How a Flotation Machine Works: Principles, Types and Reagent Considerations

How a Flotation Machine Works: The Core Mechanism

Flotační stroj odděluje cenné minerály z hlušiny vytvořením správných podmínek pro vybrané částice, aby se připojily ke vzduchovým bublinám a stoupaly do pěnové vrstvy. Samotný stroj nevytváří selektivitu. It provides a controlled environment where mineral liberation, surface chemistry, bubble size, pulp flow and froth stability can work together. V dobře řízeném okruhu je flotační buňka součástí řetězce, který začíná v mlýně a pokračuje úpravou činidel, hrubováním, čištěním a čištěním.

The working sequence is easier to understand in four stages. Nejprve do buňky vstupuje upravená buničina. Second, the impeller and air system disperse air into small bubbles. Third, hydrophobic particles collide with bubbles, attach and form bubble-particle aggregates. Fourth, the froth rises, drains, and overflows into the launder while hydrophilic particles leave with the tailings. Každý stupeň má měřitelný účinek na regeneraci a stupeň koncentrátu, a proto obsluha věnuje velkou pozornost rychlosti vzduchu, rychlosti oběžného kola, hloubce pěny, hustotě nástřiku a přidávání činidla.

Flotační buňka má několik funkčních podsystémů: nádrž, která drží buničinu, míchací mechanismus, který udržuje pevné látky suspendované a rozptyluje vzduch, uspořádání pro přívod vzduchu, systém pro vypouštění pěny a pohon a řídicí jednotku. In self-aspirated cells, the impeller action draws air from the atmosphere. In forced-air cells, a blower supplies air through a separate line, giving the operator more direct control over aeration. Metalurgický výsledek závisí méně na štítku na buňce a více na tom, jak se tyto podsystémy shodují s rudou, výkonem okruhu a provozním cílem.

Residence time is one of the first checks in any flotation application. Buňka, která je příliš malá pro tok buničiny, bude zkratovat, zkrátí dobu kontaktu bublina-částice a vytlačí neuvolněné nebo špatně upravené částice do hlušiny. A cell that is too large may improve retention but can also increase capital cost, power demand and froth control difficulty. The practical target is not maximum residence time; Je to dostatečná doba pro to, aby byl cílový minerál upraven, připojen a obnoven bez přetížení pěnové fáze.

Froth behaviour is the visible result of many hidden variables. Křehká pěna může naznačovat nízké dávkování pěnidla, nadměrné množství mycí vody nebo převzdušnění. A tough, persistent froth may indicate high frother dosage, fine clay or high pulp density. Ani jeden stav není automaticky dobrý nebo špatný. Obsluha musí vztáhnout vzhled pěny na výsledky testu, hmotnostní tah a následnou výkonnost. A stable froth that carries too much gangue can lower concentrate grade just as quickly as a weak froth can lower recovery.

Principy, které rozhodují o zotavení a stupni

Flotace závisí na rozdílu povrchové smáčivosti mezi minerály. Cenná částice s hydrofobním povrchem se připojí ke vzduchové bublině snadněji než částice hydrofilní hlušiny. Kolektory vytvářejí nebo posilují hydrofobnost, pěnidla stabilizují bublinkový film, aktivátory připravují minerální povrch pro působení kolektoru a depresanty snižují flotaci nežádoucích minerálů. Modifikátory pH mění chemii buničiny a ovlivňují jak minerální povrchy, tak aktivitu činidel. Buňka pak musí poskytnout dostatek příležitostí ke kolizi a pěnové prostředí, které umožní vybraným částicím podávat zprávy a soustředit se.

Výtěžnost a sklon se obvykle pohybují v opačných směrech, když se změní jedna provozní proměnná. Zvýšení rychlosti vzduchu může zvýšit povrchovou plochu bublin a zotavení, ale také může zvýšit strhávání jemné hlušiny a snížit sklon. Zvýšení hloubky pěny může zlepšit odvodnění a stupeň, ale může snížit tah hmoty a regeneraci, pokud se pěna stane příliš stabilní. Zvýšení rychlosti oběžného kola může zlepšit odpružení a frekvenci kolizí, ale nadměrná turbulence může uvolnit částice z bublin a zvýšit opotřebení. Užitečné provozní okno je tedy rovnováha, nikoli jedna nastavená hodnota.

Co se stane, když rychlost vzduchu stoupne

Níže uvedený graf je kvalitativní, ale odráží běžný vzor v mechanických flotačních buňkách. Jak se rychlost vzduchu zvyšuje z nízké úrovně, povrchová plocha bublin a regenerace mají tendenci stoupat. Za určitým bodem se může stabilita pěny snižovat, strhávání se může zvyšovat a buňka se může hůře kontrolovat. Přesný bod obratu závisí na typu napěňovače a dávkování, hustotě buničiny, velikosti částic a výkonu článku.

For plant teams, the practical lesson is to treat air rate as one part of a linked system. Pokud se vzduch zvýší, může být nutné upravit také hloubku pěny, dávkování napěňovače a tah hmoty. A change that looks helpful in one cell can create a circulating load in the cleaner circuit or send more fine gangue to the final concentrate. Nejlepší výsledky pocházejí z krátkých, kontrolovaných testů s odběrem vzorků před a po každé změně.

Typy flotačních strojů a jejich umístění

Flotační buňky jsou často seskupeny podle přívodu vzduchu, stylu míchání a výkonu. Samonasávací mechanical cells use the impeller to draw air into the pulp. Snadno se obsluhují a vyhovují mnoha malým až středním okruhům, hrubovacím pracím a aplikacím, kde není žádoucí samostatné dmychadlo. Mechanické články s nuceným oběhem vzduchu využívají externí přívod vzduchu a samostatný chod oběžného kola, což poskytuje větší flexibilitu v hlubších nádržích a větších jednotkových objemech. Volba mezi nimi by měla být založena na testovací práci, uspořádání okruhu, přístupu pro údržbu a požadovaném rozsahu ovládání, nikoli na obecné preferenci jednoho návrhu.

typ BF cells are commonly selected for mechanical self-aspiration, robust agitation and straightforward operation. Mohou být praktické pro hrubování a čištění tam, kde okruh potřebuje spolehlivé zavěšení pevných látek a jednoduché ovládání vzduchu. Typ XCF/KYF cells are often used where forced air, larger volumes and more stable aeration control are important. Mohou vyhovovat velkým hrubovacím a čisticím úkolům, když je krmivo dobře připraveno a operátor má vybavení pro řízení vzduchu a pěny. Buňky typu JJF se často používají v provozech, které vyžadují stabilní pěnu a mírné provzdušňování, zatímco konstrukce GF a CLF mohou být zváženy tam, kde specifické zacházení s pěnou, hrubé částice nebo podmínky s vysokou hustotou vyžadují jiné mechanické uspořádání.

The three equipment options below illustrate how cell design changes with duty. Menší samonasávací článek může být tou správnou volbou pro kompaktní obvod, zatímco článek s nuceným oběhem vzduchu a velký flotační stroj jsou častěji zvažovány, když se rozhodujícími faktory stanou propustnost, regulační rozsah a počet jednotek.

Samonasávací flotační stroj typu BF Samonasávací mechanická flotační buňka pro kompaktní okruhy, s integrovaným sáním vzduchu a kalu a modely od 0,15 do 24 m3. Zobrazit produkt →

Řada flotačních strojů XCF/KYF Combined XCFII suction and KYFII direct-current tank design supports horizontal layouts and reduces foam-pump needs in medium-mine return. Zobrazit produkt →

Large Flotation Machines for High-Throughput Plants Vysokokapacitní flotační zařízení pro rozšiřující se závody na úpravu rud, pokrývající modely XCF/KYF a CLF s širokou přizpůsobivostí nerostů a podporou obnovy zdrojů. Zobrazit produkt →

Typ buňky je pouze jednou částí výběru. Počet buněk v sérii, konfigurace zdrsnění-čištění-čištění, distribuce velikosti přiváděných částic a schéma činidel, to vše ovlivňuje konečný výsledek. A large cell with a short-circuiting feed box will underperform a smaller cell with well-designed baffles and stable pulp flow. A self-aspirated cell with poor air intake maintenance will behave like a badly tuned forced-air cell. Mechanické provedení musí podporovat metalurgickou práci.

Úvahy o činidlech: sběrače, pěnidla, aktivátory, depresanty, modifikátory pH

Výběr činidla je místo, kde se flotace stává specifickou pro minerály. A collector that works well for one sulphide may be ineffective or unselective for another. A frother that gives a beautiful froth in a copper circuit may be too persistent in a talc-rich or clay-rich feed. Schéma činidel by mělo být sestaveno z mineralogie, velikosti uvolňování, chemického složení vody a zkušební práce, poté by mělo být potvrzeno v programu uzavřeného cyklu před návrhem v plném měřítku. Dávkování by mělo být vyjádřeno v gramech na tunu suchého krmiva s jasnými body přidávání a dobou úpravy.

Kolektory se obvykle přidávají postupně. Malé množství v mlecím mlýnu nebo v kondicionační nádrži může spustit povrchovou reakci, zatímco další sběrač v hrubovací cele může udržovat kinetiku flotace. Overdosing collector can increase recovery but reduce selectivity, leading to higher gangue entrainment and difficult cleaning. Poddávkování může zanechat v hlušině cenné minerály, zejména hrubé nebo částečně uvolněné částice. Pěničáři ​​potřebují podobnou péči. Příliš málo napěňovače vytváří slabou, nestabilní pěnu a špatné přetečení. Příliš mnoho napěňovače vytváří tuhou pěnu, která se obtížně vypouští a může obsahovat jemnější hlušinu.

Kontrolní seznam pro výběr činidla

Důležitá je také teplota a doba úpravy. Kolektor, který potřebuje 8 až 10 minut kondicionování v jednom závodě, může potřebovat jiný čas v jiném, protože ruda je jemnější, pH je jiné nebo chemické složení vody zasahuje. Operátor by měl společně zaznamenat dávkování, pH, dobu kondicionování a odezvu flotace. Když je provedena výměna činidla, první otázkou by mělo být, zda změna zlepšila selektivitu při cílovém výtěžku, nejen zda pěna vypadala lépe.

Kontroly designu a provozu před nákupem

První otázka nákupu není „která buňka je nejlepší?“ Je to "jakou povinnost musí tato buňka plnit?" Hrubší článek potřebuje jinou retenci, manipulaci s pěnou a ochranu proti opotřebení než čistší článek. Zachycovací buňka může potřebovat vyšší hmotnostní tah a silnější míchání. Čistší buňka může vyžadovat hlubší pěnu, mycí vodu a pečlivější ovládání vzduchu. Uspořádání okruhu by mělo být definováno před výběrem objemu článku, protože počet stupňů a cirkulační zátěž určují efektivní dobu zdržení.

Použijte jednoduchý výpočet ke kontrole objemu buněk. Nominální retenční čas je objem buněk dělený průtokem buničiny. 100 m³ buňka zpracovávající 300 m³/h buničiny má asi 20 minut nominální retence, než se započítá zkrat a mrtvý objem. Pokud zkušební práce vyžaduje 24 až 30 minut hrubování, jeden článek nemusí stačit nebo obvod může vyžadovat jiné uspořádání článků. Tento výpočet nenahrazuje zkušební práci, ale rychle ukazuje, zda je navrhované rozvržení ve správném rozsahu.

Reference projektu jsou užitečné, když odpovídají povinnosti. Okruh, který se zabývá flotací zinku se specifickým uspořádáním přívodu a čištění, může odhalit praktické problémy, které obecná brožura nemůže. The Technická reforma flotace zinku 3 000 t/den je jedním z příkladů toho, jak jsou ve skutečném projektu propojeny výběr buňky, uspořádání obvodu a provozní cíle. Užitečnou lekcí není kopírovat vývojový diagram, ale ptát se, za jakých podmínek daný vývojový diagram fungoval a zda jsou vaše podmínky v rudách a na místě podobné.

Před zadáním objednávky si vyžádejte jasný rozsah: objem článku, efektivní objem, otáčky oběžného kola, výkon motoru, potřeba vzduchu, uspořádání přepadu pěny, seznam opotřebitelných dílů, zatížení základů a ovládací rozhraní. Zeptejte se na doporučený provozní rozsah, nejen na návrhový bod. Flotační okruh, který běží dobře při jedné rychlosti posuvu, ale nemůže snížit kapacitu na 60 procent, způsobí problémy při uvádění do provozu a při změnách trhu. Totéž platí pro změny rudy: okruh, který je vyladěn pouze pro jednu směs, může mít potíže, když se jáma přesune do jiné zóny.

Běžné provozní problémy a opravy

Většina problémů s flotací se projevuje jako změna v pěně, tahu hmoty, sklonu nebo testu hlušiny. Operátor by měl nejprve potvrdit, že je krmivo stabilní. Náhlá změna velikosti mletí, hustoty buničiny, pH nebo toku činidla může vypadat jako problém buňky, když buňka reaguje pouze na přívod. Po kontrole stability podávání zkontrolujte vzduch, hloubku pěny a stav oběžného kola. Opotřebené oběžné kolo může snížit rozptyl vzduchu a suspendování pevných látek bez jakékoli změny nastavené hodnoty.

Jednou z běžných chyb je opravit problém s jakostí přidáním dalšího depresantu před kontrolou hloubky pěny a prací vody. Dalším je zvýšit dávku kolektoru, když je skutečným problémem nedostatečné uvolnění. Rychlá kontrola velikosti částic může ušetřit spoustu činidla. Pokud je cílový minerál stále uzamčen hlušinou, žádná flotační buňka jej nemůže čistě oddělit. Praktickou reakcí může být změna mletí, krok opětovného mletí nebo jiná konfigurace okruhu, nikoli vyšší dávka činidla.

Mechanické kontroly si zaslouží stejnou pozornost jako chemické kontroly. Vzduchové potrubí se může usazovat nebo blokovat. Oběžná kola se mohou opotřebovávat nerovnoměrně. Statorové mezery se mohou otevřít. Pěnové rty mohou být nerovnoměrné. Buňka, která ztratila rozptyl vzduchu, často vykazuje plochou pěnu a vysoké ztráty hlušiny, i když ovládací panel vypadá normálně. Měsíční kontrola, která zaznamenává vůli oběžného kola, stav vzduchového potrubí, nastavení hloubky pěny a proud motoru, může odhalit posun dříve, než se stane metalurgickým problémem.

Co zahrnout do flotačního testu a zvětšovacího programu

Užitečný program flotačních testů začíná reprezentativním vzorkem a jasnou otázkou. Je cílem potvrdit výběr činidla, porovnat typy buněk, odhadnout retenční čas nebo předpovědět čistší výkon? Vzorek by měl představovat očekávané krmivo, včetně rozsahu oxidace, alterace a uvolňování, které rostlina uvidí. Jediný vysoce kvalitní vzorek může poskytnout optimistický výsledek, který je obtížné reprodukovat v plném měřítku.

Mineralogie by měla být dokončena před nebo současně s flotačními testy. Identifikuje cílové minerály, jejich spojení s hlušinou, velikost uvolňování a jakékoli povlaky nebo slizy, které mohou narušovat činnost kolektoru. Bez mineralogie se výběr činidel stává cvičením pokus-omyl. S mineralogií si může testovací pracovník vybrat rodinu kolektorů, rozsah pH a strategii potlačení s obhajitelným výchozím bodem.

• Testy naprázdno pro stanovení odezvy na hrubování a čištění.
• Testy s uzavřeným cyklem k prokázání vlivu cirkulačního zatížení a čistšího výkonu.
• Testy dávkování činidla s přidáním stupně a řízenou dobou kondicionování.
• Testy velikosti broušení k nalezení velikosti uvolnění, která poskytuje nejlepší rovnováhu stupně zotavení.
• Testy kvality vody, kde se mění slanost, tvrdost nebo zbytková činidla.
• Pilotní nebo poloprůmyslové provozy, když je okruh nový, ruda je složitá nebo riziko zvětšování je vysoké.

Zvětšení by mělo zahrnovat více než objem buněk. Množství vzduchu na jednotku objemu, hloubka pěny, rychlost špičky oběžného kola, rozložení doby zdržení a kapacita praní, to vše ovlivňuje výsledek. Buňka, která funguje dobře v laboratorní buňce, se může chovat jinak, když se fáze pěny prohloubí a změní se vzor toku buničiny. Návrhářský tým by se měl zeptat, jak bude navrhovaná buňka kontrolována, vzorkována a udržována. Obvod s dobrým vybavením a jasnými vzorkovacími body se snáze optimalizuje než obvod, který se spoléhá pouze na vizuální posouzení.

Uvedení do provozu by mělo zahrnovat základní průzkum. Zaznamenávejte rychlost podávání, hustotu, pH, průtoky činidel, nastavení vzduchu, hloubku pěny, proud motoru a výsledky testu pro každou fázi. Tato základní linie se stane referencí pro pozdější řešení problémů. Když se o měsíce později objeví problém, tým může porovnat aktuální profil pěny a testu s původním průzkumem namísto hádání. To je zvláště užitečné, když se mění směsi rudy nebo když nový operátor přebírá okruh.

FAQ

Jaký je hlavní princip flotačního stroje?

Hlavním principem je selektivní uchycení bublin. Hydrofobní částice se vážou na vzduchové bubliny a stoupají do pěny, zatímco hydrofilní částice zůstávají v dužině a odcházejí jako hlušina. Buňka zajišťuje rozptyl vzduchu, míchání, dobu zdržení a odstraňování pěny.

Jak si mohu vybrat mezi samonasávací a flotační buňkou s nuceným oběhem vzduchu?

K rozhodnutí použijte zkušební práci a obvodovou zátěž. Samonasávací články jsou jednoduché a vyhovují mnoha hrubovacím a čisticím činnostem. Buňky s nuceným oběhem vzduchu poskytují větší kontrolu v hlubších nádržích a větších objemech. Konečná volba by měla zvážit ovládání vzduchu, přístup pro údržbu, stabilitu krmiva a požadovaný provozní rozsah.

Proč hloubka pěny ovlivňuje stupeň koncentrátu?

Hloubka pěny ovlivňuje dobu odvodnění. Hlubší pěna umožňuje odtok většího množství hlušiny zpět do dřeně a může zlepšit kvalitu, ale pokud je příliš hluboká nebo příliš stabilní, může snížit tah hmoty a zotavení. Upravte hloubku pěny pomocí dat testu a hmotnosti, nikoli pouze vzhledu.

Kolik činidla je třeba přidat?

Dávkování by mělo pocházet ze zkušební práce a mělo by být vyjádřeno v gramech na tunu suchého krmiva. Postupně přidávejte činidla a kontrolujte pH, dobu úpravy a kvalitu vody. Dávkování, které funguje v jednom okruhu, může selhat v jiném, protože mineralogie a chemie buničiny jsou odlišné.

Může flotační stroj opravit špatné osvobození?

Ne. Flotace může oddělit pouze částice, které jsou dostatečně uvolněné a mají správnou povrchovou chemii. Pokud je cílový minerál uzamčen v hlušinu, okruh může vyžadovat jemnější mletí, krok přebroušení nebo jiný průtokový list, než se výkon flotace zlepší.

Co je třeba kontrolovat při běžné údržbě?

Zkontrolujte opotřebení oběžného kola a statoru, vzduchové potrubí, žlaby pěny, vložky nádrží, součásti pohonu a řídicí ventily. Zaznamenejte proud motoru a tlak vzduchu. Malý mechanický posun může snížit rozptyl vzduchu a způsobit ztráty hlušiny dříve, než je viditelný v řídicí místnosti.

Kdy je velký flotační stroj lepší volbou?

Velká buňka může snížit počet jednotek, zjednodušit uspořádání a snížit pozornost operátora na jednotku. Nejvhodnější je, když je přívod stabilní, okruh je dobře řízen a je plánován přístup k údržbě. Není to automaticky lepší pro každou povinnost, zvláště tam, kde je důležitá flexibilita nebo časté změny rudy.