Sakeuttamisaineen suorituskyvyn parantaminen mineraalienkäsittely flokkulantilla

Flokkulantit voivat parantaa sakeuttamisaineen suorituskykyä 15-40 % alivirtaustiheydessä ja lyhentää laskeutumisaikaa 30-60 % oikein valittuna ja annosteltuna. Oikea flokkulointipolymeerityyppi, molekyylipaino ja varaustiheys vaikuttavat suoraan hiukkasten aggregaatioon, laskeutumisnopeuteen ja selkeytystehokkuuteen mineraalien käsittelyssä.

Sakeuttajat ovat kriittisiä yksikkötoimintoja mineraalien käsittelylaitoksissa, mikä kuluttaa merkittäviä pääoma- ja käyttökustannuksia. Sakeutusaineen heikko suorituskyky johtaa alentuneeseen suorituskykyyn, liialliseen vedenkulutukseen ja jatkokäsittelyongelmiin. Flokkulantit toimivat ensisijaisena kemiallisena työkaluna näiden järjestelmien optimoinnissa silloittamalla hienojakoisia hiukkasia suurempia, nopeammin laskeutuvia kiviaineksia.

Flokkulointiaineen valintakriteerit sakeutusainesovelluksiin

Sopivan flokkulantin valitseminen edellyttää malmin mineralogian, hiukkaskokojakauman, lietteen kemian ja haluttujen suoritustulosten ymmärtämistä. Eri mineraalijärjestelmät reagoivat eri tavalla flokkulointiaineen ominaisuuksiin.

Anioniset flokkulantit yleisiin sovelluksiin

Anioniset polyakryyliamidit edustavat 70-80 % flokkulanteista käytetään mineraalien sakeuttamisessa . Nämä polymeerit toimivat tehokkaasti useimpien oksidimalmien, kivihiilen ja epäjalometallirikasteiden kanssa. Korkean molekyylipainon anioniset flokkulantit (12-20 miljoonaa daltonia), joiden varaustiheys on keskimääräinen (20-40 %), tarjoavat tyypillisesti optimaalisen suorituskyvyn kupari- ja kultarikastusjätteen sakeuttamiseen.

Chilessä sijaitseva kuparikaivos lisäsi alivuototiheyttä 58 %:sta 68 %:iin kiintoainesta vaihtamalla 15 miljoonan daltonin flokkulointiaineesta 18 miljoonan daltonin tuotteeseen, samalla kun annosta pienennettiin 45 grammasta/t 38 grammaan/t.

Kationiset ja ionittomat vaihtoehdot

Kationiset flokkulantit ovat hyviä savipitoisissa järjestelmissä, joissa hiukkasten pinnoilla on negatiivisia varauksia. Fosfaatti-, potaska- ja öljyhiekkaoperaatioissa käytetään usein kationisia polymeerejä, joiden molekyylipaino on 5-12 miljoonaa daltonia. Ionittomat flokkulantit sopivat käyttöympäristöihin, joissa on korkea suolapitoisuus tai joissa veden kemia vaihtelee merkittävästi.

Flokkulointiaineen annostuksen ja lisäysmenetelmien optimointi

Annostuksen optimointi tasapainottaa suorituskyvyn parannuksia kemikaalikustannuksiin. Liiallinen annostus tuhlaa rahaa ja voi itse asiassa heikentää suorituskykyä aiheuttamalla yliannostusvaikutuksia, kuten restabiloitumista tai lisääntynyttä supernatantin sameutta.

Laimennus- ja sekoitusvaatimukset

Flokkulanttien oikea valmistus vaikuttaa merkittävästi suorituskykyyn. Vakiokäytäntö sisältää ratkaisujen valmistelun klo 0,05-0,2 % aktiivista polymeeriä . Kaksivaiheiset laimennusjärjestelmät vanhentamissäiliöillä tarjoavat paremman polymeerin aktivoinnin kuin yksivaiheiset järjestelmät. Ikääntymisajan tulee olla 30-60 minuuttia, jotta polymeeri kostuisi täydellisesti.

Lisäyspisteen sijainti vaikuttaa kriittisesti flokkulaatiotehokkuuteen. Flokkulantin lisäyspisteen asentaminen 3-5 metriä ennen syöttökaivoa varovaisella linjasekoituksella mahdollistaa riittävän kosketusajan ilman liiallista leikkausta, joka vahingoittaa flokkeja. Nikkelioperaatio Länsi-Australiassa saavutettu 22 % parannus ylivuodon selkeyteen siirtämällä niiden lisäyspisteitä ja asentamalla staattinen sekoitin.

Sakeuttamisaineen suorituskyvyn mittaus ja seuranta

Systemaattinen suorituskyvyn seuranta mahdollistaa tietopohjaisen optimoinnin ja ongelmien varhaisen havaitsemisen. Keskeisiä suoritusindikaattoreita tulee seurata jatkuvasti tai säännöllisin väliajoin.

Kriittiset suorituskykymittarit

• Alivirtauksen tiheys: Sakeutusaineen suorituskyvyn ensisijainen indikaattori mitattuna jatkuvasti ydintiheysmittareilla tai manuaalisesti Marcy-vaaoilla
• Ylivuodon selkeys: Nefelometrisen sameusyksikön (NTU) tai suspendoituneen kiintoaineen pitoisuutena mitattuna tavoitearvot tyypillisesti alle 200 NTU
• Laskeutumisnopeus: Määritetty laskeutumistesteillä, mikä osoittaa flokkulantin tehokkuuden tyypillisillä nopeuksilla 15-40 m/h hyvin flokkuloituneille lietteille
• Sängyn taso: Säilytetty 30-50 % sakeuttamissyvyydestä optimaalisen toiminnan takaamiseksi
• Vääntömomentti: Haravan vääntömomentin kasvu viittaa pedin tiivistymisongelmiin tai riittämättömään flokkulaatioon

Laboratoriotestausprotokollat

Säännölliset tölkkitestit tai sylinterin laskeutustestit vahvistavat laitoksen suorituskyvyn ja seulovat vaihtoehtoisia flokkulointiaineita. Tavallinen testiprotokolla sisältää:

1. Kerää edustavia rehunäytteitä kasvien rehutiheydellä
2. Testiannos on 50-150 % nykyisestä kasvin annoksesta 25 %:n lisäyksin
3. Mittaa alkuperäinen laskeutumisnopeus (ensimmäiset 30 sekuntia) ja lopullinen laskeutuminen 30 minuutin kuluttua
4. Analysoi supernatantin kirkkaus ja laskeutuneen kerroksen tiheys
5. Dokumentoi havainnot flokin koosta, lujuudesta ja muodostumisnopeudesta

Sakeuttamisaineen suorituskykyyn liittyvien yleisten ongelmien vianmääritys

Suorituskykyongelmat johtuvat useista syistä, kuten syöttövaihteluista, veden kemian muutoksista, laitteisto-ongelmista tai optimaalisesta flokkulanttisovelluksesta. Järjestelmällinen diagnoosi estää virheelliset korjaustoimenpiteet.

Huono alivuototiheys

Kun alivuototiheys laskee tavoitteen alapuolelle, tutki nämä tekijät järjestyksessä:

• Lisääntynyt savipitoisuus syöttömalmissa vähentää läpäisevyyttä (vaatii korkeamman molekyylipainon flokkulanttia)
• Flokkulointiaineen aliannostus tai huono sekoitus, mikä johtaa epätäydelliseen flokkulaatioon
• Liiallinen hydraulinen kuormitus ylittää sakeutuskapasiteetin
• Liian korkea haravointinopeus estää alustan tiivistymisen (vähennä kärjen nopeuteen 10-15 m/h)

Australialainen kultaoperaatio, jonka alivuototiheys laskee 52 prosentista 46 prosenttiin kiintoaineesta, havaittiin malmin karakterisoinnissa, että savipitoisuus nousi 8 prosentista 18 prosenttiin . Siirtyminen erittäin korkean molekyylipainon flokkulanttiin (22 miljoonaa daltonia) palautti alivirtauksen tiheyden 54 %:iin kiintoainepitoisuutta.

Korkea ylivuoto sameus

Samea ylivuoto osoittaa epätäydellistä hiukkasten talteenottoa tai flokkien rikkoutumista. Tämä ongelma johtuu yleensä seuraavista syistä:

• Flokkulantin yliannostus, joka aiheuttaa varauksen kääntymisen ja hiukkasten palautumisen
• Liian suuri sekoitusintensiteetti rikkoo muodostuneet höytäleet (pienennä juoksupyörän nopeutta tai käytä hellävaraisia staattisia sekoittimia)
• Erittäin hienojen hiukkasten muodostuminen jauhatuspiirin muutoksista (lisää toissijainen flokkulantin annostelu)
• Pintavaraukseen vaikuttavat veden kemian muutokset (pH, ionivahvuus, orgaaninen pitoisuus)

Kehittyneet flokkulointiteknologiat ja -strategiat

Viimeaikainen kehitys flokkulointiainekemiassa ja sovellusmenetelmissä tarjoaa mahdollisuuksia merkittäviin suorituskyvyn parannuksiin tavanomaisten yksipolymeerimenetelmien lisäksi.

Dual-Polymer Systems

Kahden eri flokkulantin peräkkäinen lisäys voi ylittää yksittäiset polymeerit haastavissa sovelluksissa. Tyypillinen järjestelmä käyttää matalan molekyylipainon, korkean varaustiheyden omaavaa polymeeriä hoitoaineena, jota seuraa korkean molekyylipainon omaava silloittava flokkulantti. Tämä lähestymistapa saavutettiin 35 % parannus laskeutumisasteessa ja 28 % pienempi kemikaalikustannukset brasilialaisessa rautamalmioperaatiossa, jossa käsitellään 15 miljoonaa tonnia vuosittain.

Hoitopolymeeri neutraloi pintavaraukset ja muodostaa mikroflokkeja, kun taas siltapolymeeri aggregoi ne suuriksi, nopeasti laskeutuviksi flokkeiksi. Kriittisiä menestystekijöitä ovat oikea annostussuhde (tyypillisesti 1:3-1:5 hoitoaine ja siltapolymeeri) ja riittävä sekoitus lisäyskohtien välillä.

Emulsio- ja dispersiopolymeerit

Emulsio flokkulantit tarjoavat korkeamman aktiivipitoisuuden (30-40 %) verrattuna standardiliuoksiin, mikä vähentää toimitus- ja varastointikustannuksia. Dispersiopolymeerit tarjoavat nopean aktivoitumisen (alle 10 minuutissa) verrattuna 30-60 minuuttiin perinteisillä tuotteilla, mikä mahdollistaa pienemmät vanhenemissäiliöt ja herkemmän prosessinhallinnan.

Sinkkilyijy-operaatio Kanadassa, jossa siirryttiin emulsiopolymeereihin 180 000 dollarin vuotuiset säästöt alentuneiden rahtikustannusten ja pienempien meikkitilojen ansiosta , jolla on vastaava tai hieman parannettu sakeuttamiskyky.

Automaattinen annostelu

Kehittyneet ohjausjärjestelmät optimoivat flokkulointiaineen annostuksen reaaliajassa syöttöominaisuuksien ja sakeutusvasteen perusteella. Järjestelmät, jotka käyttävät eteenpäinsyöttöohjausta (säätämällä annostusta syöttömäärän, tiheyden ja hiukkaskoon perusteella) yhdistettynä takaisinkytkennän ohjaukseen (vastaavat alivirtauksen tiheyteen ja ylivuodon selkeyteen) saavuttavat 10-15 % vähennys flokkulointiaineen kulutuksessa säilyttäen samalla vakaan suorituskyvyn syöttövaihteluiden avulla.

Virtausilmaisimet tarjoavat reaaliaikaisen pintalatauksen mittauksen mahdollistaen tarkan annostuksen säätämisen. Käyttöönottokustannukset 50 000–150 000 dollaria maksavat takaisin tyypillisesti 6–18 kuukaudessa kemikaalien säästöjen ja parannetun veden talteenoton ansiosta.

Taloudelliset näkökohdat ja kustannusten optimointi

Flokkulointikustannukset edustavat tyypillisesti 0,10–0,50 dollaria per tonni jalostettua malmia , mikä tekee niistä merkittäviä toimintakuluja. Parantuneen sakeuttamissuorituskyvyn ansiosta toimitettu arvo ylittää kuitenkin reilusti kemikaalien kustannukset useimmissa toiminnoissa.

Arvoanalyysikehys

Kattavassa arvon arvioinnissa otetaan huomioon useita tekijöitä raakakemikaalikustannusten lisäksi:

• Veden talteenotto: Jokainen 1 %:n parannus alivirtaustiheyteen ottaa talteen noin 1,5-2,0 % enemmän prosessivettä, mikä vähentää meikin tarvetta
• Suorituskyky: Parannettu asettuminen mahdollistaa 10-25 % kapasiteetin lisäyksen ilman pääoman laajentamista
• Myötävirran vaikutus: Parempi ylivuodon selkeys vähentää kierrättävien kiintoaineiden kuormitusta prosessipiireissä
• Luotettavuus: Tasainen suorituskyky vähentää toiminnan vaihtelua ja hätätoimenpiteitä

Kuparirikastaja, joka prosessoi 40 000 tonnia päivässä, laskee, että alivuototiheyden parantaminen 60 %:sta 65 %:iin kiintoaineita toimitettiin 2,8 miljoonan dollarin vuotuinen arvo pienentyneen makean veden kulutuksen ja lisääntyneen jalostuskapasiteetin ansiosta , verrattuna 400 000 dollarin vuotuisiin flokkulointikustannuksiin.

Kilpailukykyinen arviointiprosessi

Säännölliset flokkulointikokeet, joissa verrataan useita toimittajia, varmistavat optimaalisen tuotevalikoiman ja kilpailukykyisen hinnoittelun. Strukturoitujen arviointikäytäntöjen tulee sisältää:

1. 4-6 ehdokastuotteen laboratorioseulonta 2-3 toimittajalta
2. 2-3 parhaan suorittajan kasvikokeet vähintään 2 viikon ajan
3. Taloudellinen analyysi, joka sisältää kemikaalien kustannukset, suorituskyvyn parannukset ja toiminnalliset hyödyt
4. Toimitusvarmuuden arviointi mukaan lukien valmistuspaikat ja logistiikan luotettavuus

Tällaisten arvioiden tekeminen vuosittain tai malmin ominaisuuksien muuttuessa olennaisesti ylläpitää optimaalista suorituskykyä ja kustannustehokkuutta.