As design criteria go, removing the froth layer from froth flotation makes a bold statement. O facto de tal dispositivo não só existir, como ter 50 instalações operacionais, atesta a pressão exercida sobre a indústria para que encontre novas soluções face aos desafios modernos. Os baixos níveis, os minérios complexos e o aumento dos custos de energia levaram ao desenvolvimento de vasos de flutuação inteiramente novos, à melhoria da tecnologia existente e ao novo pensamento sobre as folhas de fluxo de flutuação.
o navio de flutuação sem espuma vem através da Divisão de flutuação Eriez, que o patenteou em 2002 e o comercializou sob o nome HydroFloat. Destina-se especificamente a uma folha de fluxo inovadora que aborda um dos maiores problemas que as operações de mineração enfrentam: com mais tonelagens para processar, e mais minério de grãos finos, a cominução está exigindo cada vez mais energia. Se os circuitos de flutuação pudessem lidar com partículas coarser, então a energia poderia ser economizada no circuito de cominução.
“a maioria das empresas mineiras estão lidando com o declínio das qualidades de Mineralogia e Mineralogia complexa”, disse Barun Gorain, diretor do Grupo Estratégico de Soluções Tecnológicas de Barrick Gold. “O verdadeiro problema é que mais de 99 por cento do que realmente minamos na indústria do ouro é considerado lixo.”Ele disse que a flutuação de partículas grosseiras poderia permitir que as minas rejeitassem alguns resíduos mais cedo na cadeia de valor, o que ajudará a reduzir o capital e os custos operacionais.
infelizmente, a célula de flutuação convencional alcança alta recuperação apenas em intervalos de tamanho limitados. Por exemplo, um minério de sulfeto pode flutuar muito bem entre 90 e 120 mícrons, mas não a 50 ou 150 mícrons.
a investigação até à data identificou duas razões principais para o limite superior do tamanho das partículas flutuáveis. Primeiro, as partículas mais grossas tendem a não ter tanta mineralização da superfície para atrair bolhas.
em segundo lugar, mesmo se eles são capazes de anexar, eles tendem a se separar novamente. Na maioria dos projetos convencionais de Tanques, um impulsor na parte inferior cria turbulência que ajuda bolhas e partículas colidirem; as bolhas sobem através de uma zona quiescente e se reúnem em uma camada de espuma no topo.
Graeme Jameson, laureado professor da Universidade de Newcastle, na Austrália, explicou que, se as partículas estão pendurados para bolhas girando em torno de líquido de vórtices em 100 rotações uma segunda, há algumas críticas tamanho em que uma partícula simplesmente separar-se da bolha.
turbulência de alta energia é grande para a recuperação de pequenas partículas, e, por design, a existência de turbulência é o que mantém partículas de todos os tamanhos em suspensão. Mas essa turbulência também desencoraja partículas grosseiras de flutuar.
” quanto mais grossas forem as partículas que você tem, mais rápido você tem que mexer o líquido para mantê-las fora do fundo do recipiente”, disse ele. “Então é um equipamento auto-destrutivo do ponto de vista de tentar flutuar partículas grosseiras.”
camas fluidizadas
o HydroFloat de Eriez pode flutuar partículas até 2.000 mícrons. Embora a tecnologia seja familiar nas operações de potassa, sua instalação em minas de metal é um desenvolvimento recente. Cortesia de Eriez em vez de um rotor, o HydroFloat de Eriez usa uma cama fluidizada para levantar partículas de minério grosseiras. Alimentado a partir do topo, o recipiente tem uma entrada de água cerca de dois terços do caminho para baixo. À medida que as partículas grosseiras se afundam no fundo, o fluxo constante de água empurra-as suavemente para cima, perturbando continuamente uma região que é cerca de 65% de sólidos. A água foi tratada com gás comprimido e um aditivo de espuma para gerar bolhas às quais as partículas grosseiras podem se ligar. Enquanto partículas mineralizadas flutuam na lavagem de overflow, o gangue grosseiro se instala em uma zona de dewatering no terço inferior da embarcação. Quando essa zona atinge uma certa densidade, o seu conteúdo é liberado na saída de fluxo.Ken Roberts, diretor de vendas global da Eriez, disse que o HydroFloat pode estender a flutuação até 400 ou mais microns. Em alguns minérios de sulfeto, ele recuperou partículas de dois milímetros-traduzindo para 2.000 mícrons. Além disso, ele disse: “Nós provamos com pesquisa com a Universidade de Utah que podemos flutuar uma partícula com dois por cento de mineralização da superfície mostrando.”
o HydroFloat não se destina explicitamente a flutuar partículas finas. A idéia é que seria parte de um circuito dividido, presortado em grosseiro e fino, com tecnologias adaptadas a cada um. A prática tem sido comprovada em minérios não-metálicos como potassa e diamantes; Eriez acaba de ser quebrada no mercado de metais nos últimos dois anos.Jameson tem feito trabalhos de laboratório em sua própria solução fluidizada desde 2006. O seu design adapta a célula de Jameson epónima que patenteou no final dos anos 80. em contraste com o HydroFloat, a sua célula trata bem e grosseira em conjunto. O fluxo de alimentação passa primeiro por um jacto de ar, onde encontra a alta energia útil para ligar partículas finas a bolhas. “É como a cela Jameson, na verdade”, disse ele.
em seguida, ele flui para uma cama fluidizada, onde o ambiente de baixa energia permite que partículas grosseiras para anexar. As bolhas carregadas de minério flutuam até uma camada de espuma e transbordam para uma lavandaria. Uma linha de reciclagem tira líquido do topo e recicla-o na base para ser usado para fluidização. Quaisquer partículas finas lavadas na linha de reciclagem têm outra tentativa de se fixar a uma bolha perto da base. O gangue fino tende para uma saída de transbordamento.Há um ano, Jameson pôs as mãos num minério de cobre de Porfírio da América do Sul, e o seu trabalho de teste recentemente concluído mostra resultados encorajadores. “Podemos obter 100% de recuperação até cerca de 300 mícrons”, disse ele.Jameson está procurando um local de Minas disposto a experimentar uma instalação em larga escala de cerca de 50 a 100 Toneladas por hora. “O ponto desse tamanho é que a única unidade é razoavelmente fácil de manusear e construir”, disse ele. “Você pode levá-lo para um site em um caminhão e instalá-lo lá e fazer o seu trabalho de teste, e então você tem algo que você pode aumentar de forma confiável.”
Build it bigger-but smarter
Although proved technology supports floating coarse ore, that is nowhere near the norm. “A indústria de mineração tem um histórico de lidar com a queda de classes de alimentação e custos mais elevados, alavancando economias de escala”, disse Walter Valery, diretor global de consultoria e tecnologia para mineração e processamento de minerais em Hatch. A tendência é ” tratar grandes tonelagens, moer todo o material finamente e deixar os processos de separação a jusante ordenar tudo para fora. No entanto, isto é geralmente muito ineficiente e não é responsável nem viável durante períodos de inatividade.”
os principais fornecedores de equipamento satisfazem essa procura através da concepção de células de flutuação cada vez maiores. Há 30 anos, uma célula de 30 metros cúbicos de volume teria sido invulgarmente grande. Agora, células de 300 metros cúbicos são comuns. Outotec tem uma célula de 500 metros cúbicos em operação e várias células de 630 metros cúbicos em entrega, enquanto FLSmidth tem uma célula de 660 metros cúbicos em operação.Construir um grande tanque proporciona economias de energia de escala. Isso brilha especialmente brilhante para as empresas de mineração recém-interessados no custo de energia da flutuação-anteriormente um tema importante apenas na cominação, mas agora entrando em foco como as pressões de custo geralmente intensificar e flotação tonnages aumentar.
“quando dobramos o tamanho, baixamos em pelo menos 10 a 20 por cento de energia na prática”, disse Antti Rinne, vice-presidente de vendas de beneficiação na Outotec. “É uma enorme quantidade de dinheiro na maioria dos países do mundo neste momento.”
That gradative scale-up comes with downsides. Se o volume do tanque aumentar, a turbulência não vai necessariamente chegar a uma altura proporcional, o que faz pelo menos parte do volume extra do tanque um desperdício de espaço, aço e dinheiro.
“a proporção da célula que é altamente turbulenta diminuiu significativamente à medida que o tamanho das células de flutuação aumentou drasticamente nos últimos 20 anos”, disse Erico mesa, engenheiro de processamento de minerais em Hatch.
FLSmidth tem abordado este problema através do seu novo design de rotor nextSTEP, que foi desenvolvido para eliminar espaços “mortos” sem turbulência. Como resultado, o novo design também torna a máquina mais eficiente em termos de energia. “Nós descobrimos que somos consistentemente mais baixos no poder quando comparados com outras máquinas de flutuação de ar forçado”, disse Asa Weber, diretor de tecnologia de flutuação em FLSmidth.
Flsmidth’s other major innovation is its Hybrid Energy circuit configuration, which addresses a problem of inconsistency in float cells. Como alguns minérios estão sendo recuperados em cada célula de um circuito, as características mineralógicas estão mudando de célula para célula, mas o projeto celular em si não é.
Outotec também desenvolveu formas de aumentar, mantendo a eficiência energética. Seus próprios projetos de impulsores de romance, introduzidos em 2007, incluem um rotor/estator com benefícios similares de distribuição de turbulência, chamado FloatForce. Outotec também inventou um impulsor auxiliar, chamado FlowBooster, que melhora ainda mais a mistura no tanque com energia adicional muito baixa.Foi feito um esforço significativo para encontrar a melhor velocidade de rolamento para o minério específico e aplicação. “Temos feito muito trabalho nos últimos anos olhando para os drives de velocidade variável em células de flutuação”, disse Ben Murphy, diretor de tecnologia de flutuação na Outotec. As primeiras grandes células executando operações com uma unidade de velocidade variável foram instaladas cerca de cinco anos atrás. Desde então, tais instalações têm mostrado que podem maximizar o uso de energia, recuperação ou, por vezes, mesmo ambos.
“a coisa interessante é que nós realmente fomos capazes de perfurar um monte de otimização de velocidade e o trabalho de redução de energia para pequenas células”, acrescentou Murphy. “O que até é giro, nem sempre funciona assim.”Para uma pequena operação baseada em geradores a diesel em um local remoto, isso poderia economizar dinheiro real.
para flutuar a mesma quantidade de material, o SFR requer menos energia e uma pegada menor da planta do que uma célula de flutuação convencional. Cortesia da Woodgrove Technologies câmaras separadas
Barrick usa grandes células convencionais nas suas operações. Mas também está trabalhando com diferentes consórcios para desenvolver” a próxima geração ” de máquinas de flutuação mais eficientes, de acordo com Gorain. “Economias de escala ainda funcionam para alguns minérios, mas para corpos de minério complexos de baixa qualidade, essas células convencionais estão se aproximando de seus limites técnicos ou seus benefícios são apenas marginais na melhor das hipóteses”, disse ele.
o consórcio patrocinou o trabalho sobre um novo design da Woodgrove Technologies. Em vez de zonas separadas em um recipiente, o reator de flutuação faseada (SFR) divide o processo de flutuação em três câmaras: uma unidade de coleta de partículas turbulenta, uma unidade de remoção de bolhas Quiescentes, e uma unidade de recuperação de espuma igualmente quiescente. Cada SFR é feito sob medida para as características de minério projetadas de cada mina.
“olhamos para o grau e tonelagem ao longo da vida da Mina, e então projetamos a unidade de recuperação da espuma para gerenciar a distribuição ponderada de unidades de metal ao longo deste tempo”, disse Glenn Kosick, presidente da Woodgrove Technologies. “Por exemplo, se você estiver na parte de trás de um banco de máquinas de flutuação padrão, você pode estar removendo 0,3 a 0,5 toneladas por hora por metro quadrado. Enquanto que com esta máquina, você pode estar correndo em 2,5 a 3 Toneladas por hora por metro quadrado.”
Kosick disse que o design eficiente da SFR corta seu uso de energia quase a metade em comparação com uma célula de flutuação convencional, e seu uso limitado do espaço do chão torna mais barato para instalar. “Temos vendido isso sobre a redução de capital e custos operacionais”, disse ele. Mas o seu design também promove uma melhor selectividade devido às grandes reduções de ar utilizadas nestas máquinas quando comparado com as células-tanque.
“Os dados que estamos ficando para trás em escala completa está nos mostrando que podemos flutuar material mais grosseiro, restringindo a área de superfície, o que resulta em muito estável, faça espuma e curtas distâncias de transporte”, disse Kosick. A célula mais coarsest operando agora está rodando em um feed p80 de cerca de 230 mícrons; o mais fino é de 20 mícrons.
vinte e dois SFRs entraram em operação desde 2010; mais de 130 estão sob projeto. Depois de algumas instalações de sucesso em pequenas minas, o consórcio financiou uma escala experimental-até 930 toneladas por hora na Mina De Cobre Sossego da Vale, no Brasil. Uma das empresas do consórcio concedeu recentemente a Woodgrove a engenharia detalhada para uma instalação em um projeto de 95.000 toneladas por dia de cobre no Chile.
combinando soluções
estas novas soluções são frequentemente apresentadas, e podem ser instaladas, como projectos discretos. Mas eles são mais eficazes quando vistos holisticamente. Por exemplo, Woodgrove recentemente se fundiu com a Portage Technologies fornecedor de controle de processos, permitindo-lhe entregar equipamentos e monitoramento de processos como um pacote. Woodgrove pode agora oferecer um sistema de caracterização da espuma para medir a velocidade da espuma, estabilidade e cor; e tamanho da bolha, contagem e densidade, e pode fornecer sugestões oportunas para mudanças nas configurações do equipamento. Além disso, sua moagem inicial e controle de ciclones podem estabilizar surtos e impedir rochas de alcançar o circuito de flutuação.
em maior escala, os esquemas inovadores de fluxogramas e de reagentes são tão importantes como a necessidade de equipamento de flutuação eficiente. Por exemplo, Barrick está usando sua própria folha de fluxo patenteada para um corpo de minério de ouro refratário muito complexo. O processo (“Moinho-Química-Float-Fábrica-Química-Float”) envolve a flutuação do grau de moagem mais grosso partículas na alimentação de primeira, retífica e, em seguida, flutuante, as multas, mas habilitado com o adequado química para atender o grosseiro e multas separadamente.
os consultores de Hatch, como muitos que trabalham em pesquisa e inovação, sugerem a adoção de uma folha de fluxo mine-to-mill sob medida para um determinado conjunto de corpos de minério.
uma folha de fluxo reinventada pode começar com uma explosão mais direccionada; pode Intersectar a flutuação com a moagem. Kristy Duffy, um engenheiro de processamento de minerais em Hatch, sugeriu que as novas tecnologias de flutuação grosseira poderiam ser úteis em um estágio de pré-concentração para remover gangue grosseiro. As fases podem correr: moagem grosseira, flutuação pré-concentração, moagem, flutuação mais rugosa, regrind e flutuação de limpeza.
Gorain concorda que pode ser potencialmente útil. “Pré-concentração não baseada em flutuação é realmente muito mais atraente, porque você está tentando lidar com os resíduos na mineração antes que qualquer grande cominução intensiva de energia seja perseguida”, disse ele. No entanto, se a mineralogia do minério é muito ampla e finamente disseminada para outros métodos, então ele acha que a flutuação poderia potencialmente ser um primeiro passo de concentração eficaz.
o interesse mais generalizado é direcionado para a triagem de minérios, o que pode ajudar a expulsar gangue no início e recursos pesadamente em discussões mine-to-mill. Roberts de Eriez disse que várias empresas estavam investigando-o lado a lado com uma potencial instalação Hidrofloat.Esta operação de Barrick utiliza grandes células convencionais, juntamente com uma célula Jameson, para recuperar partículas libertadas grosseiras.Cortesia de Barrick Gold
os efeitos da recessão
os últimos anos de dificuldades financeiras prolongadas para a indústria forçaram algum movimento em frente na inovação, já que muitos projetos simplesmente não seriam viáveis sem novas abordagens. “Eu me encontrei com dois cursos que estão em uma joint-venture na América do Sul, provavelmente, cerca de um mês atrás, e mostrou-lhes não só o HydroFloat, mas alguma outra tecnologia que temos”, disse Roberts. “E esse era o objetivo da reunião: ‘diga – nos o que você tem que é novo. Há cinco, dez anos, ninguém diria isso.”
Woodgrove Technologies is also keeping busy during the down-without have to market itself, according to Kosick. “Estamos contratando quase uma semana aqui para tentar acompanhar a demanda”, disse ele.
mas a recessão também sufocou a investigação que poderia produzir novas inovações. “A maioria das divisões de R &D das empresas foram severamente afetadas pela recessão da mineração”, disse Sergio Vianna, Um engenheiro de processamento de minerais em Hatch. “Portanto, há um número escasso de novas soluções desenvolvidas no processamento mineral nos últimos anos.”
To help size and select conventional cells, Hatch would like to have a detailed study on the rate at which froth can stably transport recovered minerals over the lip of the float cell. Mas Vianna tem dúvidas de que tal estudo possa acontecer no atual clima de pesquisa.Kym Runge, principal pesquisador do centro de Pesquisa Mineral Julius Kruttschnitt (JKMRC) da Universidade de Queensland, na Austrália, está preocupado que o ecossistema de centros de pesquisa, locais de Minas e Consultorias, anteriormente saudável da Austrália, esteja em perigo, se as tendências continuarem, de ser cortadas muito longe para voltar. Muitos líderes globais no processamento de minerais passaram pelo JKMRC ou usam ferramentas desenvolvidas lá.
mas a investigação continua onde pode. “Temos muitas outras tecnologias em que estamos trabalhando”, disse Gorain do Barrick. “Obviamente eles são altamente confidenciais, então não seremos capazes de falar sobre isso. Mas, em geral, a idéia é desenvolver soluções para vários corpos de minério complexos.”
Runge está trabalhando em uma série de projetos de pesquisa. Apesar do progresso feito pelos fabricantes de equipamentos, ela acha que há muito mais a entender sobre como a turbulência afeta a flutuação nas células maiores. “Muitas pessoas acabaram de mudar uma variável e viram correlações e tiraram conclusões disso”, disse ela.
ela também vê a necessidade de simular o tipo de folha de fluxo integrada e inédita visionada no JKMRC. “Porque eles são bestas de baixo risco, a indústria de mineração”, disse ela, ” então, ser capaz de avaliar ‘qual vai ser o benefício econômico de colocar uma unidade de flutuação de partículas grosseiras no meio da minha moagem?”permitirá a sua adopção.”
perguntou como seriam os circuitos de flutuação em dez anos, Runge estava conservativamente otimista. “Espero que comecemos a ver algumas dessas novas tecnologias começarem a ser adotadas”, disse ela. “Sei que vamos tratar de quantidades mais elevadas. E então eles vão precisar ficar maiores, mas espero que também vamos começar a fazer coisas um pouco mais inteligentes.”