентов, исполняющих функцию коллекторов, желательным минеральным частицам селективно придают гидрофобность. Коллекторы увеличивают природную гидрофобность целевой поверхности, что увеличивает разделяемость гидрофобных и гидрофильных частиц. Гидрофобные минеральные частицы в пульпе будут преимущественно прикрепляться к воздушным пузырькам, которые, в свою очередь, поднимают их к поверхности жидкости. Там образуется слой пены, который после этого снимают для сбора концентрата, в то время как смоченный материал пустой породы остается в жидкой фазе пульпы. В целях увеличения выхода данную методику обычно применяют последовательно на нескольких стадиях при использовании технологической линии из флотационных ячеек и комбинации из технологических линий для схемы флотации.
В данном способе критическим фактором является химическая дозировка молекул коллекторов, и величина концентрации молекул коллекторов, которые не прикреплены к минеральным частицам, (то есть, остаточного коллектора) представляет собой ценный технологический параметр для автоматизированного управления при оптимизации способа разделения, в частности, в результате уменьшения количеств избыточных химических веществ.
В целях эксплуатации и управления для схемы флотации возмущения, которые будут оказывать отрицательное воздействие на способ, предпочтительно могут быть исключены, или их влияние может быть сведено к минимуму. Большое значение имеет точное знание количественного состава материалов, задействованных в способе пенной флотации, поскольку подача минерала с постоянным составом не может быть гарантирована. В данном отношении важный технологический параметр представляет собой уровень массового содержания конкретных минералов и совокупной фракции твердого вещества, что обычно отслеживают при использовании работающего в режиме реального времени рентгено-флуоресцентного (РФ) анализатора. Помимо данного аналитического параметра отслеживают и другие свойства, такие как расход воздуха, уровень и толщина пены, расход суспензии и/или коллектора в конкретных позициях в схеме. Данную информацию обычно используют в качестве вводных данных при управлении и оптимизации для схемы флотации.
Однако при управлении обычной установкой пенной флотации доступен малый объем информации по проведенным «по месту» измерениям в отношении химического состава смеси твердое вещество/жидкость. Например, эффективность способа флотации зависит от количества и типа добавленных химических веществ. Для технологического управления выгодной является возможность измерения в режиме реального времени химических свойств пульпы, непосредственно (например, концентрации остаточного коллектора) или опосредованно (например, поверхностного натяжения флотационного раствора).
В публикации WO 2012/110284 A2 раскрывается система пенной флотации, которая включает работающий «по месту» датчик (измеритель поверхностного натяжения), объединенный с передовой системой управления.
При управлении способом флотации оптимальным образом важным является наличие быстрой и надежной информации о химических свойствах пульпы, то есть вещества пенной флотации. Такие химические свойства могут представлять собой концентрацию коллектора, поверхностное натяжение или значение pH. Обычно данные по этим параметрам получают в результате периодического отбора образцов суспензии и проведения анализа образцов в лаборатории. Проблема такого метода, осуществляемого в автономном режиме, заключается в его дороговизне и продолжительности (порядка часов). Существующие методы анализа, осуществляемые в режиме реального времени, такие как методы РФ и СВЛП (спектроскопия возбуждения лазерным пробоем), также являются дорогостоящими; они требуют больших усилий по осуществлению, наличия высококвалифицированного персонала и проведения интенсивного технического обслуживания. Для анализа минералов, в частности, в области способов пенной флотации, все еще сохраняется проблема отсутствия доступных недорогих надежных анализаторов, работающих в режиме реального времени для измерения важных параметров.
Сущность изобретения
Поэтому одна цель настоящего изобретения заключается в дополнительной оптимизации эксплуатационной эффективности способа пенной флотации. В частности, для оптимизации управляемости совокупных способов пенной флотации настоящее изобретение делает доступными ценные параметры управления веществом пенной флотации.
Достижения данной цели добиваются при использовании способа, обладающего признаками, соответствующими пункту 1 формулы изобретения.
В соответствии с этим, цель достигается при использовании способа оптического измерения параметров вещества пенной флотации, задействованного в способе пенной флотации, при этом вещество пенной флотации содержит молекулы коллектора, которые адаптированы для связывания с минеральными частицами, содержащимися в веществе пенной флотации, для увеличения гидрофобности поверхности упомянутых минеральных частиц, при этом способ включает стадии:
(a) добавления в предварительно определенном количестве молекул индикатора к, по меньшей мере, части вещества пенной флотации, при этом молекулы индикатора предпочтительно представляют собой краситель, окрашивающий молекулы коллектора, причем упомянутые молекулы индикатора адаптированы для специфического связывания с молекулами коллектора в веществе пенной флотации, и молекулы индикатора выбирают таким образом, чтобы реакция связывания между упомянутыми молекулами индикатора и молекулами коллектора вызывала детектируемое изменение (например, спектральный сдвиг) спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора; затем
(b) измерения при использовании света измерения из светоизлучающего блока, по меньшей мере, части упомянутого спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора в веществе пенной флотации; и затем
(c) определения, исходя из измеренной части спектра, оптического поглощения упомянутых молекул индикатора количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации.
Данные количество или концентрация молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации предпочтительно может быть использовано для технологического управления способом флотации.
Термин «предварительно определенное количество» должен пониматься как количество, которое делает возможным измерение, соответствующее изобретению.
Термин «молекулы коллектора» относится к одной или нескольким химическим добавкам, обычно использующимся для улучшения совокупного выхода способа пенной флотации, в частности, в результате химического модифицирования гидрофобности минеральных частиц, то есть, измельченных рудных тел.
Термин «молекулы индикатора» относится к одной или нескольким химическим добавкам, специально адаптированным для связывания с молекулами коллектора, при этом, по меньшей мере, часть спектра оптического поглощения молекул индикатора претерпевает детектируемое изменение при связывании с целевым веществом.
Термин «вещество пенной флотации» относится к технологической жидкости и включает в зависимости от контекста измельченную руду, растворитель, молекулы коллектора и возможно дополнительные химические добавки и/или молекулы индикатора.
Термин «детектируемое изменение» относится к изменению спектра поглощения, которое является детектируемым при использовании известных оптических приборов. Оно может относиться к сдвигу максимума спектра, сдвигу доли спектра от одной части спектра к другой части, сдвигу всего спектра или полной или частичной потере или наращиванию спектральной плотности в спектре или любой их комбинации.
Термин «молекулы остаточного коллектора» относится к молекулам коллектора, которые не ассоциировались с конкретной минеральной частицей, но остаются свободно суспендированными в пульпе, то есть, в веществе пенной флотации. Данные молекулы остаточного коллектора могут рассматриваться в качестве избыточных химических веществ; в соответствии с этим, при оптимизации способа флотации выгодным является сохранение количества молекул остаточного коллектора на подходящем для использования минимальном уровне для достижения наилучших эксплуатационных характеристик способа.
В соответствии с этим, один аспект настоящего изобретения заключается в использовании приводящего к сдвигу в спектре поглощения способа связывания молекул индикатора и молекул коллектора в целях оптимизации эффективности и/или управляемости способа пенной флотации, который разработан для концентрирования целевого минерала из вещества пенной флотации. Другими словами, один аспект изобретения заключается в создании предпочтительно непрерывного или квазинепрерывного оптического измерения и отслеживания концентрации остаточного коллектора в пульпе (в оперативном режиме или в режиме реального времени). Система измерения базируется на оптическом поглощении молекул индикатора, в частности, молекул красителя, которые добавляют к суспензии, и которые специфически связываются с молекулами остаточного коллектора. После этого реакция связывания задействует спектральный сдвиг оптического поглощения молекул индикатора при проведении измерения интенсивности света, прошедшего по оптическому пути через необязательно, по меньшей мере, частично освобожденную от частиц область измерения образца пульпы. Предпочтительно используют свет со специфическим диапазоном длин волн, таким, чтобы изменение спектрального поглощения в спектре поглощения молекул индикатора было бы значительным и в результате приводило бы к получению детектируемого сигнала, который представляет концентрацию остаточного коллектора.
Предпочтительно после или во время упомянутой стадии (а) добавления и до упомянутой стадии (b) измерения вещество пенной флотации перемешивают, предпочтительно смешивают, на стадии (a1) (перемешивания) в течение первого интервала времени, при этом упомянутый первый интервал времени является достаточно продолжительным для достижения предварительно определенного распределения молекул индикатора в веществе пенной флотации и для обеспечения эффективного прохождения реакции связывания между упомянутыми молекулами индикатора и упомянутыми молекулами коллектора. Надлежащее перемешивание, например, при использовании известных средств смешивания, дополнительно обеспечивает получение надежных результатов измерения и в то же самое время эффективное использование любых добавленных химического агента и компонента суспензии.
Продолжительность первого интервала времени зависит от способа связывания, задействованного между молекулами индикатора и коллектора. Кроме того, упомянутая продолжительность или длительность также зависит от времени, которое требуется для достижения желательной степени гомогенности при использовании стадии (a1), при этом последняя зависит от объема и консистенции вещества пенной флотации. В соответствии с этим, специалисты в соответствующей области техники, исходя из конкретных обстоятельств, могут определить надлежащие значения или материалы для целей, описанных в настоящем документе.
В порядке примера для руды магматического фосфата в качестве минеральных частиц в качестве молекулы коллектора может быть использован продукт Berol 867 от компании Akzo Nobel - длинноцепочечный саркозинат, содержащий аминокислотную функциональную группу (см. ниже). Что касается молекул индикатора в данном случае, то, как это было установлено, надлежащей молекулой индикатора является продукт Coomassie® Brilliant Blue G-250 (см. ниже).
Первый интервал времени может находиться в диапазоне от 30 секунд до 1 часа, предпочтительно от 1 минуты до 30 минут, более предпочтительно от 1,5 минуты до 15 минут.
В случае чрезмерной непрозрачности пульпы с минеральными частицами для измерения света в соответствии с изобретением, до стадии (b), по меньшей мере, часть минеральных частиц может быть селективно удержана на удалении от области измерения в веществе пенной флотации и/или удалена из нее, причем в данной области измерения заключен оптический путь света измерения. Это делает возможным эффективное пропускание, по меньшей мере, части света измерения через вещество пенной флотации по оптическому пути до блока датчика для измерения пропускаемого светового сигнала.
Предпочтительно упомянутое удерживание, по меньшей мере, части упомянутых минеральных частиц на удалении от упомянутой области измерения осуществляют в результате фильтрования и/или сепарации при использовании элементов селективного фильтрования или сепарации. Данные фильтры могут быть установлены перед оптической системой. В альтернативном варианте в случае перевода образца технологической жидкости в камеру образца для измерения фильтрующие элементы также могут быть установлены для отфильтровывания, по меньшей мере, части частиц во время или до перевода.
В соответствии с этим, фильтрующие элементы могут селективно отфильтровывать твердые минеральные частицы, в то время как молекулы остаточного или свободного от частиц коллектора и индикатора (то есть, молекулы коллектора и/или индикатора, не связанные с какой-либо минеральной частицей, но возможно связанные или не связанные друг с другом) по существу не отфильтровываются и могут по существу свободно проходить через упомянутые фильтрующие элементы; в соответствии с этим, молекулы коллектора и индикатора являются доступными для оптического измерения.
В альтернативном или дополнительном вариантах упомянутое удерживание, по меньшей мере, части упомянутых минеральных частиц на удалении от упомянутой области измерения осуществляют в результате сепарации при использовании сепарирующих элементов. Например, в качестве сепарирующего элемента может быть использован гидроциклон для освобождения, по меньшей мере, части оптического пути на пути измерения через вещество пенной флотации таким образом, чтобы сделать возможным эффективное пропускание, по меньшей мере, части света измерения. В альтернативном или дополнительном вариантах упомянутое удаление, по меньшей мере, части упомянутых минеральных частиц из упомянутой области измерения суспензии также может быть осуществлено при использовании сепарирующих элементов, например, при использовании гидроциклона, или в результате осаждения твердых минеральных частиц в течение второго интервала времени, при этом второй интервал времени является достаточно продолжительным для обеспечения эффективного осуществления способа осаждения суспендированных минеральных частиц в веществе пенной флотации.
Сепарация может быть достигнута при использовании гидроциклона. При использовании данного устройства минеральные частицы сепарируют от раствора вода/химические вещества, что в результате приводит к получению условий проведения измерения, которые являются не возмущенными или только минимально возмущенными оптическими рассеиванием и поглощением, обусловленными частицами.
В результате селективных отфильтровывания и/или удаления твердых частиц (а не любых свободного коллектора и комплексов индикатор-коллектор) область измерения, по меньшей мере, частично освобождается от минеральных частиц таким образом, чтобы обеспечить светопропускание по оптическому пути, которое является достаточным для оптического измерения, соответствующего измерению.
Предпочтительно второй интервал времени, в случае его наличия, находится в диапазоне от 15 минут до 60 минут, более предпочтительно от 5 минут до 30 минут, наиболее предпочтительно от 1 минуты до 15 минут.
Предпочтительно оптическое измерение представляет собой импульсное измерение при использовании световых импульсов с частотами импульсов в диапазоне от 0,001 Гц до 10 МГц и длительностями импульсов в диапазоне от 0,001 микросекунды до 10 секунд.
Предпочтительно оптическое измерение является квазинепрерывным, предпочтительно при разделении интервалов измерения на диапазоны от 1 минуты до 10 минут, более предпочтительно 5 минут, или оптическое измерение является непрерывным измерением.
Предпочтительно свет измерения, испускаемый светоизлучающим блоком, характеризуется спектральной шириной в диапазоне от 0,1 нанометра до 100 нанометров и/или интенсивностью в диапазоне от 0,1 микроватта до 100 милливатт.
Предпочтительно в целях определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора, на стадии (b) измеряют и на стадии (с) оценивают, по меньшей мере, два диапазона длин волн света, предпочтительно две длины волны света для света измерения (например, синий и красный свет).
Предпочтительно выбор, по меньшей мере, двух диапазонов длин волн света проводят таким образом, чтобы иметь, по меньшей мере, один первый диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения связанных молекул индикатора, где разница между первым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения связанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее, чем 50 нанометров, и/или иметь, по меньшей мере, один второй диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения несвязанных молекул индикатора, где разница между вторым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения несвязанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее, чем 50 нанометров, и/или иметь, по меньшей мере, один третий диапазон длин волн света по существу за пределами спектра поглощения (связанных и несвязанных) молекул индикатора, при этом измерение в последнем диапазоне длин волн света является подходящим для использования при компенсации изменений поглощения, которые не обуславливаются эффектами поглощения молекул индикатора.
Предпочтительно оптическое измерение является измерением в оперативном режиме и/или в режиме реального времени, и/или определяют пропускание или отражение света измерения, исходя из чего выводят количество или концентрацию молекул коллектора в веществе пенной флотации.
Предпочтительно используют систему оптического измерения, включающую светоизлучающий блок и блок датчика. До проведения оптического измерения упомянутую систему оптического измерения предпочтительно калибруют. Упомянутую калибровку предпочтительно проводят при использовании, по меньшей мере, двух и более тестируемых концентраций, то есть, при использовании веществ, имеющих известную концентрацию коллектора и содержащих эффективное количество молекул индикатора. Предпочтительно на одну молекулу коллектора имеется, по меньшей мере, одна или несколько молекул индикатора. Тестируемые вещества, характеризующиеся известной концентрацией молекул коллектора, обеспечивают получение контрольного образца для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора.
В способе измерения, соответствующем представленному выше описанию изобретения, спектр оптического поглощения упомянутых молекул индикатора предпочтительно измеряют во множестве предварительно определенных местоположений в одной или множестве ячеек пенной флотации, представляющих собой систему ячеек пенной флотации, в которой осуществляют способ пенной флотации.
Достижения определенной выше цели также добиваются при использовании системы, обладающей признаками, соответствующими пункту 12 формулы изобретения.
В соответствии с этим, предлагается система ячеек пенной флотации для управления способом пенной флотации, при этом система ячеек пенной флотации включает:
по меньшей мере, одну ячейку пенной флотации, адаптированную для осуществления способа пенной флотации, в котором вещество пенной флотации содержит молекулы коллектора и молекул индикатора, при этом молекулы индикатора предпочтительно представляют собой краситель, окрашивающий коллектор, где упомянутые молекулы индикатора адаптированы для специфического связывания с молекулами коллектора в веществе пенной флотации, и где молекулы индикатора выбирают таким образом, чтобы реакция связывания между упомянутыми молекулами индикатора и упомянутыми молекулами коллектора включает получение детектируемого спектрального сдвига в спектре оптического поглощения упомянутых молекул индикатора;
при этом система ячеек пенной флотации, кроме того, включает систему оптического измерения, характеризующуюся тем, что упомянутая система оптического измерения включает:
по меньшей мере, один светоизлучающий блок, адаптированный для испускания света измерения в упомянутое вещество пенной флотации, при этом, по меньшей мере, часть упомянутого света измерения попадает в спектр оптического поглощения молекул индикатора, связанных с молекулами коллектора,
по меньшей мере, один блок датчика, адаптированный для измерения, по меньшей мере, части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора, исходя из света измерения, который прошел через упомянутое вещество пенной флотации или был отражен им;
блок анализатора, сконфигурированный для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора; и
блок управления, предназначенный для управления упомянутым способом пенной флотации, при этом блок управления сконфигурирован для управления, например, добавлением молекул коллектора к веществу пенной флотации на основании определенной концентрации молекул коллектора и при использовании блока управления подачей.
Блок управления адаптирован для управления на основании сигнала от блока анализатора.
В соответствии с этим, систему ячеек пенной флотации конфигурируют для осуществления описанного выше способа, соответствующего изобретению.
Предпочтительно упомянутую систему оптического измерения конфигурируют для измерения, по меньшей мере, двух диапазонов длин волн света, таким образом, чтобы иметь, по меньшей мере, один первый диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения связанных молекул индикатора, где разница между первым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения связанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее, чем 50 нанометров, (первый канал измерения) и/или иметь, по меньшей мере, один второй диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения несвязанных молекул индикатора, где разница между вторым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения несвязанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее, чем 50 нанометров, (второй канал измерения) и/или иметь, по меньшей мере, один третий диапазон длин волн света по существу за пределами спектра поглощения молекул индикатора, при этом измерение в последнем диапазоне длин волн света является подходящим для использования при компенсации изменений поглощения, которые не обуславливаются эффектами поглощения молекул индикатора, (контрольный канал).
Предпочтительно первый и второй диапазоны длин волн света могут быть отделены друг от друга в целях детектирования:
в результате чередования между оптическим измерением для первого диапазона длин волн света и второго диапазона длин волн света и детектированием с временным стробированием; и/или
при использовании амплитудной модуляции различной частоты для первого диапазона длин волн света и второго диапазона длин волн света, соответственно, и детектирования с частотным фильтрованием, и/или
в результате фильтрования оптических частот (например, полосовой пропускающий фильтр или длинноволновой пропускающий фильтр) сигнала блока датчика.
В соответствии с этим, система ячеек пенной флотации, в частности, светоизлучающий блок и/или блок датчика могут быть адаптированы для чередования между оптическим измерением для первого диапазона длин волн света и для второго диапазона длин волн света; и/или
являются адаптированными для различной амплитудной модуляции для первого диапазона длин волн света и второго диапазона длин волн света и/или
являются адаптированными для частотного фильтрования сигнала блока датчика.
Система ячейки пенной флотации, соответствующая изобретению настоящего документа, предпочтительно может иметь систему оптического измерения, которая является необязательно адаптированной для измерения при использовании импульсного света измерения. Таким образом, может быть использован светоизлучающий блок, который адаптирован для функционирования в импульсном и/или непрерывном режиме.
Типичные частоты импульсов для световых импульсов находятся в диапазоне от 0,001 Гц до 10 МГц, более предпочтительно от 0,1 Гц до 100 кГц, а наиболее предпочтительно от 100 Гц до 10 кГц,
а длительности импульсов находятся в диапазоне от 0,001 микросекунды до 10 микросекунд, более предпочтительно от 0,1 микросекунды до 0,1 секунды, а наиболее предпочтительно от 0,1 миллисекунды до 1 миллисекунды.
Кроме того, в случае адаптирования системы оптического измерения для измерения в двух различных и разделенных диапазонах длин волн (например, для обеспечения наличия контрольного канала) светоизлучающий блок или блок датчика или оба данных блока могут быть адаптированы для селективных испускания или детектирования в различных диапазонах длин волн.
Система ячеек пенной флотации, соответствующая изобретению может, кроме того, включать, по меньшей мере, одну или множество систем дополнительных датчиков, при этом упомянутые системы дополнительных датчиков адаптированы для измерения параметров вещества пенной флотации, выбираемых из группы, включающей упомянутое оптическое поглощение, динамическое поверхностное натяжение, температуру, вязкость и значение pH, а предпочтительно больше параметров. В соответствии с этим, дополнительные датчики идентичных или различных типов могут быть использованы для дополнения совокупности данных. Более полная совокупность данных делает возможным лучшее управление совокупным способом.
Предпочтительно, чтобы система ячеек пенной флотации, соответствующая изобретению, включала бы системы оптических измерений и/или блоки дополнительных датчиков, расположенные в различных местах в совокупной системе ячеек пенной флотации. Таким образом, один аспект настоящего изобретения заключается в создании системы оптического измерения таким образом, чтобы было бы возможным одновременно проводить измерения во множестве мест. Тем самым, может быть получена более точная информация в отношении пространственного распределения параметра измерения в одной или нескольких флотационных ячейках. Предпочтительно упомянутые места измерения покрывают стратегически важные места в совокупной технологической линии/схеме флотационной ячейки, в том числе в области впускного отверстия или выпускного отверстия. Схема включает, по меньшей мере, одну или множество флотационных ячеек, соединенных через текучую среду.
Кроме того, опция измерения в различных местах является особенно интересной для схем флотации со множеством емкостей или ячеек, поскольку состав вещества пенной флотации обычно изменяется при переходе от ячейки к ячейке, то есть, между различными технологическими ступенями. Настоящее изобретение улучшает управляемость такой установки пенной флотации.
В соответствии с этим, один дополнительный аспект настоящего изобретения заключается в необязательном создании не только одной системы оптического измерения, включающей светоизлучатель и детектор света и проводящей измерение в одной области измерения, но и в наличии множества таких светоизлучателей и детекторов света, распределенных по схеме флотации в целях зондирования в дополнительных и стратегически обусловленных местах, подобных областям поступления химических веществ или выхода хвостов. Это позволяет получать более полную картину в отношении системы пенной флотации и, таким образом, делает возможным улучшенное управление совокупным способом флотации.
Система оптического измерения предпочтительно имеет оптический интерфейс с измеряемым веществом пенной флотации.
Термины «светоизлучатель» или «светоизлучающий блок» относятся к производящей свет структуре, подобной светодиоду или лазерному устройству или другому источнику или излучателю света; в альтернативном варианте они также могут относиться к области световода, откуда выводят свет для целей измерения, соответствующих изобретению.
Один аспект настоящего изобретения заключается в предпочтительном наличии у системы ячеек пенной флотации, соответствующей представленному выше описанию, оптических интерфейсов на оптическом пути света измерения, которые предпочтительно регулярно очищают. Такое очищение может быть осуществлено при использовании периодически активируемых ультразвуковых колебаний/всплесков, оказывающих воздействие на оптический интерфейс, при использовании обтирочного материала и/или при использовании средств выработки продувочных струй из очищающей жидкости, направленных на упомянутые оптические интерфейсы для эффективного удаления накопившихся слоев грязи. В соответствии с этим, один аспект настоящего изобретения заключается в создании очищающих средств, предназначенных для очищения интерфейсов на оптическом пути измерения от слоев отложений в соответствии с изобретением. Это обеспечивает получение оптимальной эффективности пропускания света через оптические интерфейсы. Кроме того, это также позволяет избежать появления погрешностей измерений, поскольку изменения интенсивности относятся к изменениям поглощения и, таким образом, изменениям концентрации молекул остаточного коллектора.
Способ, соответствующий изобретению, или ячейка пенной флотации, соответствующая изобретению, могут быть использованы для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации и применения данной информации о количестве или концентрации для технологического управления способом флотации, предпочтительно для управления количеством добавленных молекул коллектора к веществу пенной флотации в способе пенной флотации, где упомянутое управление предпочтительно основано на управлении по модели прогнозирования. Обычно такая установка с управлением по модели прогнозирования имеет в своей основе динамическую модель - измерение, по меньшей мере, одного соответствующего параметра (или его оценки) и оптимизируемую целевую функцию. Кроме того, могут быть наложены дополнительные ограничения.
Способ, соответствующий изобретению, или ячейка пенной флотации, соответствующая изобретению, также могут быть использованы для калибровки дополнительных средств измерения в результате соотнесения определенного количества или концентрации молекул остаточного коллектора с дополнительными параметрами вещества пенной флотации, при этом данный параметр предпочтительно представляет собой поверхностное натяжение вещества пенной флотации. Такое калибруемое средство может представлять собой измеритель поверхностного натяжения.
Достижения вышеупомянутой цели также добиваются при использовании вещества пенной флотации, задействованного в способе пенной флотации и обладающего признаками, соответствующими пункту 18 формулы изобретения.
В соответствии с этим, упомянутое вещество пенной флотации содержит молекулы коллектора и молекулы индикатора, при этом упомянутые молекулы индикатора предпочтительно представляют собой краситель, окрашивающий коллектор, где упомянутые молекулы индикатора адаптированы для специфического связывания с молекулами коллектора в веществе пенной флотации, и где реакция связывания между упомянутыми молекулами индикатора и упомянутыми молекулами остаточного коллектора задействует детектируемое изменение спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описываются в следующем далее изложении при обращении к чертежам, которые предназначены для иллюстрирования настоящих предпочтительных вариантов осуществления изобретения, а не для их ограничения. На чертежах
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описываются ниже.
Анализ Бредфорда (смотрите, например, публикацию [Bradford 1976]) представляет собой фотометрический метод количественного определения белков вплоть до концентраций, составляющих микрограммы при расчете на один миллилитр. Метод базируется на связывании красителя Coumassie® Brilliant Blue (G250) (смотрите ниже) с целевым белком. Свободные ионные формы красного варианта красителя демонстрируют максимальное поглощение в области 465 нм, свободные ионные формы зеленого варианта демонстрируют максимальное поглощение в области 650 нм. В противоположность этому, связанный краситель обнаруживает в значительной степени другой спектр поглощения, то есть, максимальное поглощение в области 595 нм, что в результате приводит к получению синей формы. Таким образом, в результате определения количества красителя в синей ионной форме может быть оценено количество белка. Этого можно добиться в результате измерения оптической плотности раствора зонда в области 595 нм.
Структура 1, демонстрирующая молекулу красителя (Coomassie® Brilliant Blue).
Принцип измерения концентрации коллектора:
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения молекулу красителя выбирают из группы продукта Coumassie® Brilliant Blue (смотрите представленную выше структуру 1). Как это было установлено, продукт Coumassie® Brilliant Blue связывается с определенными молекулами коллектора, которые используют в способах пенной флотации, и поэтому продукт Coumassie® Brilliant Blue представляет собой подходящую для использования молекулу индикатора. В данном варианте осуществления молекула коллектора может представлять собой длинноцепочечный саркозинат, содержащий аминокислотную функциональную группу (смотрите приведенную ниже структуру 2, например, продукт Berol 867 от компании Akzo Nobel). Данная молекула коллектора может быть использована для увеличения гидрофобности частиц магматического фосфата. Данные молекулы коллектора вступают в реакцию с продуктом Coomassie® Brilliant Blue при добавлении к веществу пенной флотации 20 (смотрите фигуру 1). Данная реакция связывания между коллектором и молекулой индикатора в результате приводит к получению детектируемого сдвига в спектре поглощения молекулы индикатора.
Структура 2, демонстрирующая молекулу алкилсаркозината.
Как это было установлено, для сдвига спектра поглощения не создается каких-либо негативных помех, обусловленных другими химическими веществами, которые обычно содержатся в коммерческом товарном коллекторе, или которые добавляют во флотационный раствор (такими как этоксилированный нонилфенол, кальций, магний и кукурузный крахмал).
Процесс связывания молекулы индикатора является сравнительно быстрым, он практически завершается в течение приблизительно двух минут при хорошей стабильности окраски в течение одного часа.
Измерение поглощения при определенной длине волны может быть описано законом Ламберта-Бера, который связывает оптическую плотность Аλ1 и концентрацию красителя с (молярная плотность) по линейному закону:
где Aλ1 представляет собой оптическую плотность в области определенной длины волны света (λ1), I1,λ1 представляет собой интенсивность излучения (света), которое прошло через материал (пропускаемое излучение), а I0,λ1 представляет собой интенсивность излучения до его прохождения через материал (падающее излучение). Параметр е представляет собой молярный коэффициент поглощения (молярный коэффициент экстинкции) красителя, параметр 1 представляет собой расстояние, которое свет проходит через жидкость (то есть, длину пути). В результате измерения соотношения интенсивностей или оптической плотности может быть рассчитана концентрация.
Кроме того, данное линейное соотношение делает возможной для системы оптического измерения калибровку по 2 точкам.
Определение концентрации коллектора:
До использования системы оптического измерения 3 системы ячейки пенной флотации 1 (смотрите фигуру 1) в способе пенной флотации систему оптического измерения 3 предпочтительно калибруют. Калибровочная кривая для растворов с известными концентрациями молекул коллектора и фиксированным количеством упомянутого красителя продемонстрирована на фиг. 2 и 3 (предпочтительно измеряют, по меньшей мере, две различные концентрации коллектора). Для анализа оптической плотности использовали устройство в виде лабораторного спектрометра, продемонстрированное в примерах. Линейную калибровочную кривую аппроксимировали по четырем точкам результатов измерений, которые получали. При использовании таким образом произведенной калибровочной функции значение оптической плотности для раствора с неизвестной концентрацией коллектора может быть соотнесено со значением концентрации. Провели измерения для двух примеров калибровочных кривых при различных диапазонах концентраций, как это продемонстрировано на фиг. 2 и 3, при этом в обоих случаях получают очень хорошее качество аппроксимации (R2=0,96). В данном случае также в качестве молекул индикатора использовали продукт Coomassie® Brilliant Blue G-250, а в качестве молекул коллектора использовали продукт Berol 867 от компании Akzo Nobel.
Управление флотацией:
Фиг. 1 демонстрирует принципиальную схему системы ячейки пенной флотации 1 с одной флотационной ячейкой 18, содержащей вещество пенной флотации 10. Вещество пенной флотации 10 содержит измельченные частицы руды, растворитель и молекулы коллектора. В веществе 10 могут присутствовать и дополнительные химические агенты. На пульпе 10 плавает слой пены 11, который может быть снят для сбора концентрата руды.
Ячейка флотации 18 включает впускное отверстие для руды/химического вещества 12, впускное отверстие для газа 13 и выпускное отверстие для хвостов 15. В качестве средства смешения действует основная мешалка 14.
Кроме того, для извлечения пены 11 предусматривается выпускное отверстие для концентрата 17. В системе 1 располагают систему оптического измерения 3 и системы дополнительных датчиков 43 (например, блоки датчиков температуры или значения pH и тому подобное). В заключение, включают выпускное отверстие для образца 16 с клапаном выпускного отверстия для образца 160 для управления выпускным отверстием 16.
Через упомянутое выпускное отверстие для образца 16 технологическая жидкость 10 может быть контролируемым образом переведена в камеру образца 28 для проведения измерений в оперативном режиме. Камера образца 28 содержит вещество образца 20, отобранное из вещества 10 из ячейки 18 через выпускное отверстие для образца 16 в камеру 28. Камера образца 28, кроме того, включает впускное отверстие для молекул индикатора 23 с клапаном 230 для управляемого впуска молекул индикатора в жидкость образца 20. Камера образца 28 включает дополнительную мешалку 24 с приводом дополнительной мешалки 240 для надлежащего перемешивания жидкости образца 20 с добавленными молекулами индикатора. Камера образца 28 включает выпускное отверстие для жидкости образца 25 с управляющим клапаном 250.
Поскольку перемешивание суспензии 10 внутри флотационной ячейки 18 и/или вещества 20 в камере образца 28 не приведет в результате к получению идеального гомогенного распределения частиц, воды и поверхностно-активных веществ, частью изобретения также является и установка систем дополнительных датчиков 43 (система датчика измеряет один или несколько параметров, относящихся к химии поверхности, таких как оптическое поглощение и динамическое поверхностное натяжение, температура, вязкость, значение pH и тому подобное) в одной или обеих камерах 18, 28. Дополнительные датчики (например, датчики температуры) могут быть расположены за пределами камер 18, 28.
Преимущество расположения нескольких систем датчиков 3 идентичного типа в различных местоположениях в результате приводит к получению лучшей картины способа. Данная методика делает возможным усреднение сигналов, и, таким образом, возможным является более эффективное управление способом с обратной связью.
Наличие различных систем дополнительных датчиков 43 делает доступным больший объем информации в отношении совокупного способа и улучшает управляемость способа в системе 1.
Система оптического измерения 3 включает светоизлучающий блок 31 с прозрачно-отражающим зондом 35 и в целях детектирования и анализа блок датчика 32 с блоком анализатора 33. Светоизлучающий блок 31 включает светоизлучающий диод 310 и драйвер светодиода 311. Могут быть использованы и другие светоизлучатели или датчики.
Система 1, кроме того, включает блок управления 4 с блоком управления подачей 41 и соединениями 42, соединяющими элементы управления и систему оптического измерения 3 и системы дополнительных датчиков 43 в случае наличия таковых для управления способом флотации. Блок управления 4 адаптирован для управления клапанами 160, 230, 250 и блоком управления подачей 41 через соединения 42. Данные соединения 42 могут быть физическими связями или беспроводными соединениями. Для управляющего действия по мере надобности могут быть использованы системы насосов.
Получающийся в результате сигнал из системы оптического измерения 3, относящийся к параметру концентрации коллектора, после анализа при использовании блока анализатора 33 (см. фиг. 1) подают в блок управления 4 в качестве управляющих величин. Данные управляющие величины могут быть использованы для активного управления способом в целях сохранения или улучшения его эффективности.
Одно предпочтительное управляющее действие заключается в управлении дозировкой химических веществ, в частности, молекул коллектора, и подстраивании желательных концентраций добавок во флотационной ванне 10.
Фиг. 1 схематически демонстрирует совокупную установку с флотационной ячейкой 18, ячейкой измерения 28, оптической установкой 3 и системой управления 4. В данном варианте осуществления для определения концентрации коллектора проводят следующие далее стадии:
• калибровка системы оптического измерения 3 при использовании, по меньшей мере, двух тестируемых веществ с известными концентрациями коллектора;
• отбор образца 20 из флотационной емкости 18 в емкость измерения 28 в результате задействования соответствующих клапанов 160 (и насосов по мере надобности);
• добавление надлежащего количества раствора красителя (продукт Coomassie® Brilliant Blue G-250 в воде) к флотационному раствору в емкости измерения 28 при использовании дозирующего клапана 230;
• активирование смесительного устройства 24 для гомогенного перемешивания красителя и флотационного раствора 20 (реакция связывания с молекулой коллектора обычно протекает в течение интервала времени порядка минут);
• остановка смесительного устройства 24 и ожидание осаждения зерен в жидкости 20;
• измерение оптического поглощения при различных длинах волн (длина волны поглощения красителя и контрольная длина волны, не соответствующая поглощению); и
• определение исходя из сигналов поглощения и контрольных сигналов концентрации коллектора при использовании предварительно определенной калибровочной функции.
Перечисленные выше стадии могут быть проведены автоматически при использовании системы управления 4, приводящей в действие переключатели, исполнительные устройства, подобные насосам и клапанам. Таким образом, система 1 будет производить измерения автоматически, в режиме реального времени и квазинепрерывно (например, с интервалами в 5 минут).
Установка оптического измерения:
Предпочтительные варианты осуществления для действующей в режиме реального времени системы 3 оптического измерения продемонстрированы на фиг. 4 и 5 в связи с камерой образца 28 в соответствии с представленным выше описанием изобретения. Установка измерения поглощения включает оптический интерфейс для технологической жидкости 20, например, прозрачно-отражающее или пропускающее устройство 35 (LEONI Fiber Optics or Solvias), светоизлучающий блок 31 (например, светодиод, Mightex FCS-590, λ = 590 нм, ПШПВ ≈ 35 нм), блок датчика 32 для пропускаемого света измерения (фотодиод на основе Si, Thorlabs PDA-36A) и оптико-волоконные кабели 314, 315, соединяющие три компонента 31, 32, 35.
Схематическое представление установки одного первого варианта осуществления продемонстрирована на фиг. 4. Светоизлучатель 31, включающий драйвер светодиода 311 и светодиод 310, испускает свет измерения в световод 314 и в прозрачно-отражающее устройство 35. Последнее направляет сет в технологическую жидкость 20. Технологическую жидкость 20 отбирали из вещества пенной флотации 10 в основной ячейке 18, и она содержит молекулы индикатора, которые добавляли через впускное отверстие 23 под управлением дозирующего клапана 230. Выходное оптическое излучение из прозрачно-отражающего устройства 35, то есть, сигнал измерения, подают через световод 315 к блоку датчика 32. Сигнал из блока датчика 32 анализируют при использовании блока анализатора 33 (см. фиг. 1), где сигнал из блока анализатора 33 используют в блоке управления 4 в качестве управляющей величины для управления действующими переключателями, исполнительными устройствами и клапанами.
Схематическое представление установки одного второго предпочтительного варианта осуществления продемонстрировано на фиг. 5. В данном случае в противоположность первому варианту осуществления свет из световода 314 подают через первый коллиматор 312 в жидкость образца 20. Оптический путь проходит через жидкость образца 20 во второй коллиматор 313 и направляется во второй световод 315.
Помимо реализации, использующей оптические волокна, возможна также и реализация системы при отсутствии оптических волокон при наличии источника света и детектора света поблизости от технологической жидкости.
Компенсация мутности и суспендированных твердых веществ:
В случае непрозрачности флотационного раствора 20, перемешанного с молекулами индикатора, например, вследствие процессов светорассеяния на суспендированных минеральных частицах и вследствие подверженности оптических интерфейсов системы измерения приобретению нежелательного покрытия или отложению осадка, в целях сведения к минимуму ошибочных считываний показаний могут быть предприняты следующие далее меры.
В общем случае могут иметь место изменения пропускания по причинам отличным от поглощения комплексов коллектор/индикатор; их предпочтительно можно скомпенсировать или полностью избежать. Меры по уменьшению возмущающих эффектов перечислены далее:
(A) Перед оптическим устройством может быть установлен селективный фильтр, отфильтровывающий твердые частицы, которые могли бы уменьшить пропускаемый сигнал, но который делает возможным прохождение молекул коллектора и молекул индикатора. Фильтр может пропускать молекулы жидкости, но он не пропускает небольшие твердые частицы в суспензии 20.
(B) Для предотвращения обрастания оптических интерфейсов (оптических окон) может быть использован очищающий механизм. Такое очищение, например, может иметь в своей основе периодически активируемые ультразвуковые колебания/всплески, которые оказывают воздействие на оптический интерфейс, удаляя потенциальные слои грязи. Это также могло бы быть реализовано при использовании обтирочного материала, продувочных струй (газовых или жидкостных) средств, действующих подобным образом.
(C) Кроме того, может быть проведено измерение при второй длине волны (например, 800 нм, красный канал) в целях компенсации изменений поглощения, которые обуславливаются не поглощением комплекса коллектор/индикатор, а обуславливаются рассеиванием на суспендированных твердых веществах или обуславливаются изменениями пропускания оптического пути (например, обрастанием окна). Поглощение продукта Coomassie® Brilliant Blue в области длины волны 800 нм является пренебрежимо малым, в то время как оно является сильным в синем канале (смотрите выше). Поэтому в случае наличия изменений пропускания может быть получен подходящий для использования контрольный образец в отношении пропускания оптического пути, и данный контрольный сигнал может быть использован для компенсации.
Данные меры (А), (В), (С) могут быть использованы индивидуально или в любой их комбинации.
Контрольный канал для компенсации мутности или оптических поверхностей с нанесенными покрытиями:
Вышеупомянутая опция (С) теперь будет разъясняться более подробно. В целях обеспечения достижения долговременных эксплуатационных характеристик оптического монитора может быть рассмотрено несколько факторов, которые оказывают неблагоприятное воздействие на измерение:
• уход параметров испускания источника света (длина волны и интенсивность вследствие старения, действия внутренней и окружающей температуры)
• изменения пропускания оптического волокна (вследствие потерь за счет изгибов, физического перемещения волокон, напряжения, температуры)
• изменение пропускания в оптических разъемах (физическое перемещение, механический удар, колебание, напряжение, температура)
• изменение пропускания вследствие загрязнения оптических интерфейсов
• изменение пропускания вследствие рассеивания на суспендированных твердых веществах в жидкости
• стабильность оптического детектора (старение)
Роль вышеупомянутых проблем может быть ослаблена при использовании оптических контрольных каналов, интегрированных в электрооптический блок в соответствии с иллюстрацией на фигуре 6.
Фиг. 6 демонстрирует установку с оптическим контрольным каналом. Она включает источник синего света BS, контрольный детектор синего света BRD, детектор синего света BD, источник красного света RS, контрольный детектор красного света RRD, детектор красного света RD, светоделитель BSP, дихроическое зеркало DM и фильтры F. Стрелка 51 указывает направление к головному датчику, стрелка 52 указывает направление от головного датчика.
Источник синего света BS, испускающий свет в области приблизительно 595 нм (то есть, в пределах полосы поглощения продукта Coomassie® Brilliant Blue, синий свет продемонстрирован штриховой линией на фиг. 7; стрелки на фиг. 7 указывали направление движения света), сочленяют с оптическим волокном для доставки света к оптическому зонду (головке датчика) или непосредственно устанавливают на оптический проходник для направления света через длину пути поглощения жидкости образца 20. Перед введением в оптическое волокно или путь поглощения часть света отводят при использовании оптического светоделителя BSP на контрольный детектор синего света BRD, который измеряет стабильность интенсивности испускаемого света источника синего света BS.
В целях исключения помех в пропускаемом сигнале (таких как изменения при потерях за счет изгиба волокна или от присутствия загрязнения частицами на оптических интерфейсах в отсеке или из-за светорассеяния на суспендированных частицах в жидкости) используют контрольный сигнал. Свет при длине волны, сдвинутой в красную область, (продемонстрированный в виде пунктирной линии на фиг. 7), который не поглощается продуктом Coomassie® Brilliant Blue (или в более общем случае: молекулами индикаторами), например, при λ > 800 нм, что испускает второй источник света (красный источник RS), используют для перепроверки оптического пути на предмет изменений. Стабильность испускания красного источника RS регистрируют красным контрольным детектором RRD. Красный и синий свет объединяют (например, при использовании дихроического зеркала DM, при этом объединенный свет продемонстрирован штрих-пунктирной линией на фиг. 7). Красный свет проходит через тот же самый оптический путь, что и синий свет, но не поглощается в результате присутствия продукта Coomassie® Brilliant Blue. Когда красный свет возвращается от головки датчика, его отводят при использовании второго дихроического зеркала на детектор красного света RD. В целях обеспечения непопадания красного сета на детектор синего света BD и наоборот может быть добавлен, соответственно, коротко- и длинноволновый пропускающий фильтр (F, tSP) (F, tLP).
В еще одном варианте осуществления разделение сигналов также может быть достигнуто в результате амплитудной модуляции источников света при различной частоте, соответственно, и частотного фильтрования сигнала детектора. В данном случае могут быть обойдены второй дихроический светоделитель DM и второй детектор RD.
Соотношение между интенсивностями пропускаемого и испускаемого синего света соотносится с численной плотностью N молекул продукта Coomassie® Brilliant Blue на пути поглощения (при пренебрегании интенсивностью какого-либо смещения):
при этом ε представляет собой эффективное сечение поглощения продукта Coomassie® Brilliant Blue при длине волны источника синего света, I0,λ1 представляет собой интенсивность света до попадания пучка в поглощающую жидкость, 1 представляет собой длину пути поглощения, а с представляет собой концентрацию красителя (молярную плотность). (В приведенной ниже формуле: ее аналогичен σN).
Однако, I0,λ1 может варьироваться вследствие стабильности оптической установки, и, таким образом, могут быть использованы контрольные каналы, такие как синий контрольный детектор BRD, который измеряет интенсивность I(b)ref. Таким образом, можно рассчитать I0' при использовании известного коэффициента пропускания светоделителя tBS(b):
Теперь I'0 представляет собой интенсивность синего света после светоделителя и дихроического зеркала и до поступления в оптическую систему по ходу технологического потока ниже. Параметр t(b)DM представляет собой коэффициент пропускания дихроического зеркала для синего света. Пропускаемый синий свет, достигающий синий детектор BD, будет ослабляться до I(b)tr:
после прохождения оптического пути до жидкости, содержащей краситель, (который вводит потерю интенсивности ΔI(b)op1) через длину поглощения (которая вводит потерю интенсивности (I'0-ΔI(b)op1)e-σ1N) и оптический путь обратно до электрооптического блока (который вводит потерю ΔI(b)op2) и прохождения через дихроическое зеркало и коротковолновой пропускающий фильтр при коэффициенте пропускания, соответственно, tDM и tSP.
При использовании контрольного канала красного света может быть получена оценка для величины ΔI(b)op1 + ΔI(b)op2, которая необходима для определения численной плотности продукта Coomassie® Brilliant Blue исходя из I(b)tr, то есть, результирующей интенсивности пропускаемого синего света. Для красного канала
где r(r)DM представляет собой коэффициент отражения дихроического зеркала для красного света, a tLP представляет собой коэффициент пропускания длинноволнового пропускающего фильтра. Однако исходя из данного измерения невозможно отличить ΔI(r)op1 от ΔI(r)op2, и, таким образом, можно сделать предположение об их равенстве ΔI(r)op1 = ΔI(r)op2 = ΔI(r)loss. Кроме того, может иметь место зависимость длины волны от потерь, то есть, k(ΔI(r)op1 + ΔI(r)op2) = 2k(ΔI(r)loss = 2ΔI(b)loss. Коэффициент пересчета к может быть получен исходя из калибровочного измерения, при котором длина поглощения не содержит продукта Coomassie® Brilliant Blue.
Таким образом,
и
Теперь величина ΔI(b)loss может быть выражена в виде
Исходя из этого может быть получена концентрация молекул комплекса краситель/коллектор по пропускаемой интенсивности при внесении поправок на потери, вводимые в оптические пути, и вариации интенсивности источника света:
Для сведения к минимуму воздействия обусловленного температурой ухода параметров на источник света возможно предпочтительным является проведение периодического, то есть, импульсного, измерения. В данном контексте практичным является чередование между красным и синим каналами. Таким образом, в результате детектирования с временным стробированием могут быть опущены детектор красного света RD, одно дихроическое зеркало DM и фильтры F при использовании всего лишь одного детектора для обоих пучков при том условии, что чувствительность детектора при различных длинах волн является подобной, а соотношение между данными чувствительностями является известным.
Необходимо понимать то, что красный и синий каналы представляют собой примеры каналов; могут быть использованы каналы другого света при нахождении, по меньшей мере, одного первого канала света в полосе поглощения и, по меньшей мере, одного второго канала по существу за пределами канала поглощения молекул индикатора.
Контур управления:
Блок управления 4 собирает всю доступную информацию, в основном данные по концентрации от системы оптического измерения 3, но также и информацию от любых установленных блоков дополнительных датчиков 43, таких как датчики температуры внутри и снаружи флотационной ячейки 18, 28. Данную вводную информацию подвергают обработке таким образом, чтобы поток руды, дозировка химических веществ, таких как молекулы коллектора и индикатора, и другие переменные для управления были бы подстроены так, чтобы технологический процесс обогащения минерала протекал бы оптимальным образом. Сама система управления 4 может иметь в своей основе, например, управление по модели прогнозирования (смотрите фигуру 7), что подробно разъясняется в ссылке [Gaulocher 2008].
Фиг. 7 демонстрирует алгоритм управления по модели прогнозирования для способа флотации, что осуществляют при использовании математического обеспечения ABB's expert optimizer и платформы управления 800хА. Датчики 3, 43 собирают данные, которые поступают на платформу управления и подвергаются обработке. После этого исходя из подвергнутых обработке данных по результатам измерения оценивают переменные о состоянии технологического процесса. После вычисления оптимальных заданных значений при использовании управления по модели прогнозирования заданные значения могут быть подвергнуты последующей обработке, а после этого при использовании платформы управления доставлены к исполнительным устройствам для управления способом флотации.
Метод калибровки для технологического измерителя поверхностного натяжения: Метод оптического измерения, соответствующий изобретению, может быть использован в качестве лабораторного калибровочного средства для соотнесения концентрации коллектора с другими параметрами, которые обеспечивают получение информации относительно химического состояния суспензии, такими как поверхностное натяжение. Другими словами, значения оптической плотности у образцов с известной концентрацией коллектора могут быть использованы для установления корреляции между показаниями измерителя поверхностного натяжения и соответствующими концентрациями коллектора. Это прямой способ калибровки надежных технологических измерителей поверхностного натяжения.
Ссылки:
[Gaulocher 2008]: S. Gaulocher, Е. Gallestey, and Н. Lindvall, «Advanced process control of a froth flotation circuit)), V International Mineral Processing Seminar, October 22-24, (2008), Santiago, Chile
[Bradford 1976]: Bradford, MM. (1976) A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye-binding. Anal. Biochem. 72, 248-254.
Перечень ссылочных позиций
Предложенная группа изобретений относится к способу оптического измерения параметров вещества пенной флотации, к системе для осуществления упомянутого способа и управлению способом флотации на основании измеренного параметра. Способ оптического измерения параметров вещества пенной флотации, содержащего молекулы коллектора, которые адаптированы для связывания с минеральными частицами, содержащимися в веществе пенной флотации для увеличения гидрофобности поверхности упомянутых минеральных частиц, включает стадии: добавления предварительно определенного количества молекул индикатора к, по меньшей мере, части вещества пенной флотации, где упомянутые молекулы индикатора адаптированы для специфического связывания с молекулами коллектора в веществе пенной флотации и где молекулы индикатора выбирают таким образом, чтобы реакция связывания между упомянутыми молекулами индикатора и молекулами коллектора вызывала детектируемое изменение спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора, после этого измерения при использовании света измерения из светоизлучающего блока, по меньшей мере, части упомянутого спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора в веществе пенной флотации; и после этого определения, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения, упомянутых молекул индикатора, количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации. Система ячеек пенной флотации для управления способом пенной флотации включает: по меньшей мере, одну ячейку пенной флотации, систему оптического измерения, которая включает: по меньшей мере, один светоизлучающий блок, адаптированный для испускания света измерения в упомянутое вещество пенной флотации, при этом, по меньшей мере, часть упомянутого света измерения попадает в спектр оптического поглощения молекул индикатора, связанных с молекулами коллектора, по меньшей мере, один блок датчика, адаптированный для измерения, по меньшей мере, части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора исходя из света измерения; блок анализатора, сконфигурированный для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе пенной флотации, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора; и блок управления, предназначенный для управления упомянутым способом пенной флотации. Блок управления сконфигурирован для управления добавлением молекул коллектора к веществу пенной флотации на основании определенной концентрации молекул коллектора и при использовании блока управления подачей. Технический результат – оптимизация эффективности способа пенной флотации. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ оптического измерения параметров вещества (10) пенной флотации в способе пенной флотации, при этом вещество (10) пенной флотации содержит молекулы коллектора, которые адаптированы для связывания с минеральными частицами, содержащимися в веществе (10) пенной флотации для увеличения гидрофобности поверхности упомянутых минеральных частиц, при этом способ включает стадии:
(а) добавления предварительно определенного количества молекул индикатора к, по меньшей мере, части вещества (10) пенной флотации, то есть пульпе, где упомянутые молекулы индикатора адаптированы для специфического связывания с молекулами коллектора в веществе (10) пенной флотации и где молекулы индикатора выбирают таким образом, чтобы реакция связывания между упомянутыми молекулами индикатора и молекулами коллектора вызывала детектируемое изменение спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора; после этого
(b) измерения при использовании света измерения из светоизлучающего блока (31), по меньшей мере, части упомянутого спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора в веществе (10) пенной флотации и после этого
(с) определения, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения, упомянутых молекул индикатора, количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе (10) пенной флотации.
2. Способ измерения по п. 1, где молекулы индикатора представляют собой краситель, окрашивающий коллектор.
3. Способ измерения по п. 1 или 2, где оптическое измерение представляет собой измерение в оперативном режиме и/или в режиме реального времени.
4. Способ измерения по любому из пп. 1-3, где на стадии (а) упомянутое детектируемое изменение представляет собой сдвиг максимума спектра поглощения упомянутых молекул индикатора в веществе (10) пенной флотации и
где на стадии (b) измеряют упомянутый максимум упомянутого спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора в веществе (10) пенной флотации.
5. Способ измерения по любому из пп. 1-4, где в качестве упомянутых молекул индикатора используют продукт Coomassie® Brilliant Blue.
6. Способ измерения по п. 5, где после стадии (а) и до стадии (b) вещество пенной флотации перемешивают, предпочтительно смешивают, на стадии (а1) в течение первого интервала времени, при этом продолжительность упомянутого первого интервала времени является достаточной для достижения предварительно определенного распределения молекул индикатора в веществе (10) пенной флотации и для обеспечения эффективного прохождения реакции связывания между упомянутыми молекулами индикатора и упомянутыми молекулами коллектора.
7. Способ измерения по любому из пп. 1-6, где до стадии (b), по меньшей мере, часть минеральных частиц селективно удерживают на удалении от области измерения в веществе (10) пенной флотации и/или удаляют из нее, причем область измерения включает оптический путь света измерения через вещество (10) пенной флотации, что делает возможным эффективное пропускание, по меньшей мере, части света измерения через вещество (10) пенной флотации по оптическому пути до блока (32) датчика для измерения света, где предпочтительно
упомянутое удерживание минеральных частиц на удалении от упомянутой области измерения осуществляют в результате фильтрования и/или сепарации при использовании элементов фильтрования или сепарации и
упомянутое удаление минеральных частиц из упомянутой области измерения суспензии предпочтительно осуществляют при использовании сепарирующих элементов и/или в результате осуществления осаждения в течение второго интервала времени, при этом продолжительность второго интервала времени является достаточной для обеспечения эффективного осуществления осаждения суспендированных минеральных частиц в веществе (10) пенной флотации, соответственно.
8. Способ измерения по любому из пп. 1-7, где для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе (10) пенной флотации, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора, на стадии (b) измеряют и на стадии (с) оценивают, по меньшей мере, два диапазона длин волн света, предпочтительно две длины волны света для света измерения.
9. Способ измерения по п.8, где выбор, по меньшей мере, двух диапазонов длин волн света проводят таким образом, чтобы иметь, по меньшей мере, один первый диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения связанных молекул индикатора, где разница между первым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения связанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее чем 50 нанометров, и/или иметь, по меньшей мере, один второй диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения несвязанных молекул индикатора, где разница между вторым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения несвязанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее чем 50 нанометров, и/или иметь, по меньшей мере, один третий диапазон длин волн света по существу за пределами спектра поглощения молекул индикатора, при этом измерение в последнем диапазоне длин волн света является подходящим для использования при компенсации изменений поглощения, которые не обуславливаются эффектами поглощения молекул индикатора.
10. Способ измерения по любому из пп. 1-9, где определяют пропускание или отражение света измерения, на основании чего определяют количество или концентрацию молекул коллектора в веществе (10) пенной флотации.
11. Способ измерения по любому из пп. 1-10, где до проведения оптического измерения систему оптического измерения, включающую светоизлучающий блок (31) и блок датчика (32) и блок анализатора (33), калибруют, предпочтительно при использовании, по меньшей мере, одного, предпочтительно, по меньшей мере, двух и более тестируемых веществ, при этом каждое тестируемое вещество имеет известную концентрацию коллектора и содержит количество молекул индикатора, которое больше, чем количество молекул коллектора, для получения контрольного образца для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе (10) пенной флотации исходя из измеренной части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора.
12. Система (1) ячеек пенной флотации для управления способом пенной флотации, при этом система (1) ячеек пенной флотации включает:
по меньшей мере, одну ячейку пенной флотации (18), адаптированную для осуществления способа пенной флотации при содержании веществом (10) пенной флотации, то есть пульпой, молекул коллектора и молекул индикатора, при этом молекулы индикатора предпочтительно представляют собой краситель, окрашивающий коллектор, где упомянутые молекулы индикатора адаптированы для специфического связывания с молекулами коллектора в веществе (10) пенной флотации и где молекулы индикатора выбирают таким образом, чтобы реакция связывания между упомянутыми молекулами индикатора и упомянутыми молекулами коллектора вызывала получение детектируемого изменения спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора;
при этом система (1) ячеек пенной флотации, кроме того, включает систему (3) оптического измерения, отличающуюся тем, что упомянутая система (3) оптического измерения включает:
по меньшей мере, один светоизлучающий блок (31), адаптированный для испускания света измерения в упомянутое вещество (10) пенной флотации, при этом, по меньшей мере, часть упомянутого света измерения попадает в спектр оптического поглощения молекул индикатора, связанных с молекулами коллектора,
по меньшей мере, один блок (32) датчика, адаптированный для измерения, по меньшей мере, части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора исходя из света измерения;
блок (33) анализатора, сконфигурированный для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе (10) пенной флотации, исходя из измеренной части спектра оптического поглощения упомянутых молекул индикатора; и
блок (4) управления, предназначенный для управления упомянутым способом пенной флотации, при этом блок (4) управления сконфигурирован для управления добавлением молекул коллектора к веществу (10) пенной флотации на основании определенной концентрации молекул коллектора и при использовании блока (41) управления подачей.
13. Система (1) ячеек пенной флотации по п. 12, где систему (3) оптического измерения конфигурируют для измерения, по меньшей мере, двух диапазонов длин волн света, при этом упомянутые, по меньшей мере, два диапазона длин волн света включают каждый, по меньшей мере, одну длину волны света, выбранные таким образом, чтобы иметь, по меньшей мере, один первый диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения связанных молекул индикатора, где разница между первым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения связанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее чем 50 нанометров, и/или иметь, по меньшей мере, один второй диапазон длин волн света по существу в пределах спектра поглощения несвязанных молекул индикатора, где разница между вторым диапазоном длин волн света и максимумом спектра поглощения несвязанных молекул индикатора предпочтительно составляет менее чем 50 нанометров, и/или иметь, по меньшей мере, один третий диапазон длин волн света по существу за пределами спектра поглощения молекул индикатора, при этом измерение в последнем диапазоне длин волн света является подходящим для использования при компенсации изменений поглощения, которые не обуславливаются эффектами поглощения молекул индикатора.
14. Система (1) ячеек пенной флотации по п. 13, где первый и второй диапазоны длин волн света отделяют друг от друга:
в результате чередования между оптическим измерением для первого диапазона длин волн света и второго диапазона длин волн света и детектированием с временным стробированием; и/или
при использовании амплитудной модуляции различной частоты для первого диапазона длин волн света и второго диапазона длин волн света, соответственно, и детектирования с частотным фильтрованием, и/или
в результате фильтрования оптических частот сигнала блока (32) датчика.
15. Система (1) ячеек пенной флотации по любому из пп. 12-14, где система (3) оптического измерения является адаптированной для измерения при использовании импульсного света измерения.
16. Система (1) ячеек пенной флотации по любому из пп. 12-15, которая дополнительно включает, по меньшей мере, одну или множество систем (43) дополнительных датчиков, которые адаптированы для измерения параметров вещества (10) пенной флотации, выбираемых из группы, включающей упомянутое оптическое поглощение, динамическое поверхностное натяжение, температуру, вязкость и значение рН, и/или где системы оптического измерения и/или блоки дополнительных датчиков располагают в различных местах в совокупной системе (1) ячеек пенной флотации.
17. Система (1) ячеек пенной флотации по любому из пп. 12-16, кроме того, адаптированная для наличия оптических интерфейсов на оптическом пути света измерения, регулярно очищаемых, предпочтительно при использовании периодически активируемых ультразвуковых колебаний/всплесков, оказывающих воздействие на оптический интерфейс, при использовании обтирочного материала и/или при использовании средств выработки продувочных струй из очищающей жидкости, направленных на упомянутые оптические интерфейсы для эффективного удаления накопившихся слоев грязи.
18. Применение способа по любому из пп. 1-11 для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе (10) пенной флотации и использования данной информации для технологического управления способом флотации, предпочтительно для управления количеством добавленных молекул коллектора к веществу пенной флотации в способе пенной флотации, где упомянутое управление предпочтительно основано по модели прогнозирования, и/или
для калибровки дополнительных средств измерения в результате соотнесения определенных количества или концентрации молекул остаточного коллектора с дополнительными параметрами вещества (10) пенной флотации, при этом данный параметр предпочтительно представляет собой поверхностное натяжение вещества (10) пенной флотации.
19. Применение системы (1) ячеек пенной флотации по любому из пп. 12-17 для определения количества или концентрации молекул остаточного коллектора в веществе (10) пенной флотации и использования данной информации для технологического управления способом флотации, предпочтительно для управления количеством добавленных молекул коллектора к веществу пенной флотации в способе пенной флотации, где упомянутое управление предпочтительно основано по модели прогнозирования, и/или
для калибровки дополнительных средств измерения в результате соотнесения определенных количества или концентрации молекул остаточного коллектора с дополнительными параметрами вещества (10) пенной флотации, при этом данный параметр предпочтительно представляет собой поверхностное натяжение вещества (10) пенной флотации.
| WO 2009066167 A2, 28.05.2009 | |||
| Устройство контроля зольности отходов флотации | 1984 |
|
SU1173274A1 |
| Способ определения аспарала-Ф в водных растворах | 1981 |
|
SU1029056A1 |
| РУЧНОЕ ОРУДИЕ ДЛЯ ВЫРЫВАНИЯ СОРНОЙ ТРАВЫ | 1925 |
|
SU4377A1 |
| WO 2012110284 A2, 23.08.2012. | |||
