Îmbunătățirea performanței agenților de îngroșare folosind floculanti de prelucrare a mineralelor

Floculantii pot imbunatati performanta agentului de ingrosare prin 15-40% în densitate sub debit și reducerea timpului de decantare cu 30-60% atunci când sunt selectate și dozate corespunzător. Tipul potrivit de polimer floculant, greutatea moleculară și densitatea de încărcare influențează direct agregarea particulelor, viteza de decantare și eficiența limpezirii în operațiunile de prelucrare a mineralelor.

Îngroșatorii sunt operațiuni unitare critice în uzinele de prelucrare a mineralelor, consumând capital semnificativ și costuri de exploatare. Performanța slabă a agentului de îngroșare duce la un debit redus, la un consum excesiv de apă și la probleme de procesare în aval. Floculanții servesc ca instrument chimic primar pentru optimizarea acestor sisteme prin unirea particulelor fine în agregate mai mari, cu depunere mai rapidă.

Criterii de selecție a floculantului pentru aplicațiile de îngroșare

Selectarea floculantului adecvat necesită înțelegerea mineralogiei minereului, distribuția dimensiunii particulelor, chimia șlamului și rezultatele dorite de performanță. Diferite sisteme minerale răspund diferit la caracteristicile floculantului.

Floculanti anionici pentru aplicatii generale

Poliacrilamidele anionice reprezintă 70-80% din floculanti folositi in ingrosarea mineralelor . Acești polimeri funcționează eficient pe majoritatea minereurilor de oxizi, cărbune și concentrate de metale de bază. Floculanții anionici cu greutate moleculară mare (12-20 milioane Daltoni) cu densitate medie de încărcare (20-40%) oferă de obicei performanțe optime pentru îngroșarea sterilului de cupru și aur.

O mină de cupru din Chile a crescut densitatea sub debit de la 58% la 68% solide prin trecerea de la un floculant de 15 milioane Dalton la un produs de 18 milioane Dalton, reducând simultan doza de la 45 g/t la 38 g/t.

Alternative cationice și neionice

Floculanții cationici excelează în sistemele bogate în argilă unde suprafețele particulelor poartă sarcini negative. Operațiunile cu fosfat, potasiu și nisipuri petrolifere folosesc frecvent polimeri cationici cu greutăți moleculare între 5-12 milioane Daltoni. Floculanții neionici își găsesc aplicație în medii cu salinitate ridicată sau unde chimia apei fluctuează semnificativ.

Optimizarea dozării floculantelor și a metodelor de adăugare

Optimizarea dozelor echilibrează îmbunătățirea performanței cu costurile chimice. Dozarea excesivă irosește bani și poate afecta efectiv performanța provocând efecte de supradozare, cum ar fi restabilirea sau creșterea turbidității supernatantului.

Cerințe de diluare și amestecare

Prepararea corectă a floculantului afectează semnificativ performanța. Practica standard presupune pregătirea soluțiilor la 0,05-0,2% concentrație de polimer activ . Sistemele de diluare în două etape cu rezervoare de îmbătrânire asigură o activare mai bună a polimerului decât sistemele cu o singură etapă. Timpul de îmbătrânire ar trebui să fie de 30-60 de minute pentru o hidratare completă a polimerului.

Locația punctului de adăugare influențează critic eficiența floculării. Instalarea punctului de adăugare a floculantului la 3-5 metri înaintea puțului de alimentare, cu amestecare ușoară în linie, permite un timp de contact adecvat fără forfecare excesivă care deteriorează flocurile. S-a realizat o operațiune de nichel în Australia de Vest Îmbunătățire cu 22% a clarității de preaplin prin relocarea punctului lor de adăugare și instalarea unui mixer static.

Măsurarea și monitorizarea performanței agentului de îngroșare

Monitorizarea sistematică a performanței permite optimizarea bazată pe date și detectarea timpurie a problemelor. Indicatorii cheie de performanță trebuie urmăriți continuu sau la intervale regulate.

Valori critice de performanță

• Densitatea sub debit: Indicatorul principal al performanței agentului de îngroșare, măsurat continuu cu densitate nucleare sau manual cu cântare Marcy
• Claritate excesivă: Măsurată ca unități de turbiditate nefelometrică (NTU) sau concentrație de solide în suspensie, valori țintă de obicei sub 200 NTU
• Viteza de stabilire: Determinat prin teste de decantare, indicând eficacitatea floculantului cu viteze tipice de 15-40 m/h pentru nămolurile bine floculate
• Nivelul patului: Menținută la 30-50% din adâncimea agentului de îngroșare pentru o funcționare optimă
• Cuplu: Creșterile cuplului de torsiune indică probleme de compactare a stratului sau floculare inadecvată

Protocoale de testare de laborator

Testarea regulată a borcanelor sau testele de decantare a cilindrilor validează performanța plantei și filtrează floculanti alternativi. Un protocol de testare standard presupune:

1. Colectați mostre de furaj reprezentative la densitatea hranei pentru plante
2. Dozajul de testat este cuprins între 50-150% din doza curentă a plantei în trepte de 25%.
3. Măsurați viteza de decantare inițială (primele 30 de secunde) și decantarea finală după 30 de minute
4. Analizați claritatea supernatantului și densitatea patului decantat
5. Documentați observațiile privind dimensiunea flocului, rezistența și viteza de formare

Depanarea problemelor obișnuite de performanță a agentului de îngroșare

Problemele de performanță provin din diverse cauze, inclusiv variabilitatea furajului, modificările chimice ale apei, problemele echipamentelor sau aplicarea suboptimă a floculantului. Diagnosticarea sistematică previne acțiunile de remediere incorecte.

Densitate slabă sub debit

Când densitatea de debit scade sub țintă, investigați acești factori în succesiune:

• Conținut crescut de argilă în minereul alimentar reducând permeabilitatea (necesită floculant cu greutate moleculară mai mare)
• Subdozarea floculantului sau amestecarea defectuoasă care duce la o floculare incompletă
• Încărcare hidraulică excesivă care depășește capacitatea agentului de îngroșare
• Viteza de greblare prea mare impiedicand consolidarea stratului (reduceti la 10-15 m/h viteza de varf)

O operațiune australiană de aur care se confruntă cu o scădere a densității sub debit de la 52% la 46% solide descoperite prin caracterizarea minereului care conținutul de argilă a crescut de la 8% la 18% . Trecerea la un floculant cu greutate moleculară ultra-înaltă (22 de milioane de Daltoni) a restabilit densitatea sub flux la 54% solide.

Turbiditate ridicată la preaplin

Debordarea tulbure indică captarea incompletă a particulelor sau ruperea flocului. Această problemă rezultă de obicei din:

• Supradozajul de floculant provoacă inversarea sarcinii și restabilizarea particulelor
• Intensitate excesivă de amestecare spargerea flocurilor formate (reduceți viteza rotorului sau utilizați mixere statice blânde)
• Generarea de particule ultrafine din modificările circuitului de măcinare (adăugați dozare secundară de floculant)
• Chimia apei se schimbă care afectează încărcarea suprafeței (pH, tăria ionică, conținutul organic)

Tehnologii și strategii avansate de floculant

Evoluțiile recente în chimia floculantelor și metodele de aplicare oferă oportunități pentru îmbunătățiri substanțiale de performanță dincolo de abordările convenționale cu un singur polimer.

Sisteme cu polimer dublu

Adăugarea secvenţială a doi floculanti diferiţi poate depăşi monomerii în aplicaţii dificile. Un sistem tipic utilizează un polimer cu greutate moleculară mică, cu densitate mare de sarcină ca agent de condiționare, urmat de un floculant de legătură cu greutate moleculară mare. Această abordare realizată Îmbunătățirea cu 35% a ratei de decontare și reducerea cu 28% a costurilor chimice la o operațiune de minereu de fier din Brazilia care procesează 15 milioane de tone anual.

Polimerul de condiționare neutralizează încărcăturile de suprafață și formează microflocuri, în timp ce polimerul de legătură le agregează în flocuri mari, cu sedimentare rapidă. Factorii critici de succes includ raportul de dozare adecvat (de obicei, 1:3 până la 1:5, balsam și polimer de legătură) și amestecarea adecvată între punctele de adăugare.

Polimeri de emulsie și dispersie

Floculanții în emulsie oferă un conținut activ mai mare (30-40%) în comparație cu soluțiile standard, reducând costurile de transport și depozitare. Polimerii de dispersie oferă activare rapidă (sub 10 minute) față de 30-60 de minute pentru produsele convenționale, permițând rezervoare mai mici de îmbătrânire și un control mai receptiv al procesului.

S-a realizat o operațiune de zinc-plumb în Canada de trecere la polimeri în emulsie economii anuale de 180.000 USD prin costuri de transport reduse și facilități de machiaj mai mici , cu performanță de îngroșare echivalentă sau ușor îmbunătățită.

Control automat al dozelor

Sistemele avansate de control optimizează dozarea floculantului în timp real, pe baza caracteristicilor furajului și a răspunsului agentului de îngroșare. Sistemele care utilizează controlul feedforward (ajustarea dozei pe baza tonajului de alimentare, densitatea și dimensiunea particulelor) combinate cu controlul feedbackului (răspunzând la densitatea de depășire și claritatea de depășire) realizează Reducere cu 10-15% a consumului de floculant menținând în același timp performanța stabilă prin variațiile de hrană.

Detectoarele de curent în flux oferă măsurarea în timp real a condițiilor de încărcare a suprafeței, permițând ajustări precise ale dozei. Costurile de implementare de 50.000-150.000 USD se rambursează de obicei în 6-18 luni prin economii de substanțe chimice și prin recuperarea îmbunătățită a apei.

Considerații economice și optimizarea costurilor

Costurile de flocul reprezintă de obicei 0,10-0,50 USD pe tona de minereu procesat , făcându-le o cheltuială operațională semnificativă. Cu toate acestea, valoarea oferită prin performanța îmbunătățită a agentului de îngroșare depășește cu mult costul chimic în majoritatea operațiunilor.

Cadrul de analiză a valorii

Evaluarea cuprinzătoare a valorii ia în considerare mai mulți factori dincolo de costul produselor chimice brute:

• Recuperarea apei: Fiecare imbunatatire cu 1% a densitatii sub debit recupereaza cu aproximativ 1,5-2,0% mai multa apa de proces, reducand cerintele de completare
• Debit: decontarea îmbunătățită permite creșterea capacității cu 10-25% fără extinderea capitalului
• Impact în aval: o claritate mai bună la depășire reduce încărcările solide de recirculare pe circuitele de proces
• Fiabilitate: Performanța constantă reduce variabilitatea operațională și intervențiile de urgență

Un concentrator de cupru care procesa 40.000 de tone pe zi a calculat că îmbunătățirea densității sub debit de la 60% la 65% solide livrate valoare anuală de 2,8 milioane USD prin reducerea consumului de apă dulce și creșterea capacității de procesare , față de costuri suplimentare de floculant de 400.000 USD anual.

Procesul de evaluare competitivă

Testele regulate de floculant care compară mai mulți furnizori asigură o selecție optimă a produselor și prețuri competitive. Protocoalele de evaluare structurate ar trebui să includă:

1. Screening de laborator a 4-6 produse candidate de la 2-3 furnizori
2. Teste de plante ale celor mai buni 2-3 performeri pe perioade de minim 2 săptămâni
3. Analiză economică, inclusiv costul chimic, îmbunătățirea performanței și beneficiile operaționale
4. Evaluarea securității aprovizionării, inclusiv locațiile de producție și fiabilitatea logistică

Efectuarea unor astfel de evaluări anual sau atunci când caracteristicile minereului se schimbă substanțial menține performanța optimă și eficiența costurilor.