用于泡沫浮选控制的方法和装置

摘要

一种控制泡沫浮选槽运行的方法，包括：将气体引入到槽中的液体中，由此在所述液体的表面上产生泡沫，所述泡沫在溢出点溢出并离开所述槽，其中，所述泡沫具有从所述溢出点的水平面至所述泡沫的上表面的泡沫高度；测量在两种进入槽的气体流量的值下的所述泡沫高度的值；测量在两种进入槽的气体流量的值下的所述泡沫在溢出点处溢出的速率的值；通过独立地处理泡沫高度的测量值和泡沫速度的测量值，计算使气体回收率最优化的进入槽的气体流量；以及将进入槽的气体流量设定到算得的所述使气体回收率最优化的进入槽的气体流量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制用于分离物质的一个或多个泡沫浮选槽的方法和装 置。

背景技术

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

WO2009/044149公开了一种泡沫浮选控制的方法，在该方法中，为了最优 化在回收的从槽中溢出的泡沫中的输入气体的分数（与形成气泡随后气泡破裂 且因此从槽中逃逸的输入到槽中的气体相反），进入槽的气体流量是变动的。因 此，WO2009/044149公开了一个变量（气体流量）如何能够用于泡沫浮选系统 的最优化。然而，由于WO2009/044149的方法需要采用许多测量值来鉴别最佳 的气体流量，因此该方法是耗时且是实验密集的。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种控制泡沫浮选槽运行的方法，所述方 法包括：将气体引入到槽中的液体中，由此在所述液体的表面上产生泡沫，所 述泡沫在溢出点溢出并离开所述槽，其中，所述泡沫具有从所述溢出点的水平 面至所述泡沫的上表面的泡沫高度；测量在两种进入槽的气体流量的值下的所 述泡沫高度的值；测量在两种进入槽的气体流量的值下的所述泡沫在所述溢出 点处溢出的速率的值；通过独立地处理所述泡沫高度的测量值和泡沫速度的测 量值，计算使气体回收率最优化的进入槽的气体流量；以及将进入槽的气体流 量设定到算得的使气体回收率最优化的进入槽的气体流量。

该方法能够通过计算来确定输入气体流量的最佳值而不需要进行大量的实 验测试。能够在数学上导出使泡沫中气体回收率最优化的气体流量意味着能够 更加容易地确定槽的最佳条件，允许泡沫浮选槽的更加有效地运行。由于本方 法不再需要积极地寻求最佳气体输入流量，其还使得现存的控制策略简化。此 外，能够设定最佳气体流量，从而在该最佳气体流量下随后槽将在最有效点下 运行。

此外，彼此独立地处理泡沫高度的测量值和泡沫速度的测量值为确定最佳 气体流量提供了进一步简化。过去的确定给出峰值气体回收率的气体流量的方 法需要计算空气回收率，该计算空气回收率依次需要测量例如在每个重要点 （即，气体流量）处的泡沫高度和泡沫速度，并且需要在最佳气体流量的任一 侧进行测量。根据本方法，可在不同的输入气体流量的值的情况下进行泡沫高 度和泡沫速度的测量且能够独立地分析后续的数据。在不需要在最佳流量的任 一侧测量气体流量下能够完成该计算。

利用所述测量值来计算使气体回收率最优化的进入槽的气体流量的步骤可 进一步包括：确定所述泡沫速度的测量值和所述进入槽的气体流量之间的关系 式；以及确定所述泡沫高度的测量值和所述进入槽的气体流量之间的关系式。

有利地，本发明已经确认，在单个地考虑泡沫高度和泡沫速度与气体流量 的关系，而不考虑气体回收率和输入气体流量之间的总的关系的情况下，能够 确认简单关系式。通过利用这些关系式，能够在数学上预测使槽的气体回收率 最优化的气体流量设定。

上述关系式可为线性关系式的形式y＝mx+c，其中，y为所述泡沫速度的测 量值或所述泡沫高度的测量值，x为进入槽的气体流量，以及m和c为推导系 数。

所述方法可进一步包括利用所述线性关系式的系数m和c来计算使气体回 收率最优化的进入槽的气体流量。

利用下列公式可计算使气体回收率最优化的进入槽的气体流量：

$Q_a={\left(\frac{c_v{c}_h}{m_v{m}_h}\right)}^{1/2}$

其中Q_a为使气体回收率最优化的进入槽的气体流量，m_v和c_v为所述进入 槽的气体流量和所述泡沫速度之间的线性关系式的系数，m_h和c_h为所述进入槽 的气体流量和所述泡沫高度之间的线性关系式的系数。

泡沫高度和气体流量之间以及泡沫速度和气体流量之间的线性关系式的建 立意味着仅利用线性关系式的系数可计算出最佳气体流量。同样地，一旦已经 确定该关系式，将进入槽的气体流量设定在恰当的值以使气体回收率最优化将 是容易的。

在本发明的方法中，气体流量可为标称气体流量或表观气体流量。设定进 入槽的气体流量的步骤可包括相对于测量的步骤使用的气体流量的值来设定气 体流量。

本发明的一个优点是：并不需要知道进入槽的气体流量的实际值。根据现 有的实验方法，为了计算被定义为泡沫中溢出的空气与供应到槽的空气的比的 空气回收率，必须确定进入槽的实际气体流量（例如，即使该实际气体流量并 不是在气体入口阀上精确地表示）。然而，在本方法中，仅需要知道标称气体流 量或表观气体流量（即，可由入口阀设定或由仪表读数表示），而不需要知道所 使用的气体输入流量的实际值。也就是说，无论当进行用于计算的测量时或当 最终将气体流量设定在所需的值时，并不需要知道实际流量。所有的步骤可仅 利用表观气体流量来进行。

所述方法可包括利用探测器来测量泡沫从槽中溢出的速度。所述探测器能 够可选地包括摄像机图像分析系统。可选地，测量所述泡沫高度可包括利用激 光测量仪（laser measure）来测量所述泡沫高度。

优选地，所述液体含有待回收的需要的物料和待丢弃的不需要的物料，其 中，所述槽能运行以完成所述需要的物料和所述不需要的物料的至少部分分离。 通常，使所述需要的物料或所述不需要的物料中的任意一种是疏水的，同时使 另一种是亲水的，并且通过所述液体中的亲水材料和所述泡沫中的疏水材料的 优先回收来实现分离。

所述液体可包括从泡沫浮选槽溢出的泡沫。也就是说，被控制的槽可为下 游槽，所述下游槽接收来自从上游槽溢出的泡沫的输入液体。这种布置被用于 进一步精炼从所述上游槽得到的泡沫。

在优选的实施例中，所述液体含有矿石的颗粒，并且所述矿石含有待从所 述矿石的残余物中分离的矿物。这就使得有价值的携带金属的矿物从其它废矿 物（脉石）中分离。

本发明还提供一种控制一组泡沫浮选槽运行的方法，包括：根据上述方法 中任一种单个地控制槽。

此外，提供一种控制包括多个泡沫浮选槽容器的装置的方法，包括：根据 前述方法中任一种单个地控制组。

本发明还提供一种运行泡沫浮选槽的方法，包括：根据前述控制泡沫浮选 槽的运行的方法中的任一项控制槽的运行。

此外，提供一种运行包括多个泡沫浮选槽的组或装置的方法，包括：根据 要求保护的前述方法单个地控制槽的运行。

本发明还提供一种从含有两种或更多种物质的液体中得到一种物质的方 法，包括：将所述液体加入到泡沫浮选槽；根据前述两种方法中的任一种运行 该槽；以及从在运行期间溢出所述槽的泡沫中得到所述物质。

根据本发明的另一方面，提供一种从溢出泡沫浮选槽的泡沫或保留在该槽 中的液体中回收的物质，其中根据前述的控制泡沫浮选槽的运行的方法中的任 一种方法控制所述泡沫浮选槽。

还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质用于根据前述的控制泡 沫浮选槽运行的方法中的任一种方法控制泡沫浮选槽。

根据本发明的另一个方面，提供了一种泡沫浮选槽，包括：气体入口，所 述气体入口用于将气体引入到所述槽中的液体中；以及控制器，所述控制器配 置用于基于测得的在两种进入槽的气体流量的值下的泡沫高度的值以及测得的 在两种进入到槽的气体流量的值下的泡沫速度的值，来计算使气体回收率最优 化的进入槽的气体流量，所述计算通过独立地处理所述泡沫高度的测量值和所 述泡沫速度的测量值来完成，所述控制器进一步配置用于控制所述气体入口以 将进入到所述槽的气体流量设定到经计算的使气体回收率最优化的进入到所述 槽的气体流量。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制浮选槽的控制系统，所述控 制系统包括：测量单元，所述测量单元用于测量泡沫高度和泡沫速度的值；计 算单元，所述计算单元用于基于通过所述测量单元测量的值来计算使气体回收 率最优化的进入槽的气体流量，所述计算通过独立地处理所述泡沫高度的测量 值和所述泡沫速度的测量值来完成；以及控制器，所述控制器用来将进入槽的 气体流量设定到算得的所述使气体回收率最优化的进入槽的气体流量。

在其他实施例中，提供一种泡沫浮选装置，包括多个如上所述的泡沫浮选 槽。

附图说明

图1示出了浮选回路的实施例的示意图；

图2示出了泡沫浮选槽中气体回收率相对于气体流量的图表；

图3示出了泡沫浮选槽中在三种不同气体流量下精矿级别相对于矿物回收 率的图表；

图4为示出了三个不同泡沫深度下空气回收率和标称空气速率之间关系的 工业数据的示例性图表；

图5为示出了图4中的三个不同泡沫深度下的标称空气速率和泡沫速度之 间的关系的图表；

图6为示出了图4的三个不同泡沫深度下的标称空气速率和泡沫高度之间 关系的图表；

图7为示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施例

本发明源自不需要为了最优化气体流量以实现峰值气体回收率而知道进入 浮选槽的气体流量的精确值的认识。气体回收率被定义为在槽中溢出的泡沫中 回收的气体的量与供应到槽中的气体的量的比。这是有利的，因为难以精确地 测量输入气体流量。本发明已经证实，只要真实的气体流量和表观气体流量成 比例地变动，可计算实现峰值气体回收率的表观气体流量。

相反地，在过去，提供峰值气体回收率的气体流量的确定方法是实验密集 的，且依靠进行许多测量。

概述地说，本发明提供一种用于控制一个或多个泡沫浮选槽运行的方法。 在运行中，空气或其它合适的浮选气体（包括气体混合物），例如氮气被引入到 容纳有液体的泡沫浮选槽中以产生泡沫。液体含有例如矿石（包括含有待回收 的有价值的金属的矿物）的固体颗粒。随后观察不同输入气体流量下泡沫从槽 中的溢出，并且测量溢出泡沫速度和泡沫高度。由这些测量能够确定最佳输入 气体流量，即使仅仅知道输入气体流量的标称值（即，即使精确的流量是未知 的，并且例如仅仅知道一个流量是另一流量的特定倍数或因子）。在算得最佳气 体流量的情况下，进入泡沫浮选槽的气体的输入可被控制到最佳值。

参照图1，示出的该装置通常为具有多个组或子组的回路，每个组或子组 包括多个泡沫浮选槽100。将要知晓的是：浮选回路的具体布局、包括每个组 或子组的槽100的数目以及各种流的流动配置可广泛地变化。根据要实现的具 体条件，槽的每个组或子组可包括任何数目或布置的槽100。槽100通过任何 已知的方式彼此连接，从而一个槽100的至少一些内含物能够被引导到另一个 槽100中。泡沫浮选的实施和这种运行的设计对于技术人员是已知的，且例如 在Wills的Mineral Processing Technology,第7版（Wills,B.A.和Napier Munn,T.） 中进行了详细的描述。

含有两种或更多种物质的液体可被加入至用于分离的一个或多个泡沫浮选 槽100中，其中从溢出槽的泡沫中提取需要的物质，或其中所述泡沫包括不需 要的物质，使得在运行之后，能够从保留在槽中的浆液中提取出需要的物质。 在矿物工业的背景下，所述物质为在含在含有矿物和脉石的矿石中的含金属矿 物。

在图1示出的实施例中，浮选回路包括一组粗选池槽104，通常为含有矿 石的颗粒的水的液体供给被引入到粗选池槽104中。粗选池组104的下游提供 有第二粗选池或“选池”组108以及清洁器组110。可选地，回路可包括多于 一个的粗选池104、选池108或清洁器110的组或子组。此外，也可包括清洁 器110和再清洁器。根据示出的实施例，清洁器110和选池108均包括将材料 再引入到粗选池104以进行额外的处理的反馈通道。

在运行中，利用任何合适的方式压碎矿石，该矿石为从中待分离且然后提 取所需要的含金属矿物的矿石。然后压碎的物料被供给至磨粉机以进一步被打 碎成微细颗粒尺寸，例如粉末。在任何给定的情况下的所需的颗粒尺寸将取决 于包括矿物学的因素的范围等，并且该颗粒尺寸将易于被确定。在磨碎后，化 学处理颗粒以引起将利用浮选工艺分离然后被提取的需要的矿物的合适的润湿 性特性。根据优选的实施例，处理颗粒，从而使得需要的矿物的表面是疏水且 亲气的。这就确保了矿物牢固地附着到气体界面（例如气泡），并且确保了空气 或其它浮选气体容易地在需要的矿物的表面代替水。

优选地，化学处理所有的不需要的物料，从而使得其为亲水的。用于颗粒 的化学处理的方法是已知，因此本文不再进一步讨论。

为了实施泡沫浮选工艺以及分离和提取需要的矿物，经化学处理的颗粒随 水或其他液体被引入槽100中。然后在控制的速率下经由一个或多个气体入口 （未示出）将空气或其它气体的气泡引入到液体（由于固体颗粒的存在，也被 称为“浆料”）中。通常，气体经由风箱或其它合适的装置供应到气体入口或槽 100的入口。在槽100的运行期间，浆料至少部分地分离，从而至少一些需要 的矿物的疏水颗粒粘附到气泡，同时不需要的材料的亲水颗粒和根据槽中的条 件的一些疏水颗粒将保留在液体中。

在气体气泡和液体之间密度的不同支配气泡升至槽100中的浆料的上表面 以在浆料的上表面上产生泡沫。该泡沫含有气泡和在气泡之间形成的通道间流 动的液体。因此，泡沫含有需要的颗粒和不需要的颗粒。为了提取需要的颗粒， 控制槽100中的条件以使得至少一些泡沫从槽100中溢出。从槽100溢出或移 出的泡沫被引入到另一浮选槽100中和/或形成包括待从中回收的需要的矿物的 精矿。从泡沫回收精矿的方法以及从这些精矿中提取有价值的材料的方法是已 知的，从而不再提供这些方法的进一步讨论。

在图1中示出的实施例中，一旦供给物已经被引入到粗选池104，粗选池 104进行上述的泡沫浮选过程。在该过程期间，由粗选池104产生的泡沫被引 导至清洁器110，同时来自粗选池104的尾料被引入到选池108。然后，选池 108和清洁器110均进行上述的泡沫浮选过程。由选池108产生的泡沫和由清 洁器产生的尾料被再被引入到粗选池104以用于进一步处理。然后，丢弃来自 选池108的尾料，同时收获来自清洁器100的泡沫输出以用于上述最终精矿的 提取。

在试图实现提取的精矿的良好回收率和良好级别中，可监测并控制泡沫浮 选槽100中的可变因素和可操作的界限条件的范围。

如上所述，改变气体流量来最优化泡沫中的气体回收率导致具有高精矿级 别和高矿物回收率的泡沫。技术人员将知晓的是：通过疏水颗粒使浮选泡沫稳 定。担载在气泡上的颗粒的量是泡沫稳定性中的重要因素，并且其将依赖于输 入气体流量。因此气体回收率中的峰值是由于在气泡上的担载与使气泡稳定（通 常随着气体速率的增加而降低）的平衡，以及至浮选槽的溢流嘴的流动速度（通 常随着气体速率的增加而增加，直至气体回收率由于气泡破裂太快而太低）。

参照的图2中的编号点，气体回收率和气体流量之间的关系解释如下：

1.在低气体流量下，当疏水颗粒对气泡表面区域（surface area）的比 例是相对较低时，气泡是严重担载的。这就防止了聚结和破裂。由于气体 流量较低，在泡沫中，气泡也运行较慢，因此由于在气泡到达槽的溢流嘴 之前的较长时间而聚结和破裂，导致低气体回收率。低气体流量可导致那 些使得气泡在自身重量下破碎的较重颗粒担载，这也降低了气体回收率。

2.随着到槽的气体流量增加，担载在气泡上的颗粒降低，但是保持足 够高来使气泡稳定。此时泡沫流动较快，且气泡在其破裂前到达溢流嘴， 导致溢出堰的气体的增加的分数（高气体回收率）。

3.如果气体流量进一步增加，颗粒气泡比变成非常低，担载在气泡上 颗粒较低，降低了气泡的稳定性且气泡快速地破裂（低气体回收率）。

现在可理解了气体回收率和气体速率之间的关系。如上所述，浮选性能是 精矿回收率和精矿级别之间的平衡。当浮选槽的性能在其峰值时，每个这些特 性测量值是较高的。在浮选槽的运行中，大多数需要的固体颗粒进入附着到气 泡的泡沫。然而，在泡沫到达槽的溢流嘴之前，大部分被分离并夹带在在气泡 之间的通道中流动的液体中。不需要的固体通过在气泡之间的通道中流动的液 体的夹带进入到泡沫。因此，通过更多的气泡溢出溢流嘴而增加的高气体流量 和高气体回收率的增加，夹带的固体和那些仍然附着到气泡的固体的回收率是 增加的。

因此，因为气体回收率增加需要的固体的提取的增加与由于在相关运行范 围中气体流量的非显著增加产生的夹带的不需要的固体的受限增加的平衡，所 以能够达到浮选槽的性能的最优化。

参照图3中的编号点，其与图2中的气体流量和气体回收率点相对应，在 最佳性能和气体回收率之间的关系可更详细地理解如下：

1.在低气体流量下，由于低气体回收率，产生较低的需要的矿物回收 率。由于较低气体流量和较低气体回收率而产生的低的不需要的固体的夹 带的结果，得到较高级别。

2.随着到槽的气体流量朝向气体回收率峰值的增加，由于气泡在整个 溢流嘴的流动随着相关较高气体回收率而增加，矿物回收率增加。由于较 高气体速率和较高气体回收率引起的夹带的增加，精矿级别略微减小。由 于气体流量仍然足够低以限制不需要的固体的夹带，所以该降低相对较小。

3.如果气体流量进一步增加超过气体回收率的峰值，由于较低的气体 回收率，需要的固体回收较慢。由于高气体速率导致不需要的固体的高度 夹带，精矿级别也将显著地降低。申请人已经进行了实验性测试以验证该 理论，并且显示从使用已知的控制泡沫浮选槽的方法转换为使用本发明发 明在基于单个的槽和累积的组的情况下均增加了所精炼的精矿的级别和回 收率。

从下列测量值中的任一个或多个能够计算气体回收率：例如通过测量在垂 直于溢流嘴的缩放的垂直表面的潮痕（tide mark）的高度得到的溢出浮选槽的 泡沫的高度；在运行中经由浮选槽的图像分析得到的泡沫溢出槽的速度；使用 者通过对装置测量得知的泡沫溢出的槽的长度或周长；以及由使用者控制的进 入到槽的气体流量。

通过已经安装在装置处的几种商用系统，可利用图像分析系统测量泡沫速 度。溢出泡沫高度可利用尺子或手持激光测量仪手动地测量，或者通过激光在 线测量。

然而，测量槽入口气体速率存在极大的挑战。在许多装置中，用于测量槽 气体速率的仪表的校准是较差的。存在几种不同的可用测量仪，例如由南非的 Stone Three of Somerset West开发的Anglo Platinum Bubble Sizer。然而，没有一 个是连续的、简单的且充分成本有效地用于回路中的每个槽。这对于用于未来 控制系统的“峰值气体回收率”概念的申请是一个问题。为了得到峰值气体回 收率的恰当位置，需要槽气体速率的精确测量。也就是说，认为是不恰当的气 体流量读数可导致错误的峰值气体回收率流量。

本发明证实并实现了针对上述问题的方案，并且参照图4至图6来进行说 明。

气体回收率被用于表示泡沫稳定性，然而，气体回收率与气体速率之间的 非线性使得预测和模拟复杂化。图4示出了采用南非铂浓缩器（South African  platinum concentrator）的典型装置数据，示出了在三种不同泡沫深度下的经测 量的空气回收率对于空气速率的改变的响应。对于该数据，利用Anglo Platinum  Bubble Sizer来测量在空气回收率计算中使用的空气速率，然而，为了清楚，示 出的是标称空气速率（即，由仪表给出的空气速率）。曲率是近似的，然而可以 看到在实验数据中存在误差，这进一步使得数据的分析复杂化。

然而，可利用公式1中示出的关系确定气体（在该情况下，空气）回收率， 其中，利用溢出泡沫的速率（v_f），溢出槽口的泡沫高度（h_f）以及槽嘴长度（L） 来确定溢出的泡沫的体积：

  公式1

本发明证实了如果气体回收率被分解为其构成部分（即，泡沫速度和溢出 高度），趋势开始变得明显。

图5和图6示出了增加气体速率分别对泡沫速度和溢出泡沫高度的影响。 这些图示出了两个响应和用于该泡沫的标称空气速率之间的清楚的线性趋势。 也就是说，该槽以线性模式运行。这种性质可被预期，直至泡沫速度随着槽的 空气速率增加地更高而逐渐平稳。

利用在该空气速率的区间内示出的数据，清楚的是，线性模型能够拟合成 标准形式y＝mx+c。

利用m_v和m_h分别描述泡沫速度和泡沫高度的线的斜率，并且利用c_v和c_h分别描述速度和高度的线的截距，公式1可被改写为：

空气回收率，$\alpha =\frac{(m_v{Q}_a+c_v)(m_h{Q}_a+c_h)L}{Q_a}$  公式2

当气体回收率在其峰值时，气体回收率相对于流动速率的变化速率将为0。 也就是：

$\frac{\mathrm{d\alpha }}{d{Q}_a}=0$  公式3

整合公式2得出：

$\alpha =\frac{V}{Q_a}=\frac{(m_v{m}_h{Q}_a^2+m_v{Q}_a{c}_h+m_h{Q}_a{c}_v+c_v{c}_h)L}{Q_a}$  公式4

公式4可利用商的求导法则相对于Q_a进行微分（公式5）:

$\frac{d(V/Q_a)}{d{Q}_a}=\frac{(Q_a(\mathrm{dV}/d{Q}_a)-V(d{Q}_a/d{Q}_a))}{{Q_a}^2}$  公式5

L为常数，并且从而推导出：

dQ_a/dQ_a＝1

以及

dV/dQ_a＝2m_vm_hQ_a+m_vc_h+m_hc_v。

因此公式5可被写为：

$\frac{\mathrm{d\alpha }}{d{Q}_a}=m_v{m}_h-\frac{c_v{c}_h}{{Q_a}^2}$  公式6

提供峰值回收率的气体流量处，dα/dQ_a＝0，从而:

  公式7

公式7表明了通过已知泡沫速度和溢出泡沫高度由于它们随着增加的气体 速率的改变的线性拟合的斜率和截距能够确定峰值气体回收率。

回到图5和图6示出的实例，公式7可被验证来确定图4示出的峰值气体 回收率的位置是否被正确地预测。表1中示出了该数据。可以看到的是，利用 公式7计算的值非常符合空气回收率的实验值所确定的值，这就表明了该新方 法的潜力。

泡沫深度 m_vc_vm_hc_h计算的Q_a,峰值实验的Q_a,峰值50% 1.22 -30.3 -1.75 74.1 32.4 32 65% 1.38 -33.1 -1.64 66.5 31.2 32 75% 0.94 -20.2 -2.04 79.1 28.9 28

表1.模拟和实验测定的峰值气体回收流量的验证

由公式7中明显地是，在不知道进入槽的实际气体流量的情况下，可计算 在峰值回收率处的流量。仅需要知道线性关系式的系数。也就是说，甚至对气 体速率的任意赋值或值将足以能够导出公式7中的值。在实际中，这意味着， 只要在实际气体流量和进入泡沫浮选槽的表观气体流量或标称气体流量之间存 在比例关系，就可利用公式7发现获得峰值气体回收率的表观气体流量或标称 气体流量。也就是，确定了泡沫速度的测量值和进入槽的气体流量之间的关系 式且确定了泡沫高度的测量值和进入槽的气体流量的关系式，就能够计算最佳 气体流量。而不需要量化更复杂的气体回收率和输入气体之间的关系。

该令人惊奇的结果意味着不需要设计复杂的工序来测量进入泡沫浮选槽的 真实气体流量以揭示峰值气体回收率。此外，不需要进行广泛的实验校准以确 定实现峰值气体回收率的流量。事实上，上述数学推理仅仅依赖于测量数据的 直线的插值能力，并且因此，（作为最低限度）仅仅需要两个测量点，而这两个 点均不必在峰值气体回收率的流量处。

由于最佳气体流量设定可在当采用原始测量时使用的相同标称范围或表观 范围内推导，这也就能够易于实施。也就是说，最佳设定值可相对于进行初始 测量的气体流量值来确定和设定。

事实上，本方法意味着能够计算给出峰值气体回收率的气体流量，而不需 要在给定峰值气体流量之上或之下的气体流量处进行实验测量。而在以前，这 总是需要的，以在输入气体流量与气体回收率的图表中证实峰值的位置。

实际上，可取的是，采用多于仅两次的测量来确定更精确的线性插值。此 外，采用更多的测量将有助于证实槽以线性模式运行（即，泡沫速度随着提高 气体速率而提高是线性的，并且溢出泡沫高度以线性方式随着增加空气配比而 降低）。

该方法还允许为确定最佳气体流量提供进一步简化的彼此独立的泡沫高度 的测量值和泡沫速度的测量值的处理。过去的确定给定峰值气体回收率的方法 需要计算空气回收率，该计算则依次需要测量诸如各个重要点处的泡沫高度和 泡沫速度以及在最佳气体流量的任一侧应进行该测量。根据本方法，可在不同 输入气体流量下进行泡沫高度和泡沫速度的测量，且独立地分析随后的数据。

因此，根据本发明的实施例的方法能够单个地校准和/或控制组中的单个 槽，从而最优化气体回收率并且因此实现来自那个槽的最佳性能。

上述数学推导可被用于实施泡沫浮选槽的控制。例如，通过执行其中在两 个不同气体流量下测量溢出泡沫速度和泡沫高度的校准方法，能够计算实现峰 值气体回收率的流量，并且能够将进入泡沫浮选槽的空气流量控制在该值处。

有利地，当运行槽的组时，能够独立地最优化每个单个的槽。这是由于单 个地提供每个槽的空气输入。这将允许连续地监测和最优化每个单个槽，而不 考虑例如上游运行。

现将参照图7描述运行泡沫浮选槽的方法。

图7示出了用于运行泡沫浮选槽和控制泡沫中的气体回收率的流程图。

在步骤S701中，液体被供应到泡沫浮选槽。该液体含有待分离的物质，（例 如）其可为之前已经经受粉碎处理的矿石的颗粒。该液体也可含有用于辅助分 离的各种添加剂。

在步骤S702中，将气体供给到在泡沫浮选槽中的液体。优选地，该气体以 小气泡的形式供应到槽，或槽可含有剪切机构以将进入的气流打碎成气泡。气 体可为气体的混合物，例如空气。当气体上升通过液体时，疏水颗粒附着至气 泡界面，并且当气泡到达液体的表面时形成泡沫。形成在液体的表面上方的泡 沫延伸至槽中的溢出点，或用于收集泡沫的堰，泡沫经由溢出点或堰离开槽。 也就是说，泡沫深度被界定在溢出点和液体的表面之间。在实际中，泡沫也将 含有一些夹带的液体，从而含有疏水颗粒和亲水颗粒。

在步骤S703中，输入气体流量是变动的，并且在不同输入气体流量下测量 泡沫溢出速度和泡沫高度的量。该测量至少在两个流量下进行。该步骤（以及 后续步骤S704和S705）可通过自动控制器来进行。

如上所述，可利用各种用于测量泡沫速度和泡沫高度的方法。一个选择是 采用能够用于确定动态改变的泡沫的图像（例如，利用光谱分析）。

在步骤S704中，利用上述分析，用泡沫速度的测量值和泡沫高度的测量值 来计算提供峰值气体回收率的流量。

在步骤S705中，调节输入气体流量至算得的流量以提供峰值气体回收率。 然后该方法在步骤S706终止。

在已经设定输入流量后，可能期望在特定的时段后重复该方法。这将允许 装置解释气体输入特征中的任何变化。可能还期望，周期性地自动检查流量没 有从设定点变化。

将要知晓的是，在优选的实施例中，利用气体回收率的最大值，在组、装 置或槽的其它回路中的每个浮选槽的运行将是最优化的，然而，能够最大化回 路中任何数目的槽的气体回收率，以提高从中提取的精矿的累积级别和回收率 （recovery）。

通过利用气体回收率作为控制参数，该方法使得能够从供给至浮选槽的颗 粒或其他物料中提取增加量的需要的固体，而且同时限制从槽中提取的不需要 的固体的量。通过利用这种最小化提取的不需要的材料的途径，该方法与已知 的工艺相比实现了相对于需要的固体的级别和回收率的提高的性能，所述已知 的工艺致力于实现高比例的需要的材料，结果仅在最好的一个或其他的等级和 回收率处进行优化。

例如，由于仅利用在运行期间从浮选槽的图像分析中得到的测量值，根据 本发明的实施例的方法是容易实施的。不需要为了校准浮选槽而进行复杂的测 量来建立实际气体流量。因此，该方法能够用于发现并处理故障 （troubleshooting）并且作为用于浮选性能改进的最优化工具。此外，上述气体 回收率测试可被用作快速且可靠的设计实验程序的方法。

控制程序可被设计为根据上述方法控制泡沫浮选槽的装置或组的运行。具 体地，计算机可执行程序可设计用于控制泡沫浮选槽装置或组的运行，其中， 基于如前所述的实现PAR的流量的计算来优化进入每个单个的槽的气体流量。 还能够在计算机可读介质中记录用于执行该程序的指令，以在装置或组上执行。

上述方法主要用于从矿石提取矿物，然而，将要知晓的是，在任何泡沫浮 选工艺中可应用该控制和校准方法。实例包括纸的脱墨，其中经由泡沫移除不 需要的墨，并且需要的纸保留在浮选槽的浆液中。本发明的方法也可用于蛋白 质分离、分子量分离和废品分离的泡沫浮选槽的调准和控制。