(57)【要約】【課題】本発明は、フロス泡径を撮像してインラインで計測し、リアルタイムに数値化するフロス泡径計測装置及びこれを用いた浮遊選鉱機、並びにフロス泡径計測方法を提供することを目的とする。【解決手段】浮選槽よりも上方に設けられ、前記浮選槽内に貯留されたスラリーに上面から光を照射する光源と、  前記スラリーを上面から撮像する撮像手段と、  前記撮像手段により撮像された画像に含まれるフロス泡のフロス泡径を算出する演算処理手段と、を有する。【選択図】図１
2020085775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮選槽よりも上方に設けられ、前記浮選槽内に貯留されたスラリーに上面から光を照射する光源と、
前記スラリーを上面から撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に含まれるフロス泡のフロス泡径を算出する演算処理手段と、を有するフロス泡径計測装置。
【請求項２】
前記演算処理手段は、前記画像に含まれるフロス泡の白く光る部分の大きさに基づいて前記フロス泡径を算出する請求項１に記載のフロス泡径計測装置。
【請求項３】
前記演算処理手段は、予め実測して求めたフロス泡の白く光る部分の大きさとフロス泡径との関係性から得られる近似回帰式を用いて、前記フロス泡径を算出する請求項２に記載のフロス泡径計測装置。
【請求項４】
前記撮像手段により撮像された画像から雑音を除去し、前記フロス泡の白く光る部分の大きさを計測し易くする画像処理を行う画像処理手段を更に有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフロス泡径計測装置。
【請求項５】
スラリーを貯留する浮選槽と、
前記浮選槽内に設けられ、前記スラリーを撹拌する撹拌手段と、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフロス泡径計測装置と、を有する浮遊選鉱機。
【請求項６】
浮選槽内に貯留されたスラリーの上面に光を照射する工程と、
前記光が照射された前記スラリーの上面を撮像する工程と、
撮像された画像に含まれるフロス泡のフロス泡径を算出する工程と、を有するフロス泡径計測方法。
【請求項７】
前記フロス泡径を算出する工程において、前記画像に含まれるフロス泡の白く光る部分の大きさに基づいて前記フロス泡径を算出する請求項６に記載のフロス泡径計測方法。
【請求項８】
前記フロス泡径を算出する工程において、予め実測して求めたフロス泡の白く光る部分の大きさとフロス泡径との関係性から得られる近似回帰式を用いて、前記フロス泡径を算出する請求項７に記載のフロス泡径計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロス泡径計測装置及びこれを用いた浮遊選鉱機、並びにフロス泡径計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱物に含まれる有価成分を回収する際に、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、浮遊選鉱が知られている。この浮遊選鉱は特許文献１に記載されているように、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。
【０００３】
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。
【０００４】
試薬の調整や空気量の調整等で品位や実収率が決まってくるが、その指標として現在は、浮き上がってきたフロス泡の大きさ等を目視することで定性的に判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の目視による定性的な判断では作業者による判断の誤差が大きく、試薬の調整や空気量の調整等が適切に行えなかった。このため、均一な調整を行うことが困難であり、その結果、粉砕物の回収率及び回収した粉砕物の品位にバラツキを生じるおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、フロス泡径を撮像してインラインで計測し、リアルタイムに数値化するフロス泡径計測装置及びこれを用いた浮遊選鉱機、並びにフロス泡径計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るフロス泡径計測装置は、浮選槽よりも上方に設けられ、前記浮選槽内に貯留されたスラリーに上面から光を照射する光源と、
前記スラリーを上面から撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に含まれるフロス泡のフロス泡径を算出する演算処理手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、定量的にフロス泡径を計測できるので、目視による定性的な判断に比べてより高精度でリアルタイムな試薬の調整や空気量の調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るフロス泡径計測装置及び浮選機の構成を示す概略図である。
【図２】フロス泡の頂上が周辺部に比較して白く光る理由を説明するための図である。
【図３】フロス泡を上方から撮像した画像の一例を示した図である。
【図４】フロス泡の反射光サイズとフロス泡の実際のサイズとの相関関係を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係るフロス泡径計測方法の処理フローの一例を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るフロス泡径計測装置及び浮選機の構成を示す概略図である。本発明の実施形態に係る浮選機１００は、浮選槽１０と、攪拌機２０と、エア供給シャフト３０と、フロス泡径計測装置８０とを備える。また、本発明の実施形態に係るフロス泡径計測装置８０は、光源５０と、エリアスキャンカメラ６０と、コンピューター７０とを備える。コンピューター７０は、例えば、画像処理部７１と、記憶部７２とを備えてもよい。エリアスキャンカメラ６０とコンピューター７０とは、例えば、接続コード６１で接続されていてもよい。また、浮選機１００の関連構成要素として、浮選槽１０内に鉱石スラリー４０が貯留されている。
【００１３】
浮選槽１０は、選鉱の対象となる粉砕物を含む液状の鉱石スラリー４０を貯留するためのスラリー貯留手段である。粉砕物は、選鉱又は精鉱の対象となる有用金属であるから、鉱石スラリー４０を浮選槽１０内に貯留した状態で浮遊選鉱を行う。よって、図１には示されていないが、浮選槽１０は、有用金属を抽出する抽出口を浮選槽１０の上部に有し、有用金属の対象とならない尾鉱を排出する排出口とを備えてもよい。
【００１４】
撹拌翼２０は、エア供給シャフト３０の下端から供給されたエアにより発生したフロス泡４１を細かくするためのフロス泡微細化手段である。エア供給シャフト３０の下端、即ち、撹拌翼２０よりも下方で発生したフロス泡４１は、上昇する際、撹拌翼２０の回転により撹拌翼２０と衝突し、これによりフロス泡径が小さくなる。フロス泡径を小さくすると、鉱石スラリー４０中の鉱石粒子との衝突効率を高めることができる。
【００１５】
金属面が表面に出ている粉砕物（鉱石粒子）は、フロス泡に付着して鉱石スラリー４０中を浮上し、それ以外の粉砕物はフロス泡４１に付着せず浮選槽１０内の底面に沈降する。この場合、選鉱対象となる粉砕物サイズとフロス泡４１の浮力とのバランスなどを考慮し、粉砕物が付着し易い適切な径を有するフロス泡４１を発生させることが好ましい。そのため、フロス泡径を計測すべく、フロス泡径計測装置８０が設けられている。
【００１６】
フロス泡径計測装置８０は、鉱石スラリー４０内のフロス泡４１を上面から撮像すべく、浮選槽１０よりも上方に、光源５０とエリアスキャンカメラ６０とを備える。
【００１７】
エリアスキャンカメラ６０は、鉱石スラリー４０を上面から撮像し、フロス泡４１を含む画像を取得するための撮像手段である。本実施形態においては、エリアスキャンカメラ６０を用いた例を挙げているが、鉱石スラリー４０の一部領域又は全体領域を撮像できれば、種々の撮像手段を用いることができる。なお、本実施形態においては、エリアスキャンカメラ６０は、光源５０が光を照射した領域を撮像することができれば十分であり、必ずしも浮選槽１０の全面を撮像できる必要はない。
【００１８】
光源５０は、鉱石スラリー４０を上面から照らすための発光手段又は照明手段である。鉱石スラリー４０を上面から照らすことができれば、種々の発光手段又は照明手段を用いることができる。鉱石スラリー４０の上面に上方から光を照射することにより、鉱石スラリー４０中に存在するフロス泡４１の頂上付近が、フロス泡４１の周辺部に比較して白く光り、頂上部の方が周辺部よりも高い輝度で光る。即ち、フロス泡４１に対して光源５０から光を照射してエリアスキャンカメラ２で得られた画像はフロス泡頂上付近がフロス泡の裾野に比べて白く光る。
【００１９】
図２は、フロス泡４１の頂上が周辺部に比較して白く光る理由を説明するための図である。図２に示されるように、光源５０から照射された光がフロス泡４１に当たり反射したときに、フロス泡４１の頂上付近はエリアスキャンカメラ５０が配置された上方に反射するのに対してフロス泡４１の裾野に当たった光は斜め上方や横方向に反射するためである。
【００２０】
図３は、そのようなフロス泡４１を上方から撮像した画像の一例を示した図である。図３に示されるように、フロス泡４１の中心部分に白く光る部分（反射光領域）４２が存在する画像となる。
【００２１】
白く光る部分の大きさはフロス泡４１の大きさとフロス泡の曲率で決まるため、フロス泡４１の曲率は鉱石スラリー４０の組成によって多少違いがあるとも考えられる。しかしながら、図２にも示したように、フロス泡４１の輝度の位置による差は、フロス泡４１が略球形に近い形状であることに起因しているものであるから、鉱石スラリー４０の組成による相違は微差に過ぎず、概ね一定であると仮定できる。そうすると、フロス泡４１の大きさは、白く光る部分の大きさと相関があると言える。白く光る部分４２の大きさが決まる要因としては、上述のフロス泡４１の大きさと泡の曲率以外に光源５０の発光面の大きさ、浮選槽１０の上面から光源５０までの距離、浮選槽１０の上面からエリアスキャンカメラ６０までの距離があるが、いずれも条件を変えなければ要因から除外できる。
【００２２】
エリアスキャンカメラ６０はネットワーク経由でコンピューター７０に接続され、エリアスキャンカメラ６０から得た画像はコンピューター７０に取り込まれる。なお、エリアスキャンカメラ６０からの画像は、接続コード６１を介して有線通信で送信されてもよいし、無線通信で送信されてもよい。
【００２３】
コンピューター７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、プログラムを読み込んで動作する構造を有する。コンピューター７０は、エリアスキャンカメラ６０から取得した画像に基づいて、フロス泡径を算出する演算処理を行う演算処理手段として機能する。また、コンピューター７０は、画像処理部７１を備え、エリアスキャンカメラ６０から取得した画像を必要に応じて画像処理する機能及び構造を備えてよい。
【００２４】
図４は、フロス泡の反射光サイズとフロス泡の実際のサイズとの相関関係を示した図である。図４は、予め実験によりフロス泡４１に光を照射したときの反射光のサイズと、実測したフロス泡４１のサイズとの相関関係を関係式として求めておき、これをフロス泡４１のサイズ測定に用いる。つまり、図４において、横軸がフロス泡４１の反射光サイズを示しており、縦軸がフロス泡４１のサイズを示している。これらの測定値をプロットしてゆくと、白く光る部分の大きさと泡の大きさをプロットしたグラフである程度の相関性が確認できる。そして、この関係から回帰式が近似できる。
【００２５】
図４において、プロット点の相間関係を示した曲線が近似回帰式である。図４に示される近似回帰式は、直線ではなく、多項式となっていることが分かる。かかる近似回帰式は、一度作成してしまえば、鉱石スラリー４０の組成によらず、概ね一般化して適用可能である。しかしながら、より正確にフロス泡径の測定を行いたい場合には、各々の鉱石スラリー４０の組成について、予め計測を行って図４に示すような近似回帰式を求め、鉱石スラリー４０の組成に応じてより近似した条件の近似回帰式を用いる構成としてもよい。
【００２６】
このように、コンピューター７０では、画像の白く光る部分４２の大きさを計測し、上述の近似回帰式によりフロス泡４１の大きさを算出できる。なお、図４で説明した近似回帰式は、例えば、コンピューター７０内の記憶部７２に保存しておき、演算処理の際にＣＰＵが記憶部７２に保存された近似回帰式を参照して演算処理を行えばよい。これにより、コンピューター７０は、エリアスキャンカメラ６０から送信した画像から白く光る部分４２のサイズを求め、図４に示す近似回帰式を用いてフロス泡４１のサイズ（直径）を算出することができる。
【００２７】
なお、光源５０から照射される光は、撮像領域をカバーする指向角の狭いできるだけ均一な面発光であることが望ましい。これは指向角が狭い方が白く光る部分４２のコントラストが出やすい為である。
【００２８】
また、画像処理部７１においては、画像の雑音を除去し、コントラストを高めて演算処理を容易にするような種々の画像処理を行ってもよい。例えば、所定の閾値を定めて取得した画像から二値化画像を取得すれば、フロス泡４１のサイズを求めやすくなる。このような処理を画像処理部７１において行ってもよい。なお、画像処理部７１は、コンピューター７０の内部に設けられてもよいし、コンピューター７０の外部に別体として設けられてもよい。
【００２９】
浮選槽１０は円柱状で上部中心に供給エアを裁断して細かい泡を出すための撹拌翼２０の駆動部が配置されることが一般的である為、浮選槽１０の上部から全面を撮像することは物理的に困難である。ただし、泡の状態は場所による依存性はないため、一部分を撮像することで全体を代表することができる。そのため浮選槽１０の上面の一部を撮像できる視野で十分であり、浮選槽１０の上面からのエリアスキャンカメラ６０の高さや、レンズの視野は用途に応じて決めれば良い。
【００３０】
図１においては、光源５０及びエリアスキャンカメラ６０の位置は模式的に示されているが、用途に応じて固定手段を設け、適切な位置に固定することができる。
【００３１】
また、浮選機１００においては、浮選槽１０、撹拌翼２０、エア供給シャフト３０以外の構成要素が示されていないが、浮選機１００を構成するのに必要な種々の構成要素を備えてよいことは言うまでもない。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係るフロス泡径計測方法の処理フローについて説明する。図５は、本発明の実施形態に係るフロス泡径計測方法の処理フローの一例を示したフロー図である。なお、今まで説明した構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図５において、ステップＳ１００では、光源５０が浮選槽１０に貯留された鉱石スラリー４０の上面に光を照射する。これにより、鉱石スラリー４０中のフロス泡４１の頂上部分が白く光る。なお、頂上部分は、図２、３で説明したように、フロス泡４１の略中心に相当する。
【００３４】
ステップＳ１１０では、エリアスキャンカメラ６０が、鉱石スラリー４０の上面を撮像し、鉱石スラリー４０の上面から撮像した画像を取得する。取得した画像には、白く光る部分４２を有するフロス泡４１が含まれている。取得した画像データは、有線又は無線通信でコンピューター７０に送信される。
【００３５】
ステップＳ１２０では、必要に応じて、画像処理部７１が受信した画像について画像処理を行う。画像処理は、例えば、受信した画像から所定の閾値を用いて二値化画像を取得する。これにより、エリアスキャンカメラ６０で取得した画像からノイズが除去される。なお、ステップＳ１２０は必須ではなく、必要に応じて行うようにしてよい。
【００３６】
ステップＳ１３０では、コンピューター７０が演算処理を行い、フロス泡径を算出する。この時、コンピューター７０は、記憶部７２に記憶された予め準備した近似回帰式を用いて、反射光のサイズから、フロス泡のサイズを算出する。これにより、フロス泡径が計測される。
【００３７】
ステップＳ１４０に示されるように、計測されたフロス泡径に基づいて、種々の調整処理を行うようにしてもよい。即ち、エアの供給条件や、撹拌条件を最適化することができる。このような調整は、人間がフロス泡の計測結果を見て調整してもよいが、コンピューター７０が自動制御で調整してもよい。人間が調整を行う場合には、コンピューター７０は、計測結果をディスプレイ等に出力する。また、コンピューター７０が自動調整を行う場合には、計測結果に基づいてコンピューター７０がエア供給シャフト３０の出力や、撹拌翼２０の駆動速度等を調整する。その際、測定結果を併せて出力してもよいことは言うまでもない。かかる観点から、ステップＳ１４０は必須ではなく、必要に応じて実行すればよい。
【００３８】
このように、本実施形態に係るフロス泡径計測方法によれば、自動でフロス泡径を計測し、更に必要に応じてフロス泡径を最適化するような調整を行うこともでき、高品位の浮選を行うことができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係るフロス径計測装置、浮選機及びフロス泡径計測方法によれば、自動で均一な基準でフロス径を正確に計測することができ、浮選の品位を均一かつ高品位とすることができる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０    浮選槽
２０    撹拌翼
３０    エア供給シャフト
４０    鉱石スラリー
４１    フロス泡
４２    白く光る部分（反射光領域）
５０    光源
６０    エリアスキャンカメラ
６１    接続コード
７０    コンピューター
８０    フロス泡径計測装置
１００    浮選機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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