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CN101351697B - 用于确定元素含量和/或矿物含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从以固态或类似泥浆状流动的微粒材料中进行矿物分离的工艺中，用于实时确定颗粒和/或矿物含量的方法，因此从该颗粒材料中，提取有代表性的样品，随后对该样品进行颗粒尺寸分析，并据此计算颗粒材料的元素和/或矿物含量。

Description

用于确定元素含量和/或矿物含量的方法
本发明涉及一种从以固态或类似泥浆状流动的微粒材料中进行矿物分离的工艺中，用于实时确定颗粒和/或矿物含量的方法。
矿物选矿时，首先经过压碎和磨碎使从矿井中获得的材料变得更细，因而矿石中所含的贵重矿物呈现为分离的颗粒。在矿物分离工艺中，贵重矿物被回收作为精矿用于进一步精炼。典型地，分离工艺是浮选、重力分离、磁力分离或静电分离，或者上述这些的组合。
控制分离工艺中，通常需要实时测量有关在该工艺中各种材料流的元素和/或矿物的含量的数据。基于精矿的含量测量，典型地确保该工艺生成的产品具有利于进一步精炼的最佳质量。基于分离工艺给料的含量，可能进行初步的调整，并且基于废料流含量的测量，保证该工艺操作具有最佳的产量。分离经常包括内循环和几个不同工艺步骤，在这种情况下为了工艺的控制需要测量各种中间产物。
工艺材料流的测量通过公知的在线分析器实现。在矿物工艺中，分析元素含量的最常用方法是X射线荧光分析。公开号FI 51872的芬兰申请公开了一种利用X射线荧光原理的用于分析移动的固体或粉状材料的设备。但是，当使用所述原理时，该方法受到明显的限制。实际上，湿工艺中，从矿泥中直接进行的测量只可能对某些元素具有所需的精度级。只能用复杂的样品处理方法成功测量较轻元素，该方法既对干扰灵敏又实现起来昂贵，该方法中矿泥样品典型地经过干燥、被研磨得更细并被压制成用于分析的块状。分别地，在干矿物工艺中，X射线荧光分析实际上对于直接处理的材料只对比硅重的元素能可靠的工作。
关于控制分离工艺，通常测量轻质量元素的含量也是很重要的。例如，镁、硅、磷、和硫的含量是精矿中杂质的重要指示。从工艺控制的角度看，某些分离工艺中，测量矿物含量而不是元素含量也是很重要的；例如在蛇纹石化的镍矿石的选矿中，除了精矿的镁含量外，是否从皂石或其他蛇纹岩矿物中得到精矿中所包含的镁，对于工艺控制也是有必要知道的。
在线测量轻质量元素和矿物的含量中，已知使用例如瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)。在该情况下，直接对矿泥或干材料进行测量。通常准确度保持适中，或测量的持续时间变得过度的长。为了从样品得到足够的伽马脉冲，测量必须对具有大体积的样品进行，但是在悬浮液中保持所述大体积样品使得矿泥测量更加困难。由于辐射安全标准，该设备昂贵并且难以维修和维持。
此外，例如X射线衍射(XRD)用于元素和矿物含量在线测量是已知的；在该情况下可以直接对矿泥或干材料分析。在其他应用中，我们指出基于光谱和核磁共振的含量测量方法，这些方法具有费用高、样品匹配问题、速度慢和低测量分析准确度以及与可重复性相关的问题。
本发明的目的是消除现有技术中的缺点并实现从以固态或类似泥浆状流动的微粒材料中实时确定颗粒和/或矿物含量的改进方法，因此为了确定颗粒和/或矿物含量，利用通过颗粒尺寸分析从颗粒材料获得的颗粒材料颗粒尺寸分布。本发明基本的新颖特征体现在附加权利要求中。
根据本发明的方法具有几个优点。本发明涉及从以固态或类似泥浆状流动的微粒材料中进行矿物分离的工艺中，实时确定颗粒和/或矿物含量的方法，因此从颗粒材料，提取具有代表性的样品，该样品经过颗粒尺寸分析，据此计算颗粒材料中元素和/或矿物含量。此外，根据本发明的一个优选实施例，基于颗粒尺寸分析，确定颗粒尺寸分布，其中累积颗粒尺寸分布值被描述为颗粒尺寸的函数；基于此，元素和/或矿物含量通过利用描述所述元素或矿物特性的通过校准确定的常数进行数学计算。从颗粒尺寸分布获得的信息可用于确定矿物分离工艺中的工艺给料、产品或副产品的元素和/或矿物含量，并且该数据可用于工艺控制。
根据本发明的一个实施例，颗粒尺寸分布通过基于X射线衍射的方法确定。根据本发明的另一个实施例，颗粒尺寸分布通过基于超声吸收的方法确定。根据本发明的另一个实施例，颗粒尺寸分布通过基于光学图象分析的方法确定。根据本发明，基于实时确定以固态或类似泥浆状流动的微粒材料的颗粒和/或矿物含量，为了生产最佳给料、产品或副产品，对矿物分离工艺进行控制。根据本发明的一个实施例，矿物分离工艺是浮选。根据本发明的另一个实施例，分离工艺是重力分离。根据本发明的又一个实施例，分离工艺是磁力分离。根据本发明的一个实施例，分离工艺是静电分离。根据本发明的一个实施例，分离工艺是分级(classification)。
参考附图对本发明进行更详尽的描述，其中
图1通过流程图图解了本发明；以及
图2a、图2b、图2c图解了根据本发明的实例。
图1通过流程图图解了根据本发明的方法。从矿物分离工艺的给料、产品或废料，以已知的方式提取有代表性的样品，例如从流动的矿泥中以两个步骤提取样品。基于该样品，进行颗粒尺寸分析，以描述在工艺中流动的颗粒材料中包含的颗粒的颗粒尺寸。可在工艺进行同时以期望的时间间隔从给料、产品或废料中提取样品。可以实时(即几乎同时，允许计算中存在延迟时间)获得工艺控制所需的某些含量的有关数据。对获得的样品进行处理，通过基于例如超声吸收、激光衍射或光学图象分析的方法得到颗粒尺寸分布。基于颗粒尺寸分析，形成颗粒尺寸分布，即累积颗粒尺寸分布值是颗粒尺寸的函数。根据颗粒尺寸分布，通过校准模型数学计算想要的元素和/或矿物的含量，该校准模型描述了元素和/或矿物含量与颗粒尺寸分布之间的相关性。在含量的计算中，通常可以使用任何数学函数G(F(x))，其中F(x)是测量的累积或微分颗粒尺寸分布，或根据分布计算得到的参数；通过应用多元统计方法，通过校准可以确定函数G的形式。通常基于数据形成校准模型，通过从测量的矿泥中提取多个有统计代表性的单个样品，通过分析实验室样品中元素和/或矿物含量，并通过将用统计方法(例如用多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)或部分最小二乘法回归(PLS)分析)获得的颗粒尺寸分布与实验室测量结果相匹配。根据所述的工艺和工艺控制的需要，可以分析元素的含量或矿物的含量。所述在工艺控制中使用的确定含量值通过并基于预期方向进行调整，例如通过调整给料、产品或副产品的含量。
图2a、2b和2c所示的结果结合下面描述的实例共同对本发明进行说明。该实例涉及沉积磷矿石的选矿，在该情况下应用的分离工艺是重力分离和旋风分离器实现的分级。目的是从矿石中回收磷灰石矿物，其中分离工艺给料中磷灰石矿物明显比硅酸盐矿物粗。在图2a、2b和2c中，曲线描述了累积颗粒尺寸分布，该颗粒尺寸分布通过对工艺给料、精矿和废料的颗粒尺寸分析获得的。图2a图解了工艺给料的颗粒尺寸分布，通过基于激光衍射的在线颗粒尺寸分析器测量。图2b图解了工艺精矿的颗粒尺寸分布，并且图2c图解了工艺废料的颗粒尺寸分布。图的垂直轴图解了以百分比表示的累积颗粒尺寸量(％V)，且水平轴图解了以微米为单位的固体颗粒的直径(Dμm)。在给料中，几乎100％的磷灰石尺寸超过50微米。至于硅酸盐脉石明显更细，因而图2a中作为分离步骤的累积颗粒尺寸分布中有所区别。分离工艺之后，精矿(图2b)主要包含粗的磷灰石，而废料(图2c)基本不包含细的硅酸盐。在该示例情况下，描述的方法如下进行。当从在线颗粒尺寸测量中获得作为颗粒尺寸的函数F(x)的累积颗粒尺寸分布值时，例如磷酸盐的含量根据公式％P2O5＝a＊F(50μm)+b计算，其中a和b是数值常数。F(50μm)的值的确定在图2a中说明。从已知样品，通过将已知P2O5含量的样品的颗粒尺寸分布F(50μm)的值用统计地回归分析法与％P2O5含量相匹配的校准(calibration)来确定常数a和b的值。使用含量测量以便调整旋风分离的控制变量(使用的旋风分离器的数量、给料流量、给料中固体含量或给料压)以在精矿中得到所需级别的P2O5含量。
对于本领域技术人员，很明显地，本发明的各种不同实施例并不限于上述实例，而是可以在附属权利要求的范围内进行变化。

Claims (11)

1.一种从以固态或类似泥浆状流动的微粒材料中进行矿物分离的工艺中，用于实时确定所有颗粒和/或矿物含量并且实时接收含量数据的方法，其特征在于从颗粒材料中，在该工艺进行的同时以期望的时间间隔实时提取有代表性的样品，接着对该样品实时进行具有可重复性的颗粒尺寸分析，基于该颗粒尺寸分析计算颗粒材料的元素和/或矿物含量并且该数据是实时可用的；
其特征在于，根据颗粒尺寸分析，确定颗粒尺寸分布，其中累积颗粒尺寸分布的值作为颗粒尺寸的函数，并且元素和/或矿物含量通过使用校准模型进行数学计算得到，该校准模型描述了元素和/或矿物含量与颗粒尺寸分布之间的相关性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元素和/或矿物含量通过使用常数对所述值进行数学计算得到，该常数通过校准确定并描述了所述元素或矿物的特性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于颗粒尺寸分布通过基于激光衍射的方法确定。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于颗粒尺寸分布通过基于超声吸收的方法确定。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于颗粒尺寸分布通过基于光学图象分析的方法确定。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于基于实时确定以固态或类似泥浆状流动的微粒材料的颗粒和/或矿物含量，控制矿物分离工艺以获得最佳的给料、产品或副产品。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于应用的矿物分离工艺是浮选。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于应用的分离工艺是重力分离。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于应用的分离工艺是磁力分离。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于应用的分离工艺是静电分离。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于应用的分离工艺是分级。
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