014655 B1 014655 014655 B1 B1

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
014655
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации
и выдачи патента:
2010.12.30
(21)
Номер заявки:
200900427
(22)
Дата подачи:
2007.10.17
(54)
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ ДЛЯ АНАЛИЗА
(72)
(56)
DE-A1-4426599
US-A1-5616831
DE-U1-92112633
DE-A1-3430263
US-A1-4822482
US-A1-20020065615
014655
(31) 20060944
(32) 2006.10.26
(33) FI
(43) 2009.10.30
(86) PCT/FI2007/000250
(87) WO 2008/049957 2008.05.02
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
ОТОТЕК ОЮЙ (FI)
(51) Int. Cl. G01N 1/40 (2006.01)
G01F 1/74 (2006.01)
G01N 1/20 (2006.01)
Изобретатель:
Манн Кари, Ниитти Тимо, Фон Альфтан
Кристиан, Салохеймо Кари (FI)
Представитель:
Поликарпов А.В., Борисова Е.Н. (RU)
014655
B1
(57)
Данное изобретение относится к способу и устройству для подготовки пробы (2) для непрерывного оперативного анализа. Согласно изобретению исследуемый материал (5) отбирают посредством приспособления (4) для отбора пробы из потока (24) материала, который содержит твердое
вещество и жидкость, и этот исследуемый материал (5) подают в камеру (6); при этом слой материала (10), который содержит крупные частицы твердого вещества, оседает в нижней части этой
камеры, а слой материала (8), который содержит жидкость и мелкие частицы твердого вещества,
отделяют от исследуемого материала в верхней части камеры, в результате чего по меньшей мере
часть материала (8), который содержит мелкие частицы твердого вещества, перемещают в нижнюю часть (9) камеры (6), откуда отбирают пробу (2) для анализа, где содержится больше твердого вещества, чем в исследуемом материале (5).
B1
(74)
014655
Данное изобретение относится к способу и устройству для подготовки пробы для непрерывного
оперативного анализа, которую получают из исследуемого материала, отбираемого из потока материала,
содержащего твердое вещество и жидкость.
В промышленных процессах, где обрабатывают и перерабатывают суспензии, содержащие твердые
вещества, часто бывает необходимо регулярно и в непрерывном режиме контролировать процесс по содержанию элементов в находящемся в суспензии твердом веществе. Хорошо известно, что при анализе
суспензий, которые содержат твердое вещество, применяют определенные аналитические методы. Эти
методы включают оптические методы анализа, ядерный магнитный резонанс, лазерную эмиссионную
спектроскопию и гамма-спектроскопию с захватом, а также методы, применяющие рентгеновские лучи,
например метод, основанный на рентгеновской флуоресценции. Для того чтобы оптимально отслеживать
и контролировать промышленные процессы на основе результатов таких измерений, пробы следует отбирать из технологического потока в непрерывном режиме и анализировать их немедленно, без задержки, которая была бы соизмерима с постоянной времени процесса. Примерами промышленных процессов,
в которых необходим анализ суспензий и жидкостей в реальном времени, являются процессы разделения
руд и процессы гидрометаллургии. Примерами процессов, связанных с переработкой руд и гидрометаллургией, которые применяют аналитическое оборудование, работающее в реальном времени, являются
флотация, магнитное и гравитационное разделение, экстракция металлов, очистка жидкостей, а также
электролитические процессы рафинирования и извлечения.
Одним из способов, обычно применяемых в лабораториях при анализе образцов суспензии, является фильтрация этой суспензии, сушка и размол твердого вещества до более мелкого состояния, а также
прессование этого образца в брикеты для каждого анализа. Полученные таким образом брикеты в дальнейшем используют на анализаторе. Однако, поскольку целью является проанализировать тонкоизмельченные, порошкообразные образцы посредством оперативного непрерывного анализа, очевидно, что изготовление брикетов для проведения анализа образца является сложным и чувствительным к искажениям. При анализе суспензий минералов обычно является предпочтительным удалять воду из пробы перед
ее анализом. Удаление воды из образца делает результат анализа более точным и повышает чувствительность измерения, если образец анализируют посредством измерительных методов, основанных, например, на активации излучением лазера, или рентгеновским излучением, или нейтронами. Известные способы обезвоживания минеральных суспензий включают коагуляцию/осветление или фильтрацию; однако при этом из-за природы этих способов крупный материал отделяют от мелкого. Однако при получении образцов непосредственно из процесса для проведения анализа в реальном времени образец должен
быть представительным в отношении распределения частиц по размерам, а также формы и массы частиц.
Следовательно, не является предпочтительным прямо применять сгущение или фильтрацию при подготовке образца для оперативного анализа упомянутыми выше способами.
Целью данного изобретения является обеспечение способа и устройства для получения представительной пробы для анализа на оперативном анализаторе непрерывного действия. В частности, целью
данного изобретения является подготовка пробы для анализа из исследуемого материала, отобранного из
процесса и содержащего твердое вещество и жидкость, при этом содержание твердого вещества в этой
пробе для анализа выше, чем в исследуемом материале.
Отличительные признаки данного изобретения изложены в формуле изобретения.
Данное изобретение относится к способу и устройству для подготовки пробы непрерывного оперативного анализа, посредством которых при помощи приспособления для отбора проб из потока материала, содержащего твердое вещество и жидкость, отбирают для анализа необходимое количество исследуемого материала, и подают его в камеру. Слой материала, содержащего крупные частицы твердого
вещества, оседает в нижней части камеры, а слой материала, содержащего жидкость и мелкие твердые
частицы, отделяется от исследуемого материала в верхней части. Твердый материал, содержащийся в
исследуемом материале, начинает осаждаться в нижней части камеры, так что самая крупнозернистая и
тяжелая часть твердого вещества оседает быстрее всего. В верхней части камеры от исследуемого материала отделяется жидкость, содержащая также легкие и мелкие частицы твердого вещества, которые
оседают медленно. Для того чтобы получить из этого твердого вещества представительную пробу для
анализа, где содержится больше твердого вещества, чем в исследуемом материале, в соответствии с данным изобретением по меньшей мере часть материала, содержащего мелкие частицы твердого вещества,
перемещают в нижнюю часть камеры, откуда отбирают однородную и представительную пробу для анализа, где содержится больше твердого вещества, чем в исследуемом материале. Протекая через слой
крупных частиц твердого вещества, мелкие частицы твердого вещества прилипают к крупным частицам.
Согласно данному изобретению материал, который содержит мелкие частицы твердого вещества, перемещают в нижнюю часть камеры до тех пор, пока в верхней части, кроме жидкости, остается лишь незначительное количество мелких твердых частиц, не влияющее на представительность пробы для анализа.
Согласно примеру реализации, характерному для данного изобретения, материал, содержащий мелкие частицы твердого вещества перемещают в нижнюю часть камеры путем перекачивания насосом. Согласно одному из примеров реализации к камере присоединены по меньшей мере один насос, например
шланговый насос, и по меньшей мере один канал для перемещения материала, содержащего мелкие час-1-
014655
тицы твердого вещества, в нижнюю часть камеры. Согласно одному из примеров реализации данного
изобретения к каналу присоединены средства измерения содержания твердого вещества в материале,
который содержит мелкие частицы твердого вещества, например оптическое измерительное оборудование. Согласно примеру реализации, характерному для данного изобретения, перенос материала, который
содержит жидкость и мелкие частицы твердого вещества, в нижнюю часть камеры прерывают, когда измеренное содержание твердого вещества в этом материале становится достаточно низким.
Согласно одному из примеров реализации данного изобретения нижнюю часть камеры закрывают
на время подготовки пробы для анализа и открывают для отбора этой пробы для анализа посредством
выполненного с возможностью перемещения закрывающего элемента, присоединенного к нижней части;
при этом закрывающий элемент применяют для того, чтобы открывать и/или закрывать разгрузочное
отверстие в нижней части. Если это необходимо, перед отбором пробы из нижней части камеры ее перемешивают. Согласно одному из примеров к закрывающему элементу присоединены лопасти для перемешивания пробы для анализа.
Согласно одному из примеров реализации данного изобретения к материалу, который содержит
мелкие частицы твердого вещества, добавляют флокулянт для содействия агломерации твердого вещества.
Согласно одному из примеров реализации данного изобретения камеру подвергают вибрации посредством присоединенного к камере вибрационного элемента, для того чтобы содействовать выходу
пробы для анализа.
Согласно данному изобретению избыточную жидкость, которая образуется в ходе получения пробы
для анализа, удаляют из нижней части камеры и, если это необходимо, эту нижнюю часть камеры споласкивают в период между этапами получения проб для анализа.
Согласно одному из примеров реализации данного изобретения исследуемый материал отбирают из
потока материала для его обработки и анализа в одну стадию. Согласно другому примеру реализации
данного изобретения исследуемый материал отбирают из потока материала для его обработки и анализа
по меньшей мере в две стадии.
Согласно одному из примеров реализации данного изобретения исследуемый материал отбирают
для обработки и анализа попеременно более чем из одной точки процесса, используя параллельные приспособления для отбора проб.
Согласно одному из примеров реализации данного изобретения площадь поперечного сечения
нижней части камеры меньше, чем площадь поперечного сечения верхней части камеры. Согласно другому примеру реализации данного изобретения камера имеет постоянную площадь сечения, но камера
находится в наклонном положении. Таким образом, легче отобрать пробу для анализа из нижней части
камеры.
Согласно одному из примеров реализации данного изобретения устройство включает средства распыления воды для удаления любой пены с поверхности слоя исследуемого материала в камере.
Далее изобретение описано подробно с помощью примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи,
где:
фиг. 1 изображает устройство по данному изобретению;
фиг. 2 изображает устройство по данному изобретению;
фиг. 3 изображает устройство по данному изобретению.
Фиг. 1-3 иллюстрируют устройство 1 по данному изобретению для подготовки пробы 2 для непрерывного оперативного анализатора 3. Фиг. 1 показывает, как поток исследуемого материала 5 отбирают
от потока 24 материала, который содержит мелкие частицы твердого вещества и жидкость, посредством
приспособления 4 для отбора проб, в камеру 6, которая входит в состав устройства 1 по данному изобретению. Поток 24 материала отбирают из процесса, где протекает минеральная суспензия, например, посредством любого известного приспособления для отбора проб. Также несколько потоков 24 материала и
приспособлений 4 для отбора проб могут находиться рядом, в результате чего одну и ту же камеру 6 для
обработки пробы и один и тот же оперативный анализатор 3 можно использовать для измерения на нескольких потоках проб. Подачу исследуемого материала 5 прекращают, когда желаемый уровень достигнут и зафиксирован с помощью измерительного средства 11 или другим способом.
Из фиг. 2 можно видеть, как в нижней части 9 камеры 6 образуется слой материала 10, который содержит крупные частицы твердого вещества, оседающие быстро, а в верхней части 7 камеры остается
слой материала 8, содержащий жидкость и мелкие частицы твердого вещества, которые медленно оседают из исследуемого материала. Если исследуемый материал 5 не подают в камеру для подготовки, его
можно вернуть в процесс в виде возвратного потока 12. Как показано на фиг. 2 и 3, согласно данному
изобретению по меньшей мере часть жидкости и слоя материала 8, который содержит мелкие частицы
твердого вещества, переносят в нижнюю часть 9 камеры 6, в результате чего при протекании вместе с
жидкостью через слой материала 10 из крупных частиц более мелкие частицы твердого вещества прилипают к более крупным частицам и, возможно под действием подаваемого флокулянта, объединяются или
флокулируют с образованием более крупных частиц. В этом случае для более мелких частиц твердого
вещества легче оставаться в промежутках между более крупными частицами материала в нижней части
камеры 6, что и необходимо для подготовки представительной пробы материала. Таким образом, можно
-2-
014655
получить желаемую пробу 2 для анализа, где содержится больше твердого вещества. К камере 6 присоединен насос 13, например шланговый насос, который перекачивает находящийся в верхней части 7 камеры жидкий материал 8, содержащий мелкие частицы твердого вещества, в нижнюю часть 9 этой камеры.
Этот насос перемещает материал 8 в канал 14, например в шланг, посредством которого материал перемещают в нижнюю часть 9 камеры. После этого насос отключают, и представительная проба 2 для анализа, которую получают в нижней части камеры, готова для отбора ее через разгрузочное отверстие 15,
как показано на фиг. 3. В пробе 2 для анализа содержится значительно больше твердого вещества, предпочтительно 80 мас.%, если например, исследуемый материал содержал 20 мас.%, твердого вещества.
Пробу 2 для анализа отбирают из нижней части камеры, чтобы проанализировать ее на анализаторе 3.
Если исследуемый материал 5 содержит пену, то для удаления слоя пены на поверхность материала
распыляют воду посредством средства 22 распыления, которое размещено в соединении с камерой 6.
Камера 6 имеет форму, сужающуюся книзу, например заостренный конус и т.п., так что пробу 2 для анализа предпочтительно можно отбирать из нижней части 9 камеры 6. После подготовки пробы, которая
имеет более высокое содержание твердого вещества, чем исследуемый материал 5, пробу 2 для анализа
удаляют способом, показанным на фиг. 3.
Разгрузочное отверстие 15 в нижней части 9 камеры 6 можно закрыть механически, например посредством закрывающего элемента 16, такого как резиновая пробка, который выполнен с возможностью
пневматического перемещения в вертикальном направлении. Механизм 17 открывания и закрывания,
который присоединен к пробке снабжен присоединенными к нему лопастями 18 для перемешивания и
перемещения готовой пробы 2 для анализа при подъеме элемента 16. К камере 6 присоединен вибратор
19, помогающий пробе 2 для анализа двигаться в камере сверху вниз и, следовательно, также отбирать
пробу для анализа. Если это необходимо, к потоку материала 8, который перемещают из верхней части
камеры к ее нижней части и который содержит мелкие частицы твердого вещества, добавляют флокулянт 20 для содействия агломерации. В соединении с разгрузочным отверстием 15 в нижней части 9 камеры 6 имеются также сопла 21 для распыления очищающей жидкости в нижней части камеры, осуществляемого между приготовлениями порций для анализа. Мелкий материал перекачивают до тех пор, пока
верхняя часть образца не станет достаточно осветленной, а в нижней части камеры не образуется проба 2
для анализа из крупных частиц. Избыток жидкости, которая образуется при приготовлении пробы 2 для
анализа, можно удалить через узел 23 разгрузки, который выполнен в нижней части камеры. Данные,
полученные при анализе пробы 2 для анализа, в дальнейшем можно использовать для контроля и оптимизации процесса.
К каналу 14 присоединены средства 25 определения содержания твердого вещества в материале 8,
который содержит мелкие частицы твердого вещества, такие как приспособление для оптического измерения мутности. Перенос материала 8, который содержит жидкость и мелкие частицы твердого вещества,
в нижнюю часть 9 камеры 6 прерывают, когда измеренное для материала 8 содержание твердого вещества становится достаточно низким.
Данное изобретение не ограничено исключительно описанными выше примерами реализации, и
возможны различные модификации в пределах сущности и объема изобретения, определенных формулой изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ подготовки пробы (2) для непрерывного оперативного анализа, в котором исследуемый
материал (5) отбирают посредством приспособления (4) для отбора проб из потока (24) материала, который содержит твердое вещество и жидкость, исследуемый материал (5) подают в камеру (6), где слой
материала (10), который содержит крупные частицы твердого вещества, оседает в нижней части камеры,
а слой материала (8), который содержит жидкость и мелкие частицы твердого вещества, отделяется от
исследуемого материала в верхней части камеры, отличающийся тем, что по меньшей мере часть материала (8), который содержит жидкость и мелкие частицы твердого вещества, перемещают путем перекачивания насосом в нижнюю часть (9) камеры (6), откуда отбирают пробу (2) для анализа, где содержится
больше твердого вещества, чем в исследуемом материале (5).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал (8), содержащий жидкость и мелкие частицы
твердого вещества, перемещают в нижнюю часть камеры до формирования пробы (2) для анализа.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нижнюю часть (9) камеры (6) закрывают на время
подготовки пробы для анализа.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перенос материала (8), который содержит жидкость и
мелкие частицы твердого вещества, в нижнюю часть (9) камеры (6) прекращают, когда измеренное для
материала (8) содержание твердого вещества становится достаточно низким.
5. Способ по пп.1, 2 или 4, отличающийся тем, что к материалу (8), который содержит жидкость и
мелкие частицы твердого вещества, добавляют флокулянт (20) для содействия агломерации твердого
вещества.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что пробу (2) для анализа перемешивают перед
-3-
014655
ее отбором из нижней части (9) камеры (6).
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что камеру (6) подвергают вибрации для содействия выходу пробы (2) для анализа.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что нижнюю часть (9) камеры (6) открывают
для отбора пробы (2) для анализа.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что избыточную жидкость, которая образуется
в ходе подготовки пробы (2) для анализа, удаляют из нижней части (9) камеры.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что исследуемый материал (5) отбирают из потока (24) материала для его обработки и анализа в одну стадию.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что исследуемый материал (5) отбирают из потока (24) материала для его обработки и анализа по меньшей мере в две стадии.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что исследуемый материал (5) отбирают попеременно более
чем из одной точки процесса для его обработки и анализа.
13. Устройство (1) для подготовки пробы (2) для непрерывного оперативного анализа, содержащее
приспособление (4) для отбора проб из потока материала, который содержит твердое вещество и жидкость, камеру (6), выполненную с возможностью подачи в нее исследуемого материала (5); средства для
перемещения по меньшей мере части слоя материала (8), содержащего жидкость и мелкие частицы твердого вещества, в нижнюю часть (9) камеры (6) и средства для отбора пробы (2) для анализа из нижней
части (9) камеры (6), где содержится больше твердого вещества, чем в исследуемом материале (5), отличающееся тем, что средства для перемещения материала в нижнюю часть камеры представляют собой
соединенные с камерой (6) по меньшей мере один насос (13) и по меньшей мере один канал (14).
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что насос (13) представляет собой шланговый насос.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что к каналу (14) присоединены средства (25) измерения
содержания твердого вещества в слое материала (8), который содержит жидкость и мелкие частицы
твердого вещества.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что средства (25) измерения содержания твердого вещества включают приспособление для оптических измерений.
17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения нижней части (9) камеры (6) меньше площади поперечного сечения верхней части (7) камеры.
18. Устройство по п.13, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения камеры (6) является
постоянной, а камера находится в наклонном положении.
19. Устройство по любому из пп.13-18, отличающееся тем, что устройство (1) включает средства
(22) распыления воды для удаления любой пены с поверхности слоя исследуемого материала (5) в камере.
20. Устройство по любому из пп.13-19, отличающееся тем, что устройство (1) включает средства
(20) добавления флокулянта для содействия агломерации слоя материала (8), который содержит жидкость и мелкие частицы твердого вещества.
21. Устройство по п.13, отличающееся тем, что к камере (6) присоединен вибратор (19) для содействия выходу пробы (2) для анализа.
22. Устройство по п.13, отличающееся тем, что нижняя часть (9) камеры (6) снабжена выполненным
с возможностью перемещения закрывающим элементом (16) для открывания и/или закрывания разгрузочного отверстия (15) нижней части.
23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что к закрывающему элементу (19) присоединены лопасти (18) для перемешивания пробы (2) для анализа.
24. Устройство по п.13, отличающееся тем, что нижняя часть (9) камеры снабжена средствами (21)
споласкивания этой части камеры после отбора пробы (2) для анализа.
25. Устройство по п.13, отличающееся тем, что устройство (1) выполнено с возможностью параллельного использования нескольких приспособлений (4) для отбора проб для подачи в него потоков (24)
проб более чем из одной точки технологического процесса.
-4-
014655
Фиг. 1
Фиг. 2
-5-
014655
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-6-