Технологии колонной флотации
Особенности колонной флотации
На протяжении последних трех десятилетий конструкция аппаратов для колонной флотации активно развивалась и совершенствовалась, поскольку колонные флотомашины доказали свою эффективность и, главное, возможность получения концентратов более высокого качества, чем в классических машинах пенной флотации.
Эти особенности колонной флотации заключаются в ином принципе распределения воды между пенным и камерным продуктом, по сравнению с пенной флотацией.
Одним из основных факторов приводящих к снижению качества концентратов при пенной флотации является механический вынос гидрофильных минеральных частиц, в межпузырьковом пространстве вместе с водой, поступившей с питанием. То есть эти частицы в соответствии со своим поверхностным состоянием должны были находиться в объеме флотомашины и разгрузится с хвостами аппарата, однако этого не происходит.
В отличие от этого в аппарате колонной флотации предусмотрена дополнительная подача промывочной воды, которая как бы «промывает» более толстый слой пены. Тем самым достигается освобождение межпузырькового пространства от гидрофильных минеральных частиц, которые перемещаются в объеме камеры вместе с промывной водой и далее разгружаются хвостами аппарата.
Таким образом, обеспечивается селективная флотация минеральных частиц, поверхности которых были приданы гидрофобные свойства и которые закрепились непосредственно на поверхности раздела фаз (пузырьке).
Применение аппаратов колонной флотации позволяет получать более богатые концентраты и заменить несколько стадий перечистных операций в схеме цепи аппаратов.
Поскольку основным элементом колонной флотомашины, влияющим на эффективность ее работы, является диспергатор, многие компании сосредоточили свои усилия на разработке именно этого узла. И результатами работ стало создание целого спектра различных диспергаторов флотационного воздуха.
Первыми разработками были диспергаторы, изготовленные из пористых материалов, которые довольно скоро были заменены на водо-воздушные диспергаторы, которые позволяли лучше управлять размером пузырьков воздуха. Но, тем не менее, оба типа диспергаторов имели низкую надежность из-за высокой вероятности забивки и требовали большого объема технического обслуживания, что привело к появлению конструкций воздушных диспергаторов.
Колонные флотомашины, оснащенные воздушными диспергаторами, имели определенный успех на рынке вследствие низких затрат на обслуживание, хотя при применении этого типа диспергаторов, не происходило улучшения технологических показателей колонной флотомашины в сравнении с применением водо-воздушных диспергаторов. Даже когда оборудование укомплектовывалось средствами управления, воздушные диспергаторы имели ограниченную эффективность в производительности по мелким пузырькам, необходимым для оптимизации площади поверхности раздела фаз.
Эти недостатки систем диспергации, безусловно, сдерживали широкое применение колонной флотации на горно-обогатительных предприятиях.
Технология колонной флотации MicrocelTM
ООО «ТВЭЛЛ»; является официальным партнером компании Метсо Минералз в области продвижения и распространения колонных флотомашин на основе технологии MicrocelТМ (CISA и MicrocelTM являются торговыми знаками компании Metso).
Эти флотомашины используют совершенно иной принцип функционирования с применением так называемых реакторов-аэраторов.
Поток пульпы из нижней части колонны (хвосты) прокачивается при помощи рециркуляционного насоса через статические миксеры (реакторы-аэраторы). В статическом миксере флотационный воздух и пульпа смешиваются в условиях больших градиентов скоростей потоков, проходя через лопасти, закрепленные стационарно внутри миксера, при этом воздух диспергируется на очень маленькие пузырьки.
Минерализация пузырьков воздуха начинает происходить непосредственно в реакторе-аэраторе, при этом высокая кинетическая энергия взаимодействия пузырька и минеральной частицы способствует существенному повышению извлечения в операции шламов. Далее пузырьки воздуха с потоком пульпы подаются в нижнюю часть колонны и поднимаются к границе пенного слоя, при этом происходит закрепление минеральных частиц на их поверхности. Такой диспергатор генерирует однородные пузырьки воздуха размером от 400 до 1200 микрон в зависимости от установленного режима, что весьма затруднительно для других типов диспергаторов.
Количество статических миксеров, устанавливаемых на колонне, может быть любым и зависит от объема рециркулирующей пульпы, дозировки вспенивателя, расхода воздуха и размера пузырьков, требуемых для данной операции.
Отличительной особенностью аппаратов колонной флотации на основе технологии MicrocelТМ является наличие рециркуляционного насоса. Производительность рециркуляционного насоса выбирается таким образом, чтобы объем пульпы питания проходил через реакторы аэраторы около трех раз. Таким образом, значительно увеличивается вероятность закрепления на поверхности пузырька гидрофобных минеральных частиц, что наряду с высокой кинетической энергией их взаимодействия приводит к существенному повышению частного извлечения полезного компонента в операции. Для колонных флотомашин других конструкций относительно низкое частное извлечение являлось существенным ограничением при их использовании.
На текущий момент колонные флотационные машины на основе реакторов-аэраторов MicrocelТМ имеют частное извлечение, сопоставимое с пневмомеханическими флотомашинами, что подтверждается их использованием в операциях основной флотации с получением готового концентрата.
Первыми разработками были диспергаторы, изготовленные из пористых материалов, которые довольно скоро были заменены на водо-воздушные диспергаторы, которые позволяли лучше управлять размером пузырьков воздуха. Но, тем не менее, оба типа диспергаторов имели низкую надежность из-за высокой вероятности забивки и требовали большого объема технического обслуживания, что привело к появлению конструкций воздушных диспергаторов.
Колонные флотомашины, оснащенные воздушными диспергаторами, имели определенный успех на рынке вследствие низких затрат на обслуживание, хотя при применении этого типа диспергаторов, не происходило улучшения технологических показателей колонной флотомашины в сравнении с применением водо-воздушных диспергаторов. Даже когда оборудование укомплектовывалось средствами управления, воздушные диспергаторы имели ограниченную эффективность в производительности по мелким пузырькам, необходимым для оптимизации площади поверхности раздела фаз.
Эти недостатки систем диспергации, безусловно, сдерживали широкое применение колонной флотации на горно-обогатительных предприятиях.
Количество статических миксеров, устанавливаемых на колонне, может быть любым и зависит от объема рециркулирующей пульпы, дозировки вспенивателя, расхода воздуха и размера пузырьков, требуемых для данной операции.
Применение колонных флотомашин на основе технологии MicrocelTM позволяет увеличить извлечение полезного компонента, оптимизировать качество концентрата, увеличить производительность. К их отличительным особенностям следует отнести:
- Диспергацию воздуха на очень маленькие пузырьки. При этом максимизируется поверхность раздела фаз, и, как следствие, увеличивается способность к транспортировке минеральных частиц, в том числе мелких классов, в пенный продукт.;
- Максимальное количество взаимодействий частица-пузырь, происходящих в статическом миксере;
- Эффективное взаимодействие с флотационными реагентами, вследствие механического воздействия при перекачке пульпы рециркуляционным насосом;
- Конструкция системы диспергации позволяет управлять размером пузырьков воздуха, изменяя количество работающих статических миксеров;
- Отсутствие возможности запесочивания колонны, благодаря установленным у дна статическим миксерам и впускному патрубку рециркуляционного насоса;
- Низкий объем работ по техническому обслуживанию, вследствие конструктивных особенностей узлов подачи воздуха, работающих без запесочивания твердой фазой пульпы, возможности замены компонентов без остановки процесса, а также низкого износа узлов и агрегатов флотомашины.
Колонные флотомашины на основе технологии MicrocelTM обеспечивают значительное улучшение технологических показателей, что зарегистрировано в каждом случае, когда имелась возможность провести параллельные промышленные испытания с колонными машинами, оснащенными другими типами диспергаторов.
Методология ООО «ТВЭЛЛ»
Безусловно, применение любого нового технологического аппарата на горно-обогатительном предприятии требует соответствующего технико-экономического обоснования. Наиболее достоверной исходной информацией для подготовки могут служить результаты промышленных или полупромышленных испытаний в условиях действующего технологического процесса.
Для получения такой информации ООО «ТВЭЛЛ» располагает полностью автоматизированной пилотной установкой колонной CISA Microcel производительностью до 100 кг/ч по твердому.
В состав пилотной установки входят:
- Колонная флотомашина (диаметр корпуса 150 мм, материал полиакрилат).;
- Центробежный рециркуляционным насос (VASA 161-25, мощность двигателя 4 кВт);
- Статический миксер (Ду ¾’’);
- Расходомер и клапан с пневмоприводом для подачи флотовоздуха;
- Расходомер и клапан с пневмоприводом для подачи промывной воды;
- Расходомер и шланговый клапан с пневмоприводом для подачи питания колонны.
- Расходомер и датчик давления в рециркуляционной линии;
- Два центробежных насоса различной производительности для организации пробоотбора и подачи питания колонны;
- Вспомогательное оборудование.
Полностью автоматизированное управление осуществляется системой управления ПиКоФлотTM (ПиКоФлотTM является торговым знаком компании ООО «ТВЭЛЛ») на основе программируемого логического контролера (ПЛК).
Система управления ПиКоФлотTM обеспечивает выполнение процедуры автоматического запуска/останова установки, позволяет технологическому персоналу контролировать и изменять режимы работы оборудования, анализировать графики и тренды, полученные при работе установки.
Оборудование пилотной установки позволяет при необходимости проводить испытания в промышленном непрерывном режиме. Также отличительной особенностью пилотной установки является возможность применения индивидуального реагентного режима для колонны за счет использования микродозаторов реагента, обеспечивающих дозировку реагента непосредственно во впускной патрубок рециркуляционного насоса, что обеспечивает требуемое перемешивание и агитацию.
Специалисты нашей компании обеспечивают полный объем услуг необходимый для проведения полупромышленных (пилотных) испытаний, в том числе монтаж и наладку оборудования на технологическом объекте.
Первыми разработками были диспергаторы, изготовленные из пористых материалов, которые довольно скоро были заменены на водо-воздушные диспергаторы, которые позволяли лучше управлять размером пузырьков воздуха. Но, тем не менее, оба типа диспергаторов имели низкую надежность из-за высокой вероятности забивки и требовали большого объема технического обслуживания, что привело к появлению конструкций воздушных диспергаторов.
Программа полупромышленных (пилотных) испытаний разрабатывается совместно с профильными специалистами Заказчика. Цикл испытаний одного технологического продукта обычно занимает около 4-5 недель, после которых Заказчик получает исчерпывающую информацию о технологических резервах, реализуемых при использовании колонной флотации MicrocelTM. Такая информация позволяет количественно оценить экономическую эффективность модернизации технологического передела.
При внедрении промышленных колонных флотомашин на основе технологии MicrocelTM наша компания обеспечит полный цикл поставок основного и вспомогательного оборудования, а также инжиниринговых услуг для реализации такого проекта «под ключ».