FI70329C - Anordning foer maetning av sedimentationsegenskaperna foer fasta aemnespartiklar - Google Patents

Description

[•<*#*>•'1 ΓΒ1 m^UULUTUSjULKAISU ηλ 7 λ « 48H? Β utläggningsskrift /U32 9 C (45) Patentti myönnetty ^g£gj Patent m-PJelat 15 03 1050 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.‘ G 01 N 15/04 SUOMI—FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 790280 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 29· 01.79 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 29.01.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 25.1 0.79

Patentti- ja rekisterihallitus ...... ..... . . .. ., .

* (44) Nahtävaksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 28.02.86 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 24.04.78 Kanada(CA) 301784 (71) Noranda Mines Limited, P.O. Box 45, Suite 4500, Commerce Court West,

Toronto, Ontario, Kanada(CA) (72) Frank Rosenblum, Ville St-Laurent, Quebec, Kanada(CA) (74) Leitzi nger Oy (54) Laite ki i n teäaineosasten sei keytysominaisuuksien mittaamiseksi -Anordning för mätning av sedimentationsegenskaperna för fasta ämnespart iklar Tämän keksinnön kohteena on laite kiinteäaineosasten selkeytysomi-naisuuksien mittaamiseksi, johon kuuluu kaksi erillistä pystysuoraa koteloa, jotka on sovitettu täytettäväksi samaan tasoon nesteellä, jonka tiheys on pienempi kuin mitattavien kiinteäaineosasten tiheys, silta, joka yhdistää molemmat kotelot keskenään lähellä niiden yläosaa saman nestepinnan ylläpitämiseksi molemmissa koteloissa, välineet mitattavien kiinteäaineosasten näytteen johtamiseksi toisen kotelon yläosaan, koteloiden alaosaan järjestetyt paineen tunto-elimet, toiseen koteloon johdetun näytteen aikaansaaman paine-eron mittaamiseksi ja ulostulosignaalin aikaansaamiseksi, joka vastaa suspensiossa jäljellä olevan näytteen painoprosenttia ajan funktiona.

Bräs laite kiinteäaineosasten selkeytysominaisuuksien mittaamiseksi on esitetty US-patenttijulkaisussa 3,896,660. Tässä laitteessa on useita pystysuorien välien päässä toisistaan olevia tuntoelimiä, jotka on sijoitettu selkeytysputkeen. Pystysuorien välien päässä toisistaan olevat tuntoelimet on yhdistetty muuttimeen sen hydro- 70329 staattisen paineen tuntemiseksi, jonka aikaansaa paineen tuntoelimiin vaikuttava, tällaisen selkeytysputken sisältämässä nesteessä olevien kiinteäaineosasten suspensio. Kuitenkin edellä mainitussa laitteessa on ainoastaan yksi selkeytysputki ja siten tunnetaan absoluuttinen paine, jonka suspensiossa olevat kiinteäaineosaset aikaansaavat. Tällaisen laitteen herkkyys on pieni, koska mitataan selkeytysputkessa olevan nestepylvään paino ja se täytyy vähentää paineen muuttimen lukemasta käyttökelpoisen tuloksen saavuttamiseksi. Lisäksi edellä mainitulla laitteella saadaan ainoastaan kuivien kiinteäaineosasten laskeutumismääritys, koska jokainen vesimäärä liittyneenä kiinteäaineosasiin vaikuttaa lukemiin. Edellä mainitussa patenttijulkaisussa esitetyssä laitteessa käytetään myöskin nestettä painetta siirtävänä väliaineena tuntoelimien ja muuttimen välillä sekä suodatuslevyä kiinteiden osasten muuttimeen pääsyn estämiseksi. Suodatuslevyt voivat tukkeutua, mikä tekee laitteen käyttökelvottomaksi.

Sen vuoksi tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada selkeytys-laite, jossa ei ole aikaisemmin tunnettujen selkeytyslaitteiden epäkohtia.

Keksinnön mukainen laite tunnetaan siitä, että paineen tuntoelimet muodostuvat joustavasta kalvosta, joka on asennettu jokaisen kotelon seinämään ja putkista, jotka yhdistävät jokaisen kalvon painemuun-t imeen, Tätä ulostuloa voidaan käyttää niiden kiinteäaineosasten paino-fraktion mittaamiseksi, jotka kulkevat tietyn silmukkakoon omaavan seulan läpi tai tunnetun kuiva-ainepainon omaavan osasmateriaalin ominaispainon mittaamiseksi.

Keksintöä selitetään nyt esimerkkinä viitaten erääseen edulliseen sovellutusmuotoon, joka on havainnollistettu oheisissa piirustuksissa, joissa:

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen selkeytyslaitteen erästä sovellutusmuntoa.

70329

Kuvio 2 esittää suuremmassa koossa laitteen toisen pystysuoran kotelon yläosaa.

Kuvio 3 esittää kuviosta l pitkin viivaa 3-3 otettua leikkausta.

Kuvio 4 esittää kooltaan tunnetun kokojakauman omaavan näytteen selkeytyskäyrää, jota käytetään korrelaatioparametrinä tuntemattoman kokojakauman omaavan näytteen kokojakauman määräämiseksi.

Kuvio 5 esittää vertailua kokojakaumien välillä, jotka on saatu seulomalla ja keksinnön mukaisesta laitteesta lietteen näytesarjoilla, jotka on otettu puolen tunnin välein.

Kuvio 6 esittää suspensiota olevien erilaisten näytteiden paino-% eri aikoina näytteiden johtamisesta selkeytyslaitteeseen.

Kuvio 7 esittää lineaarista yhteyttä, määrättynä aikaisemmalla seula-analyysillä, tietyn kokojakauman omaavan näytteen paino-% ja ajan välillä, joka tarvitaan paine-eroa varten sen alenemiseksi 40 prosenttiin alkuperäisestä arvosta.

Kuvioissa 1 - 3 on esitetty selkeytyslaitteen eräs sovellutusmuoto, jossa on kaksi putken muotoista pystysuoraa selkeytyskoteloa, joissa on alhaalla poikkileikkaukseltaan suorakulmainen osa 14 vast. 16. Edellä esitetyssä sovellutusmuodossa molemmat putket eli kotelot on tehty muovista, esim. Pleksiglass’ista (metyylirakry-laatin tavaramerkki). Luonnollisesti putket voivat olla tehdyt myöskin metallista tai jostakin muusta sopivasta aineesta. Putket voidaan pitää pystysuorassa asennossa millä tahansa tavallisella tavalla, joko nojaten lattiaan tai ollen asennettu seinälle.

Putket on pidetty toisistaan erillään välikkeillä 18 ja 20.

Ylemmän välikkeen 20 yläosa on ontto ja toimii vesisiltana putkien 10 ja 12 välillä. Putki 10 on vertailuputki ja putki 12 on selkeytysputki tai päinvastoin ja molemmat putket on täytetty aluksi vertailunesteellä. Useimmissa käyttötapauksissa, erityisesti sellaisissa, joissa toimitaan hienoksi jauhetun malmin mittauksilla, sopivana nesteenä, jota käytetään putkien 10 ja 4 70329 12 sekä yhaistyssillan 20 täyttämiseksi, on vesi. Kuitenkin voidaan käyttää mitä tahansa sopivaa nestettä, jonka tiheys on pienempi kuin mitattavien kiinteiden aineiden tiheys. Putkien yläosassa on aukot 22, jotka ovat yhteydessä siltaan 20, nesteen pinnan tasaamiseksi molemmissa putkissa. Siltaan 20 on tehty väliseinät 24 nesteen minkä tahansa liikkeen vaimentamiseksi putkien välillä ja erityisesti silloin, kun näyte johdetaan selkeytysputkeen. Väliseiniin on tehty reiät nesteen pinnan tasaamiseksi sillassa ja putkissa. Putket 10 ja 12 voivat edullisesti olla täytetyt tuloaukon 26 kautta, joka on tehty putkien pohjaan, ja veden taso ylläpidetään ylivirtaus-putken 28 välityksellä, joka ulottuu sillan 20 sisään. Putkien korkeus, muoto ja poikkileikkaus voi vaihdella ja riippuu monissa tapauksissa tietystä käyttötarkoituksesta.

Osasten muodostama aines on tavallisesti vesisuspensiona, jota kierrätetään jatkuvasti putken 30, suppilon 32 ja laskuputken 34 kautta, joka on yhdistetty ylivirtausputkeen 28. Suppilossa 32 on reikä, johon on sovitettu sopimaan selkeytysputken 12 pää, ja putki 30 on siirrettävissä nuolen A suunnassa kiinteitä osasia sisältävän lietteen suuntaamiseksi selkeytysputkeen 12, kun se on sijoitettu vasemmalle tai suoraan suppilon 32 ulostulon kautta, kun se on oikealla puolella lietteen kierrättämiseksi.

Samanlainen suppilo 32 on sijoitettu putken lO yläpäähän ja yhdistetty ylivirtausputkeen 28, koska koestettava näyte voidaan johtaa myöskin putkeen 10 ja käyttää putkea 12 vertailuputkena.

Sisäke 36 on sijoitettu putkien 10 tai 12 yläpäähän lietteen suuntaamiseksi sillan tason alapuolelle kiinteiden osasten pääsyn estämiseksi siltaan sekä reikien 22 ja 25 tukkeutumisen estämiseksi. Sisäkkeen 36 alapäässä on rakoja 38, kuten selvemmin käy ilmi kuviosta 3, lietteen vesiosan sallimiseksi kohoamaan siltaan ja tasautumaan molemmissa putkissa.

Roiskesuoja on sijoitettu sen putken yläpäähän, johon lietettä johdetaan, lietteessä olevien kiinteiden aineiden liian suuren pyörtei-lyn mittauslaitteessa kehittymisen estämiseksi. Roiskesuojan muodostaa suppilo 40, jossa on sisäänpäin käännetyt reunat 42 ja ylösalaisin käännetyn kartion muotoinen osa 44, joka on kiinnitetty suppi- 70329 5 lon sisään siten, että se sallii lietteen virtauksen alaspäin mutkitellen, kuten on esitetty nuolilla B kuviossa 2.

Paineen tuntolaite 46 on asennettu kummankin putken pohjan lähelle. Nämä paineen tuntolaitteet on asennettu samalle tasolle niin, että pystysuorat välimatkat molempien putkien vesipylvään yläosan ja vastaavien tuntolaitteiden välillä ovat yhtä suuret. Tällöin voidaan käyttää mitä tahansa muotoa olevia paineen tuntolaitteita, ja eräässä edullisessa tuntolaitteessa sopiva taipuisa kalvo on asennettu yhtenäisesti kummankin putken alapään tasomaisen osan pinnalle tai asennettu itsenäisesti putken sisään. Paineen tuntolaitteet on yhdistetty naine-eron muuttimeen 48 putkien 50 välityksellä. Tällöin voidaan käyttää mitä tahansa kaupan olevia muuttimia sähköisen ulostulon saamiseksi sopivasti ilmaisemista ja tallentamista varten tai edelleen tietojen käsittelemiseksi. Kummankin putken pohja on V:n muotoinen ja varustettu myöskin laskuputkella 52 selkeytys-putken pohjalle kerrostuneiden kiinteiden aineiden huuhtomiseksi pois koestuksen jälkeen. Kummankin putken pohja on myöskin vähän viettävä putkien tuloputken 26 välityksellä huuhtomisen helpottamiseksi koestuksen jälkeen.

Edellä selitetty laite toimii seuraavasti:

Ennen kiinteiden osasten näytteen lisäämistä selkeytysputkeen 12 tuntolaitteiden 46 välinen ohjaava paine eli paine-ero on nolla. Johdettaessa näyte joko kuivana tai kosteana jauheena tai lietteenä selkeytysputken 12 nesteeseen ohjaava paine eli paine-ero kohoaa arvoon, joka on suhteellinen nesteessä olevien kiinteiden osasten näennäispainoon, joka puolestaan on suhteellinen ilmakuivan näytteen kuivapainoon, kuten seuraava yhtälö esittää:

R = K "‘VV

S W

S

R = K*W (2) jossa R = paine-erolukema K, K' = vakioita W = kuivan kiinteäaineen paino Ss = kiinteiden aineiden ominaispaino S = nesteen ominaispaino (vedelle: S > 1)

±j S

6 70329

Kiinteiden aineiden kanssa lisätyn veden tilavuus ja/tai kiinteiden aineiden syrjäyttämän veden tilavuus on tasaisesti jakautunut molempien putkien osalle sillan 20 välityksellä eikä vaikuta ohjaavaan paineeseen eli paine-eroon. Alkulukema säilyy siksi, kunnes laskeutuvat osaset alkavat pudota paineen tuntimien ohi, minä aikana ohjaava paine eli paine-ero alkaa pienentyä. Jos kaikille osasille annettaisiin tarpeeksi aikaa laskeutua tuntolaitteiden ohi, ohjaava paine eli paine-ero palautuisi nollaan. Kuitenkin ainoastaan riittävä aika tarvitsee olla osasten ennalta määrättyjä painotraktioita varten (ilmaistuna prosentteina alkuperäisestä paine-erosta) paineen tunto-laitteiden 46 ohittamiseksi tämän keksinnön mukaisella laitteella aikaansaatavaa sopivaa näyttämää varten.

Kuvio 4 esittää selkeytyskäyrää (nimiöity tarkistuskäyrä), joka on saatu näytteistä, joilla on seuraava kokojakauma, joka on määrätty aikaisemmilla seula-analyyseillä: 86.9 % - 100 mesh 69.9 % - 200 mesh 53,1 % - 325 mesh 47,0 % - 400 mesh

Edellä esitetty selkeytyskäyrä on normaloitu siten, että karasteris-tiikan huippu vastaa 100 % alkuperäistä ohjauspainetta eli paine-eroa. Tätä selkeytyskäyrää käytetään keksinnön mukaisen laitteen tarkistamiseksi eli kalibroimiseksi, huomioimalla ajat tj, t2, t3 ja t4 edellä esitetyn jokaisen painotraktion selkeyttämiseksi. Näitä aikoja käytetään painotraktion määräämiseksi, joka kulkee vastaavan seulakoon läpi, mille tahansa tuntemattoman kokojakauman omaavalle näytteelle, jolla on sama ominaispaino. Esimerkiksi, kun aika selkeyttämiseksi on ti, tarkistuskäyrän 100 meshin kokojakautuminen kuvion 4 mukaan on 0,7 min. ja vastaavaa aikaa 0,7 min. oleva arvo luetaan tuntemattoman kokojakauman omaavan näytteen selkeytymiskäy-rältä (mitattu selkeytyskäyrä) ja tämä antaa vastaavan mesh-kokoja-kauman noin 90,8 %. Vastaavat lukemat ajoille t2» t3 ja t4 ovat noin 78,8 paino-% -200, 66,0 paino-% -325 ja 59,5 paino-% -400 tuntemattoman kokojakauman omaavan näytteen kokojakaumalle. Edellä mainitut 70329 lukemat voidaan käsitellä automaattisesti sopivalla ilmaisulaitteella 54 ajanvalvontalaitteen 56 ohjauksen alaisena, joka toimii edellä mainituin aikavälein tj, t2, t3 ja kuten on esitetty kuviossa 1.

Kuvio 5 esittää vertailua kokojakauman välillä (sen aineksen painoprosenttiin, joka kulkee seulojen 100, 200, 325 ja 400 mesh läpi), joka on saatu seulomalla (pilkkuviivat) ja tämän keksinnön mukaisella laitteella (yhtenäiset viivat), sarjalle lietenäytteitä, jotka on otettu 0,5 tunnin välein väkevöimislaitteessa olevasta lietteestä. Lukemat ovat rajoissa ±2-3 painoprosenttia. Laite oli kalibroitu käyttäen 19 näytteen keskimääräisiä arvoja.

Selkeytyskäyrän muita ominaispiirteitä voidaan käyttää korretaatio-parametreinä laiteen tarkistamiseksi. Niinpä esimerkiksi, viitaten kuvioon 6, tunnetun kokojakauman, jolla on erilainen painoprosentti -270 mesh, omaavien erilaisten näytteiden selkeytyskäyrät on saatu käyttäen tämän keksinnön mukaista laitetta. Näistä käyristä suhde näytteessä olevan -270 meshin materiaalin painoprosentin ja ajan välillä, joka tarvitaan paine-eron alentamiseksi 40 prosenttiin alkuperäisestä arvostaan (ts. 40 paino-% näytteestä jäljellä suspensiossa) saadaan piirtämällä suora viiva tasolle 40 paino-%, kuten on esitetty kuviossa 6. Saaduista arvoista on piirretty kuviossa 7 esitetty käyrä ja aikavälien todettiin olevan lineaariset suhteessa painotraktioon -270 mesh määräämiseksi, joilla näytteillä on sama ominaispaino, huomioimalla aika, joka on otettu saavuttamiseksi 40 % alkuperäisestä paine-erosta, ja painoprosenttia vastaava lukema. Esimerkiksi, jos kestää 5 minuuttia tuntemattoman kokojakauman omaavalle näytteelle mennä 40 %:in alkuperäisestä paineesta, niin tämän näytteen paino-% -270 mesh, on noin 63 %. Muut samanlaiset vastaavuussuhdeominaisuudet voidaan johtaa saman näytteen muista tunnetuista kokojakaumista ja näitä karakteristikoja käyttää laitteen kaiibroimiseksi. Selkeytyskäyrän muita karakteristikoja, jotka on saatu tämän keksinnön mukaisella laitteella, voidaan käyttää myöskin korrelaatioparametreinä esimerkiksi käyrän integraalina tai differentiaalina tietyssä kohdassa.

Osaset voidaan poistaa määritysjärjestelmästä laskeuttamalla ne 8 70329 kiinteälle alustalle, joka on sijoitettu paineen tuntolaitteiden yläpuolelle, päinvastoin kuin että annettaisiin osasten pudota edellä esitetyllä tavalla tuntolaitteiden ohi. Kuitenkin viimeksi mainitussa tapauksessa laskeutunut aines voidaan huuhtoa helposti pois laitteesta, kun laitetta käytetään näytesarjan kokojakauman automaattiseen määrittämiseen.

Tämän keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää myöskin kiinteä-aineosasten ominaispainon määräämiseen, kuten käy selville edellä olevasta yhtälöstä. Niinpä, jos näytteen kuiva-ainepaino on kiinteä, voidaan johtaa seuraava kiinteäaineosasten vedessä laskeutumissuhde:

Ss = _i_ (3)

1-K"R

jossa K" on vakio ja muut merkit ovat samat kuin edellä on esitetty.

Tämän keksinnön mukaisella laitteella aikaansaadaan automaattisesti näytteen alkupainon mittaus; suspensiossa jäljellä olevan tai siitä laskeutumalla poistuneen aineen painoprosentti voidaan siksi minä aikana tahansa helposti laskea ilman mitään 1isämittausta. Lisäksi näytteen absoluuttinen paino on epäolennainen eikä sitä tarvitse tarkalleen tuntea. Tämän keksinnön mukaisen laitteen etuna tehtäessä selkeytysmäärityksiä, on se, ettei siinä tarvita mitään liikkuvia osia eikä mekaanisia niveljärjestelmiä. Edelleen laite on helposti sovitettavissa puolijatkuvaan toimintaan, jolloin massanäytteet voidaan valmistaa automaattisesti nopeasti peräkkäin, muutaman minuutin välein.

Vaikka keksintö on esitetty viitaten erääseen edulliseen sovellutus-muotoon, on selvää, että erilaisia muutoksia voidaan tehdä tällaiseen sovellutusmuotoon ja että keksintö ei ole rajoitettu tähän edulliseen sovellutusmuotoon. Niinpä esimerkiksi muunkinlaisia laitteita kuin silta 20 voidaan käyttää veden saman tason säilyttämiseksi molemmissa koteloissa 10 ja 12, kuten poistoreikiä, jotka on tehty samalle tasolle molempiin putkiin. Muuta vaihtoehdot kuuluvat myöskin patenttivaatimusten puitteisiin.

Claims (6)

70329 9

1. Laite kiinteäaineosasten selkeytysominaisuuksien mittaamiseksi, johon kuuluu kaksi erillistä pystysuoraa koteloa (10, 12), jotka on sovitettu täytettäväksi samaan tasoon nesteellä, jonka tiheys on pienempi kuin mitattavien kiinteäaineosasten tiheys, silta (20), joka yhdistää molemmat kotelot (10, 12) keskenään lähellä niiden yläosaa saman nestepinnan ylläpitämiseksi molemmissa koteloissa, välineet mitattavien kiinteäaineosasten näytteen johtamiseksi toisen kotelon yläosaan, koteloiden (10, 12) alaosaan järjestetyt paineen tuntoelimet (46), toiseen koteloon johdetun näytteen aikaansaaman paine-eron mittaamiseksi ja ulostulosignaalin aikaansaamiseksi, joka vastaa suspensiossa jäljellä olevan näytteen painoprosenttia ajan funktiona, tunnettu siitä, että paineen tuntoelimet (46) muodostuvat joustavasta kalvosta, joka on asennettu jokaisen kotelon (10, 12) seinämään ja putkista (50), jotka yhdistävät jokaisen kalvon painemuuntimeen (48).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet kiinteäaineosasten näytteen johtamiseksi toisen kotelon yläosaan muodostuvat sisäkkeestä (36) ainesosasten ohjaamiseksi koteloita (10, 12) yhdistävän sillan (20) tason alapuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineisiin näytteiden johtamiseksi koteloon lisäksi kuuluu kotelon (10, 12) yläosaan sijoitettu suppilo (32) näytteen vastaanottamiseksi ja putki (30) suppilon (32) yläpuolella, joka putki on siirrettävissä suoraan kotelon (10, 12) yläpuolella olevasta asemasta sivuasemaan, joka kuitenkin on suppilon (32) yläpuolella, joka mahdollistaa kiinteitä ainesosia sisältävän lietteen jatkuvan kierrätyksen ja edeltäpäin määrättyjen aikavälein tapahtuvan jaksottaisen näytteenoton.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineisiin näytteiden johtamiseksi koteloon (10, 12) lisäksi kuuluu roiskesuoja (40, 42, 44) toisen kotelon (10, 12) yläosassa, 10 70329 jolla estetään koteloon syötetyn kiinteän aineen muodostamasta liiallista turbulenssia koteloon (10, 12).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokainen kotelo (10, 12) on täytetty nesteellä tuloaukon (26) kautta, joka sijaitsee lähellä kotelon (10, 12) pohjaa ja että siltaan (20) on järjestetty ylivuotoputki (28) muuttumattoman nestepinnan ylläpitämiseksi molemmissa koteloissa (10, 12).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että koteloiden (10, 12) pohja on V-muotoinen ja lievästi viettävä ja varustettu poistoaukolla (52) pohjalle kerrostuneiden kiinteiden aineiden huuhtomiseksi pois. 11 Patentkrav 70329