Колонные флотомашины MICROCEL^TM

Изношенность парка флотационного оборудования, необходимость увеличения переработки или повышения качества концентратов, ряд других факторов в современных условиях диктуют жесткие требования к модернизации технологического процесса обогащения рудного сырья.

Одним из наиболее эффективных с точки зрения капиталовложений и сроков окупаемости вариантов модернизации существующих флотационных переделов могло бы являться применение в технологическом процессе колонных флотомашин, позволяющих существенно уменьшить аппаратуроемкость технологических схем. На протяжении последних трех десятилетий конструкция колонной флотомашины активно развивалась и совершенствовалась, поскольку колонные флотомашины доказали эффективность своей работы и возможность получения концентратов более высокого качества, чем в классических флотомашинах пенной флотации.

Однако существенным фактором, сдерживающим использование данного типа флотомашин, являлось их относительно низкое частное (операционное) извлечение. Понимая это, в 1993 г. после обширных исследований Svedala CISA (впоследствии Metso Minerals) приступило к производству диспергаторов на основе запатентованной технологии MICROCEL^TM. Диспергаторы новой конструкции улучшили технологические показатели колонных машин и позволили перейти на более высокий уровень по кривой обогатимости полезного компонента.

ООО «Вэктис Минералз» является официальным партнером компании Метсо Минералз (Metso Minerals) на рынке РФ в области продвижения и распространения колонных флотомашин MICROCEL^TM, как при поставке нового оборудования, так и при модернизации существующих на предприятиях колонных флотомашин других конструкций.

На текущий момент колонные флотационные машины на основе реакторов-аэраторов MICROCEL^TM имеют частное извлечение, сопоставимое с пневмомеханическими флотомашинами, что подтверждается их использованием в операциях основной флотации с получением готового концентрата.

Применение колонных флотомашин MICROCEL^TM 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;
• онструкция 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.

Технология MICROCEL^TM успешно применяется как в новых технологических аппаратах так и при модернизации существующих на предприятиях колонных флотомашин других конструкций.

Сегодня на ведущих горно-перерабатывающих предприятиях мира успешно эксплуатируются колонные флотомашины MicrocelТМ диаметром от 300 мм до 4,6 метра.

Эффективность использования новых колонных флотомашин MICROCEL^TM позволяет значительно улучшить технологические показатели передела, что подтверждено параллельными промышленными испытаниями с колонными машинами, оснащенными другими типами диспергаторов.

Новые возможности использования колонных флотомашин MICROCEL^TM

Уровень частного излечения в колонной флотомашине MICROCEL^TM позволяет реализовывать уникальные технологические решения. К одному из таких решений следует отнести использование этих колонных флотомашин в основном цикле флотации с получением кондиционного концентрата. Ни одна другая колонная флотомашина не позволяет реализовать такие схемные решения.

На ОФ Miduk (Иран) с производительностью 650 т/ч, в основной флотации установлено 5 колонных флотомашин диаметром 4 м и высотой 12 м. В операции получают готовый медный концентрат, а на хвостах проводят контрольную операцию (дофлотацию) с применением пневмомеханических флотомашин.

Другим примером эффективности использования колонных флотомашин MICROCEL^TM может служить новое, развиваемое в последнее время направление – флотационная доводка железного концентрата. Суть операции заключается в обратной флотации силикатов с применением оксигидрильных собирателей или аминов, железный концентрат при этом получают камерным продуктом.

Зачастую крупность доводимого железного концентрата очень мала, что не позволяет использовать пневмомеханические флотомашины. В этой операции используют колонные флотомашины, однако применение традиционных воздушных диспергаторов не позволяет получить требуемый уровень извлечения. Использование колонной флотомашины MICROCEL^TM позволяет в этом случае значительно увеличить эффективность процесса и поднять уровень извлечения на сопоставимый с пневмомеханическими флотомашинами.

Компоненты колонной флотомашины MICROCEL^TM

Система диспергации

Система диспергации на основе технологии MICROCEL^TM существенно отличается от существующих аналогов. Основу системы составляет статические миксеры (реакторы-аэраторы) и рециркуляционный насос, обеспечивающий проток пульпы через них.

В статический миксер подается флотационный воздух, где он смешивается с пульпой в условиях больших градиентов скоростей потоков. Далее пульповоздушная смесь проходя через лопасти, закрепленные стационарно внутри миксера, обеспечивает диспергацию воздуха на очень маленькие пузырьки, которые с потоком пульпы и подаются в нижнюю часть колонны и далее в зону извлечения аппарата.

Диспергатор на основе технологии MICROCEL^TM в зависимости от режима генерирует однородные пузырьки воздуха размером от 400 до 1200 микрон.

Приведенный график наглядно иллюстрирует распределение размеров пузырьков воздуха по крупности, полученного в результате исследований проведенных на обогатительной фабрике Red Dog (США) на двух колонных флотомашинах, работающих параллельно в технологической цепочке и оснащенных различными системами диспергации.

Сравнительные испытания показали значительную разницу в среднем размере воздушных пузырьков: 1.9 мм для диспергаторов Microcel и только 3.4 мм для воздушного диспергатора. Кроме того, при использовании диспергаторов MICROCEL^TM достигается более узкое распределение крупности воздушных пузырьков.

Фотографии наглядно демонстрируют разницу в размерах пузырьков на поверхности пенного слоя при использовании двух различных 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.

Система диспергации на основе технологии MICROCEL^TM обладает уникальной возможностью управления размером пузырька флотовоздуха (при сохранении постоянным общего расхода воздуха), что выгодно ее отличает от других конструкций.

Использование же рециркуляционного насоса обеспечивает функцию «встроенной» контрольной флотации, поскольку хвосты флотомашины прежде чем покинуть аппарат забираются насосом и вновь подаются в зону извлечения колонны. Производительность насоса подбирается таким образом, чтобы минеральная частица с высокой вероятностью проходила зону извлечения флотомашины не менее трех раз. Тема самым достигается уровень частного операционного извлечения сопоставимый с пневмомеханическими и механическим флотомашинами при более высоком качестве концентрата.

Техническое обслуживание системы диспергации не вызывает затруднений и может проводиться без остановки работы флотомашины, поскольку в любой момент, благодаря запорной арматуре поток пульпы на каждый в отдельности статический миксер может остановлен.

График кривых обогатимости демонстрирует характерные изменения после модернизации колонной машины и установки на нее диспергаторов MICROCEL^TM. Существующие на модернизируемой колонне диспергаторы (воздушный тип) позволяют колонной флотомашине работать по кривой обогатимости 1, перемещаясь при управлении процессом вверх и вниз по этой зависимости. Для управления процессом технолог регулировал достаточно ограниченный диапазон изменения расхода флотационного воздуха, расхода воды на пенный слой и высоты пенного слоя. При этом обычно качество концентрата выдерживается в пределах требуемых кондиций, но частное извлечение в операции низкое, что приводит к значительному увеличению циркуляционной нагрузки.

После установки диспергаторов CISA процесс переходит на более высокий уровень работы по кривой обогатимости 2-3. Что достигается, главным образом, за счет имеющейся рециркуляции хвостов (при помощи рециркуляционного насоса), которая обеспечивает функцию «встроенной» контрольной флотации. При тех же технологических режимах достигается значительное увеличение извлечения полезного компонента в концентрат. В момент запуска качество концентрата иногда несколько ниже, но после подстройки режимов, достигается кондиционное качество концентрата, но с большим извлечением.

Этот результат достигается благодаря более мелким пузырькам и дополнительному усилению взаимодействия частица-пузырь в статических миксерах, а также рециркуляционному насосу, который обеспечивает функцию «встроенной» контрольной флотации.

Подача и распределение промывочной воды

Неотъемлемой частью любой колонной флотомашины является система подачи промывочной воды. Основное назначение промывочной воды заключается в удалении гидрофильных частиц, механически выносимых в пенный слой (зону перечистки) в межпузырьковом пространстве вместе с водой питания и перемещении их обратно в пульпу зоны извлечения.

Использование промывочной воды обеспечивает увеличение эффективности процессов сепарации в пенном слое (зоне перечистки). В колонной флотомашине на основе технологии MICROCEL^TM используются перфорированные кольцеобразные трубы, расположенные выше уровня пены (для того чтобы исключить вероятность забивки) позволяют обеспечить равномерное и однородное распределение промывочной воды.

Контроль и управление флотомашиной MICROCEL^TM

Колонные флотомашины на основе технологии MICROCEL^TM полностью автоматизированы и снабжены всеми необходимыми средствами контроля и управления, входящими в состав локальной системы управления (ЛАСУ) на основе ПЛК.

В отличие от классической колонной машины флотомашины MICROCEL^TM обладают дополнительными параметрами управления, к ним можно отнести изменение количества используемых статических миксеров в процессе работы, а также изменение производительности рециркуляционного насоса. Совокупность этих параметров позволяет в режиме реального времени изменять размер пузырьков, изменяя, тем самым, суммарную площадь поверхности раздела фаз.

В сочетании с современными возможностями систем АСУ ТП уникальные характеристики колонных флотомашин позволяют построить системы управления верхнего уровня, в автономном режиме обеспечивающие реализацию заданной стратегии управления, например, максимизацию извлечения при заданном качестве концентрата.

Управление уровнем пульпы во флотомашине

Система управления уровнем автоматически поддерживает уровень пульпы во флотомашине на требуемом значении, стабилизируя ее работу при смене объемной производительности по питанию. Заданное значение уровня (уставка системе регулирования) может быть изменено технологом с местной панели управления или станции оператора процесса, основываясь на текущем состоянии процесса и своем опыте или автоматически системой управления верхнего уровня.

Управление расходом флотационного воздуха

Флотационный воздух подается в колонную флотомашину от компрессора под давлением около 4 Бар (зависит от высоты колонной флотомашины).

Система управления расходом флотационного воздуха контролирует и поддерживает подачу воздуха на заданном значении. Заданное значение расхода воздуха (уставка системе регулирования) может быть изменено технологом с местной панели управления или станции оператора процесса, основываясь на текущем состоянии процесса, данных системы экспресс-анализа содержания полезных компонентов в продуктах обогащения и своем опыте или автоматически системой управления верхнего уровня.

Расход воздуха измеряется при помощи калориметрического расходомера, установленного в главном коллекторе флотовоздуха.

Управление размером воздушных пузырьков

Колонные флотомашины Microcel обладают уникальной возможностью управления размером пузырьков воздуха, генерируемых диспергаторами флотомашины.

При стабильном расходе флотационного воздуха, средний размер воздушных пузырьков зависит от следующих параметров: количества работающих статических миксеров колонной флотомашины, расхода рециркулирующей пульпы и количества добавляемого пенообразователя.

Статические смесители имеют отсечные клапаны с ручным управлением, с помощью которых можно изменять количество работающих статических миксеров на колонной флотомашине. Это позволяет в случае необходимости регулировать размер пузырьков.

Управление подачей промывочной воды

Система управления подачей промывочной воды автоматически поддерживает ее расход на требуемом значении, обеспечивающем стабильные условия пенной сепарации. Заданное значение расхода (уставка системе регулирования) может быть изменено технологом с местной панели управления или станции оператора процесса, основываясь на текущем состоянии процесса и своем опыте или автоматически системой управления высшего уровня.

Расход воды измеряется при помощи магнитоиндукционного расходомера, установленного в главном коллекторе промывочной воды.