Cum funcționează o mașină de flotație: principii, tipuri și considerații despre reactivi

Cum funcționează o mașină de flotație: mecanismul de bază

O mașină de flotație separă mineralele valoroase de gangă, creând condițiile potrivite pentru ca particulele selectate să se atașeze de bulele de aer și să se ridice într-un strat de spumă. Mașina în sine nu creează selectivitate. Oferă un mediu controlat în care eliberarea mineralelor, chimia suprafeței, dimensiunea bulelor, curgerea pulpei și stabilitatea spumei pot lucra împreună. Într-un circuit bine funcționat, celula de flotație face parte dintr-un lanț care începe în moara de măcinat și continuă prin condiționarea reactivului, degroșare, curățare și curățare.

Secvența de lucru este mai ușor de înțeles în patru etape. În primul rând, pulpa condiționată intră în celulă. În al doilea rând, rotorul și sistemul de aer dispersează aerul în bule mici. În al treilea rând, particulele hidrofobe se ciocnesc de bule, se atașează și formează agregate de particule de bule. În al patrulea rând, spuma se ridică, se scurge și se revarsă în mașină de spălat, în timp ce particulele hidrofile pleacă împreună cu sterilul. Fiecare etapă are un efect măsurabil asupra recuperării și gradului de concentrat, motiv pentru care operatorii acordă o atenție deosebită debitului de aer, vitezei rotorului, adâncimii spumei, densității de alimentare și adăugării de reactiv.

O celulă de flotație are mai multe subsisteme funcționale: un rezervor care deține pulpa, un mecanism de agitare care menține solidele suspendate și dispersează aerul, un aranjament de alimentare cu aer, un sistem de evacuare a spumei și un pachet de antrenare și control. În celulele autoaspirate, acțiunea rotorului atrage aer din atmosferă. În celulele cu aer forțat, o suflantă furnizează aer printr-o linie separată, oferind operatorului un control mai direct asupra aerării. Rezultatul metalurgic depinde mai puțin de eticheta de pe celulă și mai mult de modul în care aceste subsisteme se potrivesc cu minereul, sarcina circuitului și ținta de operare.

Timpul de rezidență este una dintre primele verificări în orice aplicație de flotație. O celulă care este prea mică pentru fluxul de pulpă va scurtcircuita, va reduce timpul de contact bule-particule și va împinge particulele neeliberate sau prost condiționat în steril. O celulă prea mare poate îmbunătăți retenția, dar poate crește și costul de capital, cererea de energie și dificultatea de control al spumei. Obiectivul practic nu este timpul maxim de rezidență; este suficient timp pentru ca mineralul țintă să fie condiționat, atașat și recuperat fără a supraîncărca faza de spumă.

Comportamentul spumei este rezultatul vizibil al multor variabile ascunse. O spumă fragilă poate indica o doză scăzută de spumă, apă de spălare excesivă sau supraaerare. O spumă dură și persistentă poate indica o doză mare de spumă, argilă fină sau densitate mare a pulpei. Nicio condiție nu este automat bună sau rea. Operatorul trebuie să coreleze aspectul spumei cu rezultatele testelor, tracțiunea de masă și performanța în aval. O spumă stabilă care poartă prea multă gangă poate scădea gradul de concentrat la fel de repede precum o spumă slabă poate reduce recuperarea.

Principii care decid recuperarea și gradul

Flotația depinde de diferența de umectare a suprafeței dintre minerale. O particulă valoroasă cu o suprafață hidrofobă se va atașa la o bula de aer mai ușor decât o particulă de gangă hidrofilă. Colectorii creează sau întăresc hidrofobicitatea, spumantele stabilizează pelicula cu bule, activatorii pregătesc o suprafață minerală pentru acțiunea colectorului, iar depresorii reduc flotarea mineralelor nedorite. Modificatorii de pH modifică chimia pastei și influențează atât suprafețele minerale, cât și activitatea reactivului. Celula trebuie apoi să ofere suficiente oportunități de coliziune și un mediu spumos care să permită particulelor selectate să se concentreze.

Recuperarea și gradul se deplasează de obicei în direcții opuse atunci când o singură variabilă de operare este schimbată. Creșterea ratei de aer poate crește suprafața bulelor și recuperarea, dar poate crește, de asemenea, antrenarea ganguei fine și poate reduce gradul. Creșterea adâncimii spumei poate îmbunătăți drenajul și gradul, dar poate reduce tracțiunea și recuperarea masei dacă spuma devine prea stabilă. Creșterea vitezei rotorului poate îmbunătăți frecvența suspensiei și a coliziunii, dar turbulența excesivă poate desprinde particulele din bule și poate crește uzura. Fereastra de operare utilă este așadar un echilibru, nu un punct de referință unic.

Ce se întâmplă când rata aerului crește

Graficul de mai jos este calitativ, dar reflectă un model comun în celulele de flotație mecanică. Pe măsură ce debitul de aer crește de la un nivel scăzut, suprafața bulei și recuperarea tind să crească. Dincolo de un anumit punct, stabilitatea spumei poate scădea, antrenarea poate crește, iar celula poate deveni mai greu de controlat. Punctul de cotitură exact depinde de tipul și doza de spumă, densitatea pulpei, dimensiunea particulelor și sarcina celulei.

Pentru echipele din fabrică, lecția practică este de a trata rata de aer ca pe o parte a unui sistem conectat. Dacă aerul este crescut, adâncimea spumei, doza spumantului și tracțiunea masei pot necesita, de asemenea, ajustări. O schimbare care pare utilă într-o singură celulă poate crea o sarcină circulantă în circuitul de curățare sau poate trimite mai multă gangă fină la concentratul final. Cele mai bune rezultate provin din teste scurte, controlate, cu eșantionare înainte și după fiecare schimbare.

Tipuri de mașini de flotație și unde se potrivesc

Celulele de flotație sunt adesea grupate după alimentarea cu aer, stilul de agitare și sarcina. Celulele mecanice autoaspirate folosesc rotorul pentru a atrage aer în pulpă. Sunt simplu de operat și se potrivesc multor circuite mici și medii, sarcini de degroșare și aplicații în care nu este de dorit o suflantă separată. Celulele mecanice cu aer forțat folosesc o sursă de aer externă și o acțiune separată a rotorului, ceea ce oferă mai multă flexibilitate în rezervoarele mai adânci și volumele unităților mai mari. Alegerea dintre ele ar trebui să se bazeze pe lucrul de testare, structura circuitului, accesul la întreținere și intervalul de control necesar, nu pe o preferință generală pentru un design.

Celulele de tip BF sunt de obicei selectate pentru autoaspirație mecanică, agitare robustă și funcționare simplă. Ele pot fi o potrivire practică pentru degroșare și curățare acolo unde circuitul are nevoie de suspensie fiabilă de solide și control simplu al aerului. Celulele de tip XCF/KYF sunt adesea folosite acolo unde aerul forțat, volumele mai mari și un control mai stabil al aerării sunt importante. Acestea se potrivesc sarcinilor de degroșare și curățare la scară largă atunci când furajul este bine pregătit și operatorul are instrumente pentru a gestiona aerul și spuma. Celulele de tip JJF sunt adesea aplicate în sarcini care necesită spumă stabilă și aerare moderată, în timp ce modelele GF și CLF pot fi luate în considerare acolo unde manipularea spumei specifice, particule grosiere sau condiții de densitate mare necesită un aranjament mecanic diferit.

Cele trei opțiuni de echipament de mai jos ilustrează modul în care designul celulei se schimbă odată cu sarcina. O celulă autoaspirată mai mică poate fi potrivită pentru un circuit compact, în timp ce o celulă cu aer forțat și o mașină de flotație mare sunt mai des luate în considerare atunci când debitul, intervalul de control și numărul de unități devin factorii decisivi.

Mașină de plutire auto-aspirată de tip BF Celulă mecanică de flotație autoaspirantă pentru circuite compacte, cu aspirație integrată a aerului și nămolului și modele de la 0,15 la 24 mc. Vizualizare produs →

Seria de mașini de flotație XCF/KYF Designul combinat de aspirație XCFII și rezervor de curent continuu KYFII acceptă dispoziții orizontale și reduce nevoile pompelor de spumă în returul mediu la mine. Vizualizare produs →

Mașini mari de flotație pentru instalații cu randament ridicat Echipamente de flotație de mare capacitate pentru extinderea instalațiilor de prelucrare a minereului, care acoperă modelele XCF/KYF și CLF cu adaptabilitate largă la minerale și suport pentru recuperarea resurselor. Vizualizare produs →

Tipul de celulă este doar o parte a selecției. Numărul de celule în serie, configurația degrosare-curățare-curățare, distribuția dimensiunii particulelor de alimentare și schema de reactiv, toate influențează rezultatul final. O celulă mare cu o cutie de alimentare cu scurtcircuitare va avea performanțe mai mici decât o celulă mai mică, cu deflectoare bine proiectate și un flux stabil de pulpă. O celulă autoaspirată cu o întreținere slabă a admisiei de aer se va comporta ca o celulă cu aer forțat reglată prost. Proiectarea mecanică trebuie să susțină munca metalurgică.

Considerații privind reactivii: colectoare, spumante, activatori, depresori, modificatori de pH

Selectarea reactivului este locul în care flotația devine specifică mineralelor. Un colector care funcționează bine pentru o sulfură poate fi ineficient sau neselectiv pentru altul. Un spumant care dă o spumă frumoasă într-un circuit de cupru poate fi prea persistent într-un furaj bogat în talc sau argilă. Schema de reactiv ar trebui să fie construită din mineralogie, dimensiunea eliberării, chimia apei și munca de testare, apoi confirmată într-un program cu ciclu blocat înainte de proiectarea la scară completă. Dozajul trebuie exprimat în grame pe tonă de furaj uscat, cu puncte clare de adăugare și timpi de condiționare.

De obicei, colectorii sunt adăugați în etape. O cantitate mică în moara de măcinat sau rezervorul de condiționare poate începe reacția la suprafață, în timp ce colectorul suplimentar din celula de degroșare poate menține cinetica de flotație. Supradozajul colectorului poate crește recuperarea, dar reduce selectivitatea, ceea ce duce la antrenare mai mare a ganguei și o curățare dificilă. Subdozarea poate lăsa minerale valoroase în steril, în special particule grosiere sau parțial eliberate. Spumatoarele au nevoie de îngrijire similară. Prea puțin spumant dă o spumă slabă, instabilă și preaplin. Prea mult spumant dă o spumă dură, greu de scurs și poate transporta gangă mai fină.

Lista de verificare a selecției reactivilor

Temperatura și timpul de condiționare contează și ele. Un colector care are nevoie de 8 până la 10 minute de condiționare într-o plantă poate avea nevoie de un timp diferit în alta, deoarece minereul este mai fin, pH-ul este diferit sau chimia apei interferează. Operatorul trebuie să înregistreze împreună doza, pH-ul, timpul de condiționare și răspunsul la flotație. Când se face o schimbare a reactivului, prima întrebare ar trebui să fie dacă schimbarea a îmbunătățit selectivitatea la recuperarea țintă, nu doar dacă spuma a arătat mai bine.

Verificări de proiectare și funcționare înainte de a cumpăra

Prima întrebare de achiziție nu este „care celulă este cea mai bună?” Este „ce datorie trebuie să îndeplinească această celulă?” O celulă mai aspră are nevoie de retenție diferită, manipulare a spumei și protecție împotriva uzurii față de o celulă mai curată. O celulă scavenger poate avea nevoie de tracțiune de masă mai mare și agitație mai puternică. O celulă mai curată poate avea nevoie de spumă mai adâncă, apă de spălare și un control mai atent al aerului. Aranjamentul circuitului trebuie definit înainte de selectarea volumului celulei, deoarece numărul de trepte și sarcina circulantă determină timpul efectiv de rezidență.

Utilizați un calcul simplu pentru a verifica starea de spirit a volumului celulei. Timpul nominal de retenție este volumul celular împărțit la fluxul de pulpă. O celulă de 100 m³ care tratează 300 m³/h de pastă are aproximativ 20 de minute de retenție nominală, înainte de a lua în considerare scurtcircuitarea și volumul mort. Dacă lucrul de testare necesită 24 până la 30 de minute în degroșare, o celulă poate să nu fie suficientă sau circuitul poate avea nevoie de un aranjament diferit de celule. Acest calcul nu înlocuiește munca de testare, dar arată rapid dacă un aspect propus este în intervalul potrivit.

Referințele la proiecte sunt utile atunci când se potrivesc cu sarcina. Un circuit care gestionează flotarea zincului cu un aranjament specific de alimentare și curățare poate dezvălui probleme practice pe care o broșură generală nu le poate face. The 3.000 t/zi reforma tehnică de flotație cu zinc este un exemplu al modului în care selecția celulelor, aspectul circuitului și obiectivele de operare sunt legate într-un proiect real. Lecția utilă nu este să copiați foaia de flux, ci să întrebați ce condiții au făcut ca acea fișă de flux să funcționeze și dacă minereul dvs. și condițiile site-ului sunt similare.

Înainte de a plasa o comandă, solicitați o gamă clară: volumul celulei, volumul efectiv, turația rotorului, puterea motorului, necesarul de aer, aranjamentul de preaplin de spumă, lista pieselor de uzură, sarcinile de fundație și interfața de control. Solicitați intervalul de funcționare recomandat, nu doar punctul de proiectare. Un circuit de flotație care funcționează bine la o rată de alimentare, dar nu poate reduce capacitatea la 60 la sută, va crea probleme în timpul punerii în funcțiune și schimbărilor pieței. Același lucru este valabil și pentru schimbările de minereu: un circuit care este reglat doar pentru un amestec poate avea dificultăți atunci când groapa se mută într-o zonă diferită.

Probleme comune de operare și remedieri

Majoritatea problemelor de flotație apar ca o modificare a spumei, a tracțiunii de masă, a gradului sau a testului de steril. Operatorul trebuie să confirme mai întâi că furajul este stabil. O schimbare bruscă a mărimii măcinarii, a densității pulpei, a pH-ului sau a fluxului de reactiv poate arăta ca o problemă celulară atunci când celula răspunde doar la hrană. După ce este verificată stabilitatea alimentării, priviți aerul, adâncimea spumei și starea rotorului. Un rotor uzat poate reduce dispersia aerului și suspensia de solide fără nicio modificare a punctului de referință.

O greșeală comună este de a corecta o problemă de grad adăugând mai mult deprimant înainte de a verifica adâncimea spumei și de apă de spălare. O alta este creșterea dozei colectorului atunci când problema reală este eliberarea insuficientă. O verificare rapidă a dimensiunii particulelor poate economisi o mulțime de reactiv. Dacă mineralul țintă este încă blocat cu gangă, nicio celulă de flotație nu îl poate separa curat. Răspunsul practic poate fi o schimbare de măcinare, o etapă de re-măcinare sau o configurație diferită a circuitului, nu o doză mai mare de reactiv.

Verificările mecanice merită aceeași atenție ca și verificările chimice. Conductele de aer se pot depune sau se pot bloca. Rotoarele se pot uza neuniform. Golurile statorice se pot deschide. Buzele de spălare cu spumă pot deveni neuniforme. O celulă care și-a pierdut dispersia aerului va prezenta adesea o spumă plată și pierderi mari de steril chiar și atunci când panoul de control arată normal. O inspecție lunară care înregistrează jocul rotorului, starea țevii de aer, setarea adâncimii spumei și curentul motorului poate dezvălui deriva înainte ca aceasta să devină o problemă metalurgică.

Ce să includeți într-un program de test de flotație și de extindere

Un program util de test de flotație începe cu un eșantion reprezentativ și o întrebare clară. Obiectivul este de a confirma selecția reactivului, de a compara tipurile de celule, de a estima timpul de retenție sau de a prezice performanța agentului de curățare? Eșantionul ar trebui să reprezinte hrana așteptată, inclusiv intervalul de oxidare, alterare și eliberare pe care o va vedea planta. O singură mostră de calitate superioară poate da un rezultat optimist care este dificil de reprodus la scară completă.

Mineralogia trebuie finalizată înainte sau alături de testele de flotație. Identifică mineralele țintă, asocierea lor cu ganga, dimensiunea eliberării și orice acoperiri sau slimuri care pot interfera cu acțiunea colectorului. Fără mineralogie, selecția reactivului devine un exercițiu de încercare și eroare. Cu mineralogie, lucrătorul de testare poate alege o familie de colectoare, un interval de pH și o strategie de deprimare cu un punct de plecare defensabil.

• Teste în circuit deschis pentru a stabili răspunsul la degroșare și eliminare.
• Teste cu ciclu blocat pentru a arăta efectul sarcinilor circulante și performanța mai curată.
• Teste de dozare a reactivului cu adăugare în etapă și timp de condiționare controlat.
• Teste de mărime de măcinare pentru a găsi dimensiunea de eliberare care oferă cel mai bun echilibru de grad de recuperare.
• Teste de calitate a apei în care salinitatea, duritatea sau reactivii reziduali sunt variabile.
• Funcționează pilot sau semi-industrial atunci când circuitul este nou, minereul este complex sau riscul de extindere este mare.

Extinderea ar trebui să includă mai mult decât volumul celulei. Rata de aer pe unitate de volum, adâncimea spumei, viteza vârfului rotorului, distribuția timpului de rezidență și capacitatea de spălare, toate afectează rezultatul. O celulă care funcționează bine într-o celulă de laborator se poate comporta diferit atunci când faza de spumă devine mai adâncă și modelul de curgere a pulpei se schimbă. Echipa de proiectare ar trebui să întrebe cum va fi controlată, prelevată și întreținută celula propusă. Un circuit cu instrumentare bună și puncte de eșantionare clare este mai ușor de optimizat decât unul care se bazează doar pe judecata vizuală.

Punerea în funcțiune ar trebui să includă un sondaj de referință. Înregistrați viteza de alimentare, densitatea, pH-ul, fluxurile de reactiv, setările de aer, adâncimea spumei, curentul motorului și rezultatele testului pentru fiecare etapă. Această linie de bază devine referință pentru depanarea ulterioară. Când apare o problemă luni mai târziu, echipa poate compara spuma actuală și profilul testului cu sondajul original în loc să ghicească. Acest lucru este util în special atunci când amestecurile de minereu se schimbă sau când un nou operator preia circuitul.

Întrebări frecvente

Care este principiul principal al unei mașini de plutire?

Principiul principal este atașarea selectivă a bulelor. Particulele hidrofobe se atașează de bulele de aer și se ridică în spumă, în timp ce particulele hidrofile rămân în pulpă și se lasă sub formă de steril. Celula asigură dispersia aerului, agitarea, timpul de rezidență și îndepărtarea spumei.

Cum aleg între o celulă autoaspirată și una cu flotație cu aer forțat?

Utilizați munca de testare și datoria de circuit pentru a decide. Celulele autoaspirate sunt simple și se potrivesc multor sarcini de degroșare și de evacuare. Celulele cu aer forțat oferă mai mult control în rezervoarele mai adânci și în volume mai mari. Alegerea finală ar trebui să ia în considerare controlul aerului, accesul la întreținere, stabilitatea alimentării și intervalul de funcționare necesar.

De ce adâncimea spumei afectează gradul de concentrat?

Adâncimea spumei afectează timpul de scurgere. O spumă mai adâncă permite mai multă gangă să se scurgă înapoi în pulpă și poate îmbunătăți gradul, dar dacă este prea adâncă sau prea stabilă poate reduce tracțiunea și recuperarea masei. Reglați adâncimea spumei cu datele de analiză și de tragere în masă, nu numai cu aspectul.

Cât de mult reactiv trebuie adăugat?

Doza ar trebui să provină din munca de testare și să fie exprimată în grame pe tonă de furaj uscat. Adăugați reactivi în etape și verificați pH-ul, timpul de condiționare și calitatea apei. O doză care funcționează într-un circuit poate eșua în altul, deoarece mineralogia și chimia pulpei sunt diferite.

Poate o mașină de flotație să repare eliberarea slabă?

Nu. Flotația poate separa doar particulele care sunt suficient de eliberate și au chimia de suprafață potrivită. Dacă mineralul țintă este blocat în gangă, circuitul poate avea nevoie de o măcinare mai fină, o etapă de re-măcinare sau un flux diferit înainte ca performanța de flotație să se îmbunătățească.

Ce ar trebui să fie inspectat în timpul întreținerii de rutină?

Inspectați uzura rotorului și a statorului, conductele de aer, buzele de spumă, căptușelile rezervorului, componentele de antrenare și supapele de control. Înregistrați curentul motorului și presiunea aerului. O mică deviere mecanică poate reduce dispersia aerului și poate provoca pierderi de steril înainte ca acesta să fie vizibil în camera de control.

Când este o mașină de plutire mare cea mai bună alegere?

O celulă mare poate reduce numărul de unități, simplifica aspectul și poate reduce atenția operatorului pe unitate. Este cel mai potrivit atunci când alimentarea este stabilă, circuitul este bine controlat și accesul de întreținere este planificat. Nu este automat mai bun pentru fiecare sarcină, mai ales acolo unde flexibilitatea sau schimbările frecvente ale minereului sunt importante.