Čo je to flotačný okruh a ako to funguje? Sprievodca výrobcom

Postavte sa na prevádzkovú podlahu medeného, ​​oloveno-zinkového alebo fosfátového koncentrátora a uvidíte tú istú scénu: dlhé rady pravouhlých nádrží, z ktorých každá víri tmavú miazgu pod vrstvou peny pokrytej minerálom, prepojené žľabmi, rúrkami a čerpadlami. Týmto usporiadaným systémom je flotačný okruh.

Aby som odpovedal priamo na otázku: flotačný okruh je plánovaná sekvencia flotačných buniek a podporných zariadení, vrátane klimatizačných nádrží, dúchadiel, čerpadiel, žľabov a zahusťovadiel, ktorými v definovaných stupňoch prúdi jemne mletá ruda. Cenné minerálne častice sa viažu na vzduchové bubliny, stúpajú do peny a odstraňujú sa ako koncentrát, zatiaľ čo nežiaduce častice hlušiny zostávajú vlhké, klesajú a opúšťajú rastlinu ako hlušina.

Na sekvencii záleží viac ako na akomkoľvek samostatnom stroji. Drsnejšie bunky urobia prvé zotavenie, zachytávacie bunky zametú to, čo drsňáci zmeškali, a čistejšie bunky upravia penu na úroveň, za ktorú v skutočnosti zaplatí huta alebo chemický závod. Dobre usporiadaný okruh bežne získava 85 až 95 percent cenného kovu v rude. Zle usporiadaný môže nechať niekoľko percentuálnych bodov kovu, často celú ziskovú maržu, pochovaných v odkalisku.

Táto príručka vysvetľuje, čo robí každá časť okruhu, prečo sú stupne usporiadané tak, ako sú, ako sa vyberajú stroje pre jednotlivé úlohy a čo je potrebné pripraviť pred objednaním zariadenia. Je napísaná z pohľadu výrobcu, ktorý tieto systémy navrhuje, vyrába, inštaluje a uvádza do prevádzky ako kompletné závody na spracovanie minerálov.

Čo je vlastne flotačný okruh

Flotačný stroj a flotačný okruh nie sú to isté a rozlišovanie má skutočné dôsledky pri nákupe zariadenia. Flotačný stroj je jedna miešaná nádrž, ktorá rozptyľuje vzduch do buničiny. Flotačný okruh je kompletné usporiadanie týchto nádrží do etáp, spolu so všetkým, čo medzi nimi pohybuje buničinou a penou. Kúpou stroja získate jednu pracovnú stanicu; navrhnutím okruhu získate výrobnú linku s vlastnými slučkami kontroly kvality.

Kompletný obvod zvyčajne obsahuje tieto prvky:

• Kondicionačné a zmiešavacie nádrže, kde sa rozomletá ruda dostáva do kontaktu so zberačmi, napeňovačmi a modifikátormi pred začatím flotácie.
• Hrubšia banka, čo znamená niekoľko buniek zapojených do série, ktorá prijíma čerstvú mletú dužinu.
• Zberná banka, ktorá spracuje hrubšiu hlušinu predtým, ako sa vyhodí.
• Jeden alebo viac čistejších stupňov, ktoré vylepšujú hrubšiu penu, niekedy s krokom prebrúsenia medzi nimi.
• Čerpadlá, práčky a potrubia, ktoré premiestňujú dužinu, penu a cirkulujúce prostredky z javiska na javisko.
• Vzduchový systém: samonasávacie stroje nasávajú svoj vlastný vzduch, zatiaľ čo vzduchom poháňané stroje sú napájané špeciálnymi dúchadlami.
• Zahusťovadlá po prúde, ktoré usadzujú koncentráty a hlušinu a vracajú vyčistenú vodu do závodu.

Slovo "obvod" opisuje slučky vo vnútri tohto usporiadania. Nie každá častica pláva správne na prvýkrát, takže medziprodukty nazývané medziprodukty sa čerpajú späť do skorších štádií a prechádzajú cez niektoré bunky viackrát. Okruh preto nikdy nie je priamka; je to sieť s riadenou recirkuláciou a práve táto sieť mení princíp chemickej separácie na stabilný, každodenný výsledok výroby.

Tieto tri úlohy sa objavujú takmer v každom koncentrátore sulfidov kovov na svete, od niekoľkých ton za deň až po desiatky tisíc. Čo sa medzi rastlinami mení, je počet buniek v každom štádiu, veľkosť buniek a ako agresívne sú štádiá tlačené smerom k zotaveniu alebo k stupňu.

Ako funguje proces flotácie peny vo vnútri každej bunky

Flotácia je proces povrchovej chémie prezlečený do ťažkého priemyslu. Predtým, ako okruh môže niečo urobiť, musí byť ruda rozomletá dostatočne jemne, aby sa cenné minerálne zrná oddelili alebo uvoľnili z odpadovej horniny, ktorá ich obklopuje. V mnohých sulfidových okruhoch to znamená mletie približne 55 až 80 percent s presahom 74 mikrónov, vyrobené guľovým mlynom pracujúcim v uzavretom okruhu s triedičom. Ak sú častice stále uzamknuté, žiadna schéma reagencií na zemi nemôže vyniesť hodnotu čisto.

Nasleduje kondicionovanie. Buničina sa mieša v miešacích nádržiach, pričom sa pridávajú činidlá. Kolektory adsorbujú na povrchy cenné minerály a robia ich vodoodpudivými, čo je základný trik. Depresanty robia opak pre minerály, ktoré chcete zanechať, udržujú ich vlhké a pasívne. Modifikátory, ako je vápno, nastavujú pH buničiny tak, aby sa všetky tieto chemikálie správali podľa plánu.

Vo vnútri samotnej flotačnej bunky rotujúce obežné koleso strihá prichádzajúci vzduch na milióny jemných bublín a udržuje buničinu v suspenzii. Potom sa v rýchlom slede dejú tri veci: bubliny sa zrazia s časticami, hydrofóbne častice sa prichytia k bublinkovej fólii a naplnené bubliny vystúpia cez buničinu do penovej vrstvy na povrchu. Pena nie je len pena; je to pracovná zóna, kde unášaná voda a slabo prichytené častice hlušiny odtekajú späť dole, čím sa zvyšuje úroveň toho, čo zostáva. Mineralizovaná pena preteká cez práčku v hornej časti bunky ako koncentrát, zatiaľ čo vyradené častice opúšťajú spodok alebo stranu stroja ako hlušina.

O tom, čo môže plávať, rozhoduje chémia. Klasickým príkladom je sfalerit, minerál zinkovej rudy: bežné zberače sulfidov sa ho sotva dotýkajú, kým síran meďnatý neaktivuje jeho povrch pri pH okolo 10,5 až 11. Naproti tomu pyrit je v mnohých okruhoch zadržiavaný jednoducho udržiavaním vysokej dávky vápna. To je dôvod, prečo dve rastliny plávajúce rôzne rudy môžu vyzerať hardvérovo takmer identicky a v praxi sa správať úplne inak.

Drsnejšie, Scavenger, Čistič, Recleaner: Štyri stupne flotačného okruhu

Prvý záver: fázy existujú, pretože zotavenie a stúpanie ťahajú opačným smerom. Bunka môže všetko uchopiť rýchlo, na nízkej úrovni, alebo si dať čas a vyprodukovať niečo čisté s nízkou výťažnosťou. Okruh rozdeľuje tento konflikt na samostatné fázy, takže každý z nich môže byť optimalizovaný pre jednu úlohu.

Drsnejšie štádium

Hrubšia banka dostáva čerstvú, upravenú dužinu a je navrhnutá skôr pre rýchlosť a úplnosť regenerácie ako pre kvalitu. Hrubší koncentrát je zvyčajne stredný produkt, príliš nízky na predaj, ale obsahuje väčšinu hodnoty, ktorá nakoniec opustí závod. Drsnejšie bunky preto bežia s plytšou penou a agresívnym prevzdušňovaním.

Scavenger stage

Scavenger banka zaobchádza so všetkým, čo drsnejší odmietli. Jeho koncentrát je chudý, takže sa namiesto prepravy prečerpáva späť do hrubšieho krmiva alebo sa pripája do prúdu čističa. Jediným účelom čističa je uistiť sa, že konečná hlušina je skutočný odpad. Na zle vyladenom závode je čistička miestom, kde môžete doslova sledovať, ako peniaze opúšťajú budovu, pretože akékoľvek hodnoty, ktoré minuli, sú definitívne preč.

Čistejšie a znovučistejšie stupne

Čistiace prostriedky odoberú hrubšiu penu a vylepšia ju. Pena je tu hlbšia, časy zotrvania na tonu sú dlhšie a na povrch peny sa niekedy pridáva premývacia voda, aby zahnala unášanú hlušinu späť do dužiny. Prísne špecifikácie koncentrátov alebo jemnozrnných rúd môžu odôvodniť druhú fázu čistenia, prečistenie alebo prebrúsenie medzi hrubovaním a čistením, aby kompozitné častice dostali ďalšiu šancu na uvoľnenie.

Medziprodukty a obehové záťaže

Každý medziprodukt, ktorý sa otáča dozadu, je medziprodukt. Cirkulačné zaťaženie v desiatkach percent je vo flotačných zariadeniach normálne a čerpadlá a práčky musia byť pre ne dimenzované od prvého dňa. Keď operátori hovoria, že okruh je "stabilný", zvyčajne to znamená, že tieto slučky dosiahli rovnováhu: to, čo sa deje, prichádza konštantnou rýchlosťou.

Konfigurácia okruhu a výber flotačného stroja

Konfigurácia je kostra závodu a je vybraná z rudy, nie z katalógu. Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje konfigurácie, ktoré najčastejšie navrhujeme pri EPC pri spracovaní minerálov.

V rámci ktorejkoľvek fázy sú bunky zapojené do série, takže buničina postupne vidí každý stroj. Keď tonáž rastie, tok sa rozdeľuje medzi paralelné banky, pretože jedna banka by buď potrebovala obrovské bunky, alebo by sa vzdala času zotrvania. Získanie správnej aritmetiky banky je jednoduché, keď je známy požadovaný čas zotrvania, a je to jeden z najbežnejších výpočtov za kotáciou na flotáciu.

Výber stroja potom nasleduje po povinnosti. Samonasávacie stroje typu SF, BF, GF a JJF si vytvárajú vlastné nasávanie vzduchu v zóne obežného kolesa. Tým sa odstráni dúchací systém pre tieto bunky a v usporiadaní medzi bunkami sa pena nechá tiecť gravitáciou medzi strojmi bez penových čerpadiel. Sú vhodné pre stredne veľké závody a pre čistejšie prevádzky, kde je každá bunka prevádzkovaná pri inej hĺbke a úrovni peny.

Vzduchom poháňané stroje, ako sú typy XCF a KYF, dostávajú nízkotlakový vzduch z dúchadiel namiesto nasávania. Obežné koleso beží s nižšou obvodovou rýchlosťou, čo znižuje opotrebovanie a vyhovuje veľkým objemom nádrží. V spárovanom usporiadaní môžu bunky XCF čerpať penu zo susedných buniek KYF, takže kombinovaná banka nepotrebuje žiadne medziľahlé penové čerpadlá. Pri veľkých hrubších a čistiacich prácach to šetrí vybavenie, podlahovú plochu a hodiny údržby.

Špeciálne buničiny si vyžadujú špeciálne stroje. Hrubé častice a vyššie hustoty buničiny, ktoré sa vyskytujú pri určitých úpravách hlušiny a nekovových aplikáciách, si vyžadujú stroje navrhnuté pre silnejšie odpruženie, ako je typ CLF. Rovnaká logika platí ďaleko za hranicami sulfidov kovov: fosfátová hornina, potaš a iné priemyselné minerály tiež plávajú a náš projekt zariadenia na flotáciu fosfátových hornín pre veľkú skupinu hnojív sa riadil presne tým istým zdôvodnením hrubšieho zachytávača a čističa s úplne odlišnou schémou reagencií.

Rýchly príklad veľkosti ukazuje, ako sa stretávajú konfigurácia a hardvér. Koncentrátor spracovávajúci 3 000 ton rudy za deň s obsahom približne 33 percent pevných látok posiela do flotácie približne 300 metrov kubických buničiny za hodinu. Ak testovacia práca hovorí, že hrubovačky potrebujú osem minút zdržania, štádium potrebuje asi 40 metrov kubických efektívneho objemu, čo môžu byť štyri bunky s objemom 10 metrov kubických alebo dve bunky s objemom 20. Výpočet zachytávača sa riadi rovnakým vzorom a čističe sú dimenzované podľa tonáže koncentrátu a nie podľa tonáže krmiva.

Čo napája okruh a čo ho opúšťa

Proti prúdu je okruh len taký kvalitný, aká je jeho príprava krmiva. Stupeň mletia, typicky guľový mlyn s mokrou mriežkou uzavretý špirálovým triedičom alebo hydrocyklónom, nastavuje distribúciu veľkosti častíc, ktorú musí flotácia zvládnuť. Ak klasifikácia driftuje a hrubé zrná prekĺznu, skončia v hrubších bunkách, kde ich bubliny nedokážu zdvihnúť, a hlásia sa priamo do hlušiny. To je dôvod, prečo skúsení operátori sledujú triedič takmer tak pozorne ako penu.

Medzi mletím a flotáciou je kondicionovanie, najviac podceňovaný krok v závode. Zberače potrebujú minúty kontaktného času, aby sa správne adsorbovali, a husté dužiny musia zostať úplne suspendované, aby každá častica videla činidlo. V projektoch manipulujúcich s hustou alebo viskóznou buničinou špecifikujeme vysoko koncentrované miešanie pred bunkami práve preto, že zle upravené krmivo nie je možné zachrániť po prúde, bez ohľadu na to, aké dobré sú stroje.

Po prúde si oba produkty vyžadujú manipuláciu. Koncentrát prúdi do zahusťovadla, bežne typu so stredovým pohonom, kde sa usadzujú pevné látky a spodný tok dodáva filtráciu pred tavením alebo chemickým spracovaním. Hlušina sa tiež zahustí a získaná voda sa vráti do závodu. Vodná bilancia si zaslúži skutočnú inžiniersku pozornosť: v suchom prostredí a prostredí slaných jazier, kde staviame veľké zariadenia na miešanie a separáciu potaše a lítia, je každý recyklovaný kubický meter vody, ktorú miesto nemusí čerpať odinakiaľ.

Prevádzkové parametre, ktoré rozhodujú o obnove

Operátor efektívne ovláda dve páky: chémiu a fyziku. Chémia zahŕňa dávkovanie činidiel a pH. Fyzika pokrýva hustotu, hĺbku peny, rýchlosť vzduchu a hladinu. V tabuľke nižšie sú uvedené parametre, na ktorých najviac záleží, s rozsahmi, ktoré sú skôr typickými východiskovými bodmi než univerzálnymi odpoveďami.

Jedna zásada z prevádzkových skúseností preváži akékoľvek jedno číslo: stabilita poráža dokonalosť. Hustota podávania, ktorá sa pohybuje o niekoľko bodov, posúva všetko smerom po prúde, vrátane štruktúry peny, úrovní a potreby činidla. Rastliny, ktoré merajú hustotu dužiny a prietok v prívode do okruhu a skorigujú drift, udržujú zotavenie oveľa ľahšie ako rastliny, ktoré upravujú bunky potom, čo je poškodenie viditeľné v testovacom laboratóriu. Konzistentné dávkovanie z kalibrovaných púmp a zaznamenaný záznam peny v porovnaní s výsledkami testu urobia pre zotavenie za rok viac ako akýkoľvek jeden hrdinský posun.

Ako sa meria výkon obvodu: stupeň, zotavenie a kompromis

Dve čísla opisujú flotačný obvod. Grade je obsah kovu v koncentráte vyjadrený v percentách. Výťažnosť je podiel kovu v krmive, ktorý sa hlási k tomuto koncentrátu. Závod môže mať vynikajúci stupeň a slabé zotavenie, alebo naopak, a rozdiel medzi nimi je v tom, kde si dizajn obvodu zarába na svoje miesto.

Výťažnosť sa vypočíta zo vzorca pre dva produkty: Percento výťažnosti sa rovná c vynásobené (f mínus t), delené f vynásobené (c mínus t), krát 100, kde f je druh krmiva, c je stupeň koncentrátu a t je stupeň hlušiny. Vezmite medený okruh s 1,0 percentným plnivom, 25 percentným koncentrátom a 0,08 percentami v konečnej hlušine. Výpočet dáva 25 krát 0,92, delené 1,0 krát 24,92, čo je asi 92,3-percentné zotavenie. Tento jediný údaj, ktorý sa denne sleduje, hovorí manažmentu, či si okruh drží svoj dizajnový výkon.

Veľkosť častíc vysvetľuje mnohé nedostatky pri obnove. Bubliny efektívne prenášajú častice strednej veľkosti; hrubé častice sa oddeľujú vlastnou váhou a jemné slizy sledujú vodu do peny alebo sa vôbec odmietajú prichytiť.

Kompromis nasleduje priamo: posunutie stupňa vyššie, s hlbšími čistejšími penami a prísnejšou kontrolou reagencií, zvyčajne stojí určité zotavenie a doháňanie všetkých posledných častíc stojí stupeň. Viac čistejších etáp, prebrúsenie medzi hrubovaním a čistením a lepšia klasifikácia v smere toku je spôsob, akým závod nakupuje oboje naraz. Toto sú rozhodnutia o dizajne, nie úpravy po zmene, čo je presne dôvod, prečo je časť o konfigurácii v tejto príručke dôležitejšia ako akýkoľvek tip na obsluhu.

Bežné problémy s flotačným okruhom a praktické riešenia

Väčšina problémov s okruhom sa ohlási v pene skôr, ako sa objavia v testoch. Karty nižšie spájajú šesť symptómov, na ktoré sa nás najčastejšie pýtame, s ich zvyčajnými príčinami a činnosťami, ktoré skutočne fungujú.

Vzorec, ktorý stojí za zapamätanie: opakujúce sa problémy v bunkách zvyčajne súvisia skôr s predchádzajúcou klasifikáciou alebo variabilitou krmiva, než so samotnými flotačnými strojmi. Opraviť príčinu raz prekoná úpravu symptómov pri každej zmene a to je dôvod, prečo naše tímy uvádzajúce do prevádzky vždy začínajú na vyprázdnení mlyna a pracujú vpred.

Od skúšobnej práce po bežiaci závod

Flotačný obvod je navrhnutý na dátach a dátová cesta je dobre zavedená. Dávkové flotačné testy na vzorkách vrtných jadier alebo kanálov určujú, ktoré činidlá fungujú a ako rýchlo minerál pláva. Testy s uzamknutým cyklom potom simulujú cirkulujúce medziprodukty skutočného závodu, odhaľujúce stupne a výťažnosti, ktoré sú skutočne udržateľné, a nie lichotivé čísla jedného prechodu. Pri väčších investíciách pilotná kampaň potvrdzuje časy zotrvania a správanie pri manipulácii s penou v zmysluplnom rozsahu.

Tieto výsledky sa premietnu priamo do hardvéru: doby zotrvania po jednotlivých fázach, objemy článkov, typy strojov, funkcie dúchadla a čerpadiel a zariadenia na miešanie a zahusťovanie okolo článkov. Dodanie tohto ako jedného balíka je to, čo EPC na spracovanie minerálov v praxi znamená, a preto sa naša produktová rada pohybuje od drvenia a mletia cez miešanie, flotáciu, zahusťovanie a lúhovanie, takže žiadne štádium nie je dimenzované odhadom tak, aby zodpovedalo zariadeniu iného dodávateľa.

Existujúce obvody sa tiež prestavujú a často najrýchlejší zisk z obnovy v závode pochádza skôr z prekonfigurovania buniek ako z ich pridávania. Rudy sa menia, keďže bane idú hlbšie, a okruh navrhnutý pred desiatimi rokmi môže teraz čistiť inú mineralógiu. Náš projekt technickej reformy flotácie zinku s kapacitou 3 000 ton za deň je typickým prípadom: rovnaké miesto, rovnaká všeobecná trieda vybavenia, nová konfigurácia a logika činidla prispôsobená aktuálnej rude.

Uvedenie do prevádzky potom nasleduje sekvenciu, ktorá sa stáva rutinou: mechanická erekcia, testovanie vody, prvé privádzanie rudy, potom činidlo a ladenie hladiny, až kým si okruh neudrží svoj dizajn. Rastliny, ktoré majú na toto obdobie ladenia realistický rozpočet, dosahujú výkonnostný štítok bez drámy; závody, ktoré považujú uvedenie do prevádzky ako dodatočný nápad, na to zvyčajne doplatia zmeškanou výrobou počas prvých mesiacov.

Čo skontrolovať pred objednaním flotačného zariadenia

Cenové ponuky zariadení môžu na papieri vyzerať identicky a v závode môžu fungovať veľmi odlišne. Na základe toho, čo vidíme, keď k nám zákazníci prídu po náročnom nákupe, tieto kontroly oddeľujú obstarávanie zvuku od drahých lekcií:

1. Potvrďte údaje rudy za dizajnom. Požiadajte o najnovšie testy, mineralógiu a distribúciu veľkosti častíc, ktoré predajca použil, a uistite sa, že popisujú vašu rudu, nie predpoklad.
2. Požiadajte o efektívny objem, nie objem nádrže. Mŕtve rohy a skreslené vzory prúdenia skracujú skutočný čas zotrvania a rozdiel môže pokojne stáť niekoľko percent obnovy.
3. Prispôsobte typ stroja veľkosti častíc a hustote buničiny. Hrubé a husté dužiny potrebujú stroje určené pre ne, nie univerzálnu bunku s väčším priskrutkovaným motorom.
4. Skontrolujte výrobné materiály. Obežné kolesá, difúzory, hriadele a vložky určujú životnosť; potvrďte špecifikácie gumy alebo polyuretánu a predpokladané intervaly výmeny.
5. Skontrolujte vzduchový systém. Pre vzduchom poháňané banky potvrďte veľkosť ventilátora, tlakovú rezervu a pohotovostnú kapacitu, pretože regenerácia sa zastaví, keď sa zastaví vzduch.
6. Potvrďte dostupnosť opotrebiteľných dielov a dodacie podmienky pred podpisom, nie po opotrebovaní prvej súpravy.
7. Trvajte na podpore inštalácie a uvedenia do prevádzky s definovanými míľnikmi, vrátane pomoci pri prvom podávaní a ladenia obnovy.
8. Požiadajte o referencie na rovnaký druh rudy a skutočne ich kontaktujte. Desať minút telefonovania s operačným zariadením je cennejšie ako akákoľvek brožúra.

Z našej strany: továreň v Zhuji, Zhejiang strávila desaťročia budovaním hydrometalurgických a zušľachťovacích zariadení, prevádzkuje výskumné a vývojové centrum spolu s približne 200 testovacími a výrobnými strojmi, pracuje v rámci systému riadenia kvality ISO9001 a dodáva viac ako 25 000 ton kovových konštrukcií a výrobkov ročne. Projekty v oblasti medi, zinku, molybdénu, fosfátu, potaše a lítia v Číne aj v juhovýchodnej Ázii, na Strednom východe av Afrike nám poskytujú referenčný zoznam, ktorý odporúčame každému potenciálnemu zákazníkovi skontrolovať.

Časté otázky týkajúce sa flotačného okruhu

Ak plánujete nový koncentrátor alebo prestavbu existujúceho okruhu okolo zmenenej rudy, najrýchlejším ďalším krokom je technický rozhovor podložený údajmi. Pošlite základné informácie, čo znamená cieľovú priepustnosť, analýzu hlavy, zloženie minerálov, očakávanú veľkosť mletia a špecifikáciu koncentrátu a môže byť pripravený návrh okruhu po etapách s výpočtami doby zdržania, výberom stroja a rozložením, ktoré vyhovuje vašej lokalite. Tento návrh, nie katalóg, je to, čo vám povie, čo okruh skutočne urobí s vašou rudou