Zlepšenie výkonu zahusťovadla pomocou flokulantov na spracovanie minerálov

Flokulanty môžu zlepšiť výkon zahusťovadla 15-40% hustoty podtečenia a skrátenie doby usadzovania o 30-60% pri správnom výbere a dávkovaní. Správny typ vločkovacieho polyméru, molekulová hmotnosť a hustota náboja priamo ovplyvňujú agregáciu častíc, rýchlosť usadzovania a účinnosť čistenia pri operáciách spracovania minerálov.

Zahusťovadlá sú kritickými jednotkovými operáciami v závodoch na spracovanie nerastov, ktoré spotrebúvajú značné kapitálové a prevádzkové náklady. Slabý výkon zahusťovadla vedie k zníženej priepustnosti, nadmernej spotrebe vody a problémom s následným spracovaním. Flokulanty slúžia ako primárny chemický nástroj na optimalizáciu týchto systémov premosťovaním jemných častíc do väčších, rýchlejšie sa usadzujúcich agregátov.

Kritériá výberu flokulantov pre aplikácie zahusťovadiel

Výber vhodného flokulantu vyžaduje pochopenie mineralógie rudy, distribúcie veľkosti častíc, chémie kalu a požadovaných výsledkov. Rôzne minerálne systémy reagujú rôzne na vlastnosti flokulantov.

Aniónové flokulanty na všeobecné použitie

Aniónové polyakrylamidy predstavujú 70-80% flokulantov používaných pri zahusťovaní minerálov . Tieto polyméry účinne pôsobia na väčšinu oxidových rúd, uhlia a koncentrátov základných kovov. Aniónové flokulanty s vysokou molekulovou hmotnosťou (12-20 miliónov daltonov) so strednou hustotou náboja (20-40%) zvyčajne poskytujú optimálny výkon na zahusťovanie medených a zlatých hlušiny.

Medená baňa v Čile zvýšila hustotu podtoku z 58 % na 68 % pevných látok prechodom z 15 miliónov daltonov na produkt s 18 miliónmi daltonov, pričom súčasne znížila dávku zo 45 g/t na 38 g/t.

Katiónové a neiónové alternatívy

Katiónové flokulanty vynikajú v systémoch bohatých na íl, kde povrchy častíc nesú záporný náboj. Pri operáciách s fosfátom, potašom a ropnými pieskami sa často používajú katiónové polyméry s molekulovou hmotnosťou medzi 5 až 12 miliónmi Daltonov. Neiónové flokulanty nachádzajú uplatnenie v prostrediach s vysokou salinitou alebo tam, kde výrazne kolíše chemické zloženie vody.

Optimalizácia dávkovania flokulantov a metód pridávania

Optimalizácia dávkovania vyvažuje zlepšenie výkonu a náklady na chemikálie. Nadmerné dávkovanie plytvá peniazmi a môže skutočne zhoršiť výkon spôsobením účinkov predávkovania, ako je restabilizácia alebo zvýšený zákal supernatantu.

Požiadavky na riedenie a miešanie

Správna príprava flokulantu výrazne ovplyvňuje výkonnosť. Štandardná prax zahŕňa prípravu riešení na 0,05-0,2% koncentrácia aktívneho polyméru . Dvojstupňové riediace systémy s nádržami na starnutie poskytujú lepšiu aktiváciu polyméru ako jednostupňové systémy. Doba starnutia by mala byť 30-60 minút pre úplnú hydratáciu polyméru.

Umiestnenie bodu pridania kriticky ovplyvňuje účinnosť flokulácie. Inštalácia pridávacieho bodu flokulantu 3-5 metrov pred napájacou šachtou s jemným in-line miešaním umožňuje primeraný čas kontaktu bez nadmerného strihu, ktorý poškodzuje vločky. Dosiahla sa niklová operácia v západnej Austrálii 22% zlepšenie čistoty pretečenia premiestnením ich prídavného bodu a inštaláciou statického mixéra.

Meranie a monitorovanie výkonu zahusťovadla

Systematické monitorovanie výkonu umožňuje optimalizáciu založenú na údajoch a včasnú detekciu problémov. Kľúčové ukazovatele výkonnosti by sa mali sledovať nepretržite alebo v pravidelných intervaloch.

Kritické metriky výkonnosti

• Hustota podtečenia: Primárny indikátor výkonu zahusťovadla, meraný kontinuálne meradlami jadrovej hustoty alebo manuálne pomocou Marcyho váh
• Jasnosť pretečenia: Merané ako nefelometrické jednotky zákalu (NTU) alebo koncentrácia nerozpustených látok, cieľové hodnoty zvyčajne pod 200 NTU
• Rýchlosť usadzovania: Stanovené pomocou usadzovacích testov, ktoré ukazujú účinnosť flokulantu s typickými rýchlosťami 15-40 m/h pre dobre flokulované kaly
• Úroveň postele: Udržiavané na 30-50% hĺbky zahusťovadla pre optimálnu prevádzku
• Krútiaci moment: Zvýšenie krútiaceho momentu hrabania naznačuje problémy so zhutňovaním lôžka alebo neadekvátnu flokuláciu

Protokoly laboratórnych testov

Pravidelné testovanie v nádobách alebo testy usadzovania vo valci potvrdzujú výkonnosť závodu a preosievajú alternatívne flokulanty. Štandardný testovací protokol zahŕňa:

1. Odoberajte reprezentatívne vzorky krmiva v hustote krmiva pre rastliny
2. Testované dávkovanie sa pohybuje od 50 do 150 % aktuálnej rastlinnej dávky v 25 % prírastkoch
3. Zmerajte počiatočnú rýchlosť usadzovania (prvých 30 sekúnd) a konečné usadzovanie po 30 minútach
4. Analyzujte čírosť supernatantu a hustotu usadeného lôžka
5. Zdokumentujte pozorovania veľkosti vločiek, sily a rýchlosti formovania

Riešenie bežných problémov s výkonom zahusťovadla

Problémy s výkonom pramenia z rôznych príčin vrátane variability krmiva, zmien chemického zloženia vody, problémov so zariadením alebo suboptimálnej aplikácie flokulantu. Systematická diagnostika zabraňuje nesprávnym nápravným opatreniam.

Slabá hustota podtečenia

Keď hustota podtečenia klesne pod cieľovú hodnotu, preskúmajte postupne tieto faktory:

• Zvýšený obsah ílu v kŕmnej rude znižuje priepustnosť (vyžaduje flokulant s vyššou molekulovou hmotnosťou)
• Nedostatočné dávkovanie flokulantu alebo zlé premiešanie, čo vedie k neúplnej flokulácii
• Nadmerné hydraulické zaťaženie presahujúce kapacitu zahusťovadla
• Príliš vysoká rýchlosť hrabania bráni konsolidácii lôžka (znížte rýchlosť hrotu na 10-15 m/h)

Austrálska operácia so zlatom, ktorá zaznamenala klesajúcu hustotu podtečenia z 52 % na 46 % pevných látok objavených charakterizáciou rudy, ktorá obsah ílu sa zvýšil z 8 % na 18 % . Prechod na flokulant s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou (22 miliónov daltonov) obnovil hustotu podtečenia na 54 % pevných látok.

Vysoká prepadová zákal

Zakalené pretečenie indikuje neúplné zachytenie častíc alebo rozbitie vločiek. Tento problém je zvyčajne spôsobený:

• Predávkovanie flokulantom spôsobuje reverziu náboja a restabilizáciu častíc
• Nadmerná intenzita miešania rozbíja vytvorené vločky (znížte rýchlosť obežného kolesa alebo použite jemné statické miešačky)
• Tvorba ultrajemných častíc zo zmien mlecieho okruhu (pridajte sekundárne dávkovanie flokulantu)
• Chemické posuny vody ovplyvňujúce povrchový náboj (pH, iónová sila, organický obsah)

Pokročilé technológie a stratégie flokulantov

Nedávny vývoj v chémii flokulantov a aplikačných metódach ponúka príležitosti na podstatné zlepšenie výkonu nad rámec konvenčných jednopolymérových prístupov.

Dvojpolymérové systémy

Postupné pridávanie dvoch rôznych flokulantov môže prekonať jednotlivé polyméry v náročných aplikáciách. Typický systém používa polymér s nízkou molekulovou hmotnosťou a vysokou hustotou náboja ako kondicionér, po ktorom nasleduje premosťujúci flokulant s vysokou molekulovou hmotnosťou. Tento prístup sa dosiahol 35% zlepšenie rýchlosti usadzovania a 28% zníženie nákladov na chemikálie v brazílskej prevádzke železnej rudy spracúvajúcej 15 miliónov ton ročne.

Kondicionačný polymér neutralizuje povrchové náboje a vytvára mikrovločky, zatiaľ čo premosťovací polymér ich agreguje do veľkých, rýchlo usadzujúcich sa vločiek. Medzi kritické faktory úspechu patrí správny pomer dávkovania (zvyčajne 1:3 až 1:5 kondicionér k mostíkovému polyméru) a primerané miešanie medzi bodmi pridávania.

Emulzné a disperzné polyméry

Emulzné flokulanty poskytujú vyšší aktívny obsah (30-40%) v porovnaní so štandardnými riešeniami, čím znižujú náklady na dopravu a skladovanie. Disperzné polyméry ponúkajú rýchlu aktiváciu (do 10 minút) oproti 30-60 minútam pri konvenčných produktoch, čo umožňuje menšie nádrže na starnutie a citlivejšie riadenie procesu.

Realizovala sa operácia zinku a olova v Kanade s prechodom na emulzné polyméry ročné úspory vo výške 180 000 USD vďaka zníženým nákladom na prepravu a menším zariadeniam na líčenie s ekvivalentným alebo mierne zlepšeným výkonom zahusťovadla.

Automatická kontrola dávkovania

Pokročilé riadiace systémy optimalizujú dávkovanie flokulantu v reálnom čase na základe charakteristík krmiva a odozvy zahusťovadla. Systémy využívajúce dopredné riadenie (úprava dávky na základe tonáže krmiva, hustoty a veľkosti častíc) v kombinácii so spätnou väzbou (reagujúce na hustotu podtečenia a čistotu pretečenia) dosahujú 10-15% zníženie spotreby flokulantu pri zachovaní stabilného výkonu prostredníctvom variácií krmiva.

Detektory prúdového prúdu poskytujú meranie podmienok povrchového náboja v reálnom čase, čo umožňuje presné nastavenie dávkovania. Implementačné náklady vo výške 50 000 – 150 000 USD sa zvyčajne vrátia do 6 – 18 mesiacov vďaka úsporám chemikálií a zlepšenej obnove vody.

Ekonomické úvahy a optimalizácia nákladov

Náklady na flokulant zvyčajne predstavujú 0,10 – 0,50 USD za tonu spracovanej rudy , čo z nich robí významný prevádzkový náklad. Avšak hodnota dosiahnutá prostredníctvom zlepšeného výkonu zahusťovadla ďaleko prevyšuje náklady na chemikálie vo väčšine operácií.

Rámec analýzy hodnôt

Komplexné hodnotenie hodnoty zohľadňuje viaceré faktory okrem nákladov na surové chemikálie:

• Regenerácia vody: Každé zlepšenie hustoty podtečenia o 1 % obnoví približne o 1,5 – 2,0 % viac procesnej vody, čím sa znížia požiadavky na úpravu
• Priepustnosť: Vylepšené usadzovanie umožňuje zvýšenie kapacity o 10 – 25 % bez expanzie kapitálu
• Vplyv po prúde: Lepšia prehľadnosť pretečenia znižuje zaťaženie recirkulujúcich tuhých látok v procesných okruhoch
• Spoľahlivosť: Konzistentný výkon znižuje prevádzkovú variabilitu a núdzové zásahy

Medený koncentrátor spracovávajúci 40 000 ton za deň vypočítal, že zlepšenie hustoty podtoku zo 60 % na 65 % dodávaných pevných látok ročná hodnota 2,8 milióna USD vďaka zníženej spotrebe sladkej vody a zvýšenej spracovateľskej kapacite oproti dodatočným nákladom na flokulant vo výške 400 000 USD ročne.

Proces konkurenčného hodnotenia

Pravidelné skúšky flokulantov porovnávajúce viacerých dodávateľov zabezpečujú optimálny výber produktov a konkurencieschopné ceny. Štruktúrované hodnotiace protokoly by mali obsahovať:

1. Laboratórny skríning 4-6 kandidátskych produktov od 2-3 dodávateľov
2. Skúšky rastlín s 2-3 najlepšími produktmi počas minimálne 2-týždňových období
3. Ekonomická analýza vrátane nákladov na chemikálie, zlepšenia výkonu a prevádzkových výhod
4. Hodnotenie bezpečnosti dodávok vrátane výrobných miest a spoľahlivosti logistiky

Vykonávanie takýchto hodnotení ročne alebo pri výraznej zmene charakteristík rudy udržiava optimálny výkon a nákladovú efektívnosť.