som designkriterier går, fjerner skumlaget fra skumflotation en fed erklæring. Det faktum, at en sådan enhed ikke kun eksisterer, men har 50 driftsinstallationer, vidner om presset på industrien for at finde nye løsninger i lyset af moderne udfordringer. Lave kvaliteter, komplekse malme og stigende energikostnader har ført til udvikling af helt nye flotationsbeholdere, forbedringer af eksisterende teknologi og nytænkning om flotationsstrømsark.
det skumfrie flotationsbeholder kommer ved hjælp af eries Flotationsafdeling, der patenterede det i 2002 og markedsførte det under navnet HydroFloat. Det er specielt beregnet til et innovativt strømningsark, der adresserer et af de største problemer, som minedrift står over for: med flere tonnager at behandle, og mere finkornet malm, findeling kræver stadig mere energi. Hvis flotationskredsløb kunne håndtere grovere partikler, kunne der spares energi i findelingskredsløbet.
“de fleste mineselskaber beskæftiger sig med faldende malmkvaliteter og kompleks mineralogi,” sagde Barun Gorain, direktør for Barrick Gold ‘ s Strategic Technology Solutions Group. “Det virkelige problem er, at mere end 99 procent af det, vi rent faktisk mine i guldindustrien betragtes som affald.”Han sagde, at grov partikelflotation kunne give miner mulighed for at afvise noget affald tidligere i værdikæden, hvilket vil hjælpe med at reducere kapital-og driftsomkostninger.
desværre opnår den konventionelle flotationscelle kun høj genopretning i begrænsede størrelsesområder. For eksempel kan en sulfidmalm flyde meget godt ved 90 til 120 mikron, men ikke ved 50 eller 150 mikron.
forskningen til dato har identificeret to hovedårsager til den øvre grænse for flydelige partikelstørrelser. For det første har grovere partikler en tendens til ikke at have så meget overflademineralisering for at tiltrække bobler.
for det andet, selvom de er i stand til at vedhæfte, har de en tendens til at løsne igen. I de fleste konventionelle tankdesign skaber et løbehjul i bunden turbulens, der hjælper bobler og partikler med at kollidere; boblerne stiger op gennem et hvilende område og samles i et skumlag øverst.
Graeme Jameson forklarede, at hvis partikler hænger på bobler, der spinder rundt i flydende hvirvler ved 100 omdrejninger i sekundet, er der en vis kritisk størrelse, hvor en partikel simpelthen løsner sig fra boblen.
turbulens med høj energi er fantastisk til genopretning af små partikler, og ved design er eksistensen af turbulens det, der holder partikler i alle størrelser i suspension. Men denne turbulens afskrækker også grove partikler fra at flyde.
“jo grovere partiklerne du har, jo hurtigere er du nødt til at røre væsken for at holde dem væk fra bunden af beholderen,” sagde han. “Så det er et selvdestruktivt stykke udstyr fra det synspunkt at forsøge at flyde grove partikler.”
fluidiserede senge
eries HydroFloat kan flyde partikler op til 2.000 mikron. Mens teknologien er kendt ved potash-operationer, er dens installation i metalminer en nylig udvikling. 2893 >
i stedet for et løbehjul bruger eries HydroFloat en fluidiseret seng til at løfte Grove malmpartikler op. Fodret fra toppen har fartøjet et vandindtag omkring to tredjedele af vejen ned. Når grove partikler synker til bunden, skubber den konstante strøm af vand dem forsigtigt op igen og forstyrrer kontinuerligt et område, der er omkring 65 procent faste stoffer. Vandet er blevet behandlet med komprimeret gas og et skumtilsætningsstof for at generere bobler, som de grove partikler kan binde sig til. Mens mineraliserede partikler flyder ind i overløbsvaskeren, sætter grov gangue sig til et afvandingsområde i den nederste tredjedel af karret. Når dette område når en vis tæthed, frigives dets indhold i understrømningsudløbet.
Ken Roberts, global salgsdirektør hos Erise, sagde, at HydroFloat kan udvide flotation op til 400 eller flere mikron. I nogle sulfidmalm har den genvundet to millimeter partikler-oversat til 2.000 mikron. Desuden sagde han: “Vi har bevist med forskning med University of Utah, at vi kan flyde en partikel med to procent overflademineralisering, der viser.”
HydroFloat er eksplicit ikke beregnet til at flyde fine partikler. Ideen er, at det ville være en del af et delt kredsløb, presorteret til groft og fint, med teknologier skræddersyet til hver. Denne praksis er blevet bevist i ikke-metalmalm som kaliumchlorid og diamanter; Erise er netop blevet brudt ind på metalmarkedet i de sidste par år.
Jameson har lavet laboratoriearbejde på sin egen fluidiserede sengeløsning siden 2006. Hans design tilpasser den eponyme Jameson-celle, han patenterede i slutningen af 1980 ‘ erne.i modsætning til HydroFloat behandler hans celle fint og groft sammen. Flotationsfoden cykler først forbi en airjet, hvor den støder på den høje energi, der er nyttig til at fastgøre fine partikler til bobler. “Det er faktisk ligesom Jameson-cellen,” sagde han.
derefter strømmer den ind i et fluidiseret leje, hvor miljøet med lavere energi tillader grove partikler at fastgøre. De malmbelastede bobler flyder op til et skumlag og løber over i en vaskeri. En genbrugsledning tager væske fra toppen og genbruger den i basen, der skal bruges til fluidisering. Eventuelle fine partikler, der vaskes ud i genbrugslinjen, får en anden gang ved at fastgøre til en boble nær bunden. Fin gangue har tendens til et overløbsudløb.
for et år siden fik Jameson hænderne på en porfyr kobbermalm fra Sydamerika, og hans nyligt afsluttede testarbejde viser opmuntrende resultater. “Vi kan få 100 procent opsving op til omkring 300 mikron,” sagde han.
nu er Jameson på udkig efter en mineplads, der er villig til at prøve en fuldskala installation på omkring 50 til 100 tons i timen. “Pointen med den størrelse er, at den enkelte enhed er rimelig nem at håndtere og bygge,” sagde han. “Du kan tage det med til et sted på en lastbil og installere det der og udføre dit testarbejde, og så har du noget, du pålideligt kan skalere op fra.”
Byg det større – men smartere
selvom gennemprøvet teknologi understøtter flydende grov malm, er det ikke i nærheden af normen. “Mineindustrien har en historie med at tackle faldende foderkvaliteter og højere omkostninger ved at udnytte stordriftsfordele,” sagde Valery, global direktør for rådgivning og teknologi til minedrift og mineralforarbejdning hos Hatch. Tendensen er at ” behandle store tonnager, male alt materialet fint og lade nedstrøms separationsprocesser sortere det hele ud. Dette er dog generelt meget ineffektivt og er hverken ansvarligt eller levedygtigt i driftsstop.”
Store udstyrsleverandører imødekommer denne efterspørgsel ved at designe stadig større flotationsceller. For tredive år siden, en celle 30 kubikmeter i volumen ville have været usædvanligt stor. Nu er 300 kubikmeter celler almindelige. Outotec har en 500 kubikmeter celle i drift og flere 630 kubikmeter celler i levering, mens FLSmidth har en 660 kubikmeter celle i drift.
opbygning af en stor tank giver energi stordriftsfordele. Det skinner især lyst for mineselskaber, der for nylig er interesseret i energiomkostningerne ved flotation – tidligere kun et hovedtema i findeling, men nu går ind i fokus, da omkostningstrykket generelt intensiveres, og flotationstonnagerne stiger.
“når vi fordobler størrelsen , kommer vi ned med mindst 10 til 20 procent energi i praksis,” sagde Antti Rinne, næstformand for beneficiation sales hos Outotec. “Det er en enorm mængde penge i de fleste lande i verden i øjeblikket.”
den gradvise opskalering kommer med ulemper. Hvis tankens volumen øges, vil turbulensen ikke nødvendigvis nå en tilsvarende højde, hvilket gør i det mindste noget af det ekstra tankvolumen spild af plads, stål og penge.
“andelen af cellen, der er meget turbulent, er faldet markant, da størrelsen på flotationsceller er steget dramatisk i løbet af de sidste 20 år,” sagde Erico Tabosa, minerals processing engineer hos Hatch.
FLSmidth har løst dette problem gennem sit nye næste trin løbehjulsdesign, som blev udviklet for at eliminere “døde” rum uden turbulens. Som et resultat gør det nye design også maskinen mere energieffektiv. “Vi fandt ud af, at vi konsekvent har lavere effekt sammenlignet med andre flotationsmaskiner med tvungen luft,” siger flotation technology director hos FLSmidth.
Flsmidths anden store innovation er dens Hybrid Energikredsløbskonfiguration, der løser et problem med inkonsekvens i floatceller. Fordi nogle malm udvindes i hver celle i et kredsløb, ændrer de mineralogiske egenskaber sig fra celle til celle, men selve celledesignet er det ikke.
Outotec udviklede også måder at skalere op på, samtidig med at energieffektiviteten opretholdes. Dens egne nye pumpehjulsdesign, der blev introduceret i 2007, inkluderer en rotor/stator med lignende turbulensfordelende fordele, kaldet FloatForce. Outotec opfandt også et hjælpehjul, kaldet Strømbooster, der yderligere forbedrer blanding i tanken med meget lav ekstra energi.
der er gjort en betydelig indsats for at finde den bedste pumpehjulshastighed til den specifikke malm og anvendelse. “Vi har gjort en masse arbejde i de senere år med at se på drev med variabel hastighed på flotationsceller,” sagde Ben Murphy, teknologidirektør for flotation hos Outotec. De første store celler, der kører operationer med et drev med variabel hastighed, blev installeret for omkring fem år siden. Siden da har sådanne installationer vist, at de kan maksimere energiforbrug, genopretning eller nogle gange endda begge dele.
” det interessante er, at vi faktisk har været i stand til at bore meget af hastighedsoptimeringen og energireduktionsarbejdet ned til små celler,” tilføjede Murphy. “Hvilket er lidt pænt; det fungerer ikke altid på den måde.”For en lille operation stole på dieselgeneratorer i et fjerntliggende sted, der kunne spare rigtige penge.
for at flyde den samme mængde materiale kræver SFR mindre strøm og et mindre plantefodaftryk end en konventionel flotationscelle. Med tilladelse fra Trægrove Technologies Separate kamre
Barrick bruger store konventionelle celler ved sine operationer. Men det arbejder også med forskellige konsortier for at udvikle “den næste generation” af mere effektive flotationsmaskiner, ifølge Gorain. “Stordriftsfordele virker stadig for nogle malme, men for lavkvalitets komplekse malmlegemer nærmer disse konventionelle celler deres tekniske grænser, eller deres fordele er kun marginale i bedste fald,” sagde han.
konsortiet sponsorerede arbejdet med et nyt design af Trægrove Technologies. I stedet for separate områder i et fartøj deler den iscenesatte flotationsreaktor (SFR) flotationsprocessen i tre kamre: en turbulent partikelopsamlingsenhed, en hvilende bobleudløsningsenhed og en tilsvarende hvilende skumgenvindingsenhed. Hver SFR er specialbygget til hver Mines projicerede malmegenskaber.
“vi ser på karakteren og tonnagen i løbet af minens levetid, og så designer vi skumgenvindingsenheden til at styre den vægtede fordeling af metalenheder i løbet af denne tid,” sagde Glenn Kosick, præsident for Trægrove Technologies. “For eksempel, hvis du er på bagsiden af en bank af standardflotationsmaskiner, kan du fjerne 0,3 til 0,5 tons pr. Mens du med denne maskine muligvis kører med 2,5 til tre tons i timen pr.”
Kosick sagde, at SFR ‘ s effektive design reducerer energiforbruget næsten i halvdelen sammenlignet med en konventionel flotationscelle, og dens begrænsede brug af gulvplads gør det billigere at installere. “Vi har solgt det på reduktion i kapital og driftsomkostninger,” sagde han. Men dens design fremmer også bedre selektivitet på grund af de store reduktioner af luft, der anvendes i disse maskiner sammenlignet med tankceller.
” de data, vi får tilbage i fuld skala, viser os, at vi kan flyde grovere materiale ved at begrænse overfladearealet, hvilket resulterer i meget stabile skum og korte transportafstande,” sagde Kosick. Den groveste celle, der opererer nu, kører ved et feed p80 på omkring 230 mikron; den fineste Er ved 20 mikron.
toogtyve SFR ‘ er er trådt i drift siden 2010; mere end 130 er under design. Efter et par vellykkede installationer i små miner finansierede konsortiet en prøveskala-op til 930 tons i timen ved Vale ‘ s Sossego kobbermine i Brasilien. Et af konsortieselskaberne tildelte for nylig Trægrove den detaljerede teknik til en installation på et 95.000 ton pr.dag kobberprojekt i Chile.
kombinering af løsninger
disse nye løsninger præsenteres ofte og kan installeres som diskrete projekter. Men de er mest effektive, når de ses holistisk. For eksempel fusionerede Trægrove for nylig med processtyringsleverandøren Portage Technologies, så den kunne levere udstyr og procesovervågning som en pakke. Trægrove kan nu tilbyde et skumkarakteriseringssystem til måling af skumhastighed, stabilitet og farve; og boblestørrelse, antal og densitet, og det kan give rettidige forslag til ændringer i udstyrsindstillinger. Derudover kan dens upfront slibning og cyklon kontrol stabilisere overspændinger og forhindre sten i at nå flotation kredsløb.
i større skala er innovative flydearkdesign og reagensskemaer lige så vigtige som behovet for effektivt flotationsudstyr. For eksempel bruger Barrick sit eget patenterede strømningsark til en meget kompleks ildfast guldmalm. Processen (“Mill-Chemistry-Float-Mill-Chemistry-Float”) indebærer at flyde de grovere partikler i foderet først, regrindingog derefter flyde bøderne, men aktiveret med passende kemi, der passer til grove og bøder separat.
konsulenterne hos Hatch foreslår ligesom mange, der arbejder med forskning og innovation, at vedtage et Mine-til-mølle-strømningsarkdesign, der er skræddersyet til et bestemt sæt malmlegemer.
et genopfundet strømningsark kan starte med mere målrettet sprængning; det kan sprede flotation med slibning. Kristy Duffy, en mineralbehandlingsingeniør hos Hatch, foreslog, at de nye Grove flotationsteknologier kunne være nyttige i et prækoncentrationsstadium for at fjerne grov gangue. Stadierne kan køre: grovslibning, flotation før koncentration, slib, grovere flotation, regrind og rengøringsflotation.
Gorain er enig i, at det potentielt kunne være til nytte. “Ikke-flotationsbaseret prækoncentration er faktisk meget mere attraktiv, fordi du forsøger at håndtere affaldet lige i minedriften, før nogen større energiintensiv findeling forfølges,” sagde han. Men hvis malmmineralogien er for bredt og fint formidlet til andre metoder, så mener han, at flotation potentielt kan være et effektivt første koncentrationstrin.
mere udbredt interesse er rettet mod malmsortering, som kan hjælpe med at smide gangue tidligt og har stærkt i mine-til-mølle diskussioner. Roberts fra Erise sagde, at flere majors undersøgte det hånd i hånd med en potentiel Hydrofloatinstallation.
denne Barrick operation bruger store konventionelle celler sammen med en Jameson celle til at genvinde Grove frigjorte partikler.Courtesy of Barrick Gold nedgangseffekterne
de sidste mange år med langvarige økonomiske vanskeligheder for branchen har tvunget en vis fremadgående bevægelse på innovation, da mange projekter simpelthen ikke ville være levedygtige uden nye tilgange. “Jeg mødtes med to store selskaber, der er på et joint venture i Sydamerika sandsynligvis omkring en måned siden og viste dem ikke kun HydroFloat, men nogle andre teknologi, vi har,” sagde Roberts. “Og det var hele pointen med mødet:’ fortæl os, hvad du har, det er nyt. For fem, ti år siden ville ingen nogensinde sige det.”
Trægrove Technologies holder også travlt under nedgangen – uden at skulle markedsføre sig selv, ifølge Kosick. “Vi ansætter næsten ugentligt her for at forsøge at holde trit med efterspørgslen,” sagde han.
men nedgangen har også kvalt forskning, der kunne producere nye innovationer. “De fleste r & d divisioner af virksomheder er blevet hårdt ramt af minedriftens nedgang,” sagde Sergio Vianna, en mineralforarbejdningsingeniør hos Hatch. “Derfor er der et ringe antal nye løsninger udviklet inden for mineralforarbejdning i de sidste par år.”
for at hjælpe med at størrelse og vælge konventionelle celler, vil Hatch gerne have en detaljeret undersøgelse af den hastighed, hvormed skum stabilt kan transportere genvundne mineraler over flydecellens læbe. Men Vianna er i tvivl om, at en sådan undersøgelse kan ske i det nuværende forskningsklima.
Kym Runge, hovedforsker ved Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre (JKMRC) ved Australiens Universitet, er bekymret for, at Australiens tidligere sunde økosystem af forskningscentre, mineområder og konsulentfirmaer er i fare, hvis tendenser fortsætter, for at blive skåret for langt til at springe tilbage. Mange globale ledere inden for mineralforarbejdning har passeret JKMRC eller bruger værktøjer udviklet der.
men forskningen fortsætter, hvor den kan. “Vi har mange andre teknologier, som vi arbejder på,” sagde Barrick ‘ s Gorain. “Det er klart, at de er meget fortrolige, så vi kan ikke tale om det. Men generelt er hele ideen at udvikle løsninger til forskellige komplekse malmlegemer.”
Runge arbejder på en række forskningsprojekter. Fremskridt fra udstyrsproducenter uanset, hun mener, at der er meget mere at forstå om, hvordan turbulens påvirker flotation i de større celler. “Mange mennesker har lige ændret en variabel og set korrelationer og lavet konklusioner fra det,” sagde hun.
hun ser også et behov for at simulere den type integrerede, nye strømningsark, der er planlagt på JKMRC. “Fordi de er lavrisikodyr, mineindustrien, “sagde hun,” så at kunne evaluere ” hvad vil være den økonomiske fordel ved at sætte en grov partikelflotationsenhed midt i min grind? vil gøre det muligt at vedtage dette.”
spurgte, hvordan flotationskredsløb ville se ud om ti år, Runge var konservativt optimistisk. “Jeg håber, at vi begynder at se nogle af disse nye teknologier begynde at blive vedtaget,” sagde hun. “Jeg ved, at vi vil behandle højere gennemgange. Og så bliver de nødt til at blive større, men forhåbentlig begynder vi også at gøre tingene lidt smartere.”