a tervezési kritériumok szerint a habréteg eltávolítása a hab flotációból merész kijelentést tesz. Az a tény, hogy egy ilyen eszköz nemcsak létezik, hanem 50 működő berendezéssel rendelkezik, igazolja az iparra nehezedő nyomást, hogy új megoldásokat találjon a modern kihívásokkal szemben. Az alacsony minőség, az összetett ércek és a növekvő energiaköltségek teljesen új flotációs edények kifejlesztését, a meglévő technológia fejlesztését és a flotációs folyamatlapok új gondolkodását késztették.
a habmentes flotációs hajó az Eriez Flotation Division útján érkezik, amely 2002-ben szabadalmaztatta és HydroFloat néven forgalmazta. Kifejezetten egy innovatív folyamatábra készült, amely a bányászati műveletek egyik legnagyobb problémájával foglalkozik: a több feldolgozandó mennyiség és a finomszemcsés érc miatt az aprítás egyre több energiát igényel. Ha a flotációs áramkörök képesek kezelni a durvább részecskéket, akkor energiát lehet megtakarítani az aprító áramkörben.
“a legtöbb bányavállalat csökkenő ércminőséggel és összetett ásványtannal foglalkozik” – mondta Barun Gorain, a Barrick Gold stratégiai technológiai megoldások csoportjának igazgatója. “Az igazi probléma az, hogy több mint 99 százaléka annak, amit valójában bányászunk az aranyiparban, hulladéknak számít.”Azt mondta, hogy a durva részecskék flotálása lehetővé teheti a bányák számára, hogy az értékláncban korábban elutasítsanak néhány hulladékot, ami segít csökkenteni a tőke-és működési költségeket.
óra: Bevezetés a szakaszos flotációs reaktorba
sajnos a hagyományos flotációs cella csak korlátozott mérettartományokban ér el nagy helyreállítást. Például egy szulfidérc nagyon jól lebeghet 90-120 mikronon, de nem 50 vagy 150 mikronon.
az eddigi kutatások két fő okot azonosítottak a lebegő részecskeméret felső határának. Először is, a durvább részecskék általában nem rendelkeznek annyi felületi mineralizációval, hogy vonzzák a buborékokat.
másodszor, még akkor is, ha képesek rögzíteni, hajlamosak újra leválni. A legtöbb hagyományos tartály kivitelben az alsó járókerék turbulenciát hoz létre, amely segíti a buborékok és a részecskék ütközését; a buborékok egy nyugalmi zónán keresztül emelkednek fel, és a tetején egy habrétegben gyűlnek össze.
Graeme Jameson, az Ausztrál Newcastle-i Egyetem professzora kifejtette, hogy ha a részecskék a folyékony örvényekben 100 fordulat / másodperc sebességgel forgó buborékokon lógnak, akkor van néhány kritikus méret, amelynél a részecske egyszerűen leválik a buborékról.
a nagy energiájú turbulencia kiválóan alkalmas kis részecskék visszanyerésére, és a turbulencia megléte az, ami minden méretű részecskét szuszpenzióban tart. De ez a turbulencia elriasztja a durva részecskéket a lebegéstől is.
” minél durvább részecskék vannak, annál gyorsabban kell keverni a folyadékot, hogy távol tartsák őket az edény aljától” – mondta. “Tehát ez egy önpusztító berendezés a durva részecskék lebegtetésének szempontjából.”
fluidizált ágyak
Eriez Hidrofloat akár 2000 mikron részecskéket is képes lebegni. Míg a technológia ismerős a hamuzsírműveletekben,a fémbányákba történő telepítése nemrégiben történt. Eriez jóvoltából járókerék helyett az Eriez Hidrofloat fluidizált ágyat használ a durva érc részecskék felemelésére. Felülről táplálva az edénynek az út kétharmadának vízbevezetése van. Ahogy a durva részecskék az aljára süllyednek, az állandó vízáramlás óvatosan felfelé tolja őket, folyamatosan megzavarva egy olyan régiót, amely körülbelül 65% szilárd anyag. A vizet sűrített gázzal és habosító adalékanyaggal kezelték, hogy olyan buborékokat képezzenek, amelyekhez a durva részecskék hozzá tudnak kapcsolódni. Míg az mineralizált részecskék a túlfolyó mosóba úsznak, a durva gangue az edény alsó harmadában lévő víztelenítő zónába települ. Amikor ez a zóna elér egy bizonyos sűrűséget, annak tartalma felszabadul az alulfolyó kimenetbe.
Ken Roberts, az Eriez globális értékesítési igazgatója elmondta, hogy a Hidrofloat akár 400 mikronig is meghosszabbíthatja a flotációt. Néhány szulfidércben két milliméteres részecskéket nyert vissza-2000 mikronra fordítva. Sőt, azt mondta: “a Utah-i Egyetemmel végzett kutatásokkal bebizonyítottuk, hogy képesek vagyunk lebegtetni egy részecskét két százalékos felszíni mineralizációval.”
a Hidrofloat kifejezetten nem finom részecskék lebegtetésére szolgál. Az ötlet az, hogy egy osztott áramkör része lenne, durva és finom, mindegyikre szabott technológiákkal. A gyakorlatot nem fémércekben, például hamuzsírban és gyémántban bizonyították; az Eriez az elmúlt néhány évben éppen betört a fémek piacára.
Jameson 2006 óta végez laboratóriumi munkát saját fluidágyas megoldásán. Tervezése az 1980-as évek végén szabadalmaztatott Jameson cellát alkalmazza. a Hidrofloat-tal ellentétben a sejtje finom és durva. A flotációs előtolás először egy légsugár mellett halad, ahol találkozik a nagy energiával, amely hasznos a finom részecskék buborékokhoz történő rögzítéséhez. “Ez olyan, mint a Jameson cella, valójában” – mondta.
ezután fluidágyba áramlik, ahol az alacsonyabb energiájú környezet lehetővé teszi a durva részecskék rögzítését. Az érccel megrakott buborékok egy habrétegig lebegnek, és egy mosodába kerülnek. A recycle vonal folyadékot vesz le a tetejéről, és újrahasznosítja azt az alapba, amelyet a fluidizáláshoz használnak. Bármilyen finom részecskék kimosott a recycle vonal kap egy másik megy a kapcsolódó buborék az alap közelében. A finom gangue egy túlfolyó kimenet felé hajlik.
egy évvel ezelőtt Jameson egy Dél-Amerikából származó porfír rézércet kapott, és a közelmúltban befejezett tesztmunkája biztató eredményeket mutat. “100 százalékos helyreállítást tudunk elérni körülbelül 300 mikronig” – mondta.
Jameson most olyan bányahelyet keres, amely hajlandó kipróbálni egy óránként körülbelül 50-100 tonna teljes körű telepítést. “Ennek a méretnek az a lényege, hogy az egyetlen egységet viszonylag könnyű kezelni és megépíteni” – mondta. “Elviheted egy teherautón lévő telephelyre, és ott telepítheted, és elvégezheted a tesztmunkát, és akkor kapsz valamit, amit megbízhatóan fel tudsz méretezni.”
Építsd nagyobbra – de okosabb
bár a bevált technológia támogatja a lebegő durva ércet, ez közel sem a norma. “A bányászat története a csökkenő takarmányminőségek és a magasabb költségek kezelésével foglalkozik a méretgazdaságosság kihasználásával” – mondta Walter Valery, a Hatch Bányászati és ásványfeldolgozási tanácsadási és technológiai igazgatója. A tendencia az, hogy ” nagy mennyiségű anyagot kezelünk, az összes anyagot finoman őröljük, és hagyjuk, hogy a későbbi elválasztási folyamatok rendezzék az egészet. Ez azonban általában nagyon nem hatékony, és leállások során sem felelős, sem életképes.”
a főbb berendezések beszállítói egyre nagyobb flotációs cellák tervezésével teljesítik ezt az igényt. Harminc évvel ezelőtt egy 30 köbméteres cella szokatlanul nagy lett volna. A 300 köbméteres cellák mindennaposak. Az Outotec 500 köbméteres cellával és több 630 köbméteres cellával működik, míg az FLSmidth egy 660 köbméteres cellával működik.
egy nagy tartály építése energiamegtakarítást biztosít. Ez különösen fényes a bányavállalatok számára, amelyek újonnan érdekeltek a flotáció energiaköltségeiben-korábban csak a aprítás fő témája volt, de most a fókuszba kerül, mivel a költségnyomás általában fokozódik és a flotációs tonnatartalom emelkedik.
” amikor megduplázzuk a méretet, a gyakorlatban legalább 10-20%-kal csökkentjük az energiát” – mondta Antti Rinne, az Outotec beneficiation sales alelnöke. “Ez jelenleg hatalmas összeg a világ legtöbb országában.”
ennek a fokozatos skálázásnak hátrányai vannak. Ha a tartály térfogata növekszik, a turbulencia nem feltétlenül éri el a megfelelő magasságot, ami legalább az extra tartály térfogatának egy részét hely, acél és pénz pazarlássá teszi.
“az erősen turbulens sejtek aránya jelentősen csökkent, mivel a flotációs sejtek mérete drámaian megnőtt az elmúlt 20 évben” – mondta Erico Tabosa, a Hatch ásványfeldolgozó mérnöke.
az FLSmidth új NeXTSTEP járókerék-kialakításával foglalkozott ezzel a problémával, amelyet a turbulencia nélküli “halott” terek kiküszöbölésére fejlesztettek ki. Ennek eredményeként az új kialakítás a gépet energiahatékonyabbá teszi. “Megállapítottuk, hogy folyamatosan alacsonyabb a teljesítményünk, mint más kényszerített levegős flotációs gépeknél” – mondta Asa Weber, az FLSmidth flotációs technológiai igazgatója.
az FLSmidth másik jelentős újítása a hibrid energia áramkör konfigurációja, amely az úszó cellák következetlenségének problémájával foglalkozik. Mivel az áramkör minden cellájában valamilyen érc nyerhető vissza, az ásványtani jellemzők cellánként változnak, de maga a sejttervezés nem.
az Outotec olyan módszereket is kifejlesztett, amelyek az energiahatékonyság fenntartása mellett növelhetik a méreteket. Saját, 2007-ben bevezetett új járókerék-tervei között szerepel egy hasonló turbulencia-elosztó előnyökkel rendelkező rotor/állórész, az úgynevezett FloatForce. Az Outotec feltalált egy kiegészítő járókereket is, úgynevezett FlowBooster, amely tovább javítja a tartályban történő keverést nagyon alacsony kiegészítő energiával.
jelentős erőfeszítéseket tettek annak érdekében, hogy megtalálják a legjobb járókerék sebességet az adott érchez és alkalmazáshoz. “Az elmúlt években sok munkát végeztünk a változó sebességű hajtásokkal a flotációs cellákon” – mondta Ben Murphy, az Outotec flotációs technológiai igazgatója. Az első nagy cellákat, amelyek változó sebességű hajtással működnek, körülbelül öt évvel ezelőtt telepítették. Azóta az ilyen létesítmények megmutatták, hogy maximalizálhatják az energiafelhasználást, hasznosítás vagy néha akár mindkettő.
“az az érdekes, hogy a sebességoptimalizálás és az energiacsökkentés nagy részét sikerült kis cellákra lebontanunk” – tette hozzá Murphy. “Ami elég ügyes; nem mindig működik így.”Egy kis műveletre, amely távoli helyen található dízelgenerátorokra támaszkodik, ez valódi pénzt takaríthat meg.
azonos mennyiségű anyag lebegtetéséhez az SFR kevesebb energiát és kisebb növényi lábnyomot igényel, mint egy hagyományos flotációs cella. A Woodgrove Technologies jóvoltából különálló kamrák
Barrick nagy hagyományos cellákat használ működésében. De Gorain szerint különböző konzorciumokkal is együttműködik a hatékonyabb flotációs gépek “következő generációjának” fejlesztése érdekében. “A méretgazdaságosság még mindig működik egyes érceknél, de az alacsony minőségű komplex érctestek esetében ezek a hagyományos cellák megközelítik technikai korlátaikat, vagy előnyeik a legjobb esetben csak marginálisak” – mondta.
a konzorcium támogatta a Woodgrove Technologies új tervezésének munkáját. Az egyik edényben lévő külön zónák helyett a szakaszos flotációs reaktor (SFR) a flotációs folyamatot három kamrára osztja: turbulens részecskegyűjtő egységre, nyugalmi buborék-leválasztó egységre és egy hasonlóan nyugalmi hab-visszanyerő egységre. Minden SFR egyedi gyártású az egyes bányák tervezett ércjellemzőihez.
“megvizsgáljuk a bánya élettartama alatt a minőséget és a tonnatartalmat, majd megtervezzük a habvisszanyerő egységet a fémegységek súlyozott eloszlásának kezelésére ez idő alatt” – mondta Glenn Kosick, a Woodgrove Technologies elnöke. “Például, ha a normál flotációs gépek bankjának hátsó végén vagy, akkor lehet, hogy óránként 0,3-0,5 tonnát távolít el négyzetméterenként. Míg ezzel a géppel 2,5-három tonna / óra / négyzetméter sebességgel futhat.”
Kosick elmondta, hogy az SFR hatékony kialakítása majdnem felére csökkenti energiafelhasználását a hagyományos flotációs cellákhoz képest, és korlátozott alapterület-használata olcsóbbá teszi a telepítést. “Eladtuk a tőke és a működési költségek csökkentése érdekében” – mondta. De kialakítása elősegíti a jobb szelektivitást is, mivel ezekben a gépekben nagy mennyiségű levegő csökken a tartálycellákhoz képest.
“az adatok, amelyeket teljes skálán kapunk vissza, azt mutatják, hogy durvább anyagokat tudunk lebegtetni a felület korlátozásával, ami nagyon stabil habokat és rövid szállítási távolságokat eredményez” – mondta Kosick. A most működő legdurvább sejt a P80 betáplálásánál körülbelül 230 mikron; a legfinomabb 20 mikron.
huszonkét SFRs lépett működésbe 2010 óta; több mint 130 tervezés alatt áll. Néhány sikeres telepítés után a kis bányákban a konzorcium kísérleti skálát finanszírozott-óránként 930 tonnáig a Vale-ban Sossego rézbánya Brazíliában. Az egyik konzorciumi vállalat nemrégiben Woodgrove-nak ítélte a részletes mérnöki munkát egy 95 000 tonna / nap rézprojekt telepítésére Chilében.
kombinált megoldások
ezeket az új megoldásokat gyakran különálló projektként mutatják be és telepíthetik. De a leghatékonyabbak, ha holisztikusan látják őket. Például a Woodgrove nemrég egyesült a Portage Technologies folyamatirányítási beszállítóval, lehetővé téve a berendezések és a folyamatfelügyelet egy csomagban történő szállítását. A Woodgrove most kínál egy habjellemző rendszert a hab sebességének, stabilitásának és színének mérésére; valamint a buborék méretét, számát és sűrűségét, és időben javaslatokat tehet a berendezés beállításainak megváltoztatására. Ezenkívül az előzetes őrlés és a ciklonvezérlés stabilizálhatja a túlfeszültségeket, és megakadályozhatja, hogy a sziklák elérjék a flotációs áramkört.
nagyobb léptékben az innovatív folyamatábrák és reagensrendszerek ugyanolyan fontosak, mint a hatékony flotációs berendezések szükségessége. Például a Barrick saját szabadalmaztatott folyamatábráját használja egy nagyon összetett tűzálló aranyérc testhez. A folyamat (“Mill-Chemistry-Float-Mill-Chemistry-Float”) magában foglalja a durvább részecskék lebegtetését a takarmányban, újracsiszolást, majd a finomságok lebegtetését, de megfelelő kémiával lehetővé téve, hogy a durva és a finomság külön-külön megfeleljen.
a Hatch tanácsadói, mint sokan, akik kutatással és innovációval foglalkoznak, azt javasolják, hogy fogadjanak el egy bánya-Malom folyamatábra-tervet, amely egy adott érctesthez igazodik.
az újragondolt folyamatábra célzottabb robbantással kezdődhet; a flotációt őrléssel tarkíthatja. Kristy Duffy, a Hatch ásványfeldolgozó mérnöke azt javasolta, hogy az új durva flotációs technológiák hasznosak lehetnek a koncentráció előtti szakaszban a durva gangue eltávolítására. A szakaszok futhatnak: durva őrlés, koncentráció előtti flotáció, őrlés, durvább flotáció, újracsiszolás és tisztító flotáció.
Gorain egyetért azzal, hogy potenciálisan hasznos lehet. “A nem flotációs alapú előkoncentráció valójában sokkal vonzóbb, mert a bányászatban a hulladékkal próbál foglalkozni, mielőtt bármilyen nagyobb energiaigényes aprítást folytatnának” – mondta. Mégis, ha az érc ásványtan túl széles körben és finoman elterjedt más módszerekhez, akkor úgy gondolja, hogy a flotáció potenciálisan hatékony első koncentrációs lépés lehet.
a szélesebb körű érdeklődés az ércválogatás felé irányul, ami segíthet a gangue korai kidobásában, és erősen jelen van az enyém-Malom vitákban. Roberts Eriez azt mondta, hogy több szakon vizsgálták meg kéz a kézben egy potenciális Hidrofloat telepítés.
ez a Barrick művelet nagy hagyományos cellákat használ a Jameson cellával együtt a durva felszabadult részecskék visszanyerésére.Barrick Gold jóvoltából a visszaesés hatásai
az ipar elhúzódó pénzügyi nehézségei az elmúlt néhány évben az innováció előrehaladását kényszerítették, mivel sok projekt egyszerűen nem lenne életképes új megközelítések nélkül. “Körülbelül egy hónappal ezelőtt találkoztam két nagy céggel, akik egy közös vállalkozásban vannak Dél-Amerikában, és megmutattam nekik nemcsak a Hidrofloat-ot, hanem néhány más technológiát is” – mondta Roberts. “És ez volt a találkozó lényege:” mondd el nekünk, mi van, ami új. Öt, tíz évvel ezelőtt még senki sem mondott volna ilyet.”
a Woodgrove Technologies a visszaesés idején is elfoglalt – Kosick szerint anélkül, hogy piacra kellene lépnie. “Szinte hetente bérelünk itt, hogy megpróbáljunk lépést tartani a kereslettel” – mondta.
de a visszaesés elfojtotta azokat a kutatásokat is, amelyek új innovációkat eredményezhetnek. “A vállalatok legtöbb R&D divízióját súlyosan érintette a bányászati visszaesés” – Mondta Sergio Vianna, a Hatch ásványfeldolgozó mérnöke. “Ezért kevés új megoldást fejlesztettek ki az ásványi anyagok feldolgozásában az elmúlt években.”
a hagyományos sejtek méretének és kiválasztásának elősegítése érdekében Hatch részletes tanulmányt szeretne készíteni arról, hogy a hab milyen sebességgel képes stabilan szállítani a visszanyert ásványi anyagokat az úszó sejt ajkán. Vianna azonban kételkedik abban, hogy egy ilyen tanulmány megtörténhet-e a jelenlegi kutatási légkörben.
Kym Runge, az ausztráliai Queenslandi Egyetem Julius Kruttschnitt Ásványkutató Központjának (JKMRC) vezető kutatója aggódik amiatt, hogy Ausztrália korábban egészséges kutatóközpontokból, bányaterületekből és tanácsadókból álló ökoszisztémája veszélyben van, ha a trendek folytatódnak, túl messzire kerülnek ahhoz, hogy visszaugorjanak. Az ásványi feldolgozás számos globális vezetője áthaladt a JKMRC – n, vagy ott kifejlesztett eszközöket használ.
de a kutatás folytatódik, ahol lehet. “Sok más technológiánk van, amelyeken dolgozunk” – mondta Barrick Gorain. “Nyilvánvalóan nagyon bizalmasak, így nem fogunk tudni beszélni róla. De általában az egész ötlet az, hogy megoldásokat dolgozzanak ki különböző komplex érctestek számára.”
Runge számos kutatási projekten dolgozik. A berendezésgyártók által elért haladás ellenére, úgy gondolja, hogy sokkal többet kell megérteni arról, hogy a turbulencia hogyan befolyásolja a flotációt a nagyobb sejtekben. “Sokan csak megváltoztattak egy változót, összefüggéseket láttak és következtetéseket vontak le ebből” – mondta.
azt is látja, hogy szimulálni kell a jkmrc-nél elképzelt integrált, újszerű folyamatlapot. “Mivel alacsony kockázatú vadállatok, a bányaipar, “mondta,” tehát képes értékelni, hogy ” mi lesz a gazdasági előnye annak, ha egy durva részecske-flotációs egységet az őrlésem közepére helyezünk? lehetővé teszi ennek elfogadását.”
arra a kérdésre, hogy hogyan fognak kinézni a flotációs áramkörök tíz év múlva, Runge konzervatív optimista volt. “Remélem, hogy elkezdjük látni, hogy ezen új technológiák egy részét elfogadják” – mondta. “Tudom, hogy magasabb teljesítményeket fogunk kezelni. Tehát nagyobbnak kell lenniük, de remélhetőleg egy kicsit okosabban is kezdjük a dolgokat.”