Meningkatkan Prestasi Penebal Menggunakan Flokkulan Pemprosesan Mineral

Flocculants boleh meningkatkan prestasi pemekat dengan 15-40% dalam ketumpatan aliran bawah dan mengurangkan masa penyelesaian sebanyak 30-60% apabila dipilih dan didos dengan betul. Jenis polimer flokulan yang betul, berat molekul dan ketumpatan cas secara langsung memberi kesan kepada pengagregatan zarah, halaju mendap dan kecekapan penjelasan dalam operasi pemprosesan mineral.

Thickener ialah operasi unit kritikal dalam loji pemprosesan mineral, menggunakan modal yang besar dan kos operasi. Prestasi pemekat yang lemah membawa kepada pengeluaran yang berkurangan, penggunaan air yang berlebihan dan masalah pemprosesan hiliran. Flocculants berfungsi sebagai alat kimia utama untuk mengoptimumkan sistem ini dengan merapatkan zarah halus ke dalam agregat yang lebih besar dan lebih cepat mendap.

Kriteria Pemilihan Flocculant untuk Aplikasi Penebal

Memilih flokulan yang sesuai memerlukan pemahaman mineralogi bijih, taburan saiz zarah, kimia buburan dan hasil prestasi yang diingini. Sistem mineral yang berbeza bertindak balas secara berbeza terhadap ciri flokulan.

Flokulan Anionik untuk Aplikasi Umum

Poliakrilamida anionik mewakili 70-80% flokulan digunakan dalam penebalan mineral . Polimer ini berfungsi dengan berkesan pada kebanyakan bijih oksida, arang batu, dan pekat logam asas. Flokulan anionik berat molekul tinggi (12-20 juta Dalton) dengan ketumpatan cas sederhana (20-40%) biasanya memberikan prestasi optimum untuk penebalan tailing tembaga dan emas.

Sebuah lombong tembaga di Chile meningkatkan ketumpatan aliran bawah daripada 58% kepada 68% pepejal dengan menukar daripada 15 juta Dalton flocculant kepada 18 juta produk Dalton, sambil pada masa yang sama mengurangkan dos daripada 45 g/t kepada 38 g/t.

Alternatif Kationik dan Bukan Ionik

Flokulan kationik cemerlang dalam sistem yang kaya dengan tanah liat di mana permukaan zarah membawa cas negatif. Operasi fosfat, potash dan pasir minyak kerap menggunakan polimer kationik dengan berat molekul antara 5-12 juta Dalton. Flokulan bukan ionik menemui aplikasi dalam persekitaran dengan kemasinan tinggi atau di mana kimia air turun naik dengan ketara.

Mengoptimumkan Kaedah Dos dan Penambahan Flokkulan

Pengoptimuman dos mengimbangi peningkatan prestasi berbanding kos kimia. Dos yang berlebihan membazirkan wang dan sebenarnya boleh menjejaskan prestasi dengan menyebabkan kesan dos berlebihan seperti penstabilan semula atau peningkatan kekeruhan supernatan.

Keperluan Pencairan dan Pencampuran

Penyediaan flokulan yang betul menjejaskan prestasi dengan ketara. Amalan standard melibatkan penyediaan penyelesaian di 0.05-0.2% kepekatan polimer aktif . Sistem pencairan dua peringkat dengan tangki penuaan memberikan pengaktifan polimer yang lebih baik daripada sistem satu peringkat. Masa penuaan hendaklah 30-60 minit untuk penghidratan polimer lengkap.

Lokasi titik tambahan mempengaruhi kecekapan pemberbukuan secara kritikal. Memasang titik penambahan flokulan 3-5 meter sebelum sumur suapan, dengan pencampuran dalam talian yang lembut, membolehkan masa sentuhan yang mencukupi tanpa ricih berlebihan yang merosakkan flok. Operasi nikel di Australia Barat dicapai 22% peningkatan dalam kejelasan limpahan dengan menempatkan semula titik tambahnya dan memasang pengadun statik.

Mengukur dan Memantau Prestasi Penebal

Pemantauan prestasi sistematik membolehkan pengoptimuman dipacu data dan pengesanan masalah awal. Penunjuk prestasi utama hendaklah dijejaki secara berterusan atau pada selang masa yang tetap.

Metrik Prestasi Kritikal

• Ketumpatan aliran bawah: Penunjuk utama prestasi pemekat, diukur secara berterusan dengan tolok ketumpatan nuklear atau secara manual dengan skala Marcy
• Kejelasan limpahan: Diukur sebagai unit kekeruhan nephelometric (NTU) atau kepekatan pepejal terampai, nilai sasaran biasanya di bawah 200 NTU
• Halaju penyelesaian: Ditentukan melalui ujian penyelesaian, menunjukkan keberkesanan flokulan dengan kadar biasa 15-40 m/j untuk buburan yang berflokulasi dengan baik
• Aras katil: Dikekalkan pada 30-50% kedalaman pemekat untuk operasi optimum
• Tork: Peningkatan tork rake menunjukkan masalah pemadatan katil atau pemberbukuan yang tidak mencukupi

Protokol Pengujian Makmal

Ujian balang biasa atau ujian mendap silinder mengesahkan prestasi loji dan menyaring flokulan alternatif. Protokol ujian standard melibatkan:

1. Kumpulkan sampel suapan wakil pada ketumpatan makanan tumbuhan
2. Julat dos ujian dari 50-150% daripada dos tumbuhan semasa dalam kenaikan 25%.
3. Ukur kadar penyelesaian awal (30 saat pertama) dan penyelesaian akhir selepas 30 minit
4. Menganalisis kejelasan supernatan dan ketumpatan katil tersusun
5. Dokumen pemerhatian tentang saiz flok, kekuatan, dan kelajuan pembentukan

Menyelesaikan masalah Isu Prestasi Penebal Biasa

Masalah prestasi berpunca daripada pelbagai punca termasuk kebolehubahan suapan, perubahan kimia air, isu peralatan, atau aplikasi flokulan suboptimum. Diagnosis sistematik menghalang tindakan pembetulan yang salah.

Ketumpatan Aliran Bawah Lemah

Apabila ketumpatan aliran bawah menurun di bawah sasaran, siasat faktor ini mengikut turutan:

• Kandungan tanah liat yang meningkat dalam bijih suapan mengurangkan kebolehtelapan (memerlukan flokulan berat molekul yang lebih tinggi)
• Terkurang dos flokulan atau pencampuran yang lemah mengakibatkan pemberbukuan tidak lengkap
• Beban hidraulik yang berlebihan melebihi kapasiti pemekat
• Kelajuan pengaut terlalu tinggi menghalang penyatuan katil (kurangkan kepada kelajuan hujung 10-15 m/j)

Operasi emas Australia yang mengalami ketumpatan aliran bawah menurun daripada 52% kepada 46% pepejal ditemui melalui pencirian bijih yang kandungan tanah liat telah meningkat daripada 8% kepada 18% . Beralih kepada flokulan berat molekul ultra tinggi (22 juta Dalton) memulihkan ketumpatan aliran bawah kepada 54% pepejal.

Kekeruhan Limpahan Tinggi

Limpahan keruh menunjukkan tangkapan zarah yang tidak lengkap atau pecahan flok. Masalah ini biasanya berpunca daripada:

• Terlebih dos flokulan menyebabkan pembalikan cas dan penstabilan semula zarah
• Keamatan pencampuran yang berlebihan memecahkan flok terbentuk (kurangkan kelajuan pendesak atau gunakan pengadun statik yang lembut)
• Penjanaan zarah ultrahalus daripada perubahan litar pengisaran (tambah dos flokulan sekunder)
• Peralihan kimia air yang menjejaskan cas permukaan (pH, kekuatan ion, kandungan organik)

Teknologi dan Strategi Flocculant Termaju

Perkembangan terkini dalam kimia flokulan dan kaedah aplikasi menawarkan peluang untuk peningkatan prestasi yang ketara di luar pendekatan polimer tunggal konvensional.

Sistem Dwi-Polimer

Penambahan berurutan dua flokulan berbeza boleh mengatasi polimer tunggal dalam aplikasi yang mencabar. Sistem biasa menggunakan berat molekul yang rendah, polimer ketumpatan cas tinggi sebagai perapi, diikuti oleh flokulan pengikat berat molekul tinggi. Pendekatan ini dicapai 35% peningkatan dalam kadar penyelesaian dan 28% pengurangan dalam kos kimia pada operasi bijih besi Brazil memproses 15 juta tan setiap tahun.

Polimer penyaman meneutralkan cas permukaan dan membentuk mikroflok, manakala polimer penyambung mengagregatkannya menjadi flok yang besar dan cepat mendap. Faktor kejayaan kritikal termasuk nisbah dos yang betul (biasanya perapi 1:3 hingga 1:5 kepada polimer penyambung) dan pencampuran yang mencukupi antara titik tambahan.

Polimer Emulsi dan Serakan

Fokulan emulsi menyampaikan kandungan aktif yang lebih tinggi (30-40%) berbanding penyelesaian standard, mengurangkan kos penghantaran dan penyimpanan. Polimer penyebaran menawarkan pengaktifan pantas (di bawah 10 minit) berbanding 30-60 minit untuk produk konvensional, membolehkan tangki penuaan yang lebih kecil dan kawalan proses yang lebih responsif.

Operasi zink-plumbum di Kanada beralih kepada polimer emulsi direalisasikan penjimatan tahunan sebanyak $180,000 melalui pengurangan kos pengangkutan dan kemudahan solek yang lebih kecil , dengan prestasi pemekat yang setara atau bertambah baik sedikit.

Kawalan Dos Automatik

Sistem kawalan lanjutan mengoptimumkan dos flokulan dalam masa nyata berdasarkan ciri suapan dan tindak balas pemekat. Sistem yang menggunakan kawalan suapan hadapan (melaraskan dos berdasarkan tan suapan, ketumpatan dan saiz zarah) digabungkan dengan kawalan maklum balas (bertindak balas kepada ketumpatan aliran bawah dan kejelasan limpahan) mencapai Pengurangan 10-15% dalam penggunaan flokulan sambil mengekalkan prestasi yang stabil melalui variasi suapan.

Pengesan arus penstriman menyediakan pengukuran masa nyata keadaan caj permukaan, membolehkan pelarasan dos yang tepat. Kos pelaksanaan sebanyak $50,000-150,000 biasanya dibayar balik dalam tempoh 6-18 bulan melalui penjimatan bahan kimia dan pemulihan air yang lebih baik.

Pertimbangan Ekonomi dan Pengoptimuman Kos

Kos flokulan biasanya mewakili $0.10-0.50 setiap tan bijih yang diproses , menjadikan mereka perbelanjaan operasi yang ketara. Walau bagaimanapun, nilai yang disampaikan melalui prestasi pemekat yang dipertingkatkan jauh melebihi kos kimia dalam kebanyakan operasi.

Rangka Kerja Analisis Nilai

Penilaian nilai komprehensif mempertimbangkan pelbagai faktor di luar kos bahan kimia mentah:

• Pemulihan air: Setiap peningkatan 1% dalam ketumpatan aliran bawah memulihkan kira-kira 1.5-2.0% lebih banyak air proses, mengurangkan keperluan solekan
• Throughput: Penyelesaian yang lebih baik membolehkan peningkatan kapasiti 10-25% tanpa pengembangan modal
• Kesan hiliran: Kejelasan limpahan yang lebih baik mengurangkan beban pepejal yang beredar pada litar proses
• Kebolehpercayaan: Prestasi yang konsisten mengurangkan kebolehubahan operasi dan campur tangan kecemasan

Penumpu kuprum memproses 40,000 tan sehari mengira bahawa meningkatkan ketumpatan aliran bawah daripada 60% kepada 65% pepejal dihantar nilai tahunan $2.8 juta melalui pengurangan penggunaan air tawar dan peningkatan kapasiti pemprosesan , berbanding kos flokulan tambahan sebanyak $400,000 setiap tahun.

Proses Penilaian Berdaya saing

Percubaan flokulan yang kerap membandingkan beberapa pembekal memastikan pemilihan produk yang optimum dan harga yang kompetitif. Protokol penilaian berstruktur hendaklah termasuk:

1. Saringan makmal 4-6 produk calon daripada 2-3 pembekal
2. Loji percubaan 2-3 pemain terbaik dalam tempoh minimum 2 minggu
3. Analisis ekonomi termasuk kos kimia, peningkatan prestasi dan faedah operasi
4. Penilaian keselamatan bekalan termasuk lokasi pembuatan dan kebolehpercayaan logistik

Menjalankan penilaian sedemikian setiap tahun atau apabila ciri bijih berubah dengan ketara mengekalkan prestasi optimum dan kecekapan kos.