Wejdź do dowolnej huty miedzi i przyjrzyj się koncentratowi docierającemu do jej bramy; najczęściej koncentrat ten istnieje w wyniku flotacji. Flotacja miedzi to metoda przetwarzania minerałów, która oddziela minerały zawierające miedź od skał płonnych poprzez wykorzystanie różnic w hydrofobowości powierzchni. Zamiast topić całą górę rudy, flotacja wytwarza wysokiej jakości koncentrat zawierający 20–30% miedzi z rudy ROM z zaledwie 0,3–1% miedzi. Jest to najważniejszy etap modernizacji pomiędzy kopalnią a hutą.
Proces jest koncepcyjnie prosty: rudę mielono na proszek, mieszano z wodą i odczynnikami, a następnie napowietrzano w komorach flotacyjnych. Cząsteczki miedzi stają się hydrofobowe dzięki kolektorowi, przyczepiają się do pęcherzyków powietrza, wypływają na powierzchnię i gromadzą się w postaci piany. Pozostałości płonne pozostają w miąższu i stają się odpadami poflotacyjnymi. Za tym prostym opisem kryje się złożony system chemii, doboru sprzętu i kontroli procesu, i to właśnie wyjaśniono w praktyce w tym artykule.
Dlaczego flotacja działa: zasada chemii powierzchni
Flotacja nie dotyczy gęstości ani wielkości cząstek; chodzi o chemię powierzchni. Większość minerałów miedzi jest naturalnie hydrofilowa, co oznacza, że są zwilżane przez wodę. Większość minerałów skał płonnych, takich jak kwarc i krzemiany, również ma powierzchnię hydrofilową. Aby je rozdzielić, proces flotacji chemicznie modyfikuje powierzchnię minerału miedzi, dzięki czemu staje się ona wystarczająco hydrofobowa, aby przyczepić się do pęcherzyków powietrza.
Modyfikację tę przeprowadza się za pomocą kolektorów, zazwyczaj cząsteczek ksantogenianu, takich jak etyloksantogenian sodu lub amyloksantogenian potasu. Cząsteczka kolektora ma dwa funkcjonalne końce: jeden koniec adsorbuje na powierzchni minerału miedzi, a drugi wystaje na zewnątrz jako wodoodporny łańcuch węglowodorowy. Po kondycjonowaniu cząstki minerałów miedzi zawierają cienką niepolarną powłokę, która umożliwia pęcherzykom powietrza wyparcie wody z ich powierzchni i utworzenie stabilnego kontaktu trójfazowego. Agregat cząstek pęcherzykowych następnie unosi się przez masę celulozową i dociera do warstwy piany na górze komory flotacyjnej.
O tym, czy cząstka będzie się unosić, decydują trzy siły: prawdopodobieństwo zderzenia cząstki z bańką, prawdopodobieństwo przyłączenia się po zderzeniu i prawdopodobieństwo oderwania się podczas wznoszenia. Kolizja zależy od turbulencji, wielkości pęcherzyków i wielkości cząstek. Przyłączenie zależy od hydrofobowości powierzchni i czasu indukcji. Oderwanie zależy od wielkości pęcherzyków i intensywności turbulencji. Dobrze zaprojektowany obwód flotacji równoważy te czynniki, dzięki czemu minerały miedzi szybko się regenerują, podczas gdy skała płonna pozostaje w miąższu.
Dlatego piana, która początkowo wydaje się drobnym szczegółem, w rzeczywistości jest krytycznym punktem kontrolnym. Piana musi być wystarczająco stabilna, aby usunąć cząstki z komórki, ale nie na tyle stabilna, aby możliwe było uwięzienie skały płonnej. Wysokość piany, przepływ powietrza i dozowanie spieniacza są stale regulowane w czasie rzeczywistym, aby zachować odpowiednią równowagę. W instalacji do flotacji miedzi operatorzy obserwują kolor i konsystencję piany, aby ocenić, czy proces jest prawidłowy, zanim testy laboratoryjne to potwierdzą.
Rodzaje rud miedzi i ich zdolność do pływania
Nie cała ruda miedzi zachowuje się w ten sam sposób w komorze flotacyjnej. Rodzaj rudy określa wybór odczynnika, projekt obwodu i oczekiwany odzysk. Najpopularniejsze minerały miedzi dzielą się na dwie kategorie: minerały siarczkowe i minerały tlenkowe. Minerały siarczkowe i miedziowe są naturalnie dobrymi kandydatami do flotacji; minerały tlenkowe są znacznie trudniejsze do upłynnienia i często wymagają siarczkowania przed flotacją.
Chalkopiryt (CuFeS 2 ) jest zdecydowanie najobficiej występującym minerałem miedzi i głównym celem flotacji miedzi na całym świecie. Szybko reaguje na kolektory ksantogenianowe i jest stosunkowo łatwy do wyciśnięcia z pirytu za pomocą wapna. Chalkozyn (Cu 2 S) to minerał wzbogacający wtórnie, który jest jeszcze łatwiejszy w pływaniu, ale zużywa więcej kolektora ze względu na wysoką zawartość miedzi. Bornit i kowelit również dobrze reagują na konwencjonalną flotację. Minerały tlenkowe, takie jak malachit, azuryt i chryzokola, nie reagują na same ksantogeniany. Wymagają etapu siarczkowania siarczkiem sodu lub wodorosiarczkiem sodu, który tworzy cienką warstwę siarczku na powierzchni minerału, umożliwiając adsorpcję ksantogenianu.
Dla projektanta instalacji to wyróżnienie ma znaczenie na długo przed rozpoczęciem produkcji. Złoże rudy miedzi o dużej zawartości tlenków wymaga znacznie bardziej złożonego schematu technologicznego niż ruda czysto siarczkowa, a sprzęt flotacyjny musi zapewniać dłuższe czasy kondycjonowania i inną kontrolę napowietrzania. Poniższa tabela podsumowuje typowe minerały miedzi i ich reakcję na flotację.
| Mineralny | Formuła | Zawartość Cu | Odpowiedź flotacyjna |
|---|---|---|---|
| Chalkopiryt | CuFeS 2 | 34,6% | Doskonały; łatwa adsorpcja w kolektorze |
| Chalkocyt | Cu 2 S | 79,8% | Doskonały; wysokie zużycie kolektora |
| Bornit | Cu 5 FeS 4 | 63,3% | Znakomicie |
| Covellit | CuS | 66,5% | Dobry; wymaga starannej kontroli pH |
| Malachit | Cu 2 CO 3 (Och) 2 | 57,5% | Biedny; wymaga zasiarczenia |
| Kupryt | Cu 2 O | 88,8% | Umiarkowany; wymaga zasiarczenia |
| Chryzokola | CuSiO 3 ·2H 2 O | ~36% | Trudne; często przetwarzane przez ługowanie |
Rudy mieszane zawierające zarówno miedź siarczkową, jak i tlenkową są powszechne w złożach zwietrzałych. Typową strategią jest najpierw flotacja części siarczkowej, następnie siarczkowanie i flotacja części tlenkowej w oddzielnym etapie flotacji. W niektórych zakładach wykorzystuje się obwód hybrydowy grawitacyjny lub grawitacyjno-flotacyjny do usuwania gruboziarnistych cząstek tlenku. W praktyce granicę pomiędzy obydwoma obiegami wyznacza się poprzez analizę diagnostyczną odzysku miedzi w stopniu siarczkowym.
Kompletny schemat flotacji miedzi: od rudy ROM do koncentratu
Instalacja flotacji miedzi to nie tylko rząd komór flotacyjnych; jest to starannie uporządkowany system rozdrabniania, klasyfikacji, przygotowania masy celulozowej, flotacji i odwadniania. Każdy etap przygotowuje rudę do następnego, a wąskie gardło w dowolnym momencie natychmiast utrudnia wydobycie. Zrozumienie pełnego schematu technologicznego jest pierwszym krokiem w kierunku wyboru odpowiedniego sprzętu.
Kruszenie
Ruda wydobywcza z kopalni jest kruszona w dwóch lub trzech etapach, aby zredukować grudkę rudy do około 10–15 mm. Najczęściej wybieranymi kruszarkami są kruszarki szczękowe i kruszarki stożkowe. Celem jest jak najszybsze uwolnienie minerału miedzi przy minimalnym zużyciu energii.
Mielenie i klasyfikacja
Rozdrobniona ruda trafia do młyna kulowego pracującego w obiegu zamkniętym z klasyfikatorem spiralnym. Klasyfikator zwraca cząstki ponadgabarytowe do młyna i wysyła drobne produkty do flotacji. W przypadku większości rud siarczku miedzi wystarczające jest zmielenie 60–75% przez sito 200 mesh (74 μm).
Kondycjonowanie
Przepełnienie klasyfikatora wpływa do zbiornika kondycjonującego, gdzie dodawane są kolektory, spieniacze i modyfikatory pH. Czas kondycjonowania wynosi od 2 do 10 minut, w zależności od rodzaju rudy i rozpuszczalności odczynnika. Właściwe kondycjonowanie bezpośrednio determinuje skuteczność późniejszej separacji.
Zgrubne
Kondycjonowana pulpa przepływa do bardziej szorstkich komór flotacyjnych, gdzie następuje pierwszy masowy odzysk minerałów miedzi. Bardziej szorstki koncentrat zwykle trafia do czystszych komórek, podczas gdy bardziej szorstkie odpady mogą trafiać do komórek oczyszczających w celu dodatkowego odzysku.
Oczyszczanie
Ogniwa oczyszczające mają na celu odzyskiwanie minerałów miedzi, które uniknęły trudniejszego etapu. Ich koncentrat można ulepszyć w obiegu czyszczącym lub zawrócić do bardziej zgrubnego nadawy. Odpady zmiataczy są zwykle odpadami końcowymi.
Czyszczenie
Koncentraty szorstkie i oczyszczające są ponownie flotowane raz, dwa lub trzy razy w czystszych komorach, aby odrzucić porwaną skałę płonną i podnieść koncentrat do docelowej zawartości miedzi. Czystsze odpady poflotacyjne są zawracane do obiegu, tworząc obieg zamknięty.
Zagęszczanie i filtracja
Końcowy koncentrat zagęszcza się w zagęszczaczu z napędem centralnym, a następnie filtruje w celu zmniejszenia zawartości wilgoci do 8–12% przed transportem do pieca do wytapiania. Woda przelewowa zagęszczacza jest zawracana do instalacji.
Ten schemat blokowy stanowi ogólne ramy, a nie ustalony przepis. Ruda miedzi porfirowej o niskiej zawartości gliny może wymagać tylko dwóch etapów oczyszczania. Ruda o dużej zawartości pirytu może wymagać obniżenia wapna i etapu flotacji pirytu w celu odzyskania siarki w dalszej części procesu. Ruda zawierająca znaczną ilość miedzi tlenkowej wymaga dodatkowych zbiorników do kondycjonowania i instalacji do siarczkowania. Schemat blokowy zawsze zaczyna się od charakterystyki rudy.
Wybór odpowiedniego sprzętu do flotacji i mielenia ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu schematu technologicznego. w projekt sortowni miedzi w Wietnamie , połączenie młyna kulowego z mokrą siatką, klasyfikatora i rzędu mechanicznych komórek flotacyjnych pozwoliło uzyskać wymagany stopień koncentratu, utrzymując jednocześnie zużycie energii w ramach budżetu projektu. To jest ten rodzaj praktycznego rezultatu, który projekt arkusza blokowego powoduje lub psuje.
Odczynniki flotacyjne: zestaw narzędzi chemicznych
Odczynniki umożliwiają flotację. Są one zużywane w sposób ciągły podczas pracy, a ich dawkowanie i kombinacja mają zwykle większy wpływ na regenerację niż jakikolwiek inny czynnik. Instalacja do flotacji miedzi wykorzystuje pięć podstawowych typów odczynników, z których każdy pełni inną rolę.
Kolekcjonerzy są klasą najważniejszą. Ksantany są nadal standardem branżowym w zakresie flotacji siarczków miedzi. Krótkołańcuchowe ksantogeniany, takie jak etyloksantogenian sodu i izopropyloksanian sodu, są selektywne i odpowiednie dla drobnoziarnistych rud, podczas gdy długołańcuchowe ksantogeniany, takie jak amyloksantogenian potasu, zapewniają większą zdolność zbierania grubszych cząstek i rud o niższej jakości. Ditiofosforany i tionokarbaminiany są czasami mieszane z ksantogenianami w celu poprawy selektywności w stosunku do pirytu. Dawka kolektora w obiegu miedzi zwykle waha się od 20 do 100 gramów na tonę rudy, w zależności od gatunku rudy i mineralogii.
Spieniacze stabilizują pęcherzyki powietrza w miąższu. MIBC jest najczęściej stosowanym spieniaczem w flotacji miedzi, preferowanym ze względu na jakość piany i łatwą kontrolę. W roślinach wytwarzających naturalną pianę o dużej powierzchni bąbelków stosuje się także spieniacze olejku sosnowego i alkoholu alifatycznego. Dawka spieniacza jest niewielka, zazwyczaj od 10 do 50 gramów na tonę, ale jej wpływ na przepełnienie jest natychmiastowy i widoczny w ciągu kilku sekund od zmiany dawki.
Modyfikatory kontrolują skład chemiczny masy celulozowej i ładunek powierzchniowy minerałów. Wapno jest najbardziej ekonomicznym regulatorem pH w obwodach miedzianych, utrzymującym pH masy celulozowej w zakresie 9,5–11,5 w celu obniżenia poziomu pirytu i zmniejszenia ryzyka niepożądanego odzysku żelaza. Węglan sodu jest preferowany w przypadku niektórych rud tlenkowych, w których wapno wytrąca specjalne kationy. Kwas siarkowy stosuje się w obiegach kwasowych, zwłaszcza w flotacji tlenkowej z siarczkowaniem.
Depresanty i aktywatory dostrajają selektywność. Cyjanek sodu lub siarczan cynku dodaje się w celu obniżenia sfalerytu w rudach miedzi i cynku, podczas gdy siarczan miedzi może aktywować sfaleryt w odwrotnym przypadku. Siarczan sodu lub dwutlenek siarki obniża poziom pirytu w obwodach alkalicznych. Poniższa tabela przedstawia typowe zakresy odczynników w konwencjonalnym obwodzie siarczku miedzi.
| Typ odczynnika | Przykładowe odczynniki | Główna funkcja | Typowe dawkowanie |
|---|---|---|---|
| Kolekcjoner | Ksantany, ditiofosforany | Nadaj powierzchniom mineralnym miedzi hydrofobowość | 20–100 g/t |
| Spieniacz | MIBC, olejek sosnowy, mieszanki alkoholi | Stabilizują pęcherzyki powietrza i warstwę piany | 10–50 g/t |
| modyfikator pH | Wapno, węglan sodu, kwas siarkowy | Kontroluj zasadowość miazgi, obniżaj piryt | 500–3000 g/t |
| Depresyjny | Cyjanek sodu, siarczan cynku, siarczyn sodu | Zapobiegaj unoszeniu się skały płonnej i pirytu | 10–200 g/t |
| Aktywator | Siarczan miedzi | Promuj flotację aktywowanych minerałów | 100–500 g/t |
Optymalizacja odczynników nie jest jednorazowym działaniem inżynierskim. Należy to powtórzyć, gdy zmieni się mieszanka rudy, gdy pora roku zmieni jakość wody lub gdy napotkasz nieoczekiwaną glinę. Dobrze zarządzana instalacja flotacyjna prowadzi dziennik odczynników i codzienny przegląd dawkowania w porównaniu z wynikami testów.
Podstawowe wyposażenie instalacji flotacyjnej miedzi
Linia sprzętu bezpośrednio określa skuteczność chemicznych i fizycznych etapów flotacji. Sprzęt do mielenia, mieszania, flotacji i odwadniania musi odpowiadać zarówno właściwościom rudy, jak i planowanej zdolności produkcyjnej. Korzystanie ze sprzętu o dużych rozmiarach zwiększa koszty inwestycyjne; używanie sprzętu o niewymiarowych rozmiarach powoduje straty w odzysku, które są trudne do późniejszej eliminacji.
Sprzęt do szlifowania
Młyn kulowy z mokrą kratką jest standardową maszyną do mielenia wstępnego w koncentratorach miedzi. Mieli rozdrobniony nawóz o średnicy około 10–15 mm do nadawy flotacyjnego o zawartości 60–75%, przechodząc przez 200 mesh w jednym lub dwóch etapach. Siatka na końcu wyładowczym kontroluje poziom pulpy wewnątrz młyna i ogranicza nadmierne mielenie. W przypadku wytwórni miedzi nadmierne mielenie jest ukrytym wrogiem, ponieważ powstający szlam zużywa reagenty i zmniejsza selektywność flotacji.
Szlifowanie na mokro jest preferowane w stosunku do mielenia na sucho, ponieważ eliminuje pył, zmniejsza ryzyko utleniania świeżo wydzielonych powierzchni miedzianych i przygotowuje zaczyn bezpośrednio do flotacji. Młyn kulowy zwykle pracuje w obiegu zamkniętym z klasyfikatorem spiralnym lub hydrocyklonem. Modernizacja istniejącego młyna za pomocą bardziej wydajnej konstrukcji wykładziny lub napędu o zmiennej prędkości to opłacalny sposób na zwiększenie wydajności bez konieczności zakupu zupełnie nowego młyna.
Sprzęt do mieszania i kondycjonowania
Etap kondycjonowania jest często niedoceniany w projektowaniu instalacji, a mimo to to właśnie na nim faktycznie zachodzi kontakt odczynnika z minerałem. Duży zbiornik mieszający, zwany także zbiornikiem kondycjonującym, zapewnia energię i czas przebywania potrzebny do adsorpcji w kolektorze i dystrybucji spieniacza. Podczas flotacji miedzi zbiornik kondycjonujący przetrzymuje miazgę przez dwie do dziesięciu minut, zanim miazga dostanie się do pierwszej komory flotacyjnej. Wirnik musi być wystarczająco mocny, aby zawiesić grube cząstki, ale jednocześnie wystarczająco delikatny, aby nie ścinać powietrza naturalnie zawartego w szlamie.
W przypadku zakładów, które muszą przygotowywać odczynniki osobno, stosuje się zbiornik do mieszania odczynników, w którym można rozpuścić i rozcieńczyć kolektory i spieniacze do pożądanego stężenia przed wprowadzeniem ich do masy celulozowej. Zbiorniki mieszające o wysokim stężeniu są również stosowane w obiegach ługowania i do zastosowań specjalnych, takich jak przygotowanie odpadów poflotacyjnych do zasypki. Intensywność mieszania, objętość zbiornika i konstrukcję wirnika należy dobrać tak, aby rozkład czasu przebywania odpowiadał kinetyce flotacji rudy.
Maszyny flotacyjne
Mechaniczne maszyny flotacyjne stanowią rdzeń każdego koncentratora miedzi. Składają się ze zbiornika, mechanizmu wirnik/stojan i układu zasilania powietrzem. Wirnik tworzy wzór recyrkulacji wewnątrz zbiornika, utrzymując cząstki stałe w zawieszeniu, jednocześnie rozpraszając dopływ powietrza w drobne pęcherzyki. Powstałą na powierzchni pianę usuwa się za pomocą skrobaków lub poprzez naturalny przelew do rynny spustowej.
Różne geometrie zbiorników i style wirników są dostosowane do różnych zadań. Maszyna flotacyjna typu BF jest popularnym wyborem w obwodach zgrubnej i oczyszczającej miedź ze względu na mechanizm samowentylacji i płytką konstrukcję zbiornika. Typ XCF/KYF to maszyna z wymuszonym obiegiem powietrza stosowana, gdy potrzebne jest duże natężenie przepływu powietrza przy produkcji na dużą skalę, szczególnie w zakładzie posiadającym kilka dużych linii flotacyjnych. Typ JJF, charakteryzujący się dużą wydajnością, jest często wybierany do końcowego etapu czyszczenia, gdzie wymagana jest ograniczona ilość piany, ale selektywność ma kluczowe znaczenie. Typ CLF jest przeznaczony do flotacji gruboziarnistych, dzięki czemu jest przydatny w przypadku rud, w których minerał miedzi jest gruboziarnisty i wymaga odzysku bez nadmiernego mielenia.
Rozmiar komórek flotacyjnych znacznie wzrósł w ciągu ostatnich dwóch dekad. Nowoczesna fabryka miedzi może wykorzystywać ogniwa o pojemności 100 m3 lub 200 m3 w bardziej szorstkim obwodzie. Większe ogniwa zmniejszają liczbę jednostek, upraszczają oprzyrządowanie i zmniejszają zużycie energii na tonę rudy. Jednak większe komórki są również mniej podatne na słabą kontrolę piany i wymagają dobrze zaprojektowanych zaworów strzałkowych i systemów kontroli poziomu. Wybór pomiędzy maszynami samonapowietrzającymi a maszynami z wymuszonym obiegiem powietrza opiera się na konsystencji podawanej rudy i stopniu kontroli, jaki zakład chce utrzymać.
Oprócz urządzeń flotacyjnych w hucie miedzi potrzebne są także urządzenia do klasyfikacji, zagęszczania i pompowania. Klasyfikator zapewnia stabilny, drobny wsad do flotacji, podczas gdy zagęszczacz kontroluje równowagę zarówno koncentratu, jak i wody odpadowej. The Rola urządzeń górnictwa flotacyjnego we współczesnej hydrometalurgii wykracza poza zwykłą separację; obejmuje to zapewnienie stałego strumienia zasilającego, od którego zależą dalsze obwody ługowania w celu zapewnienia stabilnego odzysku.
Kluczowe parametry optymalizacji flotacji
Projekt określa możliwości instalacji flotacyjnej; operacja określa, co faktycznie osiąga. Parametry operacyjne omówione w tej sekcji kontrolują na co dzień wyniki metalurgii. Dla inżyniera lub kupującego oceniającego projekt flotacji miedzi znajomość tych parametrów jest najszybszym sposobem oceny, czy proponowany proces jest uzasadniony.
Dokładność mielenia
Stopień zmielenia mierzy się jako procent materiału przechodzącego przez sito 200 mesh. Jeśli ruda zostanie zmielona zbyt grubo, niektóre cząstki minerałów miedzi pozostaną związane skałą płonną i nie będą mogły unosić się na wodzie. Jeśli zostanie zmielony zbyt drobno, powstająca duża powierzchnia zużywa odczynniki, a drobne cząstki są mechanicznie przenoszone do piany, rozcieńczając koncentrat. Typową porfirową rudę miedzi najlepiej flotować przy 60–70% przechodzącej przez 200 mesh, ale wysokiej jakości ruda żyłkowa może wymagać 75–80% przechodzącej przez 200 mesh w celu odpowiedniego wyzwolenia. Krzywa pokazująca związek pomiędzy rozdrobnieniem a uzyskiem ma zwykle wyraźny szczyt; znalezienie tego szczytu jest pierwszym zadaniem programu optymalizacji procesu.
Rysunek 1. Odzysk miedzi ma tendencję do wzrostu wraz ze stopniem rozdrobnienia, a następnie spada, gdy nadmierne mielenie powoduje powstawanie szlamu i zwiększa się zużycie odczynników.
Gęstość miazgi
Stosunek substancji stałych do cieczy we wsadzie flotacyjnym zwykle utrzymuje się na poziomie 30–45% wagowych części stałych. Gęstsza masa celulozowa zawiera więcej minerałów miedziowych na jednostkę objętości, co zwiększa efektywność czasu retencji, ale także zwiększa ryzyko wystąpienia efektu lepkości i słabego transportu pęcherzyków. Cieńsza masa celulozowa zapewnia lepszą selektywność i jakość piany, ale mniejszą wydajność przy tej samej objętości komórek. W praktyce bardziej szorstkie obwody działają przy większej gęstości, podczas gdy czystsze obwody są rozcieńczane do 30–40% części stałych, aby zmaksymalizować jakość.
Dodatek pH i wapna
Wapno jest najpopularniejszym modyfikatorem pH w obwodach miedzianych. Docelowe pH w bardziej szorstkim środowisku wynosi zwykle od 9,5 do 11,5, gdzie piryt ulega obniżeniu, a minerały miedzi nadal skutecznie pływają. Obecność pirotytu lub innej skały płonnej pochłaniającej kwas zmienia zapotrzebowanie na wapno, dlatego pętla kontroli pH musi być szczelna i responsywna. Dobrze oprzyrządowana instalacja wykorzystuje analizator pH online na zasilaniu pożywką i zawór sterujący na linii wapna, aby utrzymać wartość zadaną w zakresie ± 0,2 jednostki pH.
Przepływ powietrza i prędkość wirnika
Szybkość napowietrzania kontroluje liczbę i wielkość pęcherzyków w komorze flotacyjnej. Zbyt mało powietrza zmniejsza powierzchnię pęcherzyków powierzchniowych i zmniejsza odzysk; zbyt dużo powietrza powoduje przepływ w dół, który przenosi cząsteczki z powrotem na dno i może rozerwać pianę na płasko. W maszynie samonapowietrzającej prędkość wirnika bezpośrednio steruje ilością zasysanego powietrza. W maszynie z wymuszonym obiegiem powietrza moc dmuchawy jest regulowana oddzielnie. Typowy, bardziej szorstki obwód miedziany wykorzystuje przepływ powietrza o wartości 0,8–1,5 m³/m²/min, w zależności od obciążenia ogniwa.
Głębokość piany i prędkość zgarniacza
Utrzymanie stabilnej warstwy piany jest niezbędne do uzyskania czystego koncentratu. Głębsza piana (300–600 mm) zapewnia lepszy drenaż porwanej skały płonnej i daje wyższy stopień, podczas gdy płytsza piana zwiększa odzysk, ale obniża stopień. Prędkość zgarniacza reguluje szybkość usuwania piany; jeśli zgarniacze pracują zbyt szybko, wciągają pianę wypełnioną skałą płonną do pralki; jeśli będą pracować zbyt wolno, piana może się opaść i powrócić do miąższu.
Typowe problemy operacyjne i sposoby ich rozwiązywania
W każdej fabryce flotacji miedzi zdarzają się gorsze dni, a przyczyny nie zawsze są oczywiste. Poniższe wskazówki łączą typowe objawy z ich typowymi przyczynami i działaniami naprawczymi. Czas reakcji ma znaczenie; oczekiwanie na badanie potwierdzające problem przez cztery godziny może kosztować więcej niż zmiana dawki odczynnika w czasie rzeczywistym na podstawie obserwacji piany.
Niski uzysk miedzi
Przyczyny
Niewystarczający kolektor; przemielenie; powłoka szlamowa na powierzchniach mineralnych; piana jest zbyt płytka.
Działania
Stopniowo zwiększaj dawkę kolektora; zmniejszyć szybkość podawania młyna; dodać środek dyspergujący; wyregulować poziom piany i przepływ powietrza.
Niski poziom koncentratu
Przyczyny
Aktywacja pirytu; nadmierne pienienie; wysoka porwana skała płonna; niewystarczające etapy czyszczenia.
Działania
Podnieś pH za pomocą wapna; zmniejszyć dawkę spieniacza; zmniejszyć prędkość zgarniacza; dodać stopień czyszczący lub rozcieńczyć wsad czyszczący.
Piana zbyt stabilna lub krucha
Przyczyny
Rodzaj i dozowanie spieniacza są niedopasowane do składu wody; zmiany twardości wody; zawartość gliny w paszy.
Działania
Zmień spieniacz na bardziej selektywny; dostosować dawkowanie; w przypadku nadmiernej ilości użyć środka przeciwpieniącego; monitorować jakość wody procesowej.
Osiadanie piasku w komorach flotacyjnych
Przyczyny
Zbyt niska prędkość wirnika; miąższ zbyt gruby; duży rozmiar cząstek; zużyty stojan lub wirnik.
Działania
Zwiększ prędkość wirnika; zmniejszyć gęstość paszy; sprawdź rozmiar cięcia klasyfikatora; sprawdź luz wirnika i stojana.
Wysoka klasa odpadów poflotacyjnych
Przyczyny
Problem wyzwolenia; niewystarczający czas przebywania; zwarcie; zły zestaw odczynników.
Działania
Sprawdź ponownie wielkość mielenia; sprawdź układ komórek pod kątem channelingu; dodaj komórkę oczyszczającą; omówić mineralogię odpadów poflotacyjnych.
Lista kontrolna zakupu sprzętu dla linii flotacji miedzi
Stworzenie linii flotacyjnej na potrzeby nowego projektu związanego z miedzią, rozbudowy zakładu lub całkowitej modernizacji procesu wymaga znacznie więcej niż tylko opublikowanie listy pożądanych ilości i zapytanie o wycenę. Zakup sprzętu flotacyjnego to decyzja dotycząca wydajności procesu, kosztów operacyjnych i wsparcia posprzedażowego. Uporządkowana lista kontrolna pomaga uniknąć najczęstszych błędów zakupowych.
Potwierdź typ rudy i wielkość przemiału
Sprzęt flotacyjny musi być konkurencyjny w stosunku do konkretnej rudy, która będzie przetwarzana w zakładzie. Ruda siarczkowa rozdrobniona do 65% przechodzącej przez sito 200 ma inne wymagania dotyczące czasu przebywania niż ruda, która wytwarza dużą ilość pierwotnego szlamu. Poproś dostawcę sprzętu o obliczenie wymaganej objętości ogniwa na podstawie kinetyki flotacji projektu, a nie tylko na podstawie przybliżonej zasady. Roślina przetwarzająca drobnoziarnistą rudę potrzebuje większych lub bardziej szorstkich komórek niż roślina przetwarzająca gruboziarnistą rudę.
Oceń koszty energii i konserwacji
Zużycie energii przez maszynę flotacyjną zależy od średnicy wirnika, prędkości wirnika i wielkości zbiornika. Maszyny samonapowietrzające są na ogół prostsze i tańsze w obsłudze niż maszyny z wymuszonym obiegiem powietrza, ale maszyny z wymuszonym obiegiem powietrza zapewniają bardziej bezpośrednią kontrolę powietrza, co poprawia odzysk w zmiennych warunkach zasilania. Porównaj całkowity koszt posiadania przez co najmniej siedem lat, w tym koszt wymiany wirnika i stojana, serwisowania silnika i kalibracji przyrządu. Nie wybieraj najtańszej maszyny wyłącznie ze względu na cenę zakupu.
Sprawdź części zamienne i lokalne wsparcie
Dostawa części zamiennych jest często wąskim gardłem zatrzymującym zakład. Oceniając maszynę, poproś producenta o listę zalecanych zapasów i porównaj dostępność w lokalnym magazynie. Możliwość dostarczenia wirników, stojanów, zaworów dartowych i czujników poziomu w krótkim czasie ma większe znaczenie niż jakakolwiek cecha wydajnościowa w przypadku awarii instalacji.
Nalegaj na test na miejscu lub próbę pilotażową
Jeżeli projekt dotyczy nowego złoża rudy lub istotnej zmiany procesu, należy nalegać na pilotażowy test flotacji z wykorzystaniem rzeczywistej próbki rudy. Prosty test flotacji okresowej na 1–2 kg rudy jest przydatny, ale nie pozwala na ocenę zachowania się piany w ciągłym okresie. Kilkudniowa eksploatacja instalacji pilotażowej na kilkuset kilogramach rudy dostarcza danych na temat czasu przebywania, stabilności piany i zużycia sprzętu, których nie można uzyskać na podstawie testu wsadowego.
Zweryfikuj możliwości produkcyjne dostawcy
Możliwości zależą od doświadczenia produkcyjnego i integracji inżynieryjnej. Maszyna flotacyjna to jednostka o dużej wytrzymałości, która musi pracować w sposób ciągły w warunkach zawiesiny ściernej, a jej żywotność mierzona jest w dziesięcioleciach. Należy sprawdzić historię dostawcy związaną z podobnymi projektami, jego zdolność do dotrzymywania terminów dostaw oraz jakość procesów testowych i produkcyjnych. Wizyta w fabryce jest zalecana, jeśli skala projektu uzasadnia wysiłek.
W przypadku nabywców przygotowujących kompletną instalację do flotacji miedzi decyzja obejmuje nie tylko samą komorę flotacyjną, ale także sprzęt do mielenia, mieszania i odwadniania, który tworzy cały obwód produkcyjny. Zamówienie całej linii z jednej fabryki zmniejsza ryzyko interfejsów, skraca czas uruchomienia i znacznie ułatwia współpracę posprzedażową.
Często zadawane pytania dotyczące flotacji miedzi
Jaki jest główny cel flotacji miedzi?
Celem jest oddzielenie minerałów miedzi od skały płonnej, tak aby do huty dostarczany był koncentrat o stosunkowo wysokiej jakości. Podnosi zawartość miedzi z poniżej 1% w typowej rudzie siarczkowej do około 20–30% w koncentracie, czyniąc wytapianie opłacalnym ekonomicznie i minimalizując ilość odpadów transportowanych poza teren kopalni.
Jak długo trwa flotacja miedzi?
Czas przebywania masy celulozowej w obiegu flotacji miedzi wynosi zwykle 10–20 minut i jest podzielony na komórki bardziej szorstkie, oczyszczające i czystsze. Czas kondycjonowania przed flotacją jest dodatkowy i zwykle wynosi 2–10 minut. Całkowity czas od rozdrobnienia do uzyskania końcowego koncentratu może wynosić kilka godzin, ale sam okres aktywnej flotacji jest krótki.
Czy rudę tlenku miedzi można poddać obróbce metodą flotacji?
Tak, ale dopiero po etapie siarczkowania, który tworzy cienką warstwę siarczku na powierzchni minerału tlenkowego. Ten etap jest wrażliwy i wymaga dokładnej kontroli dawki siarczku sodu. Jeżeli ruda tlenkowa zawiera dużą ilość chryzokoli lub innych krzemianów miedzi, bezpośrednie ługowanie kwasem jest często lepszym rozwiązaniem niż flotacja.
Dlaczego wapno dodaje się do flotacji miedzi?
Wapno dodaje się głównie w celu podniesienia i utrzymania pH pulpy na poziomie, na którym obniża się piryt i inne siarczki żelaza. Wapno wytrąca również część jonów metali ciężkich w wodzie procesowej i pomaga w utrzymaniu wyraźnego rozdziału pomiędzy siarczkami miedzi i żelaza. W większości obwodów siarczku miedzi docelowe pH wynosi od 9,5 do 11,5.
Jaka jest różnica między bardziej szorstką i czystszą komorą flotacyjną?
Bardziej szorstka komora wytwarza pierwszy koncentrat z zawiesiny zasilającej i zwykle odzyskuje większość minerału miedzi. Czystsza komora ponownie unosi koncentrat w celu usunięcia porwanej skały płonnej i podniesienia jakości końcowej. W dużej roślinie komórki bardziej szorstkie są większe i mniejsze, natomiast komórki czystsze są mniejsze i ułożone w jednym do trzech kolejnych etapów czyszczenia.
W jaki sposób na miejscu mierzony jest odzysk flotacji?
Odzysk oblicza się na podstawie analizy nadawy, koncentratu i odpadów poflotacyjnych na daną zmianę lub dzień, przy użyciu wzoru opartego na rozkładzie masy, który równoważy trzy strumienie. Analizatory rentgenowskie online co kilka minut wykonują badania w czasie zbliżonym do rzeczywistego, umożliwiając operatorom szybką reakcję na dryft, zanim skumulowana strata stanie się znacząca.
EN
