Улучшение производительности загустителя с использованием флокулянтов для переработки минерального сырья

Флокулянты могут улучшить производительность загустителя за счет Плотность нижнего потока снижается на 15–40 % и сокращается время осаждения на 30–60 %. при правильном подборе и дозировке. Правильный тип полимера флокулянта, молекулярная масса и плотность заряда напрямую влияют на агрегацию частиц, скорость осаждения и эффективность осветления в операциях по переработке полезных ископаемых.

Сгустители являются важнейшими операциями на обогатительных фабриках, требующими значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Плохая производительность сгустителя приводит к снижению производительности, чрезмерному потреблению воды и проблемам последующей переработки. Флокулянты служат основным химическим инструментом для оптимизации этих систем путем объединения мелких частиц в более крупные и быстро осаждающиеся агрегаты.

Критерии выбора флокулянта для применения в качестве загустителя

Выбор подходящего флокулянта требует понимания минералогии руды, гранулометрического состава, химического состава суспензии и желаемых результатов производительности. Различные минеральные системы по-разному реагируют на характеристики флокулянта.

Анионные флокулянты общего назначения

Анионные полиакриламиды представляют собой 70-80% флокулянтов используются при минеральном загущении. . Эти полимеры эффективно работают с большинством оксидных руд, угля и концентратов цветных металлов. Высокомолекулярные анионные флокулянты (12-20 миллионов Дальтон) со средней плотностью заряда (20-40%) обычно обеспечивают оптимальную производительность при загущении медных и золотых хвостов.

Медный рудник в Чили увеличил плотность нижнего потока с 58% до 68% твердых частиц за счет перехода с флокулянта с концентрацией 15 миллионов Дальтон на продукт с концентрацией 18 миллионов Дальтон, одновременно снизив дозировку с 45 г/т до 38 г/т.

Катионные и неионные альтернативы

Катионные флокулянты превосходны в системах, богатых глиной, где поверхность частиц несет отрицательный заряд. При добыче фосфатов, поташа и нефтеносных песков часто используются катионные полимеры с молекулярной массой от 5 до 12 миллионов дальтон. Неионогенные флокулянты находят применение в средах с высокой соленостью или там, где химический состав воды значительно колеблется.

Оптимизация дозировки флокулянта и методов добавления

Оптимизация дозировки позволяет сбалансировать повышение производительности и затраты на химические вещества. Чрезмерная дозировка приводит к потере денег и может фактически ухудшить производительность, вызывая эффекты передозировки, такие как рестабилизация или повышенная мутность надосадочной жидкости.

Требования к разбавлению и смешиванию

Правильная подготовка флокулянта существенно влияет на производительность. Стандартная практика предполагает подготовку решений на Концентрация активного полимера 0,05-0,2% . Двухступенчатые системы разбавления с резервуарами для выдержки обеспечивают лучшую активацию полимера, чем одноступенчатые системы. Время выдержки должно составлять 30-60 минут для полной гидратации полимера.

Расположение точки добавления критически влияет на эффективность флокуляции. Установка точки добавления флокулянта за 3-5 метров до питающего колодца с щадящим поточным перемешиванием обеспечивает достаточное время контакта без чрезмерного сдвига, который повреждает флокулянты. Завершено производство никеля в Западной Австралии Улучшение прозрачности перелива на 22 %. путем перемещения точки добавления и установки статического миксера.

Измерение и мониторинг производительности загустителя

Систематический мониторинг производительности обеспечивает оптимизацию на основе данных и раннее обнаружение проблем. Ключевые показатели эффективности должны отслеживаться постоянно или через регулярные промежутки времени.

Критические показатели производительности

• Плотность нижнего потока: Основной показатель производительности сгустителя, измеряемый непрерывно с помощью ядерных плотномеров или вручную с помощью весов Марси.
• Ясность переполнения: Измеряется в нефелометрических единицах мутности (NTU) или концентрации взвешенных веществ, целевые значения обычно ниже 200 NTU.
• Скорость урегулирования: Определено с помощью испытаний на осаждение, что указывает на эффективность флокулянта при типичной скорости 15-40 м/ч для хорошо флокулированных суспензий.
• Уровень кровати: Поддерживается на уровне 30–50 % глубины сгустителя для оптимальной работы.
• Крутящий момент: Увеличение крутящего момента указывает на проблемы уплотнения слоя или неадекватную флокуляцию.

Протоколы лабораторных испытаний

Регулярные испытания в банках или испытания на осаждение в цилиндрах подтверждают производительность установки и проверяют альтернативные флокулянты. Стандартный протокол испытаний включает в себя:

1. Соберите репрезентативные образцы корма при плотности корма на заводе.
2. Тестовая дозировка варьируется от 50 до 150 % от текущей дозировки растения с шагом 25 %.
3. Измерьте начальную скорость стабилизации (первые 30 секунд) и окончательную скорость стабилизации через 30 минут.
4. Анализ прозрачности надосадочной жидкости и плотности осевшего слоя.
5. Документируйте наблюдения за размером, силой и скоростью образования хлопьев.

Устранение распространенных проблем с производительностью загустителя

Проблемы с производительностью возникают по разным причинам, включая изменчивость подачи, изменения химического состава воды, проблемы с оборудованием или неоптимальное применение флокулянта. Систематическая диагностика предотвращает неправильные действия по устранению неисправности.

Плохая плотность нижнего слива

Когда плотность нижнего стока падает ниже целевого значения, последовательно исследуйте эти факторы:

• Повышенное содержание глины в исходной руде снижает проницаемость (требуется флокулянт с более высокой молекулярной массой)
• Недостаточная дозировка флокулянта или плохое перемешивание, что приводит к неполной флокуляции.
• Чрезмерная гидравлическая нагрузка, превышающая производительность сгустителя.
• Слишком высокая скорость граблей, препятствующая уплотнению слоя (уменьшите скорость наконечника до 10-15 м/ч)

На австралийском золотодобывающем предприятии наблюдается снижение плотности нижнего отлива с 52% до 46% твердых частиц, обнаруженное при характеристике руды. содержание глины увеличилось с 8% до 18%. . Переход на флокулянт со сверхвысокой молекулярной массой (22 миллиона дальтон) восстановил плотность нижнего потока до 54% ​​твердых веществ.

Высокая мутность перелива

Мутный перелив указывает на неполный захват частиц или разрушение хлопьев. Эта проблема обычно возникает из-за:

• Передозировка флокулянта, вызывающая перезарядку и рестабилизацию частиц
• Чрезмерная интенсивность перемешивания приводит к разрушению образовавшихся хлопьев (уменьшите скорость вращения крыльчатки или используйте щадящие статические миксеры).
• Образование сверхмелких частиц в результате замены контура измельчения (добавить вторичное дозирование флокулянта)
• Изменения химического состава воды, влияющие на поверхностный заряд (pH, ионная сила, содержание органических веществ)

Передовые технологии и стратегии флокулянтов

Последние разработки в области химии флокулянтов и методов их применения открывают возможности для существенного улучшения производительности по сравнению с традиционными однополимерными подходами.

Двухполимерные системы

Последовательное добавление двух разных флокулянтов может превзойти одиночные полимеры в сложных условиях. В типичной системе в качестве кондиционера используется низкомолекулярный полимер с высокой плотностью заряда, за которым следует высокомолекулярный мостиковый флокулянт. Этот подход достиг Улучшение скорости осаждения на 35 % и снижение затрат на химикаты на 28 %. на бразильском предприятии по добыче железной руды, перерабатывающем 15 миллионов тонн в год.

Кондиционирующий полимер нейтрализует поверхностные заряды и образует микрохлопья, в то время как мостиковый полимер объединяет их в крупные, быстро осаждающиеся хлопья. Критические факторы успеха включают правильное соотношение дозировок (обычно от 1:3 до 1:5 кондиционера к мостиковому полимеру) и адекватное смешивание между точками добавления.

Эмульсионные и дисперсионные полимеры

Эмульсионные флокулянты обеспечивают более высокое содержание активного вещества (30-40%) по сравнению со стандартными растворами, что снижает затраты на транспортировку и хранение. Дисперсионные полимеры обеспечивают быструю активацию (менее 10 минут) по сравнению с 30-60 минутами для обычных продуктов, что позволяет использовать резервуары для выдержки меньшего размера и более оперативное управление процессом.

В Канаде реализовано предприятие по производству цинка и свинца, перешедшее на эмульсионные полимеры ежегодная экономия в размере 180 000 долларов США за счет снижения затрат на транспортировку и уменьшения количества дополнительных помещений. , с эквивалентными или слегка улучшенными характеристиками загустителя.

Автоматический контроль дозировки

Усовершенствованные системы управления оптимизируют дозировку флокулянта в режиме реального времени в зависимости от характеристик сырья и реакции загустителя. Системы, использующие упреждающее управление (регулировка дозировки на основе тоннажа, плотности и размера частиц сырья) в сочетании с контролем с обратной связью (реагирование на плотность нижнего потока и прозрачность переполнения), достигают Снижение расхода флокулянта на 10-15%. сохраняя при этом стабильную производительность за счет изменения подачи.

Детекторы потокового тока обеспечивают измерение состояния поверхностного заряда в режиме реального времени, что позволяет точно регулировать дозировку. Затраты на реализацию в размере 50 000–150 000 долларов США обычно окупаются в течение 6–18 месяцев за счет экономии химикатов и улучшения рекуперации воды.

Экономические соображения и оптимизация затрат

Затраты на флокулянт обычно составляют $0,10-0,50 за тонну переработанной руды , что делает их значительными эксплуатационными расходами. Однако выгода, получаемая за счет улучшения характеристик загустителя, намного превышает затраты на химикаты в большинстве операций.

Структура анализа стоимости

Комплексная оценка стоимости учитывает множество факторов, помимо стоимости химического сырья:

• Восстановление воды: каждый 1% увеличения плотности нижнего стока восстанавливает примерно на 1,5–2,0% больше технологической воды, что снижает потребность в подпитке.
• Пропускная способность: улучшенная стабилизация позволяет увеличить производительность на 10–25 % без расширения капитала.
• Влияние на последующие этапы: повышение прозрачности перелива снижает нагрузку на рециркулирующие твердые частицы в технологических контурах.
• Надежность: стабильная производительность снижает изменчивость работы и необходимость экстренного вмешательства.

Медная обогатительная фабрика, перерабатывающая 40 000 тонн в день, подсчитала, что плотность доставляемых твердых частиц повышается с 60% до 65%. годовая стоимость 2,8 миллиона долларов США за счет сокращения потребления пресной воды и увеличения перерабатывающих мощностей. , по сравнению с дополнительными затратами на флокулянт в размере 400 000 долларов США в год.

Процесс конкурсной оценки

Регулярные испытания флокулянтов при сравнении нескольких поставщиков обеспечивают оптимальный выбор продукции и конкурентоспособные цены. Структурированные протоколы оценки должны включать:

1. Лабораторный скрининг 4-6 продуктов-кандидатов от 2-3 поставщиков
2. Испытания 2–3 лучших растений в течение как минимум двухнедельного периода.
3. Экономический анализ, включая стоимость химикатов, повышение производительности и эксплуатационные выгоды.
4. Оценка безопасности поставок, включая места производства и надежность логистики.

Проведение таких оценок ежегодно или при существенном изменении характеристик руды позволяет поддерживать оптимальную производительность и экономическую эффективность.