JP2016133474A - 気体捕捉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少量の液体に気体を供給する場合でも気体を簡便かつ精度よく捕捉することができる気体捕捉装置を提供する。
【解決手段】流体に浸漬され、液体に供給される気体を捕捉する捕捉部を備えた気体捕捉装置１であって、捕捉部２は、一端に形成された開口３ｓから連続する中空な空間３ｈと、中空な空間３ｈと他端との間を連通する連通通路４ｈと、を有しており、捕捉部２の連通通路４ｈと外部との間を連通遮断する機能を有する連通遮断部１０を備えている。捕捉部２をその一端が液体に浸漬された状態となるように配置した状態で、捕捉部２の中空な空間３ｈ内を液体で満たし連通遮断部１０によって連通通路４ｈと外部との間を遮断すれば、液体に供給される気体を捕捉部２の中空な空間３ｈに捕捉することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体捕捉装置に関する。さらに詳しくは、液体に供給された気体を液体中において捕捉する気体捕捉装置に関する。

鉱物に含まれる有価成分を回収する際において、鉱物中の有価成分をそれ以外の成分から分離する方法として、浮遊選鉱がある。この浮遊選鉱では、鉱物を粉砕した粉砕物を水などの液体に混合してスラリーを形成してこのスラリーに空気を吹き込む。すると、粉砕物のうち、空気との親和性に富んだものが浮き上がるので、浮き上がる粉砕物とそれ以外の粉砕物に分離することができる。そして、浮遊選鉱では、粉砕物を空気とともに浮き上がらせるために、スラリー中に起泡剤や捕集剤など複数の試薬が添加されており、添加する試薬を調整することによって、所望の有価成分を含む粉砕物を空気とともに浮き上がらせている。

この浮遊選鉱では、スラリーに吹き込む空気の量によって、粉砕物を、浮き上がるものとそれ以外のもの（つまり沈降する粉砕物）に分離する性能が変化する。例えば、スラリーに吹き込む空気の量が多くなると、所望の有価成分を含む粉砕物が浮上しやすくなり回収性が向上するものの、それ以外の粉砕物も浮上しやすくなる。このため、スラリーに吹き込む空気の量が多くなると、回収した粉砕物に含まれる不純物が多くなってしまう。したがって、所望の有価成分を含む粉砕物の回収性を向上させつつ、回収した粉砕物の品位を高くする上では、スラリーに吹き込む空気の量を適切に制御する必要がある。

現在、浮選機においてスラリーに吹き込む空気の量を制御する指標の一つとして、空気流入速度Ｊｇが使用されている（例えば特許文献１）。この空気流入速度Ｊｇは、通常、スラリー中の気泡を捕捉して、捕捉した気泡量が所定の量となるまでの時間に基づいて算出されている。そして、浮選機の操業中では、適宜、スラリー中の気泡を捕捉することによって空気流入速度Ｊｇを確認し、操業状況を把握している。

ところで、浮選機で浮遊選鉱する場合、空気流入速度Ｊｇは、鉱物の性質や回収する有価成分、また、添加する試薬によって、適切な速度が変化する。このため、実機で操業する前に、実験室レベルで、浮遊選鉱する鉱物等に適した空気流入速度Ｊｇが確認される。そして、実験室レベルで得られた空気流入速度Ｊｇとなるように、実機において、スラリーに供給する空気の量が調整される。

特開２０１２−１１５７８１号

しかるに、実験室レベルでは、少量のスラリーをビーカー等の容器に入れて、その容器内のスラリーに空気を供給して実験が行われる。しかし、スラリーの量が少ない場合には、スラリー中の気泡を正確に捕捉することが難しいので、スラリー中における空気流入速度Ｊｇを正確に測定することが難しい。

もし、実験室レベルの実験において、スラリーに供給された空気を正確に捕捉できれば、浮遊選鉱する鉱物等に適した空気流入速度Ｊｇを正確に把握することができるので、かかる装置が求められている。

本発明は上記事情に鑑み、少量の液体に気体を供給する場合でも気体を簡便かつ精度よく捕捉することができる気体捕捉装置を提供することを目的とする。

第１発明の気体捕捉装置は、流体に浸漬され、該液体に供給される気体を捕捉する捕捉部を備えた気体捕捉装置であって、該捕捉部は、一端に形成された開口から連続する中空な空間と、該中空な空間と他端との間を連通する連通通路と、を有しており、該捕捉部の連通通路と外部との間を連通遮断する機能を有する連通遮断部を備えていることを特徴とする。
第２発明の気体捕捉装置は、第１発明において、前記連通遮断部が、前記捕捉部の中空な空間内の流体を吸引する吸引機能および／または前記捕捉部の中空な空間内に流体を供給する流体供給機能を有するポンプ手段を備えていることを特徴とする。
第３発明の気体捕捉装置は、第２発明において、前記連通遮断部は、前記連通通路と前記ポンプ手段とを連通するチューブと、該チューブと前記連通通路との間または該チューブと前記ポンプ手段との間に設けられた３方弁と、を備えており、該３方弁の一のノズルが、大気解放されていることを特徴とする。
第４発明の気体捕捉装置は、第１、第２または第３発明において、前記連通遮断部が、前記捕捉部に対して着脱可能に連結されていることを特徴とする。
第５発明の気体捕捉装置は、第１、第２、第３または第４発明において、前記捕捉部が、外部から前記中空な空間内を視認しうる構造を有していることを特徴とする。
第６発明の気体捕捉装置は、第１、第２、第３、第４または第５発明において、浮遊選鉱における空気流入速度測定に使用することを特徴とする。

第１発明によれば、捕捉部をその一端が液体に浸漬された状態となるように配置した状態で、捕捉部の中空な空間内を液体で満たし連通遮断部によって連通通路と外部との間を遮断すれば、液体に供給される気体を捕捉部の中空な空間に捕捉することができる。すると、所定の時間内に捕捉部の中空な空間に捕捉された気体の量に基づいて、液体への空気流入速度等を把握することができる。また、測定後、連通遮断部によって連通通路と外部との間を連通すれば、捕捉部の中空な空間から気体を排出するとともに捕捉部の中空な空間内を液体で満たすことができる。すると、気体を捕捉した後、捕捉部を気体を捕捉できる状態に戻すことができるので、気体の捕捉をある程度連続的に行うことができる。
第２発明によれば、ポンプ手段の作動を停止すれば、連通通路と外部との間を遮断した状態とすることができる。また、ポンプ手段の吸引機能または流体供給機能を機能させれば、捕捉部の中空な空間内から空気を排出して捕捉部の中空な空間内を液体で満たし、捕捉部が気体を捕捉できる状態とすることができる。しかも、捕捉部が気体を捕捉できる状態となるまでの時間を短くできるので、測定時間を短縮できる。
第３発明によれば、３方弁を操作して一のノズルと連通通路を連通させれば、ポンプ手段を作動させなくても、捕捉部の中空な空間から気体を排出することができる。つまり、ポンプ手段を作動させなくても、捕捉部を、気体を捕捉できる状態にすることができるから、気体を捕捉できる状態とする準備作業を簡単にすることができる。
第４発明によれば、気体を捕捉する条件に合わせて捕捉部を変更することができるので、気体を適切に捕捉することができる。
第５発明によれば、外部から中空な空間内の状況を把握できるので、捕捉した空気量を簡便に把握することができる。
第６発明によれば、浮遊選鉱における空気流入速度測定を簡単かつある程度連続して測定することが可能となる。

本実施形態の気体捕捉装置１の概略説明図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面矢視図である。 本実施形態の気体捕捉装置１の使用状況の説明図であり、（Ａ）は中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たした状態であり、（Ｂ）は中空な空間３ｈ内に気体Ａを捕捉した状態である。

本発明の気体捕捉装置は、液体に供給される気体を捕捉して捕捉する装置であって、液体中を浸漬した状態でその液体中を上昇しながら移動する気泡を捕捉するために使用されるものである。

本発明の気体捕捉装置が浸漬される液体はとくに限定されない。例えば、粉体と液体が混合したスラリーや、水、浮遊選鉱を繰り返した液などを挙げることができるが、とくに限定されない。

本発明の気体捕捉装置によって捕捉される気体もとくに限定されない。空気や窒素、アルゴンなどの不活性ガス等の気体の捕捉に使用することができる。

また、本発明の気体捕捉装置によって気体を捕捉する目的もとくに限定されない。例えば、液体に供給される気体の流量を測定したり、液体の所定の領域を通過する気体の量やその流速を把握したりするために使用することができる。

（本実施形態の気体捕捉装置１）
図１において、符号２は、本実施形態の気体捕捉装置１の捕捉部２を示している。この捕捉部２は、本体部３とシール部４と、を備えている。

捕捉部２の本体部３は、その両端に開口３ｓ，３ｄを有する中空な筒状の部材で形成されたものである。この本体部３は、その内部の中空な空間３ｈがその側面を通して視認できるように構成されている。例えば、透明なガラスやプラスチックなどで形成された円筒状のパイプによって本体部３は形成されている。そして、本体部３の側面には、目盛り３ｍが形成されている。この目盛り３ｍは、本体部３の一端から他端まで（図１（Ａ）では下端から上端まで）ほぼ等間隔で形成されている。

図１に示すように、本体部３の他方の開口３ｄには、この開口３ｄを液密かつ気密に塞ぐシール部４が設けられている。このシール部４には、本体部３内部と外部との間を連通する連通通路４ｈが設けられている。具体的には、連通通路４ｈは、その一方の開口（図１（Ａ）では下方の開口）がシール部４において中空な空間３ｈに臨み、その他方の開口図１（Ｂ）では上方の開口）が外面に位置するように形成されている。

図１に示すように、シール部４の連通通路４ｈの他方の開口には、連通遮断部１０のバルブ１１における一のノズル１１ａが液密かつ気密に取り付けられている。このバルブ１１は３方弁であり、ノズル１１ａ以外の２つのノズル１１ｂ,１１ｃのうち、ノズル１１ｂは大気解放されており、ノズル１１ｃにはチューブ１２の基端が取り付けられている。したがって、バルブ１１を操作することによって、連通通路４ｈをチューブ１２または外部のいずれか一方と連通させたり、両方から遮断したりすることができる。以下の説明では、連通通路４ｈをチューブ１２と外部の両方から遮断することを、単に、“連通遮断部１０のバルブ１１を閉じる”という。

また、図１に示すように、本実施形態の気体捕捉装置１は、チューブ１２の先端部に接続されたポンプ手段１３を備えている。このポンプ手段１３は、チューブ１２、バルブ１１および連通通路４ｈを通して本体部３の中空な空間３ｈ内の流体（気体および／または液体）を吸引する吸引機能と、チューブ１２、バルブ１１および連通通路４ｈを通して本体部３の中空な空間３ｈ内に流体を供給する流体供給機能と、を有している。

例えば、ポンプ手段１３として、ローラーポンプを使用した場合、ローラーポンプの正転逆転を切り換えれば、中空な空間３ｈ内に対する流体の給排を切り換えることができる。
具体的には、本体部３からポンプ手段１３に向かって流体が流れるようにローラーポンプを作動させれば、中空な空間３ｈ内の流体を外部に排出することができる（吸引機能）。例えば、チューブ１２の先端を大気解放しておけば、中空な空間３ｈ内の気体や液体を外部に排出することができる。
逆に、ポンプ手段１３から本体部３に向かって流体が流れるようにローラーポンプを作動させれば、中空な空間３ｈ内に流体を供給することができる（流体供給機能）。例えば、チューブ１２の先端を液体中に浸漬しておけば、中空な空間３ｈ内に液体を供給することができる。

（本実施形態の気体捕捉装置１の測定方法）
以上のごとき構造を有するので、本実施形態の気体捕捉装置１を使用すれば、液体中を上昇しながら移動する気泡を捕捉することができる。

まず、図２に示すように、捕捉部２の本体部３を、その一端（つまり、開口３ｓが形成されている端部）が下方に位置しその他端が上方に位置するように配置して、その一端部を液体Ｌ中に浸漬する。その状態で、バルブ１１を操作して連通通路４ｈをチューブ１２に連通する。そして、ポンプ手段１３を作動させて本体部３の中空な空間３ｈ内の気体Ａおよび液体Ｌを吸引すれば、本体部３の中空な空間３ｈ内が液体Ｌで満たされる（図２（Ａ）参照）。中空な空間３ｈ内が液体Ｌで満たされると、ポンプ手段１３の作動を停止するととともにバルブ１１を閉じる。すると、気体Ａを捕捉する準備が完了する。

なお、本体部３の中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たす方法は、上記の方法に限られない。例えば、あらかじめ液体Ｌで中空な空間３ｈ内を満たしてから本体部３を液体Ｌ中（例えば、浮選機内）で倒立させて設置したり、ポンプ手段３から中空な空間３ｈ内に液体Ｌを供給して入れたりするなどの方法でも、本体部３の中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たすことができる。

気体Ａを捕捉する準備が完了すると、液体Ｌに気体Ａを供給する（図２（Ｂ）参照）。すると、捕捉部２の本体部３の開口３ｓから気体Ａが流入し、気体Ａが本体部３の中空な空間３ｈ内に捕捉される。本体部３は、中空な空間３ｈ内を外部から視認できるので、中空な空間３ｈ内に捕捉した気体Ａの量を確認できる。

そして、所定の条件を満たす状況になると、気体Ａの捕捉を終了する。例えば、捕捉した気体Ａの量が所定の量になった場合、または、気体Ａの捕捉を開始してから一定の時間が経過した場合などに、捕捉を終了する。

続けて気体Ａを捕捉する場合には、本体部３の中空な空間３ｈ内から気体Ａを除去し、本体部３の中空な空間３ｈ内が液体Ｌで満たされた状態となるようにする。すると、再び気体Ａを捕捉できる状況になる。

なお、捕捉終了後に本体部３の中空な空間３ｈ内から気体Ａを除去し、本体部３の中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たした状態とする方法は、とくに限定されない。

例えば、バルブ１１を操作して、ノズル１１ｂと連通通路４ｈを連通すれば、本体部３の中空な空間３ｈ内から気体Ａを抜くことができる。この場合、ポンプ手段１３を作動させなくても、本体部３の中空な空間３ｈ内から気体Ａを排出することができるので、気体Ａを捕捉する準備作業を簡単にすることができる。

一方、バルブ１１を操作して連通通路４ｈをチューブ１２に連通し、ポンプ手段１３を作動させて本体部３の中空な空間３ｈ内の気体Ａおよび液体Ｌを吸引すれば、本体部３の中空な空間３ｈ内の気体Ａを抜いて中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たすことができる。また、ポンプ手段１３を作動させて本体部３の中空な空間３ｈ内に液体Ｌを供給することでも、本体部３の中空な空間３ｈ内の気体を抜いて中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たすことができる。このように、ポンプ手段１３を作動させて本体部３の中空な空間３ｈ内の気体Ａを抜いて中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たす場合には、捕捉部２が気体Ａを捕捉できる状態となるまでの時間を短くできる。すると、捕捉準備を開始してからまたは捕捉を終了してから、捕捉を開始するまでの時間を短くできる。

とくに、液体Ｌへの気体Ａの供給を継続しながら連続して捕捉する場合には、上述したようにポンプ手段３を作動させて本体部３の中空な空間３ｈ内を液体Ｌで満たす方が望ましい。液体Ｌへの気体Ａの供給が継続されていれば、次の捕捉を行うための準備を行っている間も本体部３の中空な空間３ｈ内への気体Ａの侵入が継続する。したがって、捕捉を行うための準備を行っている間における本体部３の中空な空間３ｈ内への気体Ａの侵入を防ぐには、ポンプ手段１３を作動させて本体部３の中空な空間３ｈ内に液体Ｌを供給する方法を採用することが好ましい。

（捕捉部２の素材について）
捕捉部２の材質は、上述したように、その内部を外部から視認でき、その内部の気体の量を外部から把握できるような素材で形成されていればよく、その素材はとくに限定されない。捕捉する気体の性質や気体を供給する液体の性質、液体の液温、また、測定時や取り扱い時に加わるかもしれない衝撃や圧力によって損傷しない材質で形成されていることが望ましい。例えば、捕捉部２の材質としては、塩化ビニール、ポリプロピレンなどのプラスチックや、硬質ガラスは使い勝手がよい。

（透過窓３ｗについて）
捕捉部２は、本体部３の全体を透明な素材で形成することが好ましい。本体部３の全体を透明な素材で形成した場合には、全方向から中空な空間３ｈ内の状況を確認できる。すると、中空な空間３ｈの内面の一部に気泡などが付着しても、中空な空間３ｈ内の状況を確認できるので、内部の状況を確実かつ容易に把握することができるという利点が得られる。一方、捕捉部２を耐久性などが高い材料で形成し、一部に中空な空間３ｈ内の状況を外部から確認できる透過窓３ｗを設けてもよい。

また、本体部３は、中空な空間３ｈ内が視認できないように形成されていてもよい。この場合には、中空な空間３ｈ内に水位などを把握するセンサーなどを設けておけば、中空な空間３ｈ内の空気量を把握することができる。

（捕捉部２の本体部３の中空な空間３ｈについて）
捕捉部２において、本体部３の中空な空間３ｈの軸方向の長さＬや断面積はとくに限定されない。本実施形態の気体捕捉装置１で捕捉する気体の性質や気体を供給する液体の性質、また、液体を収容する容器Ｖの大きさ（つまりかかる容器Ｖを有する装置の大きさ）等によって適宜決めればよい。

そして、本体部３の中空な空間３ｈの断面形状もとくに限定されない。例えば、円形でもよいし矩形でもよい。しかし、空間３ｈ内面への気泡の付着を防ぐ上では、本体部３の中空な空間３ｈの断面形状は円形が好ましい。

なお、本体部３の中空な空間３ｈの断面積が小さいと、中空な空間３ｈ内で発生した気泡が空間３ｈ内面に付着しやすくなる。この場合、適切な量の気体を中空な空間３ｈ内に収容することができなくなり、また、中空な空間３ｈ内の気体の量を確認しにくくなる。すると、中空な空間３ｈ内の気体の量を正確に把握できなくなるし、中空な空間３ｈに所定の量の空気が収容されたか否かが確認しづらくなる。例えば、本実施形態の気体捕捉装置１によって後述する浮選機における空気流入速度Ｊｇを把握する場合には、空気流入速度Ｊｇを正確に把握することができなくなる可能性がある。したがって、本体部３の中空な空間３ｈの断面積は、気体中に発生する気泡径に対して十分大きくすることが望ましい。例えば、硫化銅鉱物などの浮遊選鉱を行う浮選機における空気流入速度Ｊｇを把握する場合であって、本体部３の中空な空間３ｈの断面形状が円形の場合には、その内径（直径）は、８〜１０ｍｍ程度が好ましい。

上記例では、本体部３の中空な空間３ｈが、本体部３の一端に設けられた開口３ｓから他端まで同じ断面形状かつ同じ断面積となっている場合について説明した。このような形状とした場合には、中空な空間３ｈに捕捉された気体Ａが中空な空間３ｈを満たす体積を容易に求められるなどの点で好ましい。

（捕捉部２の交換について）
上述したように、捕捉部２の本体部３は、本実施形態の気体捕捉装置１で捕捉する気体の性質や気体を供給する液体の性質、また、液体を収容する容器Ｖの大きさ（つまりかかる容器Ｖを有する装置の大きさ）等に適したものを使用することが望ましい。一方、連通遮断部１０は、気体の性質などが変化しても同じものを使用することが可能である場合が多い。そこで、連通遮断部１０が、捕捉部２から着脱可能になっていることが望ましい。この場合、捕捉部２を交換すれば、気体を捕捉する条件に適した捕捉部２を使用して、気体を捕捉することができる。つまり、複数の条件に適した捕捉部２を備えていれば、複数の条件で本実施形態の気体捕捉装置１を使用することができるので、本実施形態の気体捕捉装置１の汎用性が高くなる。

（目盛りについて）
捕捉部２の本体部３（透過窓３ｗを設ける場合には透過窓３ｗ）に目盛り３ｍを設ける方法はとくに限定されない。例えば、捕捉部２の本体部３の外面や内面に、市販のメジャー等を貼り付けてもよいし、捕捉部２の外面や内面に直接目盛り３ｍを刻み込んでもよい。

目盛り３ｍの間隔もとくに限定されず、捕捉する気体の性質や気体を供給する液体の性質、中空な空間３ｈ内に収容する気体の量などに応じて適した間隔とすればよい。

目盛り３ｍを設ける基準もとくに限定されない。捕捉部２の本体部３の一端縁（つまり開口３ｓが形成されている端面、図１（Ａ）では下端縁）を基準とすれば、本体部３内において気体Ａが満たす位置を読み取りやすい。

目盛り３ｍを設ける範囲もとくに限定されず、捕捉部２の本体部３の一部に設けてもよいし、捕捉部２の本体部３の全長に渡って設けてもよい。捕捉部２の本体部３の全長に渡って設ければ、本体部３の最大容積を有効に使って測定できるので、流量の多い場所でも捕捉した気体Ａの量を測定できるという点で好ましい。

（ポンプ手段１３について）
ポンプ手段１３は、上記吸引機能および上記流体供給機能の両方を有するものであればよく、上述したローラーポンプに限定されない。また、吸引機能を有するポンプと流体供給機能を有するポンプを両方設けてポンプ手段１３としてもよい。

また、ポンプ手段１３は、必ずしも上記吸引機能および上記流体供給機能の両方を有していなくてもよい。例えば、吸引機能だけを有するポンプをポンプ手段１３として使用してもよいし、流体供給機能だけを有するポンプをポンプ手段１３として使用してもよい。例えば、吸引機能だけを有するポンプとしては、マグネットポンプや真空ポンプ等を使用することができる。また、流体供給機能だけを有するポンプとしては、ホースポンプ等を使用することができる。
なお、ポンプ手段１３は、いわゆるポンプ以外にも、注射器などシリンジ類も使用することができる。そして、ポンプ手段１３としてシリンジ類を採用した場合でも、ポンプ手段１３は吸引機能と流体供給機能の両方（または一方）だけを有するものとすることはできる。

（バルブ１１について）
上記例では、バルブ１１として３方弁を使用した場合を説明したが、２方弁を使用してもよいし、ポンプ手段１３をバルブとして機能させる場合には、バルブ１１を設けなくてもよい。

しかし、バルブ１１として３方弁を用いた場合には、本実施形態の気体捕捉装置１を液体Ｌに浸漬した後、気体Ａを捕捉しない期間は、ノズル１１ｂと連通通路４ｈを連通しておく。すると、本体部３の中空な空間３ｈ内に気体Ａが侵入しても、その気体Ａを本体部３の中空な空間３ｈ内から抜くことができる。例えば、浮遊選鉱における空気流入速度Ｊｇを測定するために空気を捕捉する場合には、スラリーの流れが安定してから測定を開始する必要がある。ノズル１１ｂから空気を抜くようにしておけば、スラリーの流れが安定してから空気の捕捉を開始することができる。すると、捕捉した空気量から、空気流入速度Ｊｇを精度よく算出することができる。もちろん、この場合には、空気の捕捉を開始する前に、ポンプ手段１３によって液体Ｌを送り込んでパイプ内を液体Ｌで満たすことが必要になる。

使用するバルブ１１は、手動で作動するバルブでもよいし、電磁弁でもよい。電磁弁とした場合には、ポンプ手段１３と連動させることで、自動で連続測定を行うことが可能となる。

また、バルブ１１の材質もとくに限定されないが、液体Ｌの性質などに起因する損傷に耐えられる材質が好ましい。

（浮選機における使用）
上述した本実施形態の気体捕捉装置１は、浮選機における空気流入速度Ｊｇを求めるために空気を捕捉する装置として使用すれば、この空気を正確にかつ連続して捕捉することができる。したがって、本実施形態の気体捕捉装置１を使用すれば、浮選機における空気流入速度Ｊｇも正確にかつ連続して求めることが可能となる。そして、本体部３の外径を細くすれば、本体部３の先端が細くなるので、本実施形態の気体捕捉装置１を狭い場所にも設置できる。かかる構成とすれば、本実施形態の気体捕捉装置１によって小型の浮選機でも空気流入速度Ｊｇを測定することが可能となる。

本明細書で「連続して捕捉する」とは、一定の時間間隔をおいて気体を捕捉する際に、捕捉間隔が短いことを意味しており、完全に時間連続的に気体を捕捉することを意味しているのではない。例えば、連続して浮遊選鉱を行う一般的な浮選機であれば、一度空気を捕捉してから次回の空気を捕捉するまでの時間間隔が１〜５分となる場合も、「連続して捕捉する」ことに該当する。

本実施形態の気体捕捉装置において、空気を捕捉した場合には、空気流入速度Ｊｇは、以下の式を用いて算出することができる。

Ｊｇ＝Ｖ/(Ｓ×ｔ)

Ｖ：捕捉部２の中空な空間３ｈ内に溜められた空気の量
Ｓ：捕捉部２の中空な空間３ｈの断面積
ｔ：捕捉部２の中空な空間３ｈ内に一定容積の空気が溜まるまでの時間

本発明の気体捕捉装置によって空気を捕捉することによって、浮遊選鉱における空気流入速度を精度よく測定できることを確認した。

実験では、容量１００リットルのステンレス製タンクに収容されたスラリーに対してエアポンプ（１．５ｋW）によって空気を吹き込み、公知の方法を用いて浮遊選鉱して、銅精鉱とそれ以外の脈石成分に分離した。この浮遊選鉱において、スラリー中を上昇する空気を本発明の気体捕捉装置によって捕捉した。

そして、スラリーに吹き込む空気量を０．４〜０．８ｍ^３／ｈの間で変化させて、本発明の気体捕捉装置によって測定される空気量（捕捉空気量）が一定の量となるまでの時間が、スラリーに吹き込む空気量によって変化するか否か、を確認した。また、捕捉空気量が一定の量となるまでの時間から算出される空気流入速度Ｊｇが正確であるか否か、を確認した。
なお、捕捉空気量が一定の量となるまでの時間から算出される空気流入速度Ｊｇが正確であるか否かは、同一条件で複数回の測定した際の測定値のバラつきに基づいて判断した。具体的には、同一条件において、異なる位置で空気流入速度Ｊｇを測定し、得られるその測定値が安定しているか、また、ほぼ一定の値であるかによって判断した。

実験で使用したスラリーは、以下の方法で形成した。
まず、ボールミルを用いて、豪州産の銅鉱石をＰ８０で２０μｍとなるまで粉砕して粉砕物を形成した。この粉砕物を、濃度が０．２ｔ／ｍ^３となるように水に混合してスラリーを形成した。なお、“Ｐ８０で２０μｍとなる”とは、粉砕した粉砕物において、２０μｍ以下の粒子の質量割合が粉砕物全体の質量の８０％以上となることを意味している。

スラリーには、捕収剤（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ.社製ＡＰ２０８）と、起泡剤（和光純薬工業株式会社製メチルイソブチルカービノール（ＭＩＢＣ）（Ｃ_６Ｈ_１４Ｏ））を添加した。捕収剤および起泡剤は、粉砕物１トンあたり、捕収剤は２００ｇ、起泡剤は５０ｇを添加した。

実験に使用した装置は、図１に示す装置である。
捕捉部には、直径（内径）３４ｍｍの断面円形の透明な塩ビパイプを使用した。捕捉部は、全長が７００ｍｍであり、目盛りを付した部分の長さが７００ｍｍとなるようにした。
捕捉部の塩ビパイプの一端には、バルブ（フッ素樹脂製の３方弁）を気密液密になるように取り付けた。そして、バルブ上端のノズルに、内径８ｍｍのゴムチューブ（長さ１５００ｍｍ）を接続した。
ゴムチューブの先端部には、理化学用のローラーポンプ（Cole-Parmer Instrument Company製）を接続した。

上述した装置は、本実験の前に、漏れ試験を行った。
漏れ試験は、以下の方法で実施した。
まず、捕捉部を、水を張ったタンクに下端が浸漬された状態となるように固定した。その状態で捕捉部に空気を流入して、捕捉部内の空気層を一定の高さにした後、その状態のまま捕捉部を１時間静置した。その結果、捕捉部内の空気層の高さの変化量は、１ｍｍ以下であった。
以下で説明する本実験では、約１時間、装置をスラリーに浸漬した状態で実験を行った。上記漏れ試験の結果から、実験に使用した装置は、本実験中に空気の漏れは生じないと判断した。

本実験は、以下の方法で実施した。

まず、捕捉部のバルブを閉じた状態で、容器内に収容されているスラリーに、捕捉部の端部（バルブが設けられていない端部）を浸漬した。このとき、スラリーに対してエアポンプから空気は供給していない。

ついで、バルブを開いて捕捉部内をスラリーで満たす。具体的には、バルブを操作して捕捉部内とローラーポンプが連通した状態でローラーポンプを作動させた。そして、捕捉部内の空気やスラリーを吸引して、捕捉部内をスラリーで満たした。

捕捉部内がスラリーで満たされたらバルブを閉めて、その後、エアポンプを作動させてスラリーに空気を供給した。

スラリーに対して空気が供給されると捕捉部内にはスラリーと空気が流入する状態となるので、捕捉部の目盛りを確認して、一定容積の区間を空気が満たすまでの時間を計測した。つまり、捕捉部内に一定の量の空気（２×１０^５ｍｍ^３）が入るまでの時間を計測した。そして、測定された時間から、以下の式を用いて、空気流入速度Ｊｇの値を算出した。

以上の方法で、空気吹き込み量を変化させた際の空気流入速度Ｊｇの値は、以下のとおりであった。

空気吹き込み量：０．４〜０．８ｍ^３／ｈ
一定容積の区間を空気が満たす時間：２０ｓ
算出される空気流入速度Ｊｇ：６×１０^−３〜１．３×１０^−２ｍ／ｓ

具体的には、空気吹き込み量が０．４ｍ^３／ｈでは空気流入速度Ｊｇは６×１０^−３ｍ／ｓであり、空気吹き込み量が０．８ｍ^３／ｈでは空気流入速度Ｊｇは１．３×１０^−２ｍ／ｓとなった。
つまり、空気吹き込み量を０．４〜０．８ｍ^３／ｈの間で変化させた場合、算出される空気流入速度Ｊｇは、空気吹き込み量の増減に合わせて変化することが確認できた。
また、複数個所の測定から、上記方法で算出される空気流入速度Ｊｇが正確であることも確認できた。

以上の結果より、本発明の気体捕捉装置は、液体に供給される気体を捕捉でき、また、捕捉した気体の量を正確に把握できることが確認された。そして、本発明の気体捕捉装置によってスラリーに供給される空気を捕捉すれば、浮遊選鉱において重要なパラメータとなる空気流入速度Ｊｇを正確に算出することができることが確認された。

本発明の気体捕捉装置は、液体に供給される気体流量の測定やスラリー中における気体流量の測定に適している。

１ 気体捕捉装置
２ 捕捉部
３ 本体部
３ｓ 開口
３ｗ 透過窓
１０ 連通遮断部
１１ バルブ
１１ａ ノズル
１１ｂ ノズル
１１ｃ ノズル
１２ チューブ
１３ ポンプ手段

Claims (6)

1. 流体に浸漬され、該液体に供給される気体を捕捉する捕捉部を備えた気体捕捉装置であって、
   該捕捉部は、
   一端に形成された開口から連続する中空な空間と、該中空な空間と他端との間を連通する連通通路と、を有しており、
   該捕捉部の連通通路と外部との間を連通遮断する機能を有する連通遮断部を備えている
   ことを特徴とする気体捕捉装置。
2. 前記連通遮断部が、
   前記捕捉部の中空な空間内の流体を吸引する吸引機能および／または前記捕捉部の中空な空間内に流体を供給する流体供給機能を有するポンプ手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１記載の気体捕捉装置。
3. 前記連通遮断部は、
   前記連通通路と前記ポンプ手段とを連通するチューブと、
   該チューブと前記連通通路との間または該チューブと前記ポンプ手段との間に設けられた３方弁と、を備えており、
   該３方弁の一のノズルが、大気解放されている
   ことを特徴とする請求項２記載の気体捕捉装置。
4. 前記連通遮断部が、
   前記捕捉部に対して着脱可能に連結されている
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の気体捕捉装置。
5. 前記捕捉部が、
   外部から前記中空な空間内を視認しうる構造を有している
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の気体捕捉装置。
6. 浮遊選鉱における空気流入速度測定に使用する
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の気体捕捉装置。

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