Ce este un circuit de flotație și cum funcționează? Un ghid al producătorului

Stați pe podeaua de operare a unui concentrator de cupru, plumb-zinc sau fosfat și veți vedea aceeași scenă: șiruri lungi de rezervoare dreptunghiulare, fiecare amestecând pulpă întunecată sub un strat de spumă acoperită cu minerale, conectate prin spălătorie, țevi și pompe. Acel sistem aranjat este circuitul de flotație.

Pentru a răspunde direct la întrebare: un circuit de flotație este o secvență planificată de celule de flotație și echipamente de susținere, inclusiv rezervoare de condiționare, suflante, pompe, spălători și agenți de îngroșare, prin care curge minereul măcinat fin în etape definite. Particulele minerale valoroase se atașează de bulele de aer, se ridică în spumă și sunt îndepărtate sub formă de concentrat, în timp ce particulele nedorite de gangă rămân umede, se scufundă și lasă planta ca steril.

Secvența contează mai mult decât orice mașină. Celulele mai aspre fac prima recuperare, celulele scavenger mătură ceea ce au ratat degroșanții, iar celulele mai curate îmbunătățesc spuma la un grad pe care o topitorie sau o fabrică chimică o va plăti de fapt. Un circuit bine aranjat recuperează în mod obișnuit 85 până la 95 la sută din metalul valoros dintr-un minereu. Un aranjat prost poate lăsa mai multe puncte procentuale de metal, adesea întreaga marjă de profit, îngropate în barajul de steril.

Acest ghid explică ce face fiecare parte a circuitului, de ce etapele sunt aranjate așa cum sunt, cum sunt selectate mașinile pentru fiecare sarcină și ce trebuie pregătit înainte de a comanda echipament. Este scris din punctul de vedere al unui producător care proiectează, construiește, instalează și pune în funcțiune aceste sisteme ca fabrici complete de prelucrare a mineralelor.

Ce este de fapt un circuit de flotație

O mașină de plutire și un circuit de plutire nu sunt același lucru, iar distincția are consecințe reale atunci când achiziționați echipament. O mașină de flotație este un singur rezervor agitat care dispersează aerul în pulpă. Un circuit de flotație este aranjarea completă a acelor rezervoare în etape, împreună cu tot ceea ce mișcă pulpa și spuma între ele. Cumpărând o mașină, obțineți o stație de lucru; proiectarea unui circuit obține o linie de producție cu propriile bucle de control al calității.

Un circuit complet conține în mod normal aceste elemente:

• Rezervoare de condiționare și amestecare, în care minereul măcinat este contactat cu colectoare, spumători și modificatori înainte de începerea flotației.
• Un banc mai gros, adică mai multe celule conectate în serie, care acceptă pulpa proaspătă măcinată.
• O bancă de scavenger care tratează sterilele mai aspre înainte ca acestea să fie aruncate.
• Una sau mai multe etape mai curate care îmbunătățesc spuma mai aspră, uneori cu o etapă de remacinare între ele.
• Pompe, spălători și conducte care mută pulpa, spuma și substanțele medii circulante de la o etapă la alta.
• Un sistem de aer: mașinile cu autoamorsare atrag propriul aer, în timp ce mașinile cu aer forțat sunt alimentate de suflante dedicate.
• Agenții de îngroșare în aval care depun concentratele și sterilul și returnează apa limpezită către plantă.

Cuvântul „circuit” descrie buclele din interiorul acestui aranjament. Nu toate particulele plutesc corect prima dată, așa că produsele intermediare numite middlings sunt pompate înapoi în stadiile anterioare și trec prin unele celule de mai multe ori. Prin urmare, un circuit nu este niciodată o linie dreaptă; este o rețea cu recirculare controlată, iar acea rețea este cea care transformă un principiu de separare chimică într-un rezultat de producție zilnic stabil.

Aceste trei roluri apar în aproape fiecare concentrator de sulfuri metalice din lume, de la câteva tone pe zi la zeci de mii. Ceea ce se schimbă între plante este numărul de celule din fiecare etapă, dimensiunea celulelor și cât de agresiv sunt împinse etapele spre recuperare sau spre grad.

Cum funcționează procesul de flotare a spumei în interiorul fiecărei celule

Flotația este un proces de chimie de suprafață îmbrăcat ca o industrie grea. Înainte ca circuitul să poată face ceva, minereul trebuie măcinat suficient de fin încât boabele minerale valoroase să fie separate sau eliberate de roca sterilă din jurul lor. În multe circuite cu sulfuri, aceasta înseamnă o măcinare de aproximativ 55 până la 80 la sută care trece de 74 de microni, produsă de o moară cu bile care lucrează în circuit închis cu un clasificator. Dacă particulele sunt încă blocate împreună, nicio schemă de reactiv de pe pământ nu poate ridica valoarea în mod curat.

Urmează condiționarea. Pulpa este agitată în rezervoare de amestecare în timp ce se adaugă reactivi. Colectorii se adsorb pe suprafețele mineralelor valoroase și le fac hidrofuge, ceea ce este trucul esențial. Depresivele fac opusul pentru mineralele pe care vrei să le lași în urmă, menținându-le umede și pasive. Modificatorii, cum ar fi varul, stabilesc pH-ul pulpei astfel încât toate aceste substanțe chimice să se comporte conform intenției.

În interiorul celulei de flotație în sine, un rotor rotativ forfecă aerul care intra în milioane de bule fine și menține pulpa suspendată. Trei lucruri se întâmplă apoi în succesiune rapidă: bulele se ciocnesc de particule, particulele hidrofobe se atașează de filmul cu bule și bulele încărcate se ridică prin pulpă într-un strat de spumă la suprafață. Spuma nu este doar spumă; este o zonă de lucru în care apa antrenată și particulele de gangă slab atașate se scurg înapoi, ridicând gradul a ceea ce rămâne. Spuma mineralizată revarsă spălarea din partea superioară a celulei sub formă de concentrat, în timp ce particulele respinse ies din partea inferioară sau laterală a mașinii sub formă de steril.

Chimia decide ce poate pluti. Un exemplu clasic este sfalerita, mineralul de zinc: colectorii obișnuiți de sulfură abia îl ating până când sulfatul de cupru își activează suprafața la un pH de aproximativ 10,5 până la 11. Pirita, dimpotrivă, este menținută în multe circuite pur și simplu prin menținerea dozei de var ridicat. Acesta este motivul pentru care două plante care plutesc minereuri diferite pot arăta aproape identice în hardware și se pot comporta complet diferit în practică.

Mai aspru, Scavenger, Mai curat, Reclener: Cele patru etape ale unui circuit de flotație

Concluzie mai întâi: etapele există deoarece recuperarea și gradul trag în direcții opuse. O celulă poate fie să apuce totul rapid, la un grad scăzut, fie să își ia timpul și să producă ceva curat, cu recuperare scăzută. Circuitul împarte acest conflict în etape separate, astfel încât fiecare să poată fi optimizată pentru o singură lucrare.

Etapă mai aspră

Banca mai aspră primește pulpa proaspătă, condiționată și este proiectată mai degrabă pentru viteza și completitatea recuperării decât pentru calitate. Concentratul mai dur este de obicei un produs mediu, cu o calitate mult prea scăzută pentru a fi vândut, dar conține cea mai mare parte a valorii care va părăsi în cele din urmă planta. Prin urmare, celulele mai aspre rulează cu spumă mai mică și aerare agresivă.

Etapa de scavenger

Banca scavenger tratează tot ceea ce au respins roughers. Concentratul său este slab, astfel încât este pompat înapoi la alimentarea mai brută sau îmbinat în fluxul mai curat, mai degrabă decât expediat. Singurul scop al scavengerului este să se asigure că deșeurile finale sunt cu adevărat deșeuri. Pe o plantă prost reglată, scavenger-ul este locul în care poți să privești literalmente banii părăsind clădirea, pentru că orice valoare le lipsește a dispărut definitiv.

Etape de curățare și recurățare

Curățătorii iau spuma mai aspră și o modernizează. Spuma este mai adâncă aici, timpii de rezidență pe tonă sunt mai lungi, iar apa de spălare este uneori adăugată la suprafața spumei pentru a conduce ganga antrenată înapoi în pulpă. Specificațiile stricte pentru concentrat, sau minereurile cu granulație fină, pot justifica o a doua etapă de curățare, recurățarea sau o moară de remacinare între degroșare și curățare, astfel încât particulele compozite să aibă o altă șansă de eliberare.

Încărcături medii și circulante

Fiecare produs intermediar care se întoarce înapoi este un mijloc. Încărcăturile circulante de zeci de procente sunt normale în instalațiile de flotație, iar pompele și spălătoriile trebuie dimensionate pentru acestea din prima zi. Când operatorii spun că un circuit este „stabil”, de obicei înseamnă că aceste bucle au atins echilibrul: ceea ce se întâmplă se întâmplă cu o rată constantă.

Configurații de circuit și selecția mașinii de flotație

Configurația este scheletul plantei și este aleasă din minereu, nu dintr-un catalog. Tabelul de mai jos rezumă configurațiile pe care le proiectăm cel mai adesea în procesul de prelucrare a mineralelor EPC.

În orice etapă, celulele sunt conectate în serie, astfel încât celuloza vede fiecare mașină pe rând. Când tonajul crește, fluxul este împărțit pe maluri paralele, deoarece un singur mal fie ar avea nevoie de celule enorme, fie ar renunța la timpul de ședere. Obținerea corectă a aritmeticii bancare este simplă odată ce timpul necesar de rezidență este cunoscut și este cel mai comun calcul din spatele unei cotații de flotație.

Selectarea mașinii urmează apoi sarcina. Mașinile cu autoamorsare, cum ar fi tipurile SF, BF, GF și JJF, își creează propria aspirație a aerului în zona rotorului. Acest lucru înlătură sistemul de suflare pentru acele celule și, în aranjamentul de la celulă la celulă, permite spuma să curgă gravitațional între mașini fără pompe de spumă. Sunt potrivite pentru instalațiile cu tonaj mediu și pentru sarcini mai curate, în care fiecare celulă este operată la o adâncime și un nivel diferit de spumă.

Mașinile cu aer forțat, cum ar fi tipurile XCF și KYF, primesc aer de joasă presiune de la suflante în loc să-l aspire. Rotorul funcționează la o viteză periferică mai mică, ceea ce reduce uzura și se potrivește cu volume mari de rezervor. În aranjamentul pereche, celulele XCF pot extrage spumă din celulele KYF adiacente, astfel încât o bancă combinată nu are nevoie deloc de pompe de spumă intermediare. Pentru sarcini mai aspre și de scavenger, acest lucru economisește echipament, spațiu pe podea și ore de întreținere.

Pastele speciale necesită mașini speciale. Dimensiunile grosiere ale particulelor și densitățile mai mari ale pulpei, care apar în anumite aplicații de retratare a sterilului și nemetalice, necesită mașini proiectate în jurul suspensiilor mai puternice, cum ar fi tipul CLF. Aceeași logică se aplică cu mult dincolo de sulfurile metalice: roca fosfatică, potasa și alte minerale industriale plutesc și ele, iar proiectul nostru de dispozitiv de flotare a rocii fosfate pentru un grup mare de îngrășăminte a urmat exact același raționament mai gros-curățător-curățător cu o schemă de reactiv complet diferită.

Un exemplu rapid de dimensionare arată cum se întâlnesc configurația și hardware-ul. Un concentrator care tratează 3.000 de tone de minereu pe zi cu aproximativ 33% solide trimite aproximativ 300 de metri cubi de celuloză pe oră la flotație. Dacă lucrările de testare arată că degroșatorii au nevoie de opt minute de timp de ședere, scena are nevoie de aproximativ 40 de metri cubi de volum efectiv, care ar putea fi patru celule de 10 metri cubi sau două celule de 20. Calculul de scavenger urmează același model, iar agenții de curățare sunt dimensionați pe tonaj concentrat mai degrabă decât pe tonajul furajului.

Ce alimentează circuitul și ce îl părăsește

În amonte, circuitul este la fel de bun ca pregătirea hranei. Etapa de măcinare, de obicei o moară cu bile de tip grilă umedă închisă cu un clasificator spiralat sau hidrociclon, stabilește distribuția dimensiunii particulelor pe care trebuie să o gestioneze flotația. Dacă clasificarea variază și cerealele grosiere se strecoară, acestea ajung în celulele mai aspre, unde bulele nu le pot ridica și se raportează direct la steril. Acesta este motivul pentru care operatorii experimentați urmăresc clasificatorul aproape la fel de atent ca spuma.

Între măcinare și flotare se află condiționarea, pasul cel mai subestimat din plantă. Colectorii au nevoie de minute de timp de contact pentru a se adsorbi corect, iar pulpa densă trebuie să rămână complet suspendată pentru ca fiecare particulă să vadă reactivul. În proiectele care manipulează celuloze dense sau vâscoase, specificăm agitarea cu concentrație ridicată înaintea celulelor tocmai pentru că o alimentare prost condiționată nu poate fi salvată în aval, indiferent cât de bune sunt mașinile.

În aval, ambele produse necesită manipulare. Concentratul curge către un agent de îngroșare, de obicei un tip de antrenare centrală, unde solidele se depun și fluxul inferior alimentează filtrarea înainte de topire sau procesare chimică. De asemenea, sterilul este îngroșat, iar apa recuperată se întoarce în plantă. Echilibrul apei merită o atenție inginerească reală: în mediile aride și cu lacuri sărate, unde construim echipamente de amestecare și separare a potasiului și litiului la scară largă, fiecare metru cub reciclat este apă pe care amplasamentul nu trebuie să o pompăm din altă parte.

Parametrii de funcționare care decid recuperarea

Un operator controlează efectiv două pârghii: chimie și fizică. Chimia acoperă dozele de reactivi și pH-ul. Fizica acoperă densitatea, adâncimea spumei, rata aerului și nivelul. Tabelul de mai jos listează parametrii care contează cel mai mult, cu intervale care sunt puncte de plecare tipice mai degrabă decât răspunsuri universale.

Un principiu din experiența de operare depășește orice număr: stabilitatea bate perfecțiunea. O densitate de alimentare care se deplasează cu mai multe puncte mută totul în aval, inclusiv textura spumei, nivelurile și cererea de reactiv. Plantele care măsoară densitatea pulpei și debitul la circuitul de alimentare și corectează deriva devreme, rețin recuperarea mult mai ușor decât plantele care ajustează celulele după ce deteriorarea este vizibilă în laboratorul de analiză. Dozarea consecventă de la pompe calibrate și un jurnal scris al apariției spumei față de rezultatele testelor vor face mai mult pentru recuperare pe parcursul unui an decât orice schimbare eroică.

Cum se măsoară performanța circuitului: gradul, recuperarea și compromisul

Două numere descriu un circuit de flotație. Calitatea este conținutul de metal al concentratului, exprimat ca procent. Recuperarea este ponderea metalului din furaj care se raportează la acel concentrat. O plantă poate avea o calitate excelentă și o recuperare slabă, sau invers, iar diferența dintre ele este locul în care designul circuitului își câștigă păstrarea.

Recuperarea se calculează din formula cu două produse: procentul de recuperare este egal cu c înmulțit cu (f minus t), împărțit la f înmulțit cu (c minus t), ori 100, unde f este gradul de furaj, c este gradul de concentrat și t este gradul de steril. Luați un circuit de cupru cu un grad de alimentare de 1,0%, un concentrat de 25% și 0,08% în sterilul final. Calculul dă de 25 de ori 0,92, împărțit la 1,0 ori 24,92, ceea ce reprezintă o recuperare de aproximativ 92,3%. Acea cifră unică, urmărită zilnic, spune conducerii dacă circuitul își menține performanța de proiectare.

Dimensiunea particulelor explică multe deficiențe de recuperare. Bulele transportă eficient particulele de dimensiuni medii; particulele grosiere se desprind sub propria greutate, iar slim-urile fine urmează apa în spumă sau refuză deloc să se atașeze.

Compensația urmează direct: creșterea gradului, cu spumă mai profundă și un control mai strict al reactivilor, de obicei costă o oarecare recuperare, iar urmărirea ultimelor particule costă gradul. Mai multe etape mai curate, o rectificare între degroșare și curățare și o mai bună clasificare în amonte sunt modul în care o fabrică le cumpără pe ambele simultan. Acestea sunt decizii de proiectare, nu ajustări tură cu tură, tocmai de aceea secțiunea de configurare a acestui ghid contează mai mult decât orice sfat de operare.

Probleme comune ale circuitului de flotație și remedieri practice

Cele mai multe probleme de circuit se anunță în spumă înainte de a apărea în teste. Fișele de mai jos împerechează cele șase simptome despre care suntem întrebați cel mai des cu cauzele lor obișnuite și cu acțiunile care funcționează efectiv.

Un model care merită reținut: problemele recurente din celule se regăsesc, de obicei, în clasificarea din amonte sau variabilitatea alimentării, mai degrabă decât la mașinile de flotație în sine. Remedierea cauzei o dată bate cu ajustarea simptomelor în fiecare schimb și acesta este motivul pentru care echipele noastre de punere în funcțiune încep întotdeauna de la descărcarea morii și lucrează înainte.

De la munca de testare la o instalație în funcțiune

Un circuit de flotație este proiectat pe date, iar calea datelor este bine stabilită. Testele de flotație în loturi pe probe de miez de foraj sau canale stabilesc ce reactivi funcționează și cât de repede plutește mineralul. Testele cu ciclu blocat simulează apoi mediile circulante ale unei plante reale, dezvăluind notele și recuperările care sunt de fapt durabile, mai degrabă decât cifrele măgulitoare ale unei singure treceri. Pentru investiții mai mari, o campanie pilot confirmă timpii de ședere și comportamentul de manipulare a spumei la o scară semnificativă.

Aceste rezultate se traduc direct în hardware: timpi de rezidență pas cu pas, volumele celulelor, tipurile de mașini, sarcinile de suflare și pompe și echipamentele de amestecare și îngroșare din jurul celulelor. Livrarea acestui pachet ca un singur pachet este ceea ce înseamnă în practică procesarea mineralelor EPC și acesta este motivul pentru care linia noastră de produse trece de la zdrobire și măcinare la agitare, flotare, îngroșare și leșiere, astfel încât nicio etapă nu este dimensionată prin presupuneri pentru a se potrivi cu echipamentul altui furnizor.

Circuitele existente sunt, de asemenea, reconstruite și, adesea, cel mai rapid câștig de recuperare într-o plantă vine din reconfigurarea celulelor, mai degrabă decât din adăugarea lor. Minereurile se schimbă pe măsură ce minele merg mai adânc, iar un circuit proiectat acum zece ani ar putea acum să curețe o mineralogie diferită. Proiectul nostru de reformă tehnică a flotației cu zinc de 3.000 de tone pe zi este un caz tipic: același loc, aceeași clasă generală de echipamente, configurație nouă și logica reactivă potrivită minereului actual.

Punerea în funcțiune urmează apoi o secvență pe care experiența o face de rutină: montarea mecanică, testarea apei, prima alimentare cu minereu, apoi reglarea reactivului și a nivelului până când circuitul își menține recuperarea designului. Plantele care bugetează în mod realist pentru această perioadă de reglare ating performanța nominală fără dramatism; plantele care tratează punerea în funcțiune ca pe o idee ulterioară plătesc de obicei pentru aceasta în producția ratată în primele luni.

Ce să verificați înainte de a comanda echipament de flotație

Cotațiile de echipamente pot arăta identice pe hârtie și pot funcționa foarte diferit în fabrică. Pe baza a ceea ce vedem când clienții vin la noi după o achiziție dificilă, aceste verificări separă achizițiile solide de lecțiile costisitoare:

1. Confirmați datele minereului din spatele designului. Solicitați analizele recente, mineralogia și distribuțiile de mărime a particulelor utilizate de furnizor și asigurați-vă că vă descriu minereul, nu o presupunere.
2. Cereți volumul efectiv, nu volumul rezervorului. Colțurile moarte și modelele de curgere distorsionate reduc timpul real de rezidență, iar diferența poate costa în liniște câteva procente din recuperare.
3. Potriviți tipul mașinii la dimensiunea particulelor și densitatea pulpei. Pastele grosiere și dense au nevoie de mașini proiectate pentru ele, nu de o celulă de uz general cu un motor mai mare înșurubat.
4. Verificați materialele de fabricație. Rotoarele, difuzoarele, arborii și căptușelile determină durata de viață la uzură; confirmați specificațiile cauciucului sau poliuretanului și intervalele de înlocuire așteptate.
5. Verificați sistemul de aer. Pentru bancurile forțate cu aer, confirmați dimensionarea suflantei, marja de presiune și capacitatea de așteptare, deoarece recuperarea se oprește când aerul se oprește.
6. Confirmați disponibilitatea pieselor de uzură și termenii de livrare înainte de a semna, nu după uzura primului set.
7. Insistați asupra asistenței pentru instalare și punere în funcțiune cu repere definite, inclusiv asistență la prima alimentare și reglare de recuperare.
8. Solicitați referințe pentru același tip de minereu și contactați-i efectiv. Zece minute la telefon cu o instalație în funcțiune valorează mai mult decât orice broșură.

Din partea noastră: fabrica din Zhuji, Zhejiang a petrecut decenii construind echipamente hidrometalurgice și de ameliorare, operează un centru de cercetare și dezvoltare împreună cu aproximativ 200 de mașini de testare și producție, lucrează sub sistemul de management al calității ISO9001 și livrează peste 25.000 de tone de structuri și produse metalice pe an. Proiectele din cupru, zinc, molibden, fosfat, potasiu și litiu, atât în ​​China, cât și în Asia de Sud-Est, Orientul Mijlociu și Africa, ne oferă o listă de referințe pe care încurajăm fiecare client potențial să o verifice.

Întrebări frecvente ale circuitului de flotație

Dacă plănuiți un nou concentrator sau reconstruiți un circuit existent în jurul unui minereu schimbat, cel mai rapid pas următor este o conversație tehnică susținută de date. Trimiteți elementele de bază, adică debitul țintă, testarea capului, compoziția minerală, dimensiunea de măcinare așteptată și specificația concentratului, iar o propunere de circuit pas cu pas poate fi pregătită cu calcule pentru timpul de rezidență, selecția mașinii și un aspect care se potrivește site-ului dvs. Această propunere, mai degrabă decât un catalog, este ceea ce vă spune ce va face de fapt circuitul cu minereul dvs.