Vaahdotusprosessin optimoinnin tehostaminen: hydrodynaamisten mittausten, kuplakokokarakterisoinnin ja drift flux-mallinnuksen integrointi teollisiin sovelluksiin.

Merkittävin rikastustekninen yksikköprosessi on vaahdotus, jossa erotetaan arvomineraalit arvottomista, nk. harmemineraaleista. Hienojakoiset hydrofobiset harmemineraalit kulkeutuvat helposti vesiväliaineen mukana arvomineraalirikasteeseen heikentäen sen laatua. Väitöskirjatyössä on keskitytty tarkastelemaan mineraalipartikkeli-vesilietteen vaikutusta vaahdotusprosessiin. Työssä esitellään innovatiivinen anturipohjainen menetelmä, jolla voidaan arvioida pinta-aktiivisten reagenssien vaikutusta vaahtokuplien hydrodynaamisiin ominaisuuksiin ja edelleen kuplakokojakauman ennustettavuutta.

Väitöskirjatyössä kehitetty uusi algoritmiperusteinen menetelmä kaasun (ilma) tilavuuden mittaukseen parantaa kaasuvuolaskujen tarkkuutta. Kokeellisessa tutkimuksessa saadut tulokset ja teollisen laitteen validointi osoittavat, että uusi systeemi kykenee mittaamaan teoreettista kaasuvuota reaaliaikaisesti ja samalla kalibroimaan itsensä virhemarginaalin ollessa 2% ja vaahtopatjan paksuuden vaihteluvälin ollessa +/- 1 [cm]. Tämän lisäksi työssä esitellään teollisuusympäristössä validoitu (TRL8) moniparametrianturi teollisten vaahdotuskennojen kaasun dispersiomittauksiin.

Tutkimuksessa on sisällytetty reagenssiparametri nk. drift flux-malliin, mikä auttaa selvittämään pinta-aktiivisten reagenssien vaikutusta vaahtokuplien hydrodynamiikkaan. Tällä pyritään parantamaan kuplakokojakauman ennustettavuutta. Tulokset osoittavat, että drift flux-mittaukseen perustuvan kuplakoon arvioinnin tarkkuus kolonnivaahdotuksessa on alentunut, mikä osaltaan auttaa ymmärtämään paremmin pinta-aktiivisten aineiden vaikutusta kuplaparven hydrodynamiikkaan.

Työssä kehitetyt ratkaisut- reaaliaikainen kaasun dispersion mittausanturi ja kuplakokomittausten uudet algoritmit- optimoivat vaahdotusprosessia parantamalla kuplakokojakaumamittausten tarkkuutta. Kuplakokojakaumien vertailu helpottuu kuplankatselualgoritmin avulla, joka ennustaa kokojakaumaa alle 5%:n virhemarginaalilla derivaation ollessa noin 0.1 mm D32:n määrityksessä.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että väitöskirjatyössä tehdyllä tutkimuksella, erityisesti kaasuvuon reaaliaikaiseen mittauksen ja vaahtopatjan syvyyden mittaukseen kehitetyillä anturiratkaisuilla sekä kuplankatseluanturin sijainnilla, on merkittävä vaikutus mineraalien rikastuksessa. Tehty tutkimus auttaa ymmärtämään paremmin pinta-aktiivisten aineiden ja kuplan hydrodynamiikan välistä vuorovaikutusta. Kehitetyt innovatiiviset ratkaisut voivat merkittävästi lisätä kaasun dispersiomittausten tarkkuutta ja kuplakokojakauman ennustettavuutta teollisissa vaahdotuskennoissa.