Как работает флотационная машина: принципы, типы и особенности реагентов

Как работает флотационная машина: основной механизм

Флотационная машина отделяет ценные минералы от пустой породы, создавая правильные условия для того, чтобы выбранные частицы прикреплялись к пузырькам воздуха и поднимались в слой пены. Сама машина не создает избирательности. Он обеспечивает контролируемую среду, в которой высвобождение минералов, химия поверхности, размер пузырьков, поток пульпы и стабильность пены могут работать вместе. В хорошо функционирующей схеме флотационная камера является частью цепочки, которая начинается в мельнице и продолжается кондиционированием реагентов, предварительной обработкой, продувкой и очисткой.

Последовательность работы проще понять и состоит из четырех этапов. Сначала в клетку попадает кондиционированная пульпа. Во-вторых, крыльчатка и воздушная система рассеивают воздух на мелкие пузырьки. В-третьих, гидрофобные частицы сталкиваются с пузырьками, прикрепляются и образуют агрегаты пузырь-частица. В-четвертых, пена поднимается, стекает и переливается в желоб, а гидрофильные частицы уходят вместе с хвостами. Каждая стадия оказывает измеримое влияние на извлечение и качество концентрата, поэтому операторы уделяют пристальное внимание расходу воздуха, скорости крыльчатки, глубине пены, плотности сырья и добавлению реагента.

Флотационная камера имеет несколько функциональных подсистем: резервуар, в котором находится пульпа, механизм перемешивания, который удерживает твердые частицы во взвешенном состоянии и рассеивает воздух, устройство подачи воздуха, систему выпуска пены, а также блок привода и управления. В самовсасывающих камерах крыльчатка всасывает воздух из атмосферы. В камерах с принудительной вентиляцией воздуходувка подает воздух по отдельной линии, что дает оператору более прямой контроль над аэрацией. Металлургический результат зависит не столько от этикетки на электролизере, сколько от того, насколько эти подсистемы соответствуют руде, режиму работы цепи и эксплуатационным целям.

Время пребывания является одной из первых проверок при любом применении флотации. Ячейка, которая слишком мала для потока пульпы, вызовет короткое замыкание, уменьшит время контакта пузырьков с частицами и вытолкнет невысвободившиеся или плохо кондиционированные частицы в хвосты. Слишком большая ячейка может улучшить удержание, но также может увеличить капитальные затраты, энергопотребление и трудности с контролем пенообразования. Практической целью является не максимальное время пребывания; этого времени достаточно для того, чтобы целевой минерал был кондиционирован, прикреплен и восстановлен без перегрузки пенной фазы.

Поведение пены является видимым результатом действия множества скрытых переменных. Хрупкая пена может указывать на недостаточную дозировку пенообразователя, избыток промывочной воды или чрезмерную аэрацию. Плотная, стойкая пена может указывать на высокую дозировку пенообразователя, мелкую глину или высокую плотность пульпы. Ни одно из состояний автоматически не является хорошим или плохим. Оператору необходимо связать внешний вид пены с результатами анализа, вытягиванием массы и производительностью последующей обработки. Стабильная пена, содержащая слишком много пустой породы, может снизить качество концентрата так же быстро, как слабая пена может снизить извлечение.

Принципы, определяющие восстановление и оценку

Флотация зависит от разницы в смачиваемости поверхности минералов. Ценная частица с гидрофобной поверхностью будет легче прикрепляться к воздушному пузырю, чем гидрофильная частица пустой породы. Коллекторы создают или усиливают гидрофобность, пенообразователи стабилизируют пузырьковую пленку, активаторы подготавливают поверхность минерала к действию коллектора, а депрессоры уменьшают флотацию нежелательных минералов. Модификаторы рН изменяют химический состав пульпы и влияют как на минеральную поверхность, так и на активность реагентов. Затем ячейка должна обеспечить достаточные возможности для столкновений и пенистую среду, которая позволит выбранным частицам сообщаться о концентрации.

Извлечение и содержание обычно движутся в противоположных направлениях, когда изменяется одна рабочая переменная. Увеличение скорости подачи воздуха может увеличить площадь поверхности пузырьков и степень извлечения, но также может увеличить унос мелкой пустой породы и снизить содержание. Увеличение глубины пены может улучшить дренаж и сортность, но может уменьшить вытягивание массы и извлечение, если пена станет слишком стабильной. Увеличение скорости крыльчатки может улучшить подвеску и частоту столкновений, но чрезмерная турбулентность может отрывать частицы от пузырьков и увеличивать износ. Таким образом, полезным рабочим окном является баланс, а не одна заданная точка.

Что произойдет, если тарифы на воздух повысятся

Приведенная ниже диаграмма носит качественный характер, но отражает общую картину в механических флотационных камерах. По мере увеличения расхода воздуха от низкого уровня площадь поверхности пузырьков и коэффициент восстановления имеют тенденцию к увеличению. После определенного момента стабильность пены может снизиться, унос может увеличиться, и ячейку станет труднее контролировать. Точная точка поворота зависит от типа и дозировки пенообразователя, плотности пульпы, размера частиц и режима работы ячейки.

Для заводских групп практический урок состоит в том, чтобы рассматривать расход воздуха как часть связанной системы. Если количество воздуха увеличивается, возможно, потребуется отрегулировать глубину пены, дозировку пенообразователя и тягу массы. Изменение, которое выглядит полезным в одной камере, может создать циркуляционную нагрузку в контуре очистки или направить больше мелких пород в конечный концентрат. Наилучшие результаты дают короткие контролируемые тесты с отбором проб до и после каждого изменения.

Типы флотационных машин и где они подходят

Флотационные камеры часто группируют по подаче воздуха, стилю перемешивания и режиму работы. Самоаспирационные механические камеры используют рабочее колесо для всасывания воздуха в пульпу. Они просты в эксплуатации и подходят для многих малых и средних схем, черновой обработки и применений, где отдельный вентилятор нежелателен. В механических ячейках с принудительной подачей воздуха используется внешняя подача воздуха и отдельное рабочее колесо, что обеспечивает большую гибкость при работе с более глубокими резервуарами и большими объемами агрегатов. Выбор между ними должен основываться на тестовых работах, схеме схемы, доступе для обслуживания и требуемом диапазоне управления, а не на общем предпочтении одной конструкции.

Ячейки типа BF обычно выбираются с учетом механической самоаспирации, надежного перемешивания и простоты эксплуатации. Они могут быть практичными для черновой и продувочной обработки там, где требуется надежная суспензия твердых частиц и простой контроль подачи воздуха. Ячейки типа XCF/KYF часто используются там, где важны принудительная вентиляция, большие объемы и более стабильный контроль аэрации. Они могут выполнять крупномасштабные черновые и очистительные работы, когда сырье хорошо подготовлено и у оператора есть инструменты для управления воздухом и пеной. Ячейки типа JJF часто применяются там, где требуется стабильная пена и умеренная аэрация, тогда как конструкции GF и CLF могут рассматриваться там, где специфическая обработка пены, условия с крупными частицами или высокой плотностью требуют другого механического устройства.

Три варианта оборудования, приведенные ниже, иллюстрируют, как конструкция ячейки меняется в зависимости от режима работы. Самоаспирационная камера меньшего размера может подойти для компактной схемы, тогда как камера с принудительной подачей воздуха и большая флотационная машина чаще рассматриваются, когда решающими факторами становятся производительность, диапазон регулирования и количество единиц.

Самоаспирационная флотационная машина типа BF Самовсасывающая механическая флотационная камера для компактных контуров со встроенным всасыванием воздуха и шлама, модели объемом от 0,15 до 24 м3. Посмотреть продукт →

Серия флотационных машин XCF/KYF Комбинированная конструкция всасывания XCFII и резервуара постоянного тока KYFII поддерживает горизонтальную компоновку и снижает потребность в пенных насосах при возврате из шахт средней мощности. Посмотреть продукт →

Большие флотационные машины для высокопроизводительных установок Высокопроизводительное флотационное оборудование для расширения горно-обогатительных фабрик, включая модели XCF/KYF и CLF с широкой адаптацией к минеральным ресурсам и поддержкой извлечения ресурсов. Посмотреть продукт →

Тип ячейки — это только одна часть выбора. Количество ячеек в серии, конфигурация черновой очистки-очистки, гранулометрический состав сырья и схема реагентов – все это влияет на конечный результат. Большая ячейка с коробкой подачи короткого замыкания будет уступать по производительности ячейке меньшего размера с хорошо спроектированными перегородками и стабильным потоком пульпы. Самовсасывающая камера с плохим обслуживанием воздухозаборника будет вести себя как плохо настроенная камера с принудительной подачей воздуха. Механическая конструкция должна поддерживать металлургическую работу.

Рекомендации по использованию реагентов: коллекторы, пенообразователи, активаторы, депрессанты, модификаторы pH.

Выбор реагентов – это то, где флотация становится специфичной для минералов. Коллектор, который хорошо работает с одним сульфидом, может быть неэффективным или неселективным для другого. Пенообразователь, дающий красивую пену в медном контуре, может быть слишком стойким в корме, богатом тальком или глиной. Схема реагентов должна быть построена на основе минералогии, размера выделения, химического состава воды и испытательных работ, а затем подтверждена в программе замкнутого цикла перед полномасштабным проектированием. Дозировка должна выражаться в граммах на тонну сухого корма с указанием четких точек добавления и времени выдержки.

Коллекторы обычно добавляются поэтапно. Небольшое количество материала в мельнице или резервуаре для кондиционирования может запустить поверхностную реакцию, а дополнительный коллектор в камере черновой обработки может поддерживать кинетику флотации. Передозировка коллектора может увеличить извлечение, но снизить селективность, что приведет к более высокому уносу пустой породы и затруднению очистки. Недостаточная дозировка может привести к тому, что в хвостах останутся ценные минералы, особенно крупные или частично выделенные частицы. Пенообразователи нуждаются в аналогичном уходе. Слишком малое количество пенообразователя дает слабую, нестабильную пену и плохой перелив. Слишком большое количество пенообразователя дает густую пену, которую трудно слить и которая может содержать более мелкие примеси.

Контрольный список выбора реагентов

Температура и время выдержки также имеют значение. Коллекционеру, которому требуется 8–10 минут кондиционирования на одной фабрике, на другой может потребоваться другое время, потому что руда более мелкая, pH другой или химический состав воды мешает. Оператор должен одновременно записывать дозировку, pH, время кондиционирования и реакцию флотации. При замене реагента первый вопрос должен заключаться в том, улучшила ли эта замена селективность при целевом извлечении, а не просто в том, улучшился ли внешний вид пены.

Проверка конструкции и эксплуатации перед покупкой

Первый вопрос при покупке — не «какой аккумулятор лучше?» «Какую обязанность должна выполнять эта клетка?» Более грубая ячейка требует иного удержания, обработки пены и защиты от износа, чем более чистая ячейка. Ячейке-поглотителю может потребоваться более сильное притяжение массы и более сильное перемешивание. Для более чистой камеры может потребоваться более глубокая пена, промывная вода и более тщательный контроль воздуха. Расположение контура должно быть определено до выбора объема ячейки, поскольку количество ступеней и циркуляционная нагрузка определяют эффективное время пребывания.

Используйте простой расчет, чтобы проверить работоспособность объема ячейки. Номинальное время удерживания представляет собой объем ячейки, разделенный на поток пульпы. Камера объемом 100 м³, обрабатывающая 300 м³/ч пульпы, имеет номинальное время выдержки около 20 минут без учета короткого замыкания и мертвого объема. Если тестовые работы требуют 24–30 минут черновой обработки, одной ячейки может быть недостаточно, или в схеме может потребоваться другое расположение ячеек. Этот расчет не заменяет тестовую работу, но быстро показывает, находится ли предлагаемая планировка в нужном диапазоне.

Ссылки на проекты полезны, когда они соответствуют обязанностям. Схема, в которой осуществляется флотация цинка с особым устройством подачи и очистки, может выявить практические проблемы, которые не могут быть описаны в общей брошюре. Техническая реформа флотации цинка мощностью 3000 т/сутки является одним из примеров того, как выбор ячейки, схема схемы и рабочие цели связаны в реальном проекте. Полезный урок состоит в том, чтобы не копировать технологическую схему, а спросить, какие условия позволили этой технологической схеме работать и схожи ли условия вашей руды и месторождения.

Перед размещением заказа запросите четкий объем: объем ячейки, эффективный объем, скорость рабочего колеса, мощность двигателя, потребность в воздухе, устройство перелива пены, список изнашиваемых деталей, нагрузки на фундамент и интерфейс управления. Спрашивайте рекомендуемый рабочий диапазон, а не только расчетную точку. Флотационный контур, который хорошо работает при одной скорости подачи, но не может снизить производительность до 60 процентов, создаст проблемы при вводе в эксплуатацию и изменениях на рынке. То же самое относится и к смене руды: контур, настроенный только на одну смесь, может дать сбой, когда карьер переместится в другую зону.

Распространенные проблемы в работе и их исправление

Большинство проблем с флотацией проявляются в изменении пены, массового вытягивания, содержания или анализа хвостов. Оператор должен сначала убедиться, что подача стабильна. Внезапное изменение размера помола, плотности пульпы, pH или расхода реагента может выглядеть как проблема в ячейке, когда ячейка реагирует только на подачу. После проверки стабильности подачи проверьте воздух, глубину пены и состояние крыльчатки. Изношенное рабочее колесо может уменьшить рассеивание воздуха и взвесей твердых частиц без какого-либо изменения заданного значения.

Одной из распространенных ошибок является исправление проблемы с сортом путем добавления большего количества депрессорной присадки перед проверкой глубины пены и промывочной воды. Другой вариант – повысить дозировку коллектора, когда реальная проблема заключается в недостаточном высвобождении. Быстрая проверка размера частиц может сэкономить много реагента. Если целевой минерал все еще связан пустой породой, ни одна флотационная камера не сможет его чисто отделить. Практическим ответом может быть изменение помола, этап повторного помола или другая конфигурация контура, а не более высокая доза реагента.

Механические проверки заслуживают такого же внимания, как и химические проверки. Воздушные трубы могут накипеть или засориться. Крыльчатки могут изнашиваться неравномерно. Зазоры статора могут открыться. Отмывание пены губ может стать неровным. Камера, потерявшая дисперсию воздуха, часто будет иметь плоскую пену и высокие потери хвостов, даже если панель управления выглядит нормально. Ежемесячный осмотр, в ходе которого фиксируются зазор рабочего колеса, состояние воздушной трубы, настройка глубины пены и ток двигателя, может выявить дрейф до того, как он станет металлургической проблемой.

Что включить в программу испытаний на плавучесть и масштабирования?

Полезная программа испытаний на плавучесть начинается с репрезентативной выборки и четкого вопроса. Цель состоит в том, чтобы подтвердить выбор реагента, сравнить типы клеток, оценить время удерживания или спрогнозировать эффективность очистки? Образец должен отражать ожидаемый корм, включая диапазон окисления, изменения и высвобождения, который будет наблюдаться на растении. Один полноценный образец может дать оптимистичный результат, который трудно воспроизвести в полном масштабе.

Минералогию следует проводить до или одновременно с флотационными испытаниями. Он определяет целевые минералы, их связь с пустой породой, размер выделений и любые покрытия или шламы, которые могут мешать работе коллектора. Без минералогии выбор реагентов становится методом проб и ошибок. Используя минералогию, исследователь может выбрать семейство коллекторов, диапазон pH и стратегию депрессорных добавок с обоснованной отправной точкой.

• Испытания на разомкнутом контуре для установления реакции на черновую и продувочную обработку.
• Испытания с замкнутым циклом, чтобы продемонстрировать влияние циркуляционных нагрузок и производительности очистки.
• Тесты на дозировку реагентов с поэтапным добавлением и контролируемым временем кондиционирования.
• Измельчайте тесты на размер, чтобы найти размер высвобождения, который обеспечивает наилучший баланс уровня восстановления.
• Тесты качества воды, где соленость, жесткость или остаточные реагенты являются переменными.
• Пилотные или полупромышленные запуски, когда схема новая, руда сложная или риск масштабирования высок.

Увеличение масштаба должно включать не только объем ячеек. Расход воздуха на единицу объема, глубина пены, скорость кончика крыльчатки, распределение времени пребывания и производительность желоба - все это влияет на результат. Камера, которая хорошо работает в лабораторной камере, может вести себя по-другому, когда пенная фаза становится глубже и меняется характер потока пульпы. Команда разработчиков должна задаться вопросом, как будет осуществляться контроль, отбор проб и обслуживание предлагаемой ячейки. Схему с хорошим оборудованием и четкими точками выборки легче оптимизировать, чем ту, которая полагается только на визуальное суждение.

Ввод в эксплуатацию должен включать базовое обследование. Записывайте скорость подачи, плотность, pH, потоки реагентов, параметры подачи воздуха, глубину пены, ток двигателя и результаты анализа для каждого этапа. Этот базовый уровень станет эталоном для последующего устранения неполадок. Когда проблема возникает несколько месяцев спустя, команда может сравнить текущий профиль пены и анализа с исходным исследованием, а не гадать. Это особенно полезно при изменении состава руды или когда управление цепочкой берет на себя новый оператор.

Часто задаваемые вопросы

В чем заключается основной принцип работы флотационной машины?

Основной принцип – избирательное прикрепление пузырьков. Гидрофобные частицы прикрепляются к пузырькам воздуха и поднимаются в пену, тогда как гидрофильные частицы остаются в пульпе и выходят в виде хвостов. Камера обеспечивает диспергирование воздуха, перемешивание, время пребывания и удаление пены.

Как выбрать между самовсасывающей и принудительной флотационной камерой?

Для принятия решения используйте тестовые работы и режим работы цепи. Самовсасывающие камеры просты и подходят для многих черновых и очистных работ. Ячейки с принудительной подачей воздуха обеспечивают больший контроль в более глубоких резервуарах и больших объемах. Окончательный выбор должен учитывать контроль воздуха, доступ для обслуживания, стабильность подачи и требуемый рабочий диапазон.

Почему глубина пены влияет на качество концентрата?

Глубина пены влияет на время дренажа. Более глубокая пена позволяет большему количеству пустой породы стечь обратно в пульпу и может улучшить сортность, но если она слишком глубокая или слишком стабильная, это может снизить вытягивание массы и извлечение. Регулируйте глубину пены с помощью данных анализа и массового извлечения, а не только внешнего вида.

Сколько реагента следует добавить?

Дозировка должна быть получена на основе результатов испытаний и выражаться в граммах на тонну сухого корма. Добавляйте реагенты поэтапно и проверяйте pH, время кондиционирования и качество воды. Дозировка, которая работает в одном контуре, может оказаться неудачной в другом, поскольку минералогия и химический состав пульпы различны.

Может ли флотационная машина исправить плохое освобождение?

Нет. Флотацией можно отделить только достаточно освобожденные частицы с правильным химическим составом поверхности. Если целевой минерал застрял в пустой породе, для улучшения эффективности флотации может потребоваться более тонкое измельчение, этап повторного измельчения или другая технологическая схема.

Что следует проверять во время планового технического обслуживания?

Осмотрите износ рабочего колеса и статора, воздушные трубы, кромки пенного желоба, гильзы бака, компоненты привода и регулирующие клапаны. Запишите ток двигателя и давление воздуха. Небольшой механический снос может уменьшить рассеивание воздуха и привести к потерям хвостов еще до того, как они будут заметны в диспетчерской.

Когда лучше выбрать большую флотационную машину?

Большая ячейка позволяет уменьшить количество единиц, упростить компоновку и снизить внимание оператора на единицу. Он наиболее подходит, когда питание стабильно, контур хорошо контролируется и запланирован доступ для технического обслуживания. Это не означает, что это автоматически лучше для каждой задачи, особенно там, где важна гибкость или частая смена руды.