Co je to flotační okruh a jak funguje? Průvodce výrobcem

Postavte se na provozní podlahu měděného, ​​olovo-zinkového nebo fosfátového koncentrátoru a uvidíte stejnou scénu: dlouhé řady obdélníkových nádrží, z nichž každá víří tmavou dužinu pod vrstvou minerální potažené pěny, propojené prádelnami, trubkami a čerpadly. Tím uspořádaným systémem je flotační okruh.

Abych odpověděl přímo na otázku: flotační okruh je plánovaná sekvence flotačních buněk a podpůrného zařízení, včetně úpravných nádrží, dmychadel, čerpadel, žlabů a zahušťovadel, kterými v definovaných stupních proudí jemně mletá ruda. Cenné minerální částice se přichycují na vzduchové bubliny, stoupají do pěny a jsou sbírány jako koncentrát, zatímco nežádoucí částice hlušiny zůstávají vlhké, klesají a opouštějí rostlinu jako hlušina.

Posloupnost je důležitější než jakýkoli jednotlivý stroj. Drsnější články provedou první obnovu, zachycovací články zametají to, co drsňáci zameškali, a čistší články upraví pěnu na stupeň, za který huť nebo chemický závod skutečně zaplatí. Dobře uspořádaný okruh běžně obnovuje 85 až 95 procent cenného kovu v rudě. Špatně uspořádaný může zanechat několik procentních bodů kovu, často celou ziskovou marži, pohřbené v hlušinové hrázi.

Tato příručka vysvětluje, co každá část okruhu dělá, proč jsou stupně uspořádány tak, jak jsou, jak jsou stroje vybírány pro jednotlivé úkoly a co je třeba připravit před objednáním vybavení. Je psána z pohledu výrobce, který tyto systémy navrhuje, staví, instaluje a uvádí do provozu jako kompletní závody na zpracování nerostů.

Co vlastně je flotační okruh

Flotační stroj a flotační okruh nejsou totéž a rozdíl má skutečné důsledky při nákupu zařízení. Flotační stroj je jediná míchaná nádrž, která rozptyluje vzduch do buničiny. Flotační okruh je kompletní uspořádání těchto nádrží do stupňů spolu se vším, co mezi nimi pohybuje buničinou a pěnou. Nákupem stroje získáte jednu pracovní stanici; navržením obvodu získáte výrobní linku s vlastními smyčkami kontroly kvality.

Kompletní obvod obvykle obsahuje tyto prvky:

• Kondicionační a mísící nádrže, kde je mletá ruda v kontaktu s kolektory, napěňovači a modifikátory před zahájením flotace.
• Hrubší banka, což znamená několik buněk zapojených do série, která přijímá čerstvě rozemletou dužinu.
• Scavenger banka, která zpracovává hrubší hlušinu před jejím vyhozením.
• Jeden nebo více čistších stupňů, které vylepšují hrubší pěnu, někdy s krokem přebroušení mezi nimi.
• Čerpadla, laundery a potrubí, které přemísťují dužinu, pěnu a cirkulující meziprodukty z fáze na fázi.
• Vzduchový systém: samonasávací stroje nasávají svůj vlastní vzduch, zatímco vzduchem poháněné stroje jsou napájeny vyhrazenými dmychadly.
• Zahušťovadla po proudu, která usazují koncentráty a hlušinu a vracejí vyčištěnou vodu do závodu.

Slovo "obvod" popisuje smyčky uvnitř tohoto uspořádání. Ne každá částice plave správně napoprvé, takže meziprodukty zvané meziprodukty jsou pumpovány zpět do dřívějších fází a procházejí některými buňkami více než jednou. Okruh proto nikdy není přímka; je to síť s řízenou recirkulací a právě tato síť mění princip chemické separace ve stabilní, každodenní výrobní výsledek.

Tyto tři role se objevují téměř v každém koncentrátoru sulfidů kovů na světě, od několika tun za den až po desítky tisíc. Co se mezi rostlinami mění, je počet buněk v každém stádiu, velikost buněk a jak agresivně jsou stádia tlačena směrem k zotavení nebo ke stupni.

Jak funguje proces flotace pěny uvnitř každé buňky

Flotace je proces povrchové chemie převlečený za těžký průmysl. Než okruh může něco udělat, musí být ruda namleta dostatečně jemně, aby se cenná minerální zrna oddělila nebo uvolnila z odpadní horniny, která je obklopuje. V mnoha sulfidových okruzích to znamená mletí zhruba 55 až 80 procent o průměru 74 mikronů, vyrobené kulovým mlýnem pracujícím v uzavřeném okruhu s třídičem. Pokud jsou částice stále spojeny dohromady, žádné schéma reagencií na Zemi nemůže vynést hodnotu čistě.

Následuje kondice. Buničina se míchá v mísicích nádržích, zatímco se přidávají činidla. Kolektory adsorbují na povrchy cenné minerály a činí je vodoodpudivými, což je základní trik. Depresanty dělají opak pro minerály, které chcete zanechat, udržují je vlhké a pasivní. Modifikátory, jako je vápno, nastavují pH buničiny tak, aby se všechny tyto chemikálie chovaly tak, jak bylo zamýšleno.

Uvnitř samotné flotační buňky rotující oběžné kolo stříhá přiváděný vzduch na miliony jemných bublinek a udržuje buničinu zavěšenou. V rychlém sledu se pak dějí tři věci: bubliny se srážejí s částicemi, hydrofobní částice se přichytí na bublinkový film a naložené bubliny stoupají dužinou do pěnové vrstvy na povrchu. Pěna není jen pěna; je to pracovní zóna, kde stržená voda a slabě přichycené částice hlušiny stékají zpět dolů a zvyšují úroveň toho, co zbývá. Mineralizovaná pěna přetéká pračkou v horní části buňky jako koncentrát, zatímco vyřazené částice opouštějí spodní nebo boční část stroje jako hlušina.

O tom, co může plavat, rozhoduje chemie. Klasickým příkladem je sfalerit, minerál zinkové rudy: běžné sběrače sulfidů se ho sotva dotýkají, dokud síran měďnatý neaktivuje jeho povrch při pH kolem 10,5 až 11. Naproti tomu pyrit je v mnoha okruzích zadržován jednoduše udržováním vysoké dávky vápna. To je důvod, proč dvě zařízení plovoucí různé rudy mohou vypadat hardwarově téměř identicky a v praxi se chovat zcela odlišně.

Drsnější, Scavenger, Čistič, Čistič: Čtyři stupně flotačního okruhu

První závěr: fáze existují, protože zotavení a stoupání táhnou opačnými směry. Buňka může buď všechno uchopit rychle, v nízké kvalitě, nebo si dát čas a vyrobit něco čistého, s nízkou výtěžností. Okruh rozděluje tento konflikt do samostatných fází, takže každá může být optimalizována pro jednu úlohu.

Drsnější etapa

Hrubší banka přijímá čerstvou, upravenou dužinu a je navržena pro rychlost a úplnost regenerace spíše než pro kvalitu. Hrubší koncentrát je obvykle meziprodukt, příliš nízký na prodej, ale obsahuje většinu hodnoty, která nakonec opustí závod. Drsnější buňky proto běží s mělčí pěnou a agresivním provzdušňováním.

Scvenger fáze

Scavenger banka zachází se vším, co drsnější odmítli. Jeho koncentrát je chudý, takže je čerpán zpět do hrubšího krmiva nebo se spojuje s tokem čističe, nikoli expedován. Jediným účelem sběrače je zajistit, aby konečná hlušina byla skutečně odpadem. Na špatně vyladěném závodě je mrchožrout místo, kde můžete doslova sledovat, jak peníze opouštějí budovu, protože jakékoli hodnoty, které minul, jsou navždy pryč.

Čistší a čistící fáze

Čističe berou hrubší pěnu a vylepšují ji. Pěna je zde hlubší, doby zdržení na tunu jsou delší a na povrch pěny se někdy přidává promývací voda, aby se strhávaná hlušina zahnala zpět do buničiny. Přísné specifikace koncentrátu nebo jemnozrnné rudy mohou ospravedlnit druhou fázi čištění, recleaner nebo přebrušovací mlýn mezi hrubováním a čištěním, aby kompozitní částice dostaly další šanci na osvobození.

Prostředky a oběžné zátěže

Každý meziprodukt, který se vrací zpět, je meziprodukt. Cirkulující zátěže v řádu desítek procent jsou ve flotačních zařízeních normální a čerpadla a prádelny pro ně musí být dimenzovány od prvního dne. Když operátoři říkají, že obvod je "stabilní", obvykle to znamená, že tyto smyčky dosáhly rovnováhy: to, co se kolem děje, se kolem dokola děje konstantní rychlostí.

Konfigurace okruhu a výběr flotačního stroje

Konfigurace je kostra závodu a je vybrána z rudy, nikoli z katalogu. Níže uvedená tabulka shrnuje konfigurace, které nejčastěji navrhujeme při zpracování nerostů EPC.

V jakékoli fázi jsou buňky zapojeny do série, takže buničina vidí každý stroj postupně. Když tonáž roste, tok se rozdělí mezi paralelní banky, protože jedna banka by buď potřebovala obrovské buňky, nebo by se vzdala doby zdržení. Získání správné aritmetiky banky je jednoduché, jakmile je známa požadovaná doba setrvání, a je to jediný nejběžnější výpočet za kotací flotace.

Výběr stroje pak následuje po povinnosti. Samonasávací stroje typu SF, BF, GF a JJF si vytvářejí vlastní nasávání vzduchu v zóně oběžného kola. Tím se odstraní dmychadlový systém pro tyto buňky a v uspořádání mezi buňkami se nechá pěna proudit gravitací mezi stroji bez pěnových čerpadel. Jsou vhodné pro středně tonážní závody a pro čistší provozy, kde je každá buňka provozována s jinou hloubkou a úrovní pěny.

Vzduchem poháněné stroje, jako jsou typy XCF a KYF, přijímají nízkotlaký vzduch z dmychadel, místo aby jej nasávaly. Oběžné kolo běží s nižší obvodovou rychlostí, což snižuje opotřebení a vyhovuje velkým objemům nádrží. Ve spárovaném uspořádání mohou buňky XCF čerpat pěnu ze sousedních buněk KYF, takže kombinovaná banka nepotřebuje vůbec žádná mezilehlá pěnová čerpadla. U velkých hrubších prací a úklidových prací to šetří zařízení, podlahovou plochu a hodiny údržby.

Speciální buničiny vyžadují speciální stroje. Hrubé částice a vyšší hustoty buničiny, které se vyskytují při určitých úpravách hlušiny a nekovových aplikacích, vyžadují stroje navržené pro silnější odpružení, jako je typ CLF. Stejná logika platí daleko za sulfidy kovů: fosfátová hornina, potaš a další průmyslové nerosty plavou také a náš projekt zařízení na flotaci fosfátové horniny pro velkou skupinu hnojiv se řídil přesně stejným uvažováním o hrubším lapači a čističi se zcela odlišným schématem činidel.

Rychlý příklad velikosti ukazuje, jak se konfigurace a hardware shodují. Koncentrátor zpracovávající 3 000 tun rudy za den se zhruba 33 procenty pevných látek posílá do flotace zhruba 300 metrů krychlových buničiny za hodinu. Pokud zkušební práce říká, že hrubovací stroje potřebují osm minut doby zdržení, jeviště potřebuje asi 40 metrů krychlových efektivního objemu, což by mohly být čtyři buňky o objemu 10 metrů krychlových nebo dvě buňky po 20. Výpočet čističe se řídí stejným vzorem a čističe jsou dimenzovány podle tonáže koncentrátu, nikoli podle tonáže krmiva.

Co napájí obvod a co jej opouští

Proti proudu je okruh jen tak dobrý, jak kvalitní je jeho příprava krmiva. Mlecí stupeň, typicky kulový mlýn s mokrou mřížkou uzavřený spirálovým třídičem nebo hydrocyklonem, nastavuje distribuci velikosti částic, kterou musí flotace zvládnout. Pokud dojde k posunu klasifikace a hrubá zrna proklouznou, skončí v hrubších buňkách, kde je bubliny nemohou zvednout, a hlásí se přímo do hlušiny. To je důvod, proč zkušení operátoři sledují klasifikátor téměř stejně pečlivě jako pěnu.

Mezi mletím a flotací sedí úprava, nejvíce podceňovaný krok v závodě. Kolektory potřebují minuty kontaktního času, aby se správně adsorbovaly, a hustá dužina musí zůstat plně suspendovaná, aby každá částice viděla činidlo. V projektech manipulujících s hustými nebo viskózními buničinami specifikujeme vysokokoncentrační míchání před buňkami právě proto, že špatně upravené krmivo nelze zachránit po proudu, bez ohledu na to, jak dobré jsou stroje.

Po proudu vyžadují oba produkty manipulaci. Koncentrát proudí do zahušťovače, obvykle typu se středovým pohonem, kde se pevné látky usazují a spodní proud přivádí filtraci před tavením nebo chemickým zpracováním. Hlušina se také zahustí a získaná voda se vrátí do rostliny. Vodní bilance si zaslouží skutečnou inženýrskou pozornost: ve vyprahlém prostředí a prostředí slaných jezer, kde stavíme rozsáhlá zařízení na míchání a separaci potaše a lithia, je každý recyklovaný krychlový metr vodou, kterou místo nemusí čerpat odjinud.

Provozní parametry, které rozhodují o obnově

Operátor efektivně ovládá dvě páky: chemii a fyziku. Chemie zahrnuje dávkování činidel a pH. Fyzika pokrývá hustotu, hloubku pěny, rychlost vzduchu a hladinu. Níže uvedená tabulka uvádí parametry, na kterých záleží nejvíce, s rozsahy, které jsou spíše typickými výchozími body než univerzálními odpověďmi.

Jedna zásada z provozních zkušeností převažuje nad jakýmkoli jediným číslem: stabilita převyšuje dokonalost. Hustota nástřiku, která se pohybuje o několik bodů, posouvá vše po proudu, včetně textury pěny, úrovní a potřeby reagencií. Rostliny, které měří hustotu dužiny a průtok v přívodu okruhu a korigují drift včas, udržují zotavení mnohem snadněji než rostliny, které upravují buňky poté, co je poškození viditelné v testovací laboratoři. Konzistentní dávkování z kalibrovaných čerpadel a psaný záznam pěny oproti výsledkům testu udělá pro zotavení za rok více než jakýkoli jediný hrdinský posun.

Jak se měří výkon obvodu: stupeň, zotavení a kompromis

Dvě čísla popisují flotační obvod. Grade je obsah kovu v koncentrátu, vyjádřený v procentech. Výtěžnost je podíl kovu v krmivu, který se hlásí k tomuto koncentrátu. Závod může mít vynikající kvalitu a špatnou obnovu, nebo naopak, a rozdíl mezi nimi je v tom, kde si design obvodu vydělává na udržení.

Výtěžnost se vypočítá ze vzorce pro dva produkty: Procento výtěžnosti se rovná c vynásobené (f minus t), děleno f násobeno (c minus t), krát 100, kde f je druh krmiva, c je stupeň koncentrátu a t je stupeň hlušiny. Vezměme měděný okruh s 1,0 procentem vstupní kvality, 25 procentním koncentrátem a 0,08 procenta v konečné hlušině. Výpočet dává 25 krát 0,92 děleno 1,0 krát 24,92, což je asi 92,3 procenta výtěžnosti. Tento jediný údaj, který je denně sledován, říká managementu, zda si okruh drží svůj designový výkon.

Velikost částic vysvětluje mnoho nedostatků při obnově. Bubliny účinně přenášejí středně velké částice; hrubé částice se oddělují vlastní vahou a jemné slizy následují vodu do pěny nebo se vůbec odmítají přichytit.

Kompromis následuje přímo: posunutí stupně výše, s hlubšími čistšími pěnami a přísnější kontrolou reagencií, obvykle stojí určité zotavení a dohánění každé poslední částice stojí stupeň. Více čistších fází, přebroušení mezi hrubováním a čištěním a lepší klasifikace před vstupem jsou způsoby, jak závod nakupuje obojí najednou. To jsou rozhodnutí o designu, nikoli úpravy směny po směně, což je přesně důvod, proč na konfigurační části této příručky záleží více než na jakémkoli provozním tipu.

Běžné problémy s flotačním obvodem a praktické opravy

Většina problémů s okruhem se ohlásí v pěně dříve, než se objeví v testech. Karty níže spojují šest symptomů, na které se nás nejčastěji ptáte, s jejich obvyklými příčinami a akcemi, které skutečně fungují.

Vzorec, který stojí za zapamatování: opakující se problémy v buňkách obvykle sahají zpět k předchozí klasifikaci nebo variabilitě krmiva spíše než k samotným flotačním strojům. Odstranění příčiny jednou převyšuje úpravu příznaků každou směnu, a to je důvod, proč naše týmy uvádějící do provozu vždy začínají na vyprázdnění mlýna a pracují vpřed.

Od zkušební práce po běžící závod

Flotační obvod je navržen na datech a datová cesta je dobře zavedena. Dávkové flotační testy na vzorcích vrtných jader nebo kanálů stanoví, která činidla fungují a jak rychle minerál plave. Testy uzavřeného cyklu pak simulují cirkulující meziprodukty skutečného závodu a odhalují jakosti a výtěžnosti, které jsou skutečně udržitelné, spíše než lichotivá čísla jednoho průchodu. U větších investic potvrzuje pilotní kampaň doby zdržení a chování při manipulaci s pěnou ve smysluplném měřítku.

Tyto výsledky se přímo promítají do hardwaru: doby zdržení po jednotlivých fázích, objemy článků, typy strojů, funkce dmychadel a čerpadel a míchací a zahušťovací zařízení kolem článků. Dodání tohoto jako jednoho balíčku je to, co EPC pro zpracování nerostů v praxi znamená, a proto naše produktová řada sahá od drcení a mletí přes míchání, flotaci, zahušťování a louhování, takže žádná fáze není odhadována tak, aby odpovídala zařízení jiného dodavatele.

Stávající obvody se také přestavují a často nejrychlejší zisk obnovy v závodě pochází z překonfigurování buněk, nikoli z jejich přidávání. Rudy se mění, jak se doly prohlubují, a okruh navržený před deseti lety možná nyní čistí jinou mineralogii. Náš projekt technické reformy flotace zinku 3 000 tun za den je typickým případem: stejné místo, stejná obecná třída zařízení, nová konfigurace a logika činidel přizpůsobená aktuální rudě.

Uvedení do provozu pak následuje po sekvenci, která se stává rutinní praxí: mechanická montáž, testování vody, nejprve přívod rudy, poté činidla a ladění hladiny, dokud si okruh neudrží svůj design. Rostliny s realistickým rozpočtem na toto období ladění dosahují jmenovitého výkonu bez dramatu; závody, které uvedení do provozu považují za dodatečný nápad, na to obvykle doplatí v prvních měsících zmeškanou výrobou.

Co zkontrolovat před objednáním flotačního zařízení

Nabídky zařízení mohou na papíře vypadat identicky a v závodě fungovat velmi odlišně. Na základě toho, co vidíme, když k nám zákazníci přijdou po obtížném nákupu, tyto kontroly oddělují nákup zvuku od drahých lekcí:

1. Potvrďte data rudy za návrhem. Zeptejte se na nedávné testy, mineralogii a distribuci velikosti částic, které prodejce použil, a ujistěte se, že popisují vaši rudu, nikoli předpoklad.
2. Požadujte efektivní objem, nikoli objem nádrže. Mrtvé rohy a deformované proudění zkracují skutečnou dobu zdržení a rozdíl může klidně stát několik procent obnovy.
3. Přizpůsobte typ stroje velikosti částic a hustotě buničiny. Hrubá, hustá buničina potřebuje stroje určené pro ně, nikoli buňku pro všeobecné použití s ​​větším našroubovaným motorem.
4. Zkontrolujte materiály výroby. Oběžná kola, difuzory, hřídele a vložky určují životnost; potvrďte specifikace pryže nebo polyuretanu a očekávané intervaly výměny.
5. Zkontrolujte vzduchový systém. U vzduchem poháněných bank ověřte velikost dmychadla, tlakovou rezervu a pohotovostní kapacitu, protože obnova se zastaví, když se zastaví vzduch.
6. Ověřte dostupnost opotřebitelných dílů a dodací podmínky před podpisem, nikoli po opotřebení první sady.
7. Trvejte na podpoře instalace a uvedení do provozu s definovanými milníky, včetně pomoci při prvním podávání a ladění obnovy.
8. Vyžádejte si reference na stejný druh rudy a skutečně je kontaktujte. Deset minut na telefonu s operačním závodem je cennější než jakákoli brožura.

Z naší strany: továrna v Zhuji, Zhejiang strávila desítky let budováním hydrometalurgického a zušlechťovacího zařízení, provozuje výzkumné a vývojové centrum spolu se zhruba 200 testovacími a výrobními stroji, pracuje v rámci systému řízení kvality ISO9001 a dodává více než 25 000 tun kovových konstrukcí a výrobků ročně. Projekty v oblasti mědi, zinku, molybdenu, fosfátu, potaše a lithia, jak v Číně, tak v jihovýchodní Asii, na Středním východě a v Africe, nám poskytují referenční seznam, který doporučujeme každému potenciálnímu zákazníkovi zkontrolovat.

Flotační okruh FAQ

Pokud plánujete nový koncentrátor nebo přestavujete stávající okruh kolem změněné rudy, nejrychlejším dalším krokem je technický rozhovor podložený daty. Odešlete základy, což znamená cílovou propustnost, analýzu hlavy, složení minerálů, očekávanou velikost mletí a specifikaci koncentrátu, a lze připravit návrh okruhu po etapách s výpočty doby zdržení, výběrem stroje a rozložením, které vyhovuje vašemu místu. Tento návrh, spíše než katalog, je to, co vám řekne, co obvod skutečně udělá s vaší rudou