(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延伸される透明管状部と、
上記透明管状部の下端部に取り付けられる封止弁部と、
上記封止弁部に配置されるボール弁と、
上記透明管状部の上端部に取り付けられるキャップ部と、
上記キャップ部を介して上記透明管状部を支持する把持部とを備え、
上記封止弁部には、上記透明管状部の内径を縮径する弁座が設けられ、
上記ボール弁の直径が、上記透明管状部の内径より小さく、上記弁座の内径より大きく、
上記把持部は、上記キャップ部の上端部に連結される結束バンドと、該キャップ部に連結される該結束バンドの下端部の反対側にある上端部に連結される支持棹とが設けられることを特徴とするガスホールドアップ測定冶具。
【請求項２】
上記透明管状部の側壁に、目盛りを設けることを特徴とする請求項１記載のガスホールドアップ測定冶具。
【請求項３】
上記ボール弁は、ポリエチレンテレフタラート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、及びポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかの材質から形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のガスホールドアップ測定冶具。
【請求項４】
上記透明管状部の下端部において上記封止弁部を介して取り付けられる透明管状スカート部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のガスホールドアップ測定冶具。
【請求項５】
長手方向に延伸される第１の透明管状部と、
上記第１の透明管状部の上端部において第１の封止弁部を介して取り付けられ、長手方向に延伸される第２の透明管状部と、
上記第１の透明管状部の下端部に取り付けられる第２の封止弁部と、
上記第１の封止弁部に配置される第１のボール弁と、
上記第２の封止弁部に配置される第２のボール弁と
上記第２の透明管状部の上端部に取り付けられるキャップ部と、
上記キャップ部を介して上記第２の透明管状部を支持する把持部とを備え、
上記第１の封止弁部には、上記第２の透明管状部の内径を縮径する第１の弁座が設けられ、
上記第２の封止弁部には、上記第１の透明管状部の内径を縮径する第２の弁座が設けられ、
上記第１のボール弁の直径が、上記第２の透明管状部の内径より小さく、上記第１の弁座の内径より大きく、
上記第２のボール弁の直径が、上記第１の透明管状部の内径より小さく、上記第２の弁座の内径より大きく、
上記把持部は、上記キャップ部の上端部に連結される結束バンドと、該キャップ部に連結される該結束バンドの下端部の反対側にある上端部に連結される支持棹とが設けられることを特徴とするガスホールドアップ測定冶具。
【請求項６】
上記第１の透明管状部の下端部において上記第２の封止弁部を介して取り付けられる透明管状スカート部をさらに備えることを特徴とする請求項５記載のガスホールドアップ測定冶具。
【請求項７】
鉱石スラリーに貯留された浮選機の鉱液層に用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のガスホールドアップ測定冶具。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のガスホールドアップ測定冶具を、鉱石スラリーに貯留された浮選機の鉱液層に沈めることで該ガスホールドアップ測定冶具の透明管状部に該鉱石スラリーを採水する工程と、
上記透明管状部に上記鉱石スラリーを採水した後に上記ガスホールドアップ測定冶具を引き上げる工程と、
上記透明管状部に得られる上記鉱石スラリーについて、ガスホールドアップ率を下記式により算出する工程とを有することを特徴するガスホールドアップ率の算出方法。
α＝{（ＶＧ−ＶＬ）／ＶＧ}×１００
α：ガスホールドアップ率（％）
ＶＧ：透明管状部の気泡体積と溶液体積の和（ｃｍ３）
ＶＬ：透明管状部の溶液体積（ｃｍ３）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスホールドアップ測定冶具及びガスホールドアップ率の算出方法に関するものであり、特に銅鉱石に含まれる銅の品位を上げるために浮遊選鉱する際に、鉱石スラリーが貯留された浮選機の鉱液層におけるガスホールドアップ率を測定するガスホールドアップ測定冶具及びガスホールドアップ率の算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅鉱石に含まれる銅の製錬工程では、最終的に純度の高い銅を回収するために、銅の品位をあげることが必要となる。銅鉱石には、銅鉱物と脈石とが含まれており、銅の品位が高い銅鉱物を銅鉱石から分離するために選鉱とよばれる操業が広く行われている。選鉱の手法として、浮遊選鉱法、手選法、比重選鉱法などがある。中でも、浮遊選鉱法では、銅鉱石を粉砕し、水中に懸濁して鉱石スラリーを作成し、起泡剤等を用いて、主に銅鉱物を気泡に付着浮上させることによって分離することができる。選鉱によって銅鉱石から分離され、銅の品位を高めたものを銅精鉱という。
【０００３】
具体的に、硫化銅鉱物を主成分とする銅鉱石から、銅鉱物と脈石とを分離するために浮遊選鉱法を選択した場合には、銅鉱物が気泡に付着して浮上し、脈石が気泡に付着せずに沈降することとなる。なお、浮遊選鉱法においては、１回の操作で銅鉱物の全量が気泡に付着し、分離できるわけではなく、気泡の量や液のｐＨ、鉱石の粉砕条件などを調整しながら繰返し複数回の操作をして、銅の品位をあげるのが一般的である。
【０００４】
ここで、鉱石スラリーに含まれる銅鉱物と脈石成分を分離し、実収率を上げるための微細な鉱物粒子の浮選速度を決定するパラメータとしてガスホールドアップ率がある。
【０００５】
例えば、後述するガスホールドアップ率の値が大きすぎる場合には、あまりにも気泡が小さすぎるためスラリー内を滞留することとなり、浮上する速度が遅いという問題が生じる。一方、ガスホールドアップ率の値が小さすぎる場合には、泡が大きすぎて銅鉱物との接触確率が低くなり、銅鉱物を浮上させることができないという問題が生じる。
【０００６】
このことから、浮遊選鉱法では、あらかじめ鉱石スラリー内に適切なガスホールドアップ率を確認することが重要である。
【０００７】
非特許文献１の記載によれば、浮選機のガスホールドアップ測定冶具１０が記載されている。このガスホールドアップ測定冶具１０は、図８に示すように、両端にピンチバルブ１１ａ,１１ｂがそれぞれ取り付けられ、直径５０ｍｍの円筒状プラスチックチューブ１２からなるものである。このガスホールドアップ測定冶具１０では、この両端のピンチバルブ１１ａ,１１ｂは同時に開閉されるように、３方向バルブ１３によりエアーライン１４を通して圧縮空気を通すこととなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】E.Sanwani, Y.Zhu, J.-P.Franzidis, E.V.Manlapig, J.Wu,「Comparison of gas hold-up distribution measurement in a flotation cell using capturing and conductivity techniques」,MINERALS ENGINEERING, 20 March 2006, vol.19 p.1362-1372
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に記載のガスホールドアップ測定冶具１０では、３方向バルブ１３により鉱石スラリーを採取してガスホールドアップ率を測定するため、操作に手間を要するという問題がある。さらに、ラボスケールでは、ガスホールドアップ率を測定するにあたり、このガスホールドアップ測定冶具１０のサイズが大きく、使用できないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した従来の事情に鑑みて提案されたものであり、ガスホールドアップ率を測定するための操作性が容易であり、さらにプラントスケールからラボスケールまで幅広く使用することができるガスホールドアップ測定冶具及びガスホールドアップ率の算出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】
【００１１】
即ち、上記目的を達成するための本発明の一態様に係るガスホールドアップ測定冶具は、長手方向に延伸される透明管状部と、透明管状部の下端部に取り付けられる封止弁部と、封止弁部に配置されるボール弁と、透明管状部の上端部に取り付けられるキャップ部と、キャップ部を介して透明管状部を支持する把持部とを備え、封止弁部には、透明管状部の内径を縮径する弁座が設けられ、ボール弁の直径が、透明管状部の内径より小さく、弁座の内径より大きく、把持部は、キャップ部の上端部に連結される結束バンドと、キャップ部に連結される結束バンドの下端部の反対側にある上端部に連結される支持棹とが設けられることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の態様に係るガスホールドアップ測定冶具は、長手方向に延伸される第１の透明管状部と、第１の透明管状部の上端部において第１の封止弁部を介して取り付けられ、長手方向に延伸される第２の透明管状部と、第１の透明管状部の下端部に取り付けられる第２の封止弁部と、第１の封止弁部に配置される第１のボール弁と、第２の封止弁部に配置される第２のボール弁と第２の透明管状部の上端部に取り付けられるキャップ部と、キャップ部を介して第２の透明管状部を支持する把持部とを備え、第１の封止弁部には、第２の透明管状部の内径を縮径する第１の弁座が設けられ、第２の封止弁部には、第１の透明管状部の内径を縮径する第２の弁座が設けられ、第１のボール弁の直径が、第２の透明管状部の内径より小さく、第１の弁座の内径より大きく、第２のボール弁の直径が、第１の透明管状部の内径より小さく、第２の弁座の内径より大きく、把持部は、キャップ部の上端部に連結される結束バンドと、キャップ部に連結される結束バンドの下端部の反対側にある上端部に連結される支持棹とが設けられることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様に係るガスホールドアップ率の算出方法は、上述したガスホールドアップ測定冶具を、鉱石スラリーに貯留された浮選機の鉱液層に沈めることでガスホールドアップ測定冶具の透明管状部に鉱石スラリーを採水する工程と、透明管状部に鉱石スラリーを採水した後にガスホールドアップ測定冶具を引き上げる工程と、透明管状部に得られる鉱石スラリーについて、ガスホールドアップ率を下記式により算出する工程とを有することを特徴する。
α＝{（ＶＧ−ＶＬ）／ＶＧ}×１００
α：ガスホールドアップ率（％）
ＶＧ：透明管状部の気泡体積と溶液体積の和（ｃｍ３）
ＶＬ：透明管状部の溶液体積（ｃｍ３）
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガスホールドアップ率を測定するための操作性が容易であり、さらにプラントスケールからラボスケールといった幅広いスケール態様で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具を示す断面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具の浮遊選鉱による使用状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具を示す断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具の浮遊選鉱による使用状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具を示す断面図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具の浮遊選鉱による使用状態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るガスホールドアップ率の算出方法におけるプロセスの概略を示す工程図である。
【図８】従来、使用されていたガスホールドアップ測定冶具を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。本発明の一実施形態を適用したガスホールドアップ測定冶具及びガスホールドアップ率の算出方法について、以下の順序で詳細に説明する。
１．ガスホールドアップ測定冶具
２．ガスホールドアップ率の算出方法
２−１．採水工程
２−２．引上げ工程
２−３．算出工程
【００１７】
［１．ガスホールドアップ測定冶具］
まず、本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具について説明する。本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具は、透明管状部と、封止弁部と、ボール弁とを備える。以下、本発明の各実施の形態について、図１乃至図６を用いてそれぞれ説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具１００（以下、「ガスホールドアップ測定冶具」ともいう。）を示す断面図である。本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具１００は、図１に示すように、長手方向に延伸される透明管状部１１０と、透明管状部１１０の下端部１１１ａに取り付けられる封止弁部１１２と、封止弁部１１２に配置されるボール弁１１３とを備える。そして、封止弁部１１２には、透明管状部１１０の内径を縮径する弁座１１４が設けられ、ボール弁１１３の直径が、透明管状部１１０の内径より小さく、弁座１１４の内径より大きいことを特徴とする。なお、弁座１１４は、封止弁部１１２の下部側を縮径して形成した。
【００１９】
透明管状部１１０の形状は、例えば断面が円で形成される円筒、断面が四角や三角で形成される角筒などが挙げられ、中でも円筒が好ましい。透明管状部１１０として円筒が好ましいのは、角筒のように角が存在しないため、より細く小型化可能であり、プラントスケールだけでなくラボスケールにまで使用することができる。また、角筒のように角が存在しないため、気泡（ガス）が角に残らず、目的物である溶液に含まれるガスの誤差が生じにくいからである。その結果、ガスホールドアップ率をより正確に測定することができる。
【００２０】
透明管状部１１０の材質は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリフェノール（ＰＨ）などが挙げられる。これらは、耐水性や耐溶剤性などに優れている。
【００２１】
透明管状部１１０は、例えば浮選機内のガスホールドアップ率を測定するのに、空気層と液状層を目視によりそれぞれ確認することができるため、透明な材質で形成される。
【００２２】
透明管状部１１０の下端部１１１ａの側壁には、金属製重りを設けることが好ましい。例えば、透明管状部１１０が浮選機内の鉱液層に貯留されるスラリーによる浮力により、測定ポイントまで透明管状部１１０の下端部１１１ａが到達することができないというおそれがある。その結果、ガスホールドアップ率を測定することができない。したがって、このようなことを防ぐため、透明管状部１１０の下部の側壁には、金属製重りを設けることが好ましい。
【００２３】
透明管状部１１０の側壁には、目盛りを設けることが好ましい。ここで、目盛りを設けるとは、目盛りのシートを貼付し、又は目盛りを透明管状部１１０の側壁に刻印することなどをいう。これにより、メジャーなどを用いずにスラリーを採水後、すぐにガスホールドアップ率を測定することができる。このため、経時変化によるスラリーの蒸発などにより、測定誤差を考慮する必要がないので、より精度の高いガスホールドアップ率を測定することができる。
【００２４】
ガスホールドアップ測定冶具１００における透明管状部１１０では、例えばスラリーを採水して、ガス濃度を測定することができる。透明管状部１１０では、封止弁部１１２に配置されるボール弁１１３の材質の比重がスラリーの比重より大きい必要がある。これにより、ボール弁１１３が、透明管状部１１０に収容されたスラリー内に沈むことで封止弁部１１２に設けられる弁座１１４に栓として機能することができる。
【００２５】
例えば、ガスホールドアップ測定冶具１００では、鉱石スラリーに貯留された浮選機の鉱液層に用いられる場合、鉱石スラリーの比重よりもボール弁１１３の材質の比重が大きいことが必要となる。なお、この鉱石スラリーは、銅鉱石を粉砕した鉱石を溶質とし、純水を溶媒とした場合に、固形分濃度２０重量％になるように調製したものをいう。
【００２６】
一般には、上述した鉱石スラリー（液温２５℃）の比重は、約１．２である。そうすると、ボール弁１１３の材質の比重は、１．２５〜３．００が好ましい。透明管状部１１０では、ボール弁１１３として、ポリエチレンテレフタラート（比重：１．３４〜１．３９）、ポリ塩化ビニル（比重：１．３５〜１．４５）、ポリ塩化ビニリデン（比重：１．６５〜１．７２）、及びポリテトラフルオロエチレン（比重：２．１４〜２．２）の少なくともいずれかの材質から形成されることが好ましく、耐溶剤性や耐水性などの点から特にポリ塩化ビニルが好ましい。
【００２７】
一方、ボール弁１１３の比重が３．００を超えると、鉱石スラリー内のボール弁１１３に浮力が働かず、このボール弁１１３が封止弁部１１２に設けられる弁座１１４を塞いだままとなる。その結果、封止弁部１１２に設けられる弁座１１４からは、鉱石スラリーを採水することができない。
【００２８】
ボール弁１１３の直径は、透明管状部１１０の内径より小さいものであり、ボール弁１１３と透明管状部１１０との間には、ボール弁１１３がスラリーにおける浮力により浮くように、隙間があることが好ましい。ボール弁１１３と透明管状部１１０との間には、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの隙間があることが特に好ましい。
【００２９】
透明管状部１１０の下端部１１１ａには、封止弁部１１２が取り付けられている。この封止弁部１１２の外形は、透明管状部１１０に合うように、円筒や角筒などが挙げられる。例えば、透明管状部１１０が円筒の場合には、この封止弁部１１２の外形が円筒である。
【００３０】
また、封止弁部１１２には、透明管状部１１０の内径を縮径する弁座１１４が設けられている。弁座１１４の断面の中央部には、孔が円状に形成されている。弁座１１４の断面の中央部にある孔が四隅に形成されている場合には、球状のボールが孔を塞ぐことができず、栓として利用できないからである。
【００３１】
また、ボール弁１１３の直径が、弁座１１４の内径（孔の直径）より大きいものである。これにより、ガスホールドアップ測定冶具１００によりスラリーを採水した際に、透明管状部１１０のボール弁１１３が封止弁部１１２に設けられる弁座１１４を塞ぐ。その結果、測定箇所以外のスラリーが混入するのを遮断することができる。
【００３２】
封止弁部１１２の材質は、例えばポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリフェノールなどが挙げられる。これらは、耐水性や耐溶剤性などに優れている。
【００３３】
ガスホールドアップ測定冶具１００には、図１に示すように、透明管状部１１０の上端部１１１ｂに取り付けられるキャップ部１１５と、キャップ部１１５を介して透明管状部１１０を支持する把持部１１６をさらに備えることが好ましい。ガスホールドアップ測定冶具１００では、人間の体温などにより透明管状部１１０に収容されたスラリーが温められ、ガスホールドアップ率の測定に影響しないようにするため、把持部１１６をさらに備えている。
【００３４】
また、把持部１１６は、キャップ部１１５の上端部１１７に連結される結束バンド１１８と、キャップ部１１５に連結される結束バンド１１８の下端部１１９ａの反対側にある上端部１１９ｂに連結される支持棹１２０とが設けられることが好ましい。これにより、透明管状部１１０と把持部１１６との角度を４５°〜１８０°へと自在に変更することができるので、測定位置の選択性に優れるようになる。
【００３５】
キャップ部１１５の形状は、特に限定されないが、上端部１１７に固定できる輪が設けられているのが好ましい。キャップ部１１５では、材質として、例えばポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリフェノールなどが挙げられる。これらは、耐水性や耐溶剤性などに優れている。
【００３６】
結束バンド１１８の形状は、特に限定されないが、輪のようなものがよい。また、結束バンド１１８は、可撓性の材料から構成されるのが好ましい。可撓性の材料としては、シリコーンゴム、エラストマー樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン又はその複合素材等の樹脂が使用されており、中でもシリコーンゴム又はエラストマー樹脂が挙げられる。ここで、エラストマー樹脂には、オレフィン系やスチレン系等が含まれる。
【００３７】
支持棹１２０の形状は、特に限定されないが、棒状のものがよい。また、支持棹１２０の材質は、特に限定されないが、金属製や木製などが挙げられる。
【００３８】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具の浮遊選鉱による使用状態を示す断面図である。まず、図１に示すガスホールドアップ測定冶具１００では、ガスホールドアップ測定冶具１００を、図２に示す浮選機１３０に入れる前、ボール弁１１３が封止弁部１１２に配置されている。次に、図２（Ａ）に示すように、透明管状部１３１の下端部１３２側から浮選機１３０の鉱液層１３３に支持棹１３４を用いて投入する。透明管状部１３１の下端部１３２を浮選機１３０のフロス層（泡沫層）１３５より下にある鉱液層１３３の測定したい部分（測定ポイント）に到達するまで、透明管状部１３１を鉱石スラリーの鉱液層１３３内に鉛直方向に下ろす。次に、測定ポイントに透明管状部１３１の下端部１３２が到達したら、透明管状部１３１を１秒間静置させて測定ポイントにある鉱液層１３３の鉱石スラリーを、封止弁部１３６に設けられる弁座１３７を介して採水する。その後、図２（Ｂ）に示すように、１秒経過後にボール弁１３８が弁座１３７を塞ぎ、封止弁部１３６から鉱液層１３３の鉱石スラリーが入らないように、振動を与えず速やかにガスホールドアップ測定冶具を鉛直方向に引き上げる。透明管状部１３１中の空気層の高さをメジャーの目盛りから読み取り、全体体積と溶液体積からガスホールドアップ率を算出する。なお、ガスホールドアップ測定冶具は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）で示す浮選機１３０との比率により決定される大きさに限定されるものではない。この図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、図面の説明を理解し易いようにガスホールドアップ測定冶具を実際のサイズよりも大きく表現している。
【００３９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具２００を示す断面図である。本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具２００は、図３に示すように、長手方向に延伸される第１の透明管状部２１０ａと、第１の透明管状部２１０ａの上端部２１１ａにおいて第１の封止弁部２１２ａを介して取り付けられ、長手方向に延伸される第２の透明管状部２１０ｂと、第１の透明管状部２１０ａの下端部２１１ｂに取り付けられる第２の封止弁部２１２ｂと、第１の封止弁部２１２ａに配置される第１のボール弁２１３ａと、第２の封止弁部２１２ｂに配置される第２のボール弁２１３ｂとを備える。そして、第１の封止弁部２１２ａには、第２の透明管状部２１０ｂの内径を縮径する第１の弁座２１４ａが設けられ、第２の封止弁部２１２ｂには、第１の透明管状部２１０ａの内径を縮径する第２の弁座２１４ｂが設けられ、第１のボール弁２１３ａの直径が、第２の透明管状部２１０ｂの内径より小さく、第１の弁座２１４ａの内径より大きく、第２のボール弁２１３ｂの直径が、第１の透明管状部２１０ａの内径より小さく、第２の弁座２１４ｂの内径より大きいことを特徴とする。
【００４０】
ガスホールドアップ測定冶具２００では、図３に示すように、第１の封止弁部の細径部と第１の透明管状部２１０ａとを取り付けるのに、緩衝部２１５を設けているのが好ましい。これにより、採水したスラリーの液漏れなどによるガスホールドアップ率の測定誤差を防ぐことができる。緩衝部２１５の材質には、特に限定されないが、シリコン部材などが挙げられる。例えば、緩衝部２１５には、シリコンテープを用いる。
【００４１】
ガスホールドアップ測定冶具２００では、図３に示すように、第２の透明管状部２１０ｂの上端部２１６ａから第２の透明管状部２１０ｂの下端部２１６ｂまでの長さＬ１１と、第１の透明管状部２１０ａの上端部２１１ａから第１の透明管状部２１０ａの下端部２１１ｂまでの長さＬ１２について、Ｌ１１：Ｌ１２＝３：７〜１：９であることが好ましい。これにより、採水後に、ガスホールドアップ測定冶具２００を引き上げる際に、第２の透明管状部２１０ｂの上端部２１６ａからの外気を遮断するために、第１のボール弁２１３ａが第１の封止弁部２１２ａを塞ぎ、第２のボール弁２１３ｂが第２の封止弁部２１２ｂを塞ぐ。その結果、図２に示すガスホールドアップ測定冶具２００では、より精度の高い測定結果を得ることができる。
【００４２】
ガスホールドアップ測定冶具２００には、図３に示すように、第２の透明管状部２１０ｂの上端部２１６ａに取り付けられるキャップ部２１７と、キャップ部２１７を介して第２の透明管状部２１０ｂを支持する把持部２１８をさらに備えることが好ましい。また、把持部２１８は、キャップ部２１７の上端部２１９に連結される結束バンド２２０と、キャップ部２１７に連結される結束バンド２２０の下端部２２１ａの反対側にある上端部２２１ｂに連結される支持棹２２２とが設けられることが好ましい。
【００４３】
また、ガスホールドアップ測定冶具２００では、第１の透明管状部において第２の封止弁部２１２ｂを介して取り付けられる透明管状スカート部（不図示）をさらに備えることが好ましい。これにより、ガスホールドアップ測定冶具２００によりスラリーを採水する際に、横方向からの採水を、上鉛直方向へと整流することができる。その結果、正確なガスホールドアップ率を測定することができる。
【００４４】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具の浮遊選鉱による使用状態を示す断面図である。まず、図３に示すガスホールドアップ測定冶具２００では、ガスホールドアップ測定冶具２００を図４に示す浮選機２３０に入れる前、第１の透明管状部２１０ａ内の第２のボール弁２１３ｂが第２の封止弁部２１２ｂ内に配置されている。次に、図４（Ａ）に示すように、第１の透明管状部２３１ａの下端部２３２側から浮選機の鉱液層２３３に支持棹２３４を用いて投入する。次に、図４Ａに示すように、第１の透明管状部２３１ａの下端部２３２を浮選機２３０のフロス層２３５より下にある鉱液層２３３の測定したい部分（測定ポイント）に到達するまで、第１の透明管状部２３１ａを鉱石スラリーの鉱液層２３３内に鉛直方向に下ろす。次に、測定ポイントに第１の透明管状部２３１ａの下端部２３２が到達したら、第１及び第２の透明管状部２３１ａ，２３１ｂを１秒間静置させて測定箇所にある鉱液層２３３の鉱石スラリーを第１及び第２の透明管状部２３１ａ，２３１ｂ内に採水する。その後、図４（Ｂ）に示すように、１秒経過後に、第１のボール弁２３６ａが第１の封止弁部２３７ａに設けられる第１の弁座２３８ａを塞ぎ、第２のボール弁２３６ｂが第２の封止弁部２３７ｂに設けられる第２の弁座２３８ｂを塞ぐので、第２の弁座２３８ｂから鉱液層２３３の鉱石スラリーが入らないように、振動を与えず速やかにガスホールドアップ測定冶具を鉛直方向に引き上げる。透明管状部中の空気層の高さをメジャーの目盛りから読み取り、後述する全体体積と溶液体積からガスホールドアップ率を算出する。なお、ガスホールドアップ測定冶具は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）と同様に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）で示す浮選機２３０との比率により決定される大きさに限定されるものではない。
【００４５】
これにより、スラリーの採水後に、ガスホールドアップ測定冶具を引き上げる際に、第１の封止弁部が第１のボール弁により栓をし、第２の封止弁部が第２のボール弁により栓をすることで、外気との接触を遮断することができる。このため、引き上げるスピードを意識する必要がなくなる。その結果、特に正確なガスホールドアップ率を測定することができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具を示す断面図である。本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具３００は、図５に示すように、長手方向に延伸される透明管状部３１０と、透明管状部３１０の下端部３１１ａに取り付けられる封止弁部３１２と、封止弁部３１２に配置されるボール弁３１３とを備える。そして、封止弁部３１２には、透明管状部３１０の内径を縮径する弁座３１４が設けられ、ボール弁３１３の直径が、透明管状部３１０の内径より小さく、弁座３１４の内径より大きい。また、透明管状部３１０の下端部３１１ａにおいて封止弁部３１２を介して取り付けられる透明管状スカート部３１５をさらに備えることを特徴とする。
【００４７】
ガスホールドアップ測定冶具３００では、図５に示すように、封止弁部３１２の細径部と透明管状部３１０とを取り付けるのに、緩衝部３１６を設けているのが好ましい。これにより、採水したスラリーの液漏れなどによるガスホールドアップ率の測定誤差を防ぐことができる。緩衝部の材質には、特に限定されないが、シリコン部材などが挙げられる。例えば、緩衝部２１５には、シリコンテープを用いる。
【００４８】
ガスホールドアップ測定冶具３００では、図５に示すように、透明管状部３１０の上端部３１１ｂから透明管状部３１０の下端部３１１ａまでの長さＬ２１と、透明管状部３１０の下端部３１１ａから透明管状スカート部３１５の下端部３１７の長さＬ２２とについて、Ｌ２１：Ｌ２２＝２：８〜９：１であることが好ましい。これにより、ガスホールドアップ測定冶具３００によりスラリーを採水する際に、横方向からの採水を、上鉛直方向へと整流することができる。さらに、正確なガスホールドアップ率を測定することができる。
【００４９】
ガスホールドアップ測定冶具３００には、図５に示すように、透明管状部３１０の上端部３１１ｂに取り付けられるキャップ部３１８と、キャップ部３１８を介して透明管状部３１０を支持する把持部３１９をさらに備えることが好ましい。また、把持部３１９は、キャップ部３１８の上端部３２０に連結される結束バンド３２１と、キャップ部３１８に連結される結束バンド３２１の下端部３２２ａの反対側にある上端部３２２ｂに連結される支持棹３２３とが設けられることが好ましい。
【００５０】
図６は、本発明の第３の実施形態に係るガスホールドアップ測定冶具の浮遊選鉱による使用状態を示す断面図である。まず、図５に示すガスホールドアップ測定冶具３００では、ガスホールドアップ測定冶具３００を図６（Ａ）に示す浮選機３３０に入れる前、透明管状部３１０内のボール弁３１３が下端部３１１ａに取り付けられる封止弁部３１２に配置される。次に、図６（Ａ）に示すように、透明管状スカート部３３１の下端部３３２側から浮選機の鉱液層３３３に支持棹３３４を用いて投入する。次に、図６Ａに示すように、透明管状スカート部３３１の下端部３３２が浮選機３３０のフロス層３３５より下にある鉱液層３３３の測定したい部分（測定ポイント）に到達するまで、透明管状部３３６を鉱石スラリーの鉱液層３３３内に鉛直方向に下ろす。次に、測定ポイントに透明管状スカート部３３１の下端部３３２が到達したら、透明管状部３３６を１秒間静置させて測定ポイントにある鉱液層３３３の鉱石スラリーを透明管状部３３６内に採水する。ここで、スラリーを採水する際に、横方向からの採水を、透明管状スカート部３３１を介して、上鉛直方向へと整流することができる。その後、図６（Ｂ）に示すように、１秒経過後にボール弁３３７が封止弁部３３８に設けられる弁座３３９を塞ぎ、弁座３３９から鉱石スラリーが入らないように、振動を与えず速やかにガスホールドアップ測定冶具を鉛直方向に引き上げる。透明管状部３３６中の空気層の高さをメジャーの目盛りから読み取り、後述する全体体積と溶液体積からガスホールドアップ率を算出する。なお、ガスホールドアップ測定冶具は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）並びに図４（Ａ）及び図４（Ｂ）と同様に、図６（Ａ）及び（Ｂ）で示す浮選機３３０との比率により決定される大きさに限定されるものではない。
【００５１】
以上で説明した通り、本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具は、従来と比べて、ガスホールドアップ率を測定するための操作性が容易である。また、本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具は、従来のようにプラントスケールに用いられていただけでなく、さらにプラントスケールからラボスケールといった幅広いスケール態様で使用することができる。
【００５２】
［２．ガスホールドアップ率の算出方法］
まず、本実施の形態に係るガスホールドアップ率の算出方法について説明する。本実施の形態に係るガスホールドアップ率の算出方法は、図７に示すように、容器内に収容されたスラリーに沈めることで透明管状部に採水する工程（以下、「採水工程Ｓ１」ともいう。）と、透明管状部にスラリーを採水した後に引き上げる工程（以下、「引上げ工程Ｓ２」ともいう。）と、透明管状部に得られるスラリーについて、ガスホールドアップ率を算出する工程（以下、「算出工程Ｓ３」ともいう。）とを有する。以下、各工程についてそれぞれ説明する。
【００５３】
＜２−１．採水工程＞
採水工程Ｓ１では、ガスホールドアップ測定冶具を鉱石スラリーに貯留された浮選機の鉱液層に沈めることでガスホールドアップ測定冶具の透明管状部に鉱石スラリーを採水する。
【００５４】
具体的には、採水工程Ｓ１では、例えば図１に示したガスホールドアップ測定冶具１００を鉱石スラリーが貯留された浮選機の鉱液層に鉛直方向に沈める。その際、ガスホールドアップ測定冶具１００の透明管状部１１０に取り付けられた封止弁部１１２に設けられる弁座１１４から鉱石スラリーが採水されることにより、封止弁部１１２内にあるボール弁１１３は、鉱石スラリーによる浮力で鉱石スラリーの水面上昇とともに浮く。これにより、ボール弁１１３と弁座１１４とが離間されるので、鉱石スラリーを、弁座１１４を介して採水し始める。次に、採水工程Ｓ１では、透明管状部１１０の下端部１１１ａをフロス層（泡沫層）より下の測定したい部分の鉱液層で１秒間静置する。これにより、透明管状部１１０内は、採水された鉱石スラリーとガス（空気）で充たされる。そして、採水工程Ｓ１では、１秒後、ボール弁１１３が、封止弁部１１２に設けられる弁座１１４を塞ぐこととなる。このため、ボール弁１１３が接地された弁座１１４が、鉱石スラリーを遮断するので、鉱石スラリーの採水を止めることができる。なお、採水工程Ｓ１では、図１に示したガスホールドアップ測定冶具１００だけでなく、図３に示したガスホールドアップ測定冶具２００や図５に示したガスホールドアップ測定冶具３００を用いることができる。
【００５５】
したがって、採水工程Ｓ１では、鉱石スラリーをガスホールドアップ測定冶具１００の透明管状部１１０に採水することができる。
【００５６】
＜２−２．引上げ工程＞
引上げ工程Ｓ２では、透明管状部１１０にスラリーを採水した後にガスホールドアップ測定冶具１００を引き上げる。
【００５７】
引上げ工程Ｓ２では、上述した採水工程Ｓ１で得られた鉱石スラリーを収容した透明管状部１１０を備えるガスホールドアップ測定冶具１００を、透明管状部１１０の両端部から鉱石スラリーが入らないように、透明管状部１１０を浮選機の鉱液層から取り出すため、振動を与えず速やかに鉛直方向に引き上げる。
【００５８】
したがって、引上げ工程Ｓ２では、鉱石スラリーを収容した透明管状部１１０を備えるガスホールドアップ測定冶具１００を引き上げることができる。
【００５９】
＜２−３．算出工程＞
算出工程Ｓ３では、透明管状部１１０に得られる鉱石スラリーについて、ガスホールドアップ率を下記式により算出する。
α＝{（ＶＧ−ＶＬ）／ＶＧ}×１００
α：ガスホールドアップ率（％）
ＶＧ：透明管状部の気泡体積と溶液体積の和（ｃｍ３）
ＶＬ：透明管状部の溶液体積（ｃｍ３）
【００６０】
算出工程Ｓ３では、上述した引上げ工程Ｓ２で引き上げたガスホールドアップ測定冶具１００に関し、透明管状部１１０のガス層の高さをメジャーの目盛りから読み取り、透明管状部１１０の底面積から透明管状部１１０の気泡体積（ＶＧ−ＶＬ）を求める。また、算出工程Ｓ３では、透明管状部１１０の液状層の高さをメジャーの目盛りから読み取り、透明管状部１１０の底面積から透明管状部１１０の溶液体積（ＶＬ）を求める。そして、算出工程Ｓ３では、透明管状部１１０の気泡体積（ＶＧ−ＶＬ）と透明管状部１１０の溶液体積（ＶＬ）とを上述した式にそれぞれ値を代入して、ガスホールドアップ率を算出する。
【００６１】
したがって、算出工程Ｓ３では、浮選機内のガスホールドアップ率を算出することができる。
【００６２】
以上で説明した通り、本実施の形態に係るガスホールドアップ率の算出方法では、ガスホールドアップ率を測定するための操作性が容易であり、ガスホールドアップ率を簡易的に算出することができる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００６４】
まず、実施例では、本実施の形態に係るガスホールドアップ測定冶具は、ＰＶＣ製の透明管状部（円筒）と、透明管状部の下端部に取り付けられる封止弁部と、ＰＥ性の封止弁部に配置されるＰＶＣ製のボール弁とを備えていた。封止弁部には、透明管状部の内径を縮径する弁座が設けられ、ボール弁の直径（１６ｍｍ）が、透明管状部の内径（１６．５ｍｍ）より小さく、弁座の内径（１４ｍｍ）より大きかった。透明管状部は、メジャー（目盛り）を貼付したものを準備した。なお、この透明管状部は、外径が１８ｍｍであった。また、実施例では、透明管状部の上端部に取り付けられたキャップ部と結束バンドを取り付け、結束バンドと金属製である支持棹をビニールテープで結んだ。
【００６５】
ガスホールドアップ冶具では、ガスホールドアップ率の正確さを証明するため、ジェームソン浮選機のガスホールドアップ率の値を以下の２通りの方法で測定した。
【００６６】
測定方法１では、上述した浮選機内に起泡剤（ＭＩＢＣ（4-メチル-2-ペンタノール(4-methyl-2-pentanol)）、添加量３０μＬ）の混ざった水道水だけ（空気は導入しない）を充填させ、液面高さを測定し初期の体積を求めた。測定方法１では、貯水された水道水に０．２Ｌ／ｍｉｎの空気を導入し、２インチマイクロセルを用いて、液面より上部のフロス層（泡層）を空気と仮定し、液面高さを測定し体積を求めた。測定方法１では、初期体積からの増加分が気泡体積に相当することから、気泡体積と溶液体積の和が２９６１（ｃｍ３）であり、気泡体積が２５７．４（ｃｍ３）であったので、これらの値を用いて下記式によりガスホールドアップ率を算出した。
α＝{（ＶＧ−ＶＬ）／ＶＧ}×１００
α：ガスホールドアップ率（％）
ＶＧ：気泡体積と溶液体積の和（ｃｍ３）
ＶＬ：溶液体積（ｃｍ３）
【００６７】
この結果、測定方法１で算出したガスホールドアップ率の値は８．７％であった。
【００６８】
測定方法２では、上述した浮選機内に起泡剤の混ざった水道水を入れ、０．２Ｌ／ｍｉｎの空気を導入した。測定方法２では、図１に示すガスホールドアップ冶具をフロス層より下に導入し、ボール弁が弁座を塞いだ後、速やかに引き上げ、液面高さを測定した。そして、全体体積と溶液体積から下記式によりガスホールドアップ率を算出した。
α＝{（ＶＧ−ＶＬ）／ＶＧ}×１００
α：ガスホールドアップ率（％）
ＶＧ：透明管状部の気泡体積と溶液体積の和（ｃｍ３）
ＶＬ：透明管状部の溶液体積（ｃｍ３）
【００６９】
測定方法２では、気泡体積と溶液体積の和が６７．２（ｃｍ３）であり、気泡体積が５．１５（ｃｍ３）であったので、これらの値を用いてガスホールドアップ率を算出した。
【００７０】
この結果、測定方法２で算出したガスホールドアップ率の値は７．７％であった。
【００７１】
（考察）
実施例では、測定方法１で算出したガスホールドアップの値は８．７％であり、測定方法２で算出したガスホールドアップの値は７．７％であった。測定方法１及び２によるガスホールドアップの値が概ね一致していることから、図１で示したガスホールドアップ測定冶具により、ガスホールドアップ率を精度良く測定することができると考えられる。
【００７２】
また、測定方法１で用いた２インチマイクロセルは、横幅が５．０８ｃｍであった。一方、測定方法２で用いたガスホールドアップ冶具は、外径が１８ｍｍであった。これより、このガスホールドアップ冶具は、従来の２インチマイクロセルの横幅より約１／３も縮小することができた。したがって、本実施の形態に係るガスホールドアップ冶具は、小型化といったメリットも有していることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のガスホールドアップ測定冶具及びガスホールドアップ率の算出方法は、非鉄金属製錬における浮遊選鉱工程に好適に利用することができ、極めて有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１００  ガスホールドアップ測定冶具、１１０  透明管状部、１１１ａ  下端部、１１１ｂ  上端部、１１２  封止弁部、１１３  ボール弁、１１４  弁座、１１５  キャップ部、１１６  把持部、１１７  キャップ部の上端部、１１８  結束バンド、１１９ａ  結束バンドの下端部、１１９ｂ  結束バンドの上端部、１２０  支持棹、２００  ガスホールドアップ測定冶具、２１０ａ  第１の透明管状部、２１０ｂ  第２の透明管状部、２１１ａ  第１の透明管状部の上端部、２１１ｂ  第１の透明管状部の下端部、２１２ａ  第１の封止弁部、２１２ｂ  第２の封止弁部、２１３ａ  第１のボール弁、２１３ｂ  第２のボール弁、２１４ａ  第１の弁座、２１４ｂ  第２の弁座、２１５  緩衝部、２１６ａ  第２の透明管状部の上端部、２１６ｂ  第２の透明管状部の下端部、２１７  キャップ部、２１８  把持部、２１９  キャップ部の上端部、２２０  結束バンド、２２１ａ  結束バンドの下端部、２２１ｂ  結束バンドの上端部、２２２  支持棹、３００  ガスホールドアップ測定冶具、３１０  透明管状部、３１１ａ  下端部、３１１ｂ  上端部、３１２  封止弁部、３１３  ボール弁、３１４  弁座、３１５  透明管状スカート部、３１６  緩衝部、３１７  透明管状スカート部の下端部、３１８  キャップ部、３１９  把持部、３２０  キャップ部の上端部、３２１  結束バンド、３２２ａ  結束バンドの下端部、３２２ｂ  結束バンドの上端部、３２３  支持棹、Ｓ１  採水工程、Ｓ２  引上げ工程、Ｓ３  算出工程
【図１】
0006536332.tif 000002
【図２】
0006536332.tif 000003
【図３】
0006536332.tif 000004
【図４】
0006536332.tif 000005
【図５】
0006536332.tif 000006
【図６】
0006536332.tif 000007
【図７】
0006536332.tif 000008
【図８】
0006536332.tif 000009