Što je flotacijski krug i kako radi? Proizvođački vodič

Stanite na radni pod koncentratora bakra, olovo-cinka ili fosfata i vidjet ćete isti prizor: dugi nizovi pravokutnih spremnika, od kojih svaki miješa tamnu pulpu ispod sloja pjene obložene mineralima, povezanih odvodima, cijevima i pumpama. Taj uređeni sustav je flotacijski krug.

Da izravno odgovorim na pitanje: krug flotacije je planirani slijed flotacijskih ćelija i prateće opreme, uključujući spremnike za kondicioniranje, puhala, pumpe, praonice i zgušnjivače, kroz koje fino mljevena rudača teče u definiranim fazama. Vrijedne mineralne čestice vežu se za mjehuriće zraka, dižu se u pjenu i skidaju se kao koncentrat, dok neželjene čestice gangue ostaju mokre, tonu i napuštaju biljku kao jalovinu.

Redoslijed je važniji od bilo kojeg pojedinačnog stroja. Grublje stanice se prvi oporavljaju, stanice čistači čiste ono što su grubljači propustili, a čišće stanice poboljšavaju pjenu na stupanj koji će talionica ili kemijska tvornica zapravo platiti. Dobro uređen krug rutinski obnavlja 85 do 95 posto vrijednog metala u rudi. Loše uređena može ostaviti nekoliko postotnih bodova metala, često cijelu profitnu maržu, zakopanu u brani jalovine.

Ovaj vodič objašnjava što svaki dio strujnog kruga radi, zašto su stupnjevi raspoređeni onako kako jesu, kako se odabiru strojevi za svaku dužnost i što pripremiti prije naručivanja opreme. Napisano je sa stajališta proizvođača koji projektira, gradi, instalira i pušta u rad te sustave kao cjelovita postrojenja za preradu minerala.

Što je zapravo krug flotacije

Stroj za flotaciju i krug flotacije nisu ista stvar, a razlika ima stvarne posljedice kada kupujete opremu. Stroj za flotaciju je jedan spremnik s miješalicom koji raspršuje zrak u pulpu. Krug flotacije je kompletan raspored tih spremnika u stupnjeve, zajedno sa svime što pomiče pulpu i pjenu između njih. Kupnjom stroja dobivate jednu radnu stanicu; projektiranjem kruga dobivate proizvodnu liniju s vlastitim petljama kontrole kvalitete.

Kompletan strujni krug obično sadrži ove elemente:

• Spremnici za kondicioniranje i miješanje, gdje mljevena rudača dolazi u kontakt sa kolektorima, sredstvima za pjenjenje i modifikatorima prije početka flotacije.
• Gruba banka, što znači nekoliko ćelija spojenih u seriju, koja prihvaća svježe samljevenu pulpu.
• Banka čistača koja obrađuje grublji otpad prije nego što se odbaci.
• Jedan ili više čišćih stupnjeva koji poboljšavaju grublju pjenu, ponekad s korakom ponovnog mljevenja između.
• Pumpe, praonici i cjevovod koji premještaju pulpu, pjenu i cirkulirajuću sirovinu od stupnja do stupnja.
• Zračni sustav: samousisni strojevi uvlače vlastiti zrak, dok se zračni strojevi dovode iz namjenskih puhala.
• Nizvodni zgušnjivači koji talože koncentrate i jalovinu i vraćaju pročišćenu vodu u postrojenje.

Riječ "krug" opisuje petlje unutar ovog rasporeda. Ne lebdi svaka čestica ispravno prvi put, pa se međuproizvodi koji se nazivaju srednjaci pumpaju natrag u ranije faze i prolaze kroz neke stanice više puta. Strujni krug stoga nikada nije ravna linija; to je mreža s kontroliranom recirkulacijom, a ta mreža je ono što princip kemijske separacije pretvara u stabilan, dnevni rezultat proizvodnje.

Ove tri uloge pojavljuju se u gotovo svakom koncentratoru metalnog sulfida na svijetu, od nekoliko tona dnevno do desetaka tisuća. Ono što se mijenja među biljkama je broj stanica u svakoj fazi, veličina stanica i koliko se agresivno faze guraju prema oporavku ili prema stupnju.

Kako funkcionira proces pjenaste flotacije unutar svake ćelije

Flotacija je površinski kemijski proces maskiran kao teška industrija. Prije nego što krug može išta učiniti, ruda mora biti dovoljno fino samljevena da se vrijedna mineralna zrnca odvoje ili oslobode od otpadnog kamena koji ih okružuje. U mnogim sulfidnim krugovima to znači mljevenje od otprilike 55 do 80 posto prolazeći 74 mikrona, proizvedeno mlinom s kuglicama koji rade u zatvorenom krugu s klasifikatorom. Ako su čestice još uvijek zaključane zajedno, nijedna shema reagensa na zemlji ne može čisto izvući vrijednost.

Slijedi kondicioniranje. Pulpa se miješa u spremnicima za miješanje dok se dodaju reagensi. Sakupljači se upijaju na površine vrijednih minerala i čine ih vodoodbojnima, što je bitan trik. Depresivi čine suprotno za minerale koje želite ostaviti za sobom, držeći ih vlažnima i pasivnima. Modifikatori poput vapna postavljaju pH pulpe tako da se sve te kemikalije ponašaju kako treba.

Unutar same flotacijske ćelije, rotirajući impeler siječe ulazni zrak u milijune finih mjehurića i drži pulpu u suspenziji. Tri stvari se tada događaju u brzom slijedu: mjehurići se sudaraju s česticama, hidrofobne čestice pričvršćuju se na film mjehurića, a puni mjehurići se dižu kroz pulpu u sloj pjene na površini. Pjena nije samo pjena; to je radna zona gdje uvučena voda i slabo pričvršćene čestice jalovog plina otječu natrag, podižući razinu onoga što ostaje. Mineralizirana pjena prelijeva se u praonik na vrhu ćelije kao koncentrat, dok odbačene čestice izlaze s dna ili sa strane stroja kao jalovina.

Kemija odlučuje što može plutati. Klasičan primjer je sfalerit, mineral rude cinka: uobičajeni skupljači sulfida ga jedva dodiruju sve dok bakreni sulfat ne aktivira njegovu površinu na pH oko 10,5 do 11. Pirit se, nasuprot tome, zadržava u mnogim krugovima jednostavno održavanjem visoke doze vapna. Zbog toga dva postrojenja koja plutaju različitim rudama mogu hardverski izgledati gotovo identično, au praksi se ponašati potpuno drugačije.

Grublje, Scavener, Čistač, Sredstvo za ponovno čišćenje: četiri faze flotacijskog kruga

Prvi zaključak: faze postoje jer oporavak i ocjena vuku u suprotnim smjerovima. Stanica može sve brzo zgrabiti, na niskom stupnju, ili odvojiti svoje vrijeme i proizvesti nešto čisto, s niskim oporavkom. Krug dijeli ovaj sukob na zasebne stupnjeve tako da se svaki može optimizirati za jedan posao.

Grublja pozornica

Gruba banka prima svježu, kondicioniranu pulpu i dizajnirana je za brzinu i potpunost oporavka, a ne za kvalitetu. Grublji koncentrat je obično proizvod srednje kvalitete, preniskog stupnja da bi se mogao prodati, ali sadrži većinu vrijednosti koja će na kraju napustiti tvornicu. Grublje ćelije stoga rade s plićom pjenom i agresivnijim prozračivanjem.

Smetlar faza

Banka smetlara tretira sve što su grubijani odbili. Njegov koncentrat je sitan, pa se pumpa natrag u grublji protok ili se spaja u čišći tok umjesto da se otprema. Smetlaru je jedina svrha osigurati da je konačna jalovina doista otpad. Na loše podešenom postrojenju, čistač je mjesto gdje doslovno možete gledati kako novac odlazi iz zgrade, jer sve vrijednosti koje propusti nestaju zauvijek.

Faze čistača i ponovnog čišćenja

Čistači uzimaju grublju pjenu i nadograđuju je. Pjena je ovdje dublja, vremena zadržavanja po toni su duža, a voda za pranje se ponekad dodaje na površinu pjene kako bi se uvučeni gangue vratio natrag u pulpu. Stroge specifikacije za koncentrat ili sitnozrnate rude mogu opravdati drugi stupanj čišćenja, uređaj za ponovno čišćenje ili mlin za ponovno mljevenje između grube obrade i čišćenja kako bi čestice kompozita dobile još jednu priliku za oslobađanje.

Sredstva i cirkulacijska opterećenja

Svaki međuproizvod koji se vrti unatrag je srednji proizvod. Cirkulirajuća opterećenja od desetak posto su normalna u flotacijskim postrojenjima, a pumpe i praonici moraju biti dimenzionirani za njih od prvog dana. Kada operateri kažu da je krug "stabilan", oni obično znače da su ove petlje postigle ravnotežu: ono što se vrti okolo dolazi konstantnom brzinom.

Konfiguracije kola i odabir stroja za plutanje

Konfiguracija je kostur postrojenja, a bira se iz rude, a ne iz kataloga. Donja tablica sažima konfiguracije koje najčešće dizajniramo u radu EPC obrade minerala.

Unutar bilo koje faze, ćelije su povezane u seriju tako da pulpa vidi svaki stroj redom. Kada tonaža raste, protok se dijeli na paralelne obale, jer bi jedna banka trebala ili ogromne ćelije ili bi izgubila vrijeme zadržavanja. Ispravna aritmetika banke je jednostavna nakon što je poznato potrebno vrijeme zadržavanja, i to je najčešći izračun iza kotacije flotacije.

Nakon toga slijedi odabir stroja. Samousisni strojevi, kao što su tipovi SF, BF, GF i JJF, stvaraju vlastiti usis zraka u zoni impelera. To uklanja sustav puhanja za te ćelije i, u rasporedu od ćelije do ćelije, omogućava protok pjene gravitacijom između strojeva bez pumpi za pjenu. Pogodni su za postrojenja srednje tonaže i za poslove čišćenja gdje svaka ćelija radi na različitoj dubini i razini pjene.

Strojevi sa zračnim pogonom, kao što su tipovi XCF i KYF, primaju niskotlačni zrak iz puhala umjesto da ga usisavaju. Impeler radi nižom perifernom brzinom, što smanjuje trošenje i odgovara velikim volumenima spremnika. U rasporedu parova, XCF ćelije mogu crpiti pjenu iz susjednih KYF ćelija, tako da kombinirana banka uopće ne treba međupumpe za pjenu. Za velike poslove grubljara i smetlara ovo štedi opremu, prostor i sate održavanja.

Specijalne pulpe zahtijevaju posebne strojeve. Grube veličine čestica i veće gustoće pulpe, koje se javljaju u određenim obradama jalovine i nemetalnim primjenama, zahtijevaju strojeve dizajnirane oko jače suspenzije, kao što je tip CLF. Ista logika vrijedi daleko izvan metalnih sulfida: fosfatna stijena, potaša i drugi industrijski minerali također plutaju, a naš projekt uređaja za flotaciju fosfatne stijene za veliku grupu gnojiva slijedio je potpuno isto obrazloženje grublji čistač-čistač s potpuno drugačijom shemom reagensa.

Kratki primjer dimenzioniranja pokazuje kako se spajaju konfiguracija i hardver. Koncentrator koji dnevno obrađuje 3000 tona rude s oko 33 posto krutine šalje otprilike 300 kubičnih metara pulpe po satu u flotaciju. Ako ispitni rad kaže da je za grublje potrebno osam minuta vremena boravka, postolju je potrebno oko 40 kubičnih metara efektivnog volumena, što bi mogle biti četiri ćelije od 10 kubičnih metara ili dvije ćelije od 20. Izračun čistača slijedi isti obrazac, a čistači su dimenzionirani prema tonaži koncentrata, a ne prema tonaži stočne hrane.

Što hrani krug i što ga napušta

Uzvodno, strujno kolo je onoliko dobro koliko je dobra priprema hrane. Faza mljevenja, tipično kuglični mlin s mokrom rešetkom zatvoren spiralnim klasifikatorom ili hidrociklonom, postavlja raspodjelu veličine čestica koju mora obraditi flotacija. Ako se klasifikacija pomakne i krupna zrnca prođu, ona završe u grubljim ćelijama gdje ih mjehurići ne mogu podići, te se prijavljuju ravno u jalovinu. Zbog toga iskusni operateri promatraju klasifikator gotovo jednako pažljivo kao i pjenu.

Između mljevenja i flotacije nalazi se kondicioniranje, najpodcijenjeniji korak u postrojenju. Sakupljačima je potrebno nekoliko minuta vremena kontakta kako bi se ispravno adsorbiralo, a gusta pulpa mora ostati potpuno suspendirana da svaka čestica vidi reagens. U projektima koji se bave gustom ili viskoznom kašom, specificiramo visokokoncentrirano miješanje ispred stanica upravo zato što se loše kondicionirana hrana ne može spasiti nizvodno, bez obzira na to koliko su strojevi dobri.

Nizvodno, oba proizvoda trebaju rukovanje. Koncentrat teče u zgušnjivač, obično središnjeg tipa, gdje se krutine talože, a donji tok dovodi do filtracije prije taljenja ili kemijske obrade. Jalovina se također zgušnjava, a obnovljena voda vraća se u postrojenje. Ravnoteža vode zaslužuje pravu inženjersku pažnju: u sušnim okruženjima i okruženjima slanih jezera, gdje gradimo veliku opremu za miješanje i odvajanje potaše i litija, svaki reciklirani kubični metar voda je koju mjesto ne mora pumpati s nekog drugog mjesta.

Radni parametri koji odlučuju o oporavku

Operater učinkovito kontrolira dvije poluge: kemiju i fiziku. Kemija pokriva doze reagensa i pH. Fizika pokriva gustoću, dubinu pjene, brzinu zraka i razinu. Tablica u nastavku navodi parametre koji su najvažniji, s rasponima koji su tipične početne točke, a ne univerzalni odgovori.

Jedan princip iz radnog iskustva nadmašuje svaki pojedinačni broj: stabilnost pobjeđuje savršenstvo. Gustoća punjenja koja luta za nekoliko točaka pomiče sve nizvodno, uključujući teksturu pjene, razine i potražnju za reagensima. Biljke koje mjere gustoću pulpe i protok na dovodu kruga i rano ispravljaju drift, zadržavaju oporavak mnogo lakše nego biljke koje prilagođavaju stanice nakon što je oštećenje vidljivo u laboratoriju za ispitivanje. Konzistentno doziranje iz kalibriranih pumpi i pisani dnevnik pojave pjene u usporedbi s rezultatima testa, učinit će više za oporavak tijekom godine dana od bilo koje pojedinačne herojske promjene.

Kako se mjeri izvedba kruga: ocjena, oporavak i kompromis

Dva broja opisuju krug plutanja. Grade je sadržaj metala u koncentratu, izražen u postocima. Iskorištenje je udio metala u sirovini koji se prenosi u taj koncentrat. Postrojenje može imati izvrsnu ocjenu i slab oporavak, ili obrnuto, a razlika između njih je gdje dizajn sklopa zarađuje.

Oporaba se izračunava iz formule s dva proizvoda: postotak oporabe jednak je c pomnoženo s (f minus t), podijeljeno s f pomnoženo s (c minus t), puta 100, gdje je f stupanj sirovine, c stupanj koncentrata, a t stupanj jalovine. Uzmite bakreni krug s 1,0 posto stupnja sirovine, 25 posto koncentrata i 0,08 posto u konačnoj jalovini. Izračun daje 25 puta 0,92, podijeljeno s 1,0 puta 24,92, što je oko 92,3 posto oporavka. Ta jedina brojka, koja se svakodnevno prati, govori upravi drži li sklop svoj dizajn.

Veličina čestica objašnjava mnoge nedostatke oporabe. Mjehurići učinkovito nose čestice srednje veličine; grube se čestice odvajaju pod vlastitom težinom, a fine sluzi prate vodu u pjenu ili se uopće odbijaju vezati.

Kompromis slijedi izravno: guranje višeg stupnja, s dubljim čišćim pjenama i strožom kontrolom reagensa, obično košta nešto povrata, a jurnjava do zadnje čestice košta stupanj. Više čišćih faza, ponovno brušenje između grube obrade i čišćenja te bolja klasifikacija uzvodno su načini na koje postrojenje kupuje oboje odjednom. To su dizajnerske odluke, a ne prilagodbe od izmjene do promjene, što je upravo razlog zašto je odjeljak o konfiguraciji u ovom vodiču važniji od bilo kojeg savjeta za rad.

Uobičajeni problemi kruga plutanja i praktični popravci

Većina problema sa strujnim krugom javlja se u pjeni prije nego što se pojave u testovima. Donje kartice spajaju šest simptoma o kojima nas najčešće pitaju s njihovim uobičajenim uzrocima i radnjama koje stvarno djeluju.

Uzorak vrijedan pamćenja: problemi koji se ponavljaju u ćelijama obično potiču od uzvodne klasifikacije ili varijabilnosti hrane, a ne od samih strojeva za flotaciju. Jednokratno otklanjanje uzroka je bolje od prilagođavanja simptoma svake smjene i to je razlog zašto naši timovi za puštanje u rad uvijek počinju od pražnjenja mlina i rade naprijed.

Od probnog rada do pogona u pogonu

Krug plutanja dizajniran je na podacima, a put podataka je dobro uspostavljen. Skupni testovi flotacije na uzorcima bušotine ili kanala utvrđuju koji reagensi djeluju i koliko brzo mineral pluta. Ispitivanja zaključanog ciklusa zatim simuliraju cirkulirajuću srednju količinu stvarne tvornice, otkrivajući ocjene i povrate koji su zapravo održivi, ​​a ne laskave brojke jednog prolaska. Za veća ulaganja, pilot kampanja potvrđuje vrijeme zadržavanja i ponašanje pri rukovanju pjenom na značajnoj razini.

Ti se rezultati izravno prevode u hardver: vrijeme zadržavanja faza po faza, volumen ćelija, tipovi strojeva, puhala i pumpe te oprema za miješanje i zgušnjavanje oko ćelija. Isporuka ovoga kao jednog paketa je ono što prerada minerala EPC znači u praksi, i to je razlog zašto naša linija proizvoda ide od drobljenja i mljevenja preko miješanja, flotacije, zgušnjavanja i ispiranja, tako da nijedna faza nije dimenzionirana nagađanjem kako bi odgovarala opremi drugog dobavljača.

Postojeći krugovi se također obnavljaju, a često najbrži dobitak oporavka u postrojenju dolazi rekonfiguracijom ćelija umjesto njihovim dodavanjem. Rude se mijenjaju kako rudnici idu dublje, a krug dizajniran prije deset godina sada možda čisti drugačiju mineralogiju. Naš projekt tehničke reforme flotacije cinka od 3.000 tona po danu tipičan je slučaj: isto mjesto, ista opća klasa opreme, nova konfiguracija i logika reagensa usklađena s trenutnom rudom.

Puštanje u rad zatim slijedi slijed koji iskustvo čini rutinom: mehanička montaža, testiranje vode, prvo punjenje rude, zatim reagens i podešavanje razine dok krug ne održi svoj dizajn. Postrojenja s realnim proračunom za ovo razdoblje ugađanja postižu performanse na pločici bez drame; pogoni koji puštanje u pogon tretiraju kao naknadnu misao obično ga plaćaju propuštenom proizvodnjom tijekom prvih mjeseci.

Što provjeriti prije naručivanja opreme za plutanje

Ponude opreme mogu izgledati identično na papiru, a raditi vrlo različito u postrojenju. Na temelju onoga što vidimo kada nam kupci dođu nakon teške kupnje, ove provjere odvajaju dobru nabavu od skupih lekcija:

1. Potvrdite podatke o rudi iza dizajna. Zatražite nedavna ispitivanja, mineralogiju i distribuciju veličine čestica koje je dobavljač koristio i pobrinite se da opisuju vašu rudu, a ne pretpostavku.
2. Zatražite efektivni volumen, a ne volumen spremnika. Mrtvi kutovi i iskrivljeni obrasci protoka smanjuju stvarno vrijeme zadržavanja, a razlika može mirno koštati nekoliko postotaka oporavka.
3. Uskladite vrstu stroja s veličinom čestica i gustoćom pulpe. Gruba, gusta kaša treba strojeve dizajnirane za njih, a ne ćelije opće namjene s većim motorom pričvršćenim vijcima.
4. Provjerite materijale proizvodnje. Impeleri, difuzori, osovine i košuljice određuju vijek trajanja; potvrdite specifikacije gume ili poliuretana i očekivane intervale zamjene.
5. Provjerite zračni sustav. Za banke s prisilnim zračenjem, potvrdite veličinu puhala, marginu tlaka i kapacitet pripravnosti, jer oporavak prestaje kada prestane zrak.
6. Potvrdite dostupnost potrošnih dijelova i uvjete isporuke prije potpisivanja, a ne nakon što se prvi set istroši.
7. Inzistirajte na podršci za instalaciju i puštanje u rad s definiranim ključnim točkama, uključujući pomoć pri prvom ulaganju i podešavanje oporavka.
8. Zatražite reference za istu vrstu rude i zapravo ih kontaktirajte. Deset minuta telefoniranja s operativnim pogonom vrijedi više od bilo koje brošure.

S naše strane: tvornica u Zhujiju, Zhejiang provela je desetljeća gradeći hidrometaluršku i opremu za obogaćivanje, upravlja centrom za istraživanje i razvoj zajedno s otprilike 200 strojeva za testiranje i proizvodnju, radi prema sustavu upravljanja kvalitetom ISO9001 i isporučuje više od 25.000 tona metalnih konstrukcija i proizvoda godišnje. Projekti u bakru, cinku, molibdenu, fosfatu, potaši i litiju, kako u Kini tako iu jugoistočnoj Aziji, Bliskom istoku i Africi, daju nam referentni popis koji potičemo svakog potencijalnog kupca da provjeri.

Često postavljana pitanja o krugu plutanja

Ako planirate novi koncentrator ili ponovnu izgradnju postojećeg kruga oko promijenjene rude, najbrži sljedeći korak je tehnički razgovor potkrijepljen podacima. Pošaljite osnove, što znači ciljnu propusnost, analizu glave, mineralni sastav, očekivanu veličinu mljevenja i specifikaciju koncentrata, a prijedlog kruga korak po korak može se pripremiti s izračunima vremena zadržavanja, odabirom stroja i rasporedom koji odgovara vašem mjestu. Taj prijedlog, a ne katalog, je ono što vam govori što će krug zapravo učiniti s vašom rudom.