Poprawa wydajności zagęszczacza przy użyciu flokulantów do przetwarzania minerałów

Flokulanty mogą poprawić działanie zagęszczacza poprzez: 15-40% gęstości dolnego strumienia i skrócenie czasu osiadania o 30-60% odpowiednio dobrane i dozowane. Właściwy rodzaj flokulanta, masa cząsteczkowa i gęstość ładunku bezpośrednio wpływają na agregację cząstek, prędkość osiadania i wydajność klarowania w operacjach przetwarzania minerałów.

Zagęstniki to krytyczne operacje jednostkowe w zakładach przetwórstwa minerałów, pochłaniające znaczne koszty kapitałowe i operacyjne. Słaba wydajność zagęszczacza prowadzi do zmniejszenia wydajności, nadmiernego zużycia wody i problemów z dalszym przetwarzaniem. Flokulanty służą jako podstawowe narzędzie chemiczne optymalizujące te systemy poprzez łączenie drobnych cząstek w większe, szybciej osadzające się agregaty.

Kryteria doboru flokulantów do zastosowań zagęszczaczy

Wybór odpowiedniego flokulanta wymaga zrozumienia mineralogii rudy, rozkładu wielkości cząstek, składu chemicznego zawiesiny i pożądanych wyników wydajności. Różne systemy mineralne różnie reagują na właściwości flokulantów.

Flokulanty anionowe do zastosowań ogólnych

Reprezentują anionowe poliakrylamidy 70-80% flokulantów stosowanych w zagęszczaniu minerałów . Polimery te działają skutecznie na większość rud tlenkowych, węgla i koncentratów metali nieszlachetnych. Flokulanty anionowe o wysokiej masie cząsteczkowej (12–20 milionów daltonów) i średniej gęstości ładunku (20–40%) zazwyczaj zapewniają optymalną wydajność w przypadku zagęszczania odpadów poflotacyjnych z miedzi i złota.

Kopalnia miedzi w Chile zwiększyła gęstość dolną frakcji z 58% do 68% części stałych poprzez przejście z flokulanta o 15 milionach Daltonów na produkt o 18 milionach Daltonów, jednocześnie zmniejszając dawkę z 45 g/t do 38 g/t.

Alternatywy kationowe i niejonowe

Kationowe flokulanty doskonale sprawdzają się w układach bogatych w glinę, w których powierzchnie cząstek niosą ładunki ujemne. W operacjach fosforanów, potażu i piasków roponośnych często wykorzystuje się polimery kationowe o masie cząsteczkowej od 5 do 12 milionów daltonów. Niejonowe flokulanty znajdują zastosowanie w środowiskach o dużym zasoleniu lub tam, gdzie skład chemiczny wody ulega znacznym wahaniom.

Optymalizacja metod dozowania i dodawania flokulantów

Optymalizacja dawkowania równoważy poprawę wydajności z kosztami środków chemicznych. Nadmierne dawkowanie powoduje straty pieniędzy i może faktycznie pogorszyć wydajność, powodując skutki przedawkowania, takie jak ponowna stabilizacja lub zwiększone zmętnienie supernatantu.

Wymagania dotyczące rozcieńczania i mieszania

Właściwe przygotowanie flokulanta znacząco wpływa na wydajność. Standardowa praktyka polega na przygotowywaniu rozwiązań o godz Stężenie aktywnego polimeru 0,05-0,2%. . Dwustopniowe systemy rozcieńczania ze zbiornikami do starzenia zapewniają lepszą aktywację polimeru niż systemy jednostopniowe. Czas starzenia powinien wynosić 30-60 minut do całkowitego uwodnienia polimeru.

Lokalizacja punktu dodawania ma krytyczny wpływ na wydajność flokulacji. Zainstalowanie punktu dodawania flokulanta 3-5 metrów przed studnią zasilającą, z delikatnym mieszaniem w linii, zapewnia odpowiedni czas kontaktu bez nadmiernego ścinania, które uszkadza kłaczki. Osiągnięto operację niklu w Australii Zachodniej 22% poprawa przejrzystości przelewu poprzez przeniesienie punktu dodawania i zainstalowanie mieszalnika statycznego.

Pomiar i monitorowanie wydajności zagęszczacza

Systematyczne monitorowanie wydajności umożliwia optymalizację opartą na danych i wczesne wykrywanie problemów. Kluczowe wskaźniki wydajności należy monitorować w sposób ciągły lub w regularnych odstępach czasu.

Krytyczne wskaźniki wydajności

• Gęstość niedomiaru: Podstawowy wskaźnik wydajności zagęszczacza, mierzony w sposób ciągły za pomocą mierników gęstości jądrowej lub ręcznie za pomocą wagi Marcy'ego
• Przejrzystość przelewu: Mierzone jako nefelometryczne jednostki mętności (NTU) lub stężenie zawiesiny, wartości docelowe zazwyczaj poniżej 200 NTU
• Prędkość osiadania: Określane na podstawie testów osiadania, wskazujące skuteczność flokulanta przy typowych przepływach 15-40 m3/h dla dobrze sflokulowanych zawiesin
• Poziom łóżka: Utrzymywane na poziomie 30-50% głębokości zagęszczacza dla optymalnego działania
• Moment obrotowy: Wzrost momentu natarcia wskazuje na problemy z zagęszczeniem złoża lub nieodpowiednią flokulację

Protokoły badań laboratoryjnych

Regularne testy słoików lub testy osiadania cylindrów sprawdzają wydajność instalacji i sprawdzają alternatywne flokulanty. Standardowy protokół testu obejmuje:

1. Zbierz reprezentatywne próbki paszy przy gęstości paszy dla roślin
2. Zakres dawek testowych od 50-150% aktualnej dawki roślinnej w przyrostach co 25%.
3. Zmierzyć początkową szybkość osiadania (pierwsze 30 sekund) i osiadanie końcowe po 30 minutach
4. Przeanalizuj klarowność supernatantu i gęstość osiadłego złoża
5. Dokumentuj obserwacje dotyczące wielkości kłaczków, wytrzymałości i szybkości tworzenia

Rozwiązywanie typowych problemów z wydajnością zagęszczacza

Problemy z wydajnością mają różne przyczyny, w tym zmienność paszy, zmiany składu chemicznego wody, problemy ze sprzętem lub nieoptymalne zastosowanie flokulanta. Systematyczna diagnoza zapobiega błędnym działaniom naprawczym.

Słaba gęstość niedomiaru

Gdy gęstość niedomiaru spadnie poniżej wartości docelowej, zbadaj po kolei następujące czynniki:

• Zwiększona zawartość gliny w rudzie zasilającej zmniejszająca przepuszczalność (wymaga flokulanta o wyższej masie cząsteczkowej)
• Niedostateczna dawka flokulanta lub złe wymieszanie skutkujące niepełną flokulacją
• Nadmierne obciążenie hydrauliczne przekraczające wydajność zagęszczacza
• Zbyt duża prędkość zgrabiania, uniemożliwiająca konsolidację złoża (zmniejszyć prędkość końcową do 10-15 m/h)

Australijska operacja złota, w której obserwuje się spadek gęstości dolnego strumienia z 52% do 46% substancji stałych, odkryto w wyniku charakteryzacji rudy, co zawartość gliny wzrosła z 8% do 18% . Przejście na flokulant o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (22 miliony Daltonów) przywróciło gęstość niedomiaru do 54% części stałych.

Wysokie zmętnienie przelewowe

Mętny przelew wskazuje na niepełne wychwytywanie cząstek lub pękanie kłaczków. Problem ten często wynika z:

• Przedawkowanie flokulanta powodujące odwrócenie ładunku i ponowną stabilizację cząstek
• Nadmierna intensywność mieszania, rozbijanie powstałych kłaczków (zmniejszyć prędkość wirnika lub zastosować delikatne mieszadła statyczne)
• Generowanie najdrobniejszych cząstek w wyniku zmian obwodu mielenia (dodaj dodatkowe dozowanie flokulanta)
• Zmiany składu chemicznego wody wpływające na ładunek powierzchniowy (pH, siła jonowa, zawartość organiczna)

Zaawansowane technologie i strategie flokulantów

Ostatnie osiągnięcia w chemii flokulantów i metodach ich stosowania oferują możliwości znacznej poprawy wydajności wykraczającej poza konwencjonalne podejścia do pojedynczego polimeru.

Systemy dwupolimerowe

Sekwencyjne dodawanie dwóch różnych flokulantów może przewyższać pojedyncze polimery w trudnych zastosowaniach. Typowy system wykorzystuje jako kondycjoner polimer o niskiej masie cząsteczkowej i dużej gęstości ładunku, a następnie flokulant mostkujący o dużej masie cząsteczkowej. To podejście zostało osiągnięte Poprawa szybkości osiadania o 35% i redukcja kosztów środków chemicznych o 28%. w brazylijskiej kopalni rudy żelaza przetwarzającej 15 milionów ton rocznie.

Polimer kondycjonujący neutralizuje ładunki powierzchniowe i tworzy mikrokłaczki, podczas gdy polimer mostkujący agreguje je w duże, szybko osadzające się kłaczki. Krytyczne czynniki sukcesu obejmują właściwy stosunek dawkowania (zwykle 1:3 do 1:5 kondycjonera do polimeru mostkującego) i odpowiednie mieszanie pomiędzy punktami dodawania.

Polimery emulsyjne i dyspersyjne

Flokulanty emulsyjne dostarczają wyższą zawartość substancji czynnej (30-40%) w porównaniu do rozwiązań standardowych, redukując koszty transportu i magazynowania. Polimery dyspersyjne zapewniają szybką aktywację (poniżej 10 minut) w porównaniu do 30–60 minut w przypadku produktów konwencjonalnych, umożliwiając mniejsze zbiorniki do starzenia i bardziej elastyczną kontrolę procesu.

Zrealizowano operację cynkowo-ołowiową w Kanadzie przechodzącą na polimery emulsyjne roczne oszczędności w wysokości 180 000 dolarów dzięki obniżonym kosztom transportu i mniejszym zakładom makijażu , z równoważną lub nieznacznie poprawioną wydajnością zagęszczacza.

Automatyczna kontrola dozowania

Zaawansowane systemy sterowania optymalizują dozowanie flokulanta w czasie rzeczywistym w oparciu o charakterystykę paszy i reakcję zagęszczacza. Systemy wykorzystujące sterowanie wyprzedzające (dostosowujące dozowanie w oparciu o tonaż nadawy, gęstość i wielkość cząstek) w połączeniu ze sterowaniem ze sprzężeniem zwrotnym (reagującym na gęstość niedomiaru i przejrzystość przepełnienia) osiągają Zmniejszenie zużycia flokulantów o 10-15%. przy jednoczesnym zachowaniu stabilnej wydajności dzięki zmianom paszy.

Detektory prądu strumieniowego zapewniają pomiar w czasie rzeczywistym stanu ładunku powierzchniowego, umożliwiając precyzyjne dostosowanie dawki. Koszty wdrożenia wynoszące 50 000–150 000 USD zwykle zwracają się w ciągu 6–18 miesięcy dzięki oszczędnościom środków chemicznych i ulepszonemu odzyskowi wody.

Względy ekonomiczne i optymalizacja kosztów

Koszty flokulanta zazwyczaj reprezentują 0,10–0,50 USD za tonę przetworzonej rudy co czyni je znaczącymi kosztami operacyjnymi. Jednak wartość uzyskana dzięki ulepszonemu działaniu zagęszczacza znacznie przekracza koszty środków chemicznych w większości operacji.

Ramy analizy wartości

Kompleksowa ocena wartości uwzględnia wiele czynników wykraczających poza koszt surowców chemicznych:

• Odzysk wody: Każdy 1% wzrost gęstości dolnego strumienia pozwala odzyskać około 1,5–2,0% więcej wody procesowej, zmniejszając wymagania dotyczące uzupełniania wody
• Przepustowość: Lepsze osadzanie umożliwia zwiększenie wydajności o 10–25% bez konieczności rozbudowy kapitału
• Wpływ na dalszy ciąg: Lepsza przejrzystość przelewu zmniejsza obciążenie recyrkulującymi ciałami stałymi w obwodach procesowych
• Niezawodność: Stała wydajność zmniejsza zmienność operacyjną i interwencje awaryjne

Koncentrator miedzi przetwarzający 40 000 ton dziennie obliczył, że poprawa gęstości dolnego przepływu z 60% do 65% dostarczanych części stałych roczną wartość 2,8 miliona dolarów dzięki zmniejszonemu zużyciu świeżej wody i zwiększonej zdolności przetwarzania w porównaniu z dodatkowymi kosztami flokulanta wynoszącymi 400 000 USD rocznie.

Proces oceny konkurencyjnej

Regularne próby flokulantów porównujące wielu dostawców zapewniają optymalny wybór produktów i konkurencyjne ceny. Ustrukturyzowane protokoły oceny powinny obejmować:

1. Badania laboratoryjne 4-6 kandydatów na produkty od 2-3 dostawców
2. Próby roślinne z udziałem 2-3 najlepszych roślin przez okres co najmniej 2 tygodni
3. Analiza ekonomiczna obejmująca koszty środków chemicznych, poprawę wydajności i korzyści operacyjne
4. Ocena bezpieczeństwa dostaw, w tym lokalizacji produkcyjnych i niezawodności logistyki

Przeprowadzanie takich ocen co roku lub w przypadku istotnej zmiany właściwości rudy pozwala na utrzymanie optymalnej wydajności i efektywności kosztowej.