Jak działa maszyna flotacyjna: zasady, rodzaje i zagadnienia dotyczące odczynników

Jak działa maszyna flotacyjna: podstawowy mechanizm

Maszyna flotacyjna oddziela cenne minerały od skały płonnej, tworząc odpowiednie warunki dla wybranych cząstek, aby przyczepiły się do pęcherzyków powietrza i uniosły się w warstwę piany. Sama maszyna nie tworzy selektywności. Zapewnia kontrolowane środowisko, w którym uwalnianie minerałów, skład chemiczny powierzchni, wielkość pęcherzyków, przepływ pulpy i stabilność piany mogą współdziałać. W prawidłowo działającym obwodzie komora flotacyjna jest częścią łańcucha rozpoczynającego się w młynie i kontynuowanego przez kondycjonowanie odczynników, obróbkę zgrubną, oczyszczanie i czyszczenie.

Sekwencja robocza jest łatwiejsza do zrozumienia w czterech etapach. Najpierw kondycjonowana miazga wchodzi do komórki. Po drugie, wirnik i układ powietrzny rozpraszają powietrze w małe pęcherzyki. Po trzecie, cząstki hydrofobowe zderzają się z pęcherzykami, przyłączają się i tworzą agregaty cząstek pęcherzykowych. Po czwarte, piana unosi się, spływa i przelewa się do rynny spustowej, podczas gdy cząstki hydrofilowe opuszczają się wraz z odpadami. Każdy etap ma wymierny wpływ na odzysk i jakość koncentratu, dlatego operatorzy zwracają szczególną uwagę na natężenie przepływu powietrza, prędkość wirnika, głębokość piany, gęstość wsadu i dodatek odczynnika.

Komórka flotacyjna składa się z kilku funkcjonalnych podsystemów: zbiornika mieszczącego pulpę, mechanizmu mieszającego, który utrzymuje cząstki stałe w zawieszeniu i rozprasza powietrze, układ doprowadzania powietrza, układ odprowadzania piany oraz pakiet napędowy i sterujący. W ogniwach samozasysających działanie wirnika zasysa powietrze z atmosfery. W komorach z wymuszonym obiegiem powietrza dmuchawa dostarcza powietrze oddzielnym przewodem, zapewniając operatorowi bardziej bezpośrednią kontrolę nad napowietrzaniem. Wynik metalurgiczny w mniejszym stopniu zależy od etykiety na ogniwie, a bardziej od tego, jak te podsystemy dopasowują się do rudy, obciążenia obwodu i celu operacyjnego.

Czas przebywania jest jedną z pierwszych kontroli w każdym zastosowaniu flotacyjnym. Ogniwo, które jest zbyt małe dla przepływu pulpy, spowoduje zwarcie, skróci czas kontaktu cząstek pęcherzyków i wypchnie nieuwolnione lub słabo kondycjonowane cząstki do odpadów poflotacyjnych. Zbyt duże ogniwo może poprawić retencję, ale może również zwiększyć koszty inwestycyjne, zapotrzebowanie na energię i trudności w kontroli piany. Praktycznym celem nie jest maksymalny czas przebywania; jest to wystarczający czas, aby docelowy minerał został kondycjonowany, przyłączony i odzyskany bez przeciążania fazy piany.

Zachowanie piany jest widocznym wynikiem wielu ukrytych zmiennych. Krucha piana może świadczyć o zbyt małej dawce spieniacza, nadmiernej ilości wody do mycia lub nadmiernym napowietrzeniu. Twarda, trwała piana może wskazywać na dużą dawkę spieniacza, drobną glinkę lub dużą gęstość miazgi. Żaden warunek nie jest automatycznie dobry lub zły. Operator musi powiązać wygląd piany z wynikami testu, uciągiem masy i wydajnością w dalszej części procesu. Stabilna piana zawierająca zbyt dużo skały płonnej może obniżyć jakość koncentratu równie szybko, jak słaba piana może obniżyć odzysk.

Zasady decydujące o regeneracji i ocenie

Flotacja zależy od różnicy w zwilżalności powierzchni pomiędzy minerałami. Cenna cząstka o hydrofobowej powierzchni będzie przyłączać się do pęcherzyka powietrza łatwiej niż hydrofilowa cząstka skały płonnej. Kolektory tworzą lub wzmacniają hydrofobowość, spieniacze stabilizują film bąbelkowy, aktywatory przygotowują powierzchnię mineralną do działania zbierającego, a depresory zmniejszają flotację niepożądanych minerałów. Modyfikatory pH zmieniają skład chemiczny masy celulozowej i wpływają zarówno na powierzchnię mineralną, jak i na aktywność odczynników. Komórka musi następnie zapewniać wystarczające możliwości kolizji i środowisko piany, które umożliwia wybranym cząstkom zgłaszanie się i koncentrację.

Powrót i nachylenie zwykle poruszają się w przeciwnych kierunkach, gdy zmienia się pojedyncza zmienna operacyjna. Zwiększanie przepływu powietrza może zwiększyć powierzchnię pęcherzyków i regenerację, ale może również zwiększyć porywanie drobnej skały płonnej i zmniejszyć nachylenie. Zwiększanie głębokości piany może poprawić drenaż i nachylenie, ale może zmniejszyć uciąg masy i odzysk, jeśli piana stanie się zbyt stabilna. Zwiększanie prędkości wirnika może poprawić zawieszenie i częstotliwość kolizji, ale nadmierne turbulencje mogą oddzielać cząstki od pęcherzyków i zwiększać zużycie. Użytecznym oknem operacyjnym jest zatem równowaga, a nie pojedyncza wartość zadana.

Co się stanie, gdy wzrośnie cena powietrza

Poniższy wykres ma charakter jakościowy, ale odzwierciedla powszechny wzór w mechanicznych komorach flotacyjnych. Gdy ilość powietrza wzrasta z niskiego poziomu, powierzchnia pęcherzyków i odzysk mają tendencję do wzrostu. Po przekroczeniu pewnego punktu stabilność piany może się zmniejszyć, porywanie może wzrosnąć, a kontrola komórki może stać się trudniejsza. Dokładny punkt zwrotny zależy od rodzaju spieniacza i dawki, gęstości pulpy, wielkości cząstek i obciążenia komory.

Praktyczną lekcją dla zespołów zakładowych jest traktowanie przepływu powietrza jako jednej części połączonego systemu. Jeśli ilość powietrza zostanie zwiększona, głębokość piany, dozowanie spieniacza i uciąg masy również mogą wymagać regulacji. Zmiana, która wydaje się pomocna w jednej komórce, może spowodować krążący ładunek w obwodzie czyszczącym lub wysłać bardziej drobną skałę płonną do końcowego koncentratu. Najlepsze wyniki dają krótkie, kontrolowane testy z próbkowaniem przed i po każdej zmianie.

Typy maszyn flotacyjnych i miejsca, w których pasują

Komórki flotacyjne są często grupowane według dopływu powietrza, stylu mieszania i obciążenia. Samozasysające ogniwa mechaniczne wykorzystują wirnik do wciągania powietrza do miazgi. Są proste w obsłudze i nadają się do wielu małych i średnich obwodów, prac zgrubnych i zastosowań, w których osobna dmuchawa nie jest pożądana. Ogniwa mechaniczne z wymuszonym obiegiem powietrza korzystają z zewnętrznego dopływu powietrza i oddzielnego działania wirnika, co zapewnia większą elastyczność w głębszych zbiornikach i większych objętościach jednostek. Wybór między nimi powinien opierać się na pracy testowej, układzie obwodów, dostępie do konserwacji i wymaganym zakresie sterowania, a nie na ogólnych preferencjach dotyczących jednego projektu.

Ogniwa typu BF są powszechnie wybierane pod kątem mechanicznego samozasysania, silnego mieszania i prostej obsługi. Mogą być praktycznym rozwiązaniem do obróbki zgrubnej i oczyszczania, gdzie obwód wymaga niezawodnego zawieszenia cząstek stałych i prostej kontroli powietrza. Komórki typu XCF/KYF są często stosowane tam, gdzie ważny jest wymuszony obieg powietrza, większe objętości i bardziej stabilna kontrola napowietrzania. Nadają się do zadań związanych z obróbką zgrubną i czyszczeniem na dużą skalę, jeśli pasza jest dobrze przygotowana, a operator dysponuje oprzyrządowaniem do zarządzania powietrzem i pianą. Ogniwa typu JJF są często stosowane w zastosowaniach wymagających stabilnej piany i umiarkowanego napowietrzania, natomiast konstrukcje GF i CLF można rozważyć tam, gdzie specyficzna obsługa piany, duże cząstki lub warunki o dużej gęstości wymagają innego układu mechanicznego.

Poniższe trzy opcje wyposażenia ilustrują, jak konstrukcja ogniwa zmienia się w zależności od obciążenia. Mniejsze ogniwo samozasysające może być właściwym rozwiązaniem w przypadku kompaktowego obwodu, podczas gdy ogniwo z wymuszonym obiegiem powietrza i duża maszyna flotacyjna są częściej brane pod uwagę, gdy decydującymi czynnikami stają się przepustowość, zakres regulacji i liczba jednostek.

Samozasysająca maszyna flotacyjna typu BF Samozasysająca mechaniczna komora flotacyjna do układów kompaktowych, ze zintegrowanym odsysaniem powietrza i szlamu, w modelach od 0,15 do 24 m3. Zobacz produkt →

Seria maszyn flotacyjnych XCF/KYF Połączona konstrukcja zbiornika ssącego XCFII i zbiornika prądu stałego KYFII umożliwia układy poziome i zmniejsza zapotrzebowanie na pompę pianową w przypadku powrotu średnich min. Zobacz produkt →

Duże maszyny flotacyjne dla zakładów o dużej wydajności Wysokowydajny sprzęt flotacyjny do rozbudowy zakładów przeróbki rudy, obejmujący modele XCF/KYF i CLF, z szerokimi możliwościami adaptacji minerałów i wsparciem w zakresie odzyskiwania zasobów. Zobacz produkt →

Typ komórki to tylko jedna część zaznaczenia. Liczba ogniw połączonych szeregowo, konfiguracja zgrubna-przepłukiwanie-czyszczenie, rozkład wielkości cząstek surowca i schemat odczynników wpływają na wynik końcowy. Duża cela ze skrzynką zasilającą zwierającą będzie działać gorzej od mniejszej celi z dobrze zaprojektowanymi przegrodami i stabilnym przepływem pulpy. Ogniwo samozasysające ze słabą konserwacją wlotu powietrza będzie zachowywać się jak źle dostrojone ogniwo z wymuszonym obiegiem powietrza. Konstrukcja mechaniczna musi wspierać pracę metalurgiczną.

Uwagi dotyczące odczynników: Kolektory, Spieniacze, Aktywatory, Depresanty, Modyfikatory pH

Wybór odczynnika polega na tym, że flotacja staje się specyficzna dla minerału. Kolektor, który działa dobrze dla jednego siarczku, może być nieskuteczny lub nieselektywny dla innego. Spieniacz dający piękną pianę w obwodzie miedzianym może być zbyt trwały w przypadku paszy bogatej w talk lub glinę. Schemat odczynników powinien opierać się na mineralogii, wielkości wyzwolenia, chemii wody i pracach testowych, a następnie zostać potwierdzony w programie zamkniętego cyklu przed przystąpieniem do projektowania na pełną skalę. Dawkowanie powinno być wyrażone w gramach na tonę suchej paszy, z wyraźnymi punktami dodawania i czasem kondycjonowania.

Kolektory są zwykle dodawane etapami. Niewielka ilość w młynie lub zbiorniku kondycjonującym może rozpocząć reakcję powierzchniową, natomiast dodatkowy kolektor w komorze obróbki zgrubnej może utrzymać kinetykę flotacji. Przedawkowanie kolektora może zwiększyć odzysk, ale zmniejszyć selektywność, co prowadzi do większego porywania skały płonnej i utrudnionego czyszczenia. Niedostateczne dawkowanie może pozostawić w odpadach cenne minerały, zwłaszcza grube lub częściowo uwolnione cząstki. Spieniacze wymagają podobnej pielęgnacji. Zbyt mała ilość spieniacza powoduje słabą, niestabilną pianę i słaby przelew. Zbyt duża ilość spieniacza tworzy twardą pianę, która jest trudna do odprowadzenia i może przenosić drobniejszą skałę płonną.

Lista kontrolna wyboru odczynnika

Temperatura i czas kondycjonowania również mają znaczenie. Kolektor, który potrzebuje 8 do 10 minut kondycjonowania w jednym zakładzie, może potrzebować innego czasu w innym, ponieważ ruda jest drobniejsza, inne pH lub zakłóca skład chemiczny wody. Operator powinien łącznie zarejestrować dawkę, pH, czas kondycjonowania i reakcję na flotację. Kiedy dokonuje się zmiany odczynnika, pierwszą kwestią powinno być to, czy zmiana poprawiła selektywność przy docelowym odzyskiwaniu, a nie tylko to, czy piana wyglądała lepiej.

Kontrola projektu i działania przed zakupem

Pierwszym pytaniem zakupowym nie jest „które ogniwo jest najlepsze?” Pytanie brzmi: „Jaki obowiązek musi spełniać ta komórka?” Bardziej szorstka komórka wymaga innej retencji, obsługi piany i ochrony przed zużyciem niż czystsza komórka. Komórka zmiatająca może wymagać większego ciągnięcia masy i silniejszego mieszania. Czystsza komora może wymagać głębszej piany, wody do mycia i dokładniejszej kontroli powietrza. Układ obwodów należy określić przed wyborem objętości ogniwa, ponieważ liczba stopni i obciążenie cyrkulacyjne określają efektywny czas przebywania.

Użyj prostego obliczenia, aby sprawdzić objętość komórki. Nominalny czas retencji to objętość komórek podzielona przez przepływ miazgi. Cela o pojemności 100 m3 przetwarzająca 300 m3/h masy celulozowej charakteryzuje się nominalną retencją przez około 20 minut, przed uwzględnieniem zwarcia i objętości martwej. Jeśli praca testowa wymaga od 24 do 30 minut obróbki zgrubnej, jedno ogniwo może nie wystarczyć lub obwód może wymagać innego układu ogniw. Kalkulacja ta nie zastępuje pracy testowej, ale szybko pokazuje, czy proponowany układ mieści się w odpowiednim zakresie.

Referencje projektowe są przydatne, gdy odpowiadają zakresowi obowiązków. Obwód obsługujący flotację cynku z określonym układem zasilania i czyszczenia może ujawnić praktyczne problemy, których nie może ujawnić ogólna broszura. The Reforma techniczna flotacji cynku w ilości 3000 t/d to jeden z przykładów połączenia wyboru komórek, układu obwodów i celów operacyjnych w prawdziwym projekcie. Przydatną lekcją nie jest kopiowanie schematu technologicznego, ale zadanie sobie pytania, jakie warunki sprawiły, że ten arkusz zadziałał i czy warunki w twojej rudie i miejscu są podobne.

Przed złożeniem zamówienia należy poprosić o jasny zakres: objętość komory, objętość efektywna, prędkość wirnika, moc silnika, zapotrzebowanie na powietrze, układ przelewu piany, listę części zużywalnych, obciążenia fundamentów i interfejs sterowania. Zapytaj o zalecany zakres pracy, a nie tylko punkt projektowy. Obieg flotacyjny, który działa dobrze przy jednej prędkości zasilania, ale nie może zmniejszyć wydajności do 60 procent, będzie stwarzał problemy podczas uruchamiania i zmian rynkowych. To samo dotyczy zmian rudy: obwód dostrojony tylko do jednej mieszanki może mieć trudności, gdy kopalnia przeniesie się do innej strefy.

Typowe problemy operacyjne i poprawki

Większość problemów z flotacją objawia się zmianami w pianie, uciągu masy, gatunku lub w teście odpadów poflotacyjnych. Operator powinien najpierw potwierdzić, że pasza jest stabilna. Nagła zmiana wielkości mielenia, gęstości pulpy, pH lub przepływu odczynnika może wyglądać na problem z ogniwem, gdy ogniwo reaguje tylko na zasilanie. Po sprawdzeniu stabilności paszy należy sprawdzić głębokość powietrza, pianę i stan wirnika. Zużyty wirnik może zmniejszyć dyspersję powietrza i zawiesinę ciał stałych bez zmiany wartości zadanej.

Częstym błędem jest korygowanie problemu jakości poprzez dodanie większej ilości depresora przed sprawdzeniem głębokości piany i wody do mycia. Innym jest podniesienie dawki kolektora, gdy prawdziwym problemem jest niewystarczające wyzwolenie. Szybka kontrola wielkości cząstek może zaoszczędzić dużo odczynnika. Jeśli docelowy minerał jest nadal związany skałą płonną, żadna komora flotacyjna nie jest w stanie go czysto oddzielić. Praktyczną reakcją może być zmiana mielenia, etap ponownego mielenia lub inna konfiguracja obwodu, a nie wyższa dawka odczynnika.

Kontrole mechaniczne zasługują na taką samą uwagę, jak kontrole chemiczne. Rury powietrzne mogą się osadzać lub blokować. Wirniki mogą zużywać się nierównomiernie. Szczeliny stojana mogą się otworzyć. Usta pianki do prania mogą stać się nierówne. Komórka, która utraciła dyspersję powietrza, często będzie wykazywała płaską pianę i duże straty w postaci odpadów poflotacyjnych, nawet jeśli panel sterowania wygląda normalnie. Comiesięczna kontrola, podczas której rejestruje się luz wirnika, stan rury powietrznej, ustawienie głębokości piany i prąd silnika, może ujawnić dryf, zanim stanie się problemem metalurgicznym.

Co uwzględnić w programie testu flotacji i zwiększania skali

Przydatny program testów flotacyjnych rozpoczyna się od reprezentatywnej próbki i jasnego pytania. Czy celem jest potwierdzenie wyboru odczynnika, porównanie typów komórek, oszacowanie czasu retencji lub przewidzenie skuteczności czyszczenia? Próbka powinna reprezentować oczekiwaną paszę, w tym zakres utlenienia, zmian i uwolnienia, jaki zaobserwuje roślina. Pojedyncza próbka wysokiej jakości może dać optymistyczny wynik, który jest trudny do odtworzenia w pełnej skali.

Mineralogię należy ukończyć przed lub obok testów flotacyjnych. Identyfikuje docelowe minerały, ich związek z skałą płonną, wielkość wyzwolenia oraz wszelkie powłoki lub szlamy, które mogą zakłócać działanie zbieracza. Bez mineralogii dobór odczynników staje się procesem prób i błędów. W przypadku mineralogii pracownik testowy może wybrać rodzinę kolektorów, zakres pH i strategię stosowania środka depresyjnego, mając możliwy do obrony punkt wyjścia.

• Testy obwodu otwartego w celu ustalenia reakcji na obróbkę zgrubną i oczyszczanie.
• Testy w cyklu zamkniętym pokazujące wpływ krążących ładunków i działanie czystsze.
• Testy dozowania odczynników z dodawaniem etapów i kontrolowanym czasem kondycjonowania.
• Testy wielkości mielenia w celu znalezienia wielkości wyzwolenia zapewniającej najlepszą równowagę stopnia odzysku.
• Badania jakości wody, w których zasolenie, twardość lub pozostałości odczynników są zmienne.
• Próby pilotażowe lub półprzemysłowe, gdy obwód jest nowy, ruda jest złożona lub ryzyko zwiększenia skali jest wysokie.

Skalowanie powinno obejmować więcej niż objętość komórki. Na wynik wpływają natężenie powietrza na jednostkę objętości, głębokość piany, prędkość końcówki wirnika, rozkład czasu przebywania i wydajność rynny. Kuweta, która dobrze sprawdza się w kuwecie laboratoryjnej, może zachowywać się inaczej, gdy faza piany staje się głębsza i zmienia się wzór przepływu miąższu. Zespół projektowy powinien zapytać, w jaki sposób proponowane ogniwo będzie kontrolowane, pobierane próbki i konserwowane. Łatwiej zoptymalizować obwód z dobrym oprzyrządowaniem i wyraźnymi punktami próbkowania niż taki, który opiera się wyłącznie na ocenie wizualnej.

Uruchomienie powinno obejmować badanie podstawowe. Rejestruj szybkość podawania, gęstość, pH, przepływ odczynników, ustawienia powietrza, głębokość piany, prąd silnika i wyniki testów na każdym etapie. Ta linia bazowa staje się punktem odniesienia dla późniejszego rozwiązywania problemów. Gdy problem pojawi się kilka miesięcy później, zespół może porównać bieżący profil piany i testu z pierwotną ankietą, zamiast zgadywać. Jest to szczególnie przydatne w przypadku zmiany mieszanek rudy lub gdy nowy operator przejmuje obwód.

Często zadawane pytania

Jaka jest główna zasada działania maszyny flotacyjnej?

Główną zasadą jest selektywne mocowanie bąbelków. Cząstki hydrofobowe przyczepiają się do pęcherzyków powietrza i unoszą się w pianę, podczas gdy cząstki hydrofilowe pozostają w miąższu i pozostawiają jako odpady poflotacyjne. Komora zapewnia dyspersję powietrza, mieszanie, czas przebywania i usuwanie piany.

Jak wybrać pomiędzy komorą flotacyjną z zasysaniem a komorą flotacyjną z wymuszonym obiegiem powietrza?

Aby podjąć decyzję, użyj pracy testowej i obowiązków obwodu. Ogniwa samozasysające są proste i nadają się do wielu zadań związanych z obróbką zgrubną i oczyszczaniem. Komórki z wymuszonym obiegiem powietrza zapewniają większą kontrolę w głębszych zbiornikach i większych objętościach. Ostateczny wybór powinien uwzględniać kontrolę powietrza, dostęp konserwacyjny, stabilność paszy i wymagany zakres pracy.

Dlaczego głębokość piany wpływa na jakość koncentratu?

Głębokość piany wpływa na czas odsączania. Głębsza piana umożliwia spuszczenie większej ilości skały płonnej z powrotem do miazgi i może poprawić jakość, ale jeśli jest zbyt głęboka lub zbyt stabilna, może zmniejszyć uciąg masy i odzysk. Dostosuj głębokość piany na podstawie danych z testu i masy, a nie samego wyglądu.

Ile odczynnika należy dodać?

Dawkowanie powinno pochodzić z badań i być wyrażone w gramach na tonę suchej paszy. Dodawaj odczynniki etapami i sprawdzaj pH, czas kondycjonowania i jakość wody. Dawka, która działa w jednym obwodzie, może nie działać w innym, ponieważ mineralogia i chemia miazgi są różne.

Czy maszyna flotacyjna może naprawić słabe wyzwolenie?

Nie. Flotacja może oddzielić tylko cząstki, które są wystarczająco uwolnione i mają odpowiednią chemię powierzchni. Jeśli docelowy minerał jest uwięziony w skałach płonnych, obwód może wymagać drobniejszego mielenia, etapu ponownego mielenia lub innego schematu przepływu, zanim wydajność flotacji będzie mogła się poprawić.

Co należy sprawdzić podczas rutynowej konserwacji?

Sprawdź zużycie wirnika i stojana, przewody powietrzne, wargi rynny piany, tuleje zbiornika, elementy napędu i zawory sterujące. Zarejestrować prąd silnika i ciśnienie powietrza. Niewielki dryft mechaniczny może zmniejszyć dyspersję powietrza i spowodować straty odpadów poflotacyjnych, zanim będą widoczne w sterowni.

Kiedy duża maszyna flotacyjna jest lepszym wyborem?

Duża komórka może zmniejszyć liczbę jednostek, uprościć układ i zmniejszyć uwagę operatora na jednostkę. Jest najbardziej odpowiedni, gdy zasilanie jest stabilne, obwód jest dobrze kontrolowany i zaplanowany jest dostęp konserwacyjny. Nie jest automatycznie lepszy do każdego zadania, szczególnie tam, gdzie ważna jest elastyczność lub częste zmiany rudy.