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浮選選礦的起源和加藥系統的歷史
發布時間：2023-06-03
在19世紀末，有一位名叫凱莉·艾巴瑟（Kelly abbasser）的美國小學女教師，她的丈夫是一名礦山的機械修理工，有一天她丈夫帶回來幾個裝過黃銅礦的、沾滿油污的袋子想讓她清洗干凈后另做他用，她發現在清洗袋子的過程中，黃銅礦的小顆粒能附著在肥皂泡上而浮在水面之上，泥土則沉入了桶底，這個偶然的發現，就是浮選選礦新技術的起源。
存于谷歌文庫的Kelly abbasser版畫圖
一百多年過去了，浮選工藝技術在不斷地提高，應用也越來越廣泛，據統計，目前全球有90%的有色金屬礦石均使用浮選法進行的處理，此外浮選法還廣泛用于稀有金屬、貴金屬、黑色金屬、非金屬以及煤等礦物原料的選別。
位于中國西藏海拔5000米的玉龍銅礦
在現代浮選過程中，浮選藥劑的應用及精確添加變得尤為重要，因為經浮選藥劑處理后，可以改變礦物的可浮性，使要浮的礦物能選擇性地附著于氣泡，從而達到選礦的目的。
VLB加藥系統控制著浮選藥劑的添加
選礦藥劑添加系統的發展歷史
在邏輯電路尚未發明前，最早的浮選廠藥劑添加采用人工添加，依靠浮選工的個人經驗，人工進行藥劑閥門開度的調節以此來調整浮選藥劑流量的輸送大小。
Congo露天銅選廠中浮選工正在進行泡沫查看
20世紀60年代，隨著電機技術的成熟，美國的水利工程師Asses Andruos利用水車原理，發明了舀勺式加藥機，通過改變舀盤上舀勺的容積和數量，便可改變藥劑添加的流量。
已基本被淘汰的舀勺式加藥機
但僅僅只是通過旋轉來進行浮選藥劑流量的控制是遠遠不夠的，70年代后，晶體管內嵌式的集成電路單片機（Integrated Circuit）由軍工領域轉向民用，規模化的生產使其成本縮減至過去的1/100，汽車修理工兼電子愛好者，加拿大人Jack johns 利用業余時間搭建出了第一個可將流量單位轉換成開關量信號的邏輯電路，在一次技術交流會上，美國費希爾（FISHER）閥門公司的技術工程師Taland了解到了Jack johns的流量-開關量技術，并通過收購該專利技術將其應用到了閥門控制領域；
Mr.Jack johns（左）和費希爾的工程師
如今隨著PLC可編程邏輯控制器（代表品牌西門子）的普及，現在僅需要一點自動化邏輯編程知識，人們即可快速的搭建出一套擁有多點的電磁閥開關量控制系統，這樣的系統現在還有很多礦山選廠在使用，通常我們叫它：電磁閥加藥機（或自流式加藥機）。
數十個加藥點的電磁閥加藥機
80年代中期，變頻技術獲得多個行業領域的成熟應用，使用變頻原理控制機械隔膜泵能夠獲得比之前加藥系統（電磁閥加藥機和舀勺加藥機）精度更高的藥劑流量控制，這能夠在很大程度上幫助礦山管理者降低藥劑浪費和管理成本。
隔膜泵的運行原理
機械隔膜泵最開始是由美國米頓羅泵業公司（miltonroe）于1967年為軍工的生化研究室設計的一套精確流體添加系統，其開發的宗旨就是解決流體對泵體過流件的腐蝕問題，以及確保流體輸送的重復精度穩定，開發完成后的原型機在輸送動力粘度小于100C.p，無雜質的標準化學流體中，性能表現優異，得到了軍方的認可；
用于水處理行業添加次氯酸鈉的隔膜泵加藥機組
80年代后計量泵開始轉向工業市場，尤其在精密化工和水處理領域應用廣泛，由于計量泵當初的設計初衷是解決標準流體的重復精確輸送問題，所以隨著計量泵在選礦行業的大面積應用，其缺點也隨之暴露出來，其中最大的幾個問題在于，1.輸出流量精度的可控區間較小，當設定較小量時，可能會導致誤差高達50%以上； 2.膜片破裂后導致藥劑泄漏； 3.完全靠電機頻率與泵頭容積的線性關系來計算流量而非真實感應的輸送流量，在不斷調整流量的過程中，導致流量輸出誤差增加。 4.管道堵塞會造成泵頭憋壓爆裂，泄漏的藥劑污染環境。5.雜質較多的浮選藥劑會造成泵頭止回閥堵塞失效。 6.外部旁路控制電路和管路較多，維護安裝較為復雜。
壓力過高和水錘效應造成的隔膜泵泵頭爆裂
為了解決上述的一些問題，計量泵的應用商和技術人員也不斷的對計量泵外部設備進行改進，通過在輸出管道上增加流量計進行PID即時監控來解決不同輸送區間切換過程中所產生的誤差，通過外部增加各項傳感器和電控來解決各類的輸出問題，其間，應用商們也嘗試過使用不同類別的計量泵來輸送藥劑，比如：蠕動泵（軟管泵），氣動隔膜泵、螺桿泵、齒輪泵、柱塞泵、離心泵等，但終歸由于這些產品均為非選礦專業領域設計的結構和復雜的選礦藥劑屬性，導致存在各種問題。
蠕動泵（軟管泵）加藥機
氣動隔膜加藥機
意大利物理學家文丘里（Giovanni Battista Venturi）利用伯努利流體原理發現了文丘里效應，繼而發明了文丘里管，2013年威爾博將文丘里原理應用于浮選藥劑的輸送，發明了VLB數控加藥系統（專利號ZL20140649261.1），采用以循環恒壓水作為動力驅動膜片進行藥劑添加，由厚膜邏輯控制電路控制的加藥系統，一度也被稱為水動力加藥機。
通過文丘里效應可控制吸入口的水流向
VLB數控加藥系統
現在智慧選廠、多變的礦石性質、更大更復雜的礦石處理，都給浮選藥劑添加系統提出了性能更高的要求和技術挑戰，現代化選廠的新工藝急需要一種性能更強，更智慧的加藥裝置，電微分加藥系統至此而生。
現在智慧選廠、多變的礦石性質、更大更復雜的礦石處理，都給浮選藥劑添加系統提出了性能更高的要求和技術挑戰，現代化選廠的新工藝急需要一種性能更強，更智慧的加藥裝置，電微分加藥系統至此而生。
在處理螢石礦選礦加藥的過程中發現，藥劑添加過程中的脈動斷流現象會對整個選礦工藝造成擾動，影響回收率，當藥劑流量輸出趨于平穩和均勻時，螢石礦的各段選礦回收率得到了較好的結果。
應用在螢石礦選廠的電微分加藥系統
利用微積分學中的無窮級思想，將膜片推出藥劑的單位容積轉換成無窮多個容積切片，將所需的藥劑輸送容積再轉換成電子脈沖信號，以此來驅動線性電機（line-motor）運行，從而獲得更加精確，穩定和均勻的流體輸送，多維度的傳感系統對所有管道進行監控，并通過算法擬合其內部流體的運行狀態，電微分加藥系統的最大區別在于，將過去離散式的液體輸送形式轉換成了無窮接近于線性連續性的輸送形式，并通過伯努利公式對流量精度進行二次校準！
Matrix版電微分加藥系統主機