Оборудование для обогащения полезных ископаемых: руководство по выбору для флотации, сгущения и измельчения

Выбирайте оборудование для обогащения минералов по минералогии руды, размеру частиц сырья и реальной стоимости тонны концентрата, а не по цене покупки машины. Флотационный блок с принудительной подачей воздуха дает стабильную пену на крупных камерах, машина с самоаэрацией экономит энергию при выполнении мелких задач, а концентратор с центральным приводом и правильно подобранным крутящим моментом граблей защищает водный баланс с первого дня работы. Это руководство составлено с точки зрения производителя, который построил линии флотации, измельчения, классификации, смешивания и сгущения для проектов по производству меди, золота, цинка, фосфатов, поташа и лития. В нем объясняется, чего должна достичь каждая группа оборудования, какие ошибки при выборе приводят к увеличению эксплуатационных расходов и что необходимо проверить перед размещением заказа.

Что оборудование для обогащения минералов действительно должен достичь

У обогатительной фабрики одна задача: отбраковывать пустую породу и перерабатывать ценный минерал в концентрат, который может быть принят на металлургический завод, на установку выщелачивания или на прямой рынок. Оборудование, используемое на этой линии, определяет не только конечный сорт и извлечение. Он устанавливает потребление воды, расход реагентов, потребность в энергии и количество операторов, необходимых для поддержания стабильности установки.

Вся технологическая схема ведет себя как цепочка. Измельчение устанавливает размер освобождения. Классификация стабилизирует размер частиц в дальнейшем. Кондиционирование подготавливает минеральную поверхность к сбору. Флотация осуществляет фактическое разделение. Сгущение и обезвоживание восстанавливают воду и уплотняют слой концентрата. Если одно звено спроектировано с неправильным допуском, за это заплатит остальная часть цепи. Сгуститель, размер которого не соответствует потоку хвостов, вынудит завод сокращать подачу сырья. Флотационная машина с неправильным типом рабочего колеса приведет к нарушению стабильности пены, которое невозможно исправить заменой реагента.

Эти моменты объясняют, почему владельцы предприятий должны определять руду по всему сроку ее эксплуатации, а не по среднему содержанию. Оборудование, рассчитанное на средний размер, часто бывает слишком маленьким в первый период с высоким содержанием глины или крупного зерна, и именно в этот период наступают самые тяжелые условия эксплуатации.

Пять групп оборудования обогатительной фабрики

Хотя все технологические схемы различны, типичная обогатительная установка содержит одни и те же пять групп оборудования. Понимание функций каждой группы помогает покупателю сравнивать предложения, которые обычно выглядят как длинные списки названий машин и номеров моделей.

Помимо этих пяти, подающее оборудование, такое как питатель канального типа или дисковый питатель, контролирует поступление руды на первую ступень мельницы. Звучит незначительно, но нерегулярная подача приводит к помпажу в контуре измельчения, а помпажи разрушают стабильность флотации.

Выбор флотационной машины: расход воздуха, механизм и режим работы

Флотация является основным методом разделения на большинстве обогатительных фабрик. Машина должна рассеивать воздух, суспендировать минеральные частицы, создавать достаточно стабильную пенную зону, чтобы доставлять минерал в желоб, и поддерживать перекачку энергии в разумном диапазоне.

Машины с самоаэрацией всасывают воздух в пульпу с помощью вращающегося рабочего колеса. У них нет вентилятора, меньше трубопроводов, простота эксплуатации, и они хорошо работают в камерах малого и среднего объема. SF, BF и JJF относятся к этому классу. Машины с принудительной подачей воздуха, такие как XCF/KYF и CLF, получают воздух от вентилятора низкого давления. Результатом являются более глубокие резервуары, более равномерное распределение воздуха и слой пены, который остается стабильным даже при быстром изменении сорта корма. В крупных нефтеперерабатывающих и мусорных банках такая стабильность стоит дополнительных затрат на воздуходувку.

На наших собственных установках комбинация XCF/KYF является распространенным выбором для крупных черновых и очистных работ. Односторонний лопастной элемент XCF сочетается с ячейкой KYF того же объема, и оба имеют один канал подачи воздуха и один желоб. Такое расположение сокращает длину банки, упрощает планировку пола и уменьшает площадь мытья, которую необходимо убирать.

Флотационная машина XCF/KYF для грубого и грубого измельчения Эта комбинированная пара ячеек всасывания XCF и ячеек постоянного тока KYF использует одну подачу воздуха и желоб, обеспечивая низкое энергопотребление и надежную суспензию для крупных тяжелых частиц. Просмотреть продукт →

Когда руда содержит продукт грубого помола, ячейки BF или CLF зачастую предпочтительнее, поскольку они удерживают крупные тяжелые частицы во взвешенном состоянии без образования песчаного слоя. Один из первых вопросов, который следует задать поставщику, заключается в том, действительно ли предлагаемая ячейка раньше обрабатывала этот тип руды и этот диапазон размеров частиц.

Сгустители: рекуперация воды и контроль нижнего стока

Концентратор с центральным приводом — это рабочая лошадка обезвоживания при обогащении минералов. Навозная жижа поступает в центральный питающий колодец, твердые частицы оседают на дно, вращающиеся грабли тянут осевший слой к центральному выпуску, и прозрачный перелив выливается через край. Важная цифра, на которую следует обратить внимание, — это крутящий момент. Хронически перегруженные грабли изнашивают коробку передач, изгибают вал и в конечном итоге останавливают установку.

Размер загустителя обычно выражается как загрузка твердых веществ: тонны сухих твердых веществ на квадратный метр площади резервуара в день. Для потока концентрата или хвостов, который хорошо оседает, практический диапазон составляет 0,5–1,5 т/м²/день. Для мелких глинистых хвостов это число может быть значительно ниже, иногда ниже 0,3, и определяющим фактором становится расход флокулянта.

Плотность нижнего потока — второе число. На заводах цветных металлов обычно для сгустителя, питающего фильтр, характерно содержание твердых веществ 55–65 % по массе, а для питания хвостохранилища – 45–55 %. Насос и трубы должны быть рассчитаны на фактическую вязкость нижнего потока, особенно когда минерал сильно флокулирован, а слой ведет себя как мягкое твердое вещество. Правильная плотность нижнего стока также определяет, сколько воды вы восстановите. Благодаря чистому переливу и хорошо контролируемому слою установка может регулярно возвращать 70–85% технологической воды. На калийных проектах с солеными озерами, где рассол является одновременно средой и ценной жидкостью, небольшая ошибка водного баланса оборачивается большими производственными потерями. При проектировании сгустителя необходимо учитывать плотность и температуру рассола, начиная с первого расчета.

Центральный приводной концентратор для эффективного восстановления воды Этот загуститель повышает содержание твердых частиц с 20-30% до 40-70% благодаря подъемному механизму и защите от крутящего момента, позволяющей управлять отходящим потоком высокой плотности и восстанавливать техническую воду. Просмотреть продукт →

Измельчение и классификация: размер частиц решает все в дальнейшем

Ни одна флотационная камера не может извлечь минерал, который не был освобожден. Измельчение – это этап, на котором создается распределение частиц по размерам. Шаровая мельница мокрого типа с решеткой является стандартным выбором для малых и средних предприятий, поскольку она подает плотную пульпу в классификатор и справляется с высокой циркуляционной нагрузкой с хорошим контролем размера выпускаемой продукции.

Спиральный классификатор работает в замкнутом контуре с шаровой мельницей. Негабаритный песок возвращается в мельницу для повторного прохода; перелив переходит к флотации. Для флотационного сырья целевым показателем часто является 60–75% прохождения 74 микрон, но правильное значение получается в результате испытаний на высвобождение, а не по умолчанию. Крупнозернистая руда может полностью высвобождаться при 80% фракции, превышающей 150 микрон; для мелкозернистой или вкрапленной руды может потребоваться 80% частиц размером 45 микрон. Более тонкое измельчение, чем выделение, требует затрат энергии без возможности восстановления, а переизмельчение приводит к образованию мелкого шлама, который потребляет реагенты и снижает качество концентрата.

Шаровая мельница с мокрой решеткой для измельчения в замкнутом цикле Эта мельница подает плотную пульпу в классификатор и справляется с высокими циркуляционными нагрузками с производительностью на 15% выше, чем у переливных мельниц, что подходит для испытаний на освобождение. Просмотреть продукт →

Классификатор также должен сохранять размер нарезки при изменении твердости исходного материала. На практике мы рекомендуем проверять экран каждую смену в течение первых недель после ввода в эксплуатацию. Затем операторы могут соотнести небольшие изменения размера перелива с восстановлением флотации до того, как отклонение станет серьезным.

Смесительные резервуары: этап кондиционирования, который недооценивают

Время выдержки является одной из самых дешевых переменных процесса, которые можно изменить, и одной из наиболее частых причин проблем с флотацией, когда оно неправильное. Реагентам нужно время, чтобы вступить в реакцию с минеральной поверхностью. Резервуар для смешивания пульпы обеспечивает это время до того, как пульпа попадет в первую флотационную камеру. Емкость для смешивания реагентов растворяет и гомогенизирует дозы реагента; если оно слишком мало, концентрация реагента колеблется, и последующие флотационные камеры становятся невозможными для управления.

Два аспекта дизайна имеют наибольшее значение. Во-первых, это мертвые зоны. Кажется, что большой резервуар с маленькой крыльчаткой перемешивает, но сердцевина объема пульпы может остаться необработанной и затем замкнуться на питание флотации. Во-вторых, это потребляемая мощность на единицу объема. Слишком маленькая мощность дает неполную подвеску; слишком большое количество создает сильный сдвиг, который может разрушить слои реагента или разрушить пузырьки. Опыт завода показывает, что эта проблема встречается чаще, чем думают операторы, поскольку резервуар выглядит активным, в то время как на дне и в углах остается застоявшаяся пульпа.

Смесительный бак высокой концентрации XBN — это вариант, предназначенный для целлюлозы с плотностью, с которой обычные смесительные баки не справляются. Он поддерживает движение твердых частиц и позволяет избежать локальных скачков концентрации, которые изменяют соотношение реагента и твердых веществ во время флотации. Для заводов, перерабатывающих пульпу выщелачивания высокой плотности, стоит изучить эту установку, прежде чем выбирать типовую емкость.

Как тип руды меняет список оборудования

Оборудование для обогащения минералов невозможно выбрать, не зная химического и физического поведения руды. Два завода, на которых оба флотируют медь, на бумаге выглядят одинаково, но если один перерабатывает массивную сульфидную, а другой оксидно-карбонатную руду, то работа флотационной машины, цель измельчения и система обезвоживания меняются. В таблице ниже обобщена типичная логика для шести распространенных рудных семейств.

Таблица не является руководством по проектированию. Напоминаем, что везде встречается одна и та же категория оборудования, но рабочая точка внутри этой категории должна задаваться рудой. Именно поэтому, когда клиент запрашивает ценовое предложение, наши инженеры запрашивают полное минералогическое описание, а не только марку металла.

Куда идут эксплуатационные расходы и как их снизить

Энергия — это крупнейшая контролируемая статья расходов, с которой сталкиваются владельцы обогатительных предприятий. Типичное распределение электрической энергии, измеренное на уровне оборудования, выглядит следующим образом.

Уменьшение абсолютного числа начинается с размера помола. Продукт дробления на 10 мм мельче может снизить энергопотребление шаровой мельницы примерно на 5–8%, поскольку мельница больше не использует свою загрузку для устранения ошибки последней стадии дробления. После этого для существующего предприятия целесообразны следующие меры:

• Установите частотно-регулируемые приводы на крыльчатки флотационных машин и запустите их на минимальной скорости, при которой частицы остаются во взвешенном состоянии.
• Поддерживайте глубину пены на расчетном значении. Вытягивание пены с помощью слишком мощной подачи воздуха увеличивает энергию на тонну и снижает уклон.
• Добавьте насадку для сбора пены, чтобы ускорить попадание минерализованной пены в желоб без увеличения скорости подачи воздуха.
• Автоматизировать контроль опустошения сгустителя. Стабильный слой означает меньшее количество флокулянта на тонну сухого вещества и более стабильный поток возвратной воды.
• Отслеживайте размер переполнения классификатора. Измельченный продукт требует затрат энергии и реагентов на измельчение, а также дает концентрат, который труднее обезвоживать.

Энергия — не единственные эксплуатационные затраты. Изнашиваемые детали, стальные мелющие тела и флотореагенты зависят от выбора оборудования. Флотационное рабочее колесо для абразивной руды обычно лучше работает при немного меньшей скорости вращения наконечника. Привод граблей сгустителя с правильной настройкой крутящего момента позволяет избежать сдвигового износа. Спираль классификатора, которая движется под правильным наклоном, отправляет фракцию нужного размера во флотацию вместо того, чтобы отправлять песок, который засыпает дно ячейки. Каждый из этих пунктов отображается в ежемесячном отчете о затратах завода.

Техническое обслуживание: неисправности, которые приводят к остановке производства

Концентрационное оборудование работает на суспензии с содержанием твердых веществ 30–70 % по весу. Истирание и накипь — главные враги, и как только случается поломка, подача растений прекращается. Таблицы ниже представляют собой практическую сводку неисправностей, которые инженеры-промысловики чаще всего видят на машинах флотации и сгущения.

Инвентаризация запасных частей является частью технического обслуживания. Для небольшой установки наличие одного полного комплекта рабочего колеса и статора для каждой модели флотации, одного комплекта износостойких башмаков граблей сгустителя и стандартных резиновых запасных частей для сепаратора обычно является правильным балансом между стоимостью и безопасностью.

Что recent plant projects show

Выбор оборудования выглядит иначе, когда он привязан к реальному проекту. В Проект по добыче медно-золотого пирита мощностью 1 миллион тонн в год в Аньхое , линия сочетает в себе шаровую мельницу с мокрой решеткой, спиральный классификатор и флотационные машины XCF/KYF в грубых и очистных банках. Минералы меди и золота заключены в пирите с умеренно крупной зернистостью, поэтому конструкция обеспечивает возможность первичного измельчения на такой стадии, при которой пирит не подвергается чрезмерному измельчению, а извлекаемое золото не застревает во фракции шлама.

Другим примером является калийный проект в Лаосе, построенный на основе большого оборудования для смешивания и сгущения. Установка работает в насыщенном рассоле, поэтому частью логики выбора были запасы по коррозии и консервативный диаметр загустителя. Семейство оборудования такое же, как и на медном заводе, но расчетные значения материалов, приводного момента и обработки воздуха совершенно другие.

Закономерность ясна: каждое успешное предприятие начинается с руды и возвращается к машинам. Подробности о как выбрать обогатительное оборудование по типу руды рассматриваются в отдельной технической статье.

Практический контрольный список перед заказом

Покупатели, которые прорабатывают этот контрольный список перед сравнением предложений, экономят за один месяц работы завода больше денег, чем они обычно договариваются о цене оборудования.

Последний пункт важнее, чем ожидает большинство покупателей. Поставщик, который может объединить шаровую мельницу, классификатор, флотационные машины и сгуститель в одну спроектированную линию, снижает количество ошибок при взаимодействии. Размеры фланцев, высота желоба, требования к напору насоса и сигналы управления – все это взаимосвязано. Когда каждая машина поступает из разных источников, владелец завода по умолчанию становится интегратором.

Часто задаваемые вопросы об оборудовании для обогащения минералов

Обогатительное оборудование перестает быть списком наименований машин, как только оно подключается к рудному телу и целевому концентрату. Правильный завод начинается с определения характеристик руды, проходит этапы измельчения, классификации, кондиционирования, флотации и сгущения, а заканчивается принятием решения о покупке, которое включает в себя эксплуатационные расходы и послепродажную поддержку. Если вы планируете построить новую обогатительную фабрику или модернизировать существующую, сначала предоставьте данные о питании, а затем позвольте выбору оборудования следовать за рудой. В этом разница между заводом, который на бумаге выглядит правильно, и заводом, который восстанавливается уже на третьем месяце непрерывной работы.