Forbedring av fortykningsmiddelytelsen ved å bruke flokkuleringsmidler til mineralforedling

Flokkulanter kan forbedre ytelsen til fortykningsmiddel ved 15-40 % i understrømstetthet og reduserer avsetningstiden med 30-60 % når riktig valgt og dosert. Riktig flokkuleringsmiddelpolymertype, molekylvekt og ladningstetthet påvirker direkte partikkelaggregering, sedimenteringshastighet og klaringseffektivitet i mineralbehandlingsoperasjoner.

Fortykningsmidler er kritiske enhetsoperasjoner i mineralforedlingsanlegg, som forbruker betydelige kapital- og driftskostnader. Dårlig fortykningsmiddelytelse fører til redusert gjennomstrømning, overdreven vannforbruk og nedstrøms prosesseringsproblemer. Flokkuleringsmidler fungerer som det primære kjemiske verktøyet for å optimalisere disse systemene ved å bygge bro over fine partikler til større, raskere avsetninger.

Utvalgskriterier for flokkuleringsmiddel for fortykningsmiddelapplikasjoner

Å velge riktig flokkuleringsmiddel krever forståelse av malmminerogien, partikkelstørrelsesfordelingen, slurrykjemi og ønskede ytelsesresultater. Ulike mineralsystemer reagerer forskjellig på flokkulerende egenskaper.

Anioniske flokkuleringsmidler for generelle bruksområder

Anioniske polyakrylamider representerer 70-80 % av flokkuleringsmidler som brukes i mineralfortykning . Disse polymerene fungerer effektivt på de fleste oksidmalmer, kull og uedelt metallkonsentrater. Anioniske flokkuleringsmidler med høy molekylvekt (12-20 millioner Dalton) med middels ladningstetthet (20-40 %) gir typisk optimal ytelse for fortykning av kobber- og gullavgangsmasser.

En kobbergruve i Chile økte underløpstettheten fra 58 % til 68 % faststoff ved å bytte fra et flokkuleringsmiddel på 15 millioner Dalton til et 18 millioner Dalton-produkt, samtidig som den reduserte doseringen fra 45 g/t til 38 g/t.

Kationiske og ikke-ioniske alternativer

Kationiske flokkuleringsmidler utmerker seg i leirerike systemer der partikkeloverflater bærer negative ladninger. Fosfat-, kalium- og oljesandoperasjoner bruker ofte kationiske polymerer med molekylvekter mellom 5-12 millioner Dalton. Ikke-ioniske flokkuleringsmidler finner anvendelse i miljøer med høy saltholdighet eller hvor vannkjemien svinger betydelig.

Optimalisering av flokkuleringsmiddeldosering og tilsetningsmetoder

Doseringsoptimalisering balanserer ytelsesforbedringer mot kjemiske kostnader. Overdreven dosering sløser med penger og kan faktisk svekke ytelsen ved å forårsake overdoseringseffekter som restabilisering eller økt turbiditet i supernatanten.

Krav til fortynning og blanding

Riktig tilberedning av flokkuleringsmiddel påvirker ytelsen betydelig. Standard praksis innebærer å utarbeide løsninger kl 0,05-0,2 % aktiv polymerkonsentrasjon . To-trinns fortynningssystemer med aldringstanker gir bedre polymeraktivering enn ett-trinns systemer. Aldringstiden bør være 30-60 minutter for fullstendig polymerhydrering.

Plassering av tilleggspunkt påvirker flokkuleringseffektiviteten kritisk. Installering av tilsetningspunktet for flokkuleringsmiddel 3-5 meter før fôrbrønnen, med skånsom in-line blanding, gir tilstrekkelig kontakttid uten overdreven skjærkraft som skader flokker. En nikkeloperasjon i Vest-Australia oppnådd 22 % forbedring i overløpsklarhet ved å flytte tilsetningspunktet og installere en statisk mikser.

Måling og overvåking av fortykningsmiddelytelse

Systematisk ytelsesovervåking muliggjør datadrevet optimalisering og tidlig problemdeteksjon. Nøkkelytelsesindikatorer bør spores kontinuerlig eller med jevne mellomrom.

Kritiske ytelsesmålinger

• Underløpstetthet: Den primære indikatoren for fortykningsmiddelytelse, målt kontinuerlig med kjernefysiske tetthetsmålere eller manuelt med Marcy-skalaer
• Overløpsklarhet: Målt som nefelometriske turbiditetsenheter (NTU) eller konsentrasjon av suspenderte stoffer, målverdier vanligvis under 200 NTU
• Settingshastighet: Bestemt gjennom sedimenteringstester, som indikerer flokkuleringseffektivitet med typiske hastigheter på 15-40 m/t for godt flokkulert slurry
• Sengenivå: Opprettholdt på 30-50 % av fortykningsmiddeldybden for optimal drift
• Dreiemoment: Økning av rivemoment indikerer problemer med lagkomprimering eller utilstrekkelig flokkulering

Protokoller for laboratorietesting

Regelmessige krukketesting eller sylindersetningstester validerer anleggets ytelse og screener alternative flokkuleringsmidler. En standard testprotokoll innebærer:

1. Samle inn representative fôrprøver ved plantefôrtetthet
2. Testdosering varierer fra 50-150 % av gjeldende plantedosering i trinn på 25 %
3. Mål innledende utfellingshastighet (første 30 sekunder) og endelig utfelling etter 30 minutter
4. Analyser supernatantens klarhet og tetthet av fast sjikt
5. Dokumenter observasjoner på flokkstørrelse, styrke og formasjonshastighet

Feilsøking av vanlige ytelsesproblemer for fortykningsmiddel

Ytelsesproblemer stammer fra ulike årsaker, inkludert fôrvariabilitet, vannkjemiendringer, utstyrsproblemer eller suboptimal bruk av flokkuleringsmiddel. Systematisk diagnose forhindrer feil utbedring.

Dårlig underløpstetthet

Når underløpstettheten faller under målet, undersøk disse faktorene i rekkefølge:

• Økt leireinnhold i fôrmalm som reduserer permeabiliteten (krever flokkuleringsmiddel med høyere molekylvekt)
• Underdosering av flokkuleringsmiddel eller dårlig blanding som resulterer i ufullstendig flokkulering
• Overdreven hydraulisk belastning overskrider fortykningskapasiteten
• Rakehastigheten er for høy og hindrer lagkonsolidering (reduser til 10-15 m/t tippehastighet)

En australsk gulloperasjon som opplevde synkende understrømstetthet fra 52 % til 46 % faste stoffer, oppdaget gjennom malmkarakterisering som leireinnholdet hadde økt fra 8 % til 18 % . Bytte til et flokkuleringsmiddel med ultrahøy molekylvekt (22 millioner Dalton) gjenopprettet understrømstettheten til 54 % faststoff.

Høy overløpsturbiditet

Grumsete overløp indikerer ufullstendig partikkelfangst eller flokkbrudd. Dette problemet skyldes vanligvis:

• Overdosering av flokkuleringsmiddel forårsaker ladningsreversering og partikkelrestabilisering
• Overdreven blandeintensitet bryter dannede flokker (reduser impellerhastigheten eller bruk milde statiske blandere)
• Generering av ultrafine partikler fra endringer i slipekretsen (legg til sekundær flokkuleringsmiddeldosering)
• Vannkjemiskifter som påvirker overflateladningen (pH, ionestyrke, organisk innhold)

Avanserte flokkuleringsteknologier og -strategier

Nylig utvikling innen flokkuleringsmiddelkjemi og påføringsmetoder gir muligheter for betydelige ytelsesforbedringer utover konvensjonelle enkeltpolymertilnærminger.

Dual-polymer systemer

Sekvensiell tilsetning av to forskjellige flokkuleringsmidler kan overgå enkeltpolymerer i utfordrende bruksområder. Et typisk system bruker en polymer med lav molekylvekt og høy ladningstetthet som et kondisjoneringsmiddel, etterfulgt av et brodannende flokkuleringsmiddel med høy molekylvekt. Denne tilnærmingen oppnådd 35 % forbedring i sedimenteringshastighet og 28 % reduksjon i kjemiske kostnader ved en brasiliansk jernmalmoperasjon som behandler 15 millioner tonn årlig.

Den kondisjonerende polymeren nøytraliserer overflateladninger og danner mikroflokker, mens den brodannende polymeren samler disse til store, hurtigsedimenterende flokker. Kritiske suksessfaktorer inkluderer riktig doseringsforhold (vanligvis 1:3 til 1:5 balsam til bropolymer) og tilstrekkelig blanding mellom tilsetningspunktene.

Emulsjons- og dispersjonspolymerer

Emulsjonsflokkuleringsmidler gir høyere aktivt innhold (30-40 %) sammenlignet med standardløsninger, noe som reduserer frakt- og lagringskostnadene. Dispersjonspolymerer tilbyr rask aktivering (under 10 minutter) kontra 30-60 minutter for konvensjonelle produkter, noe som muliggjør mindre aldringstanker og mer responsiv prosesskontroll.

En sink-bly-operasjon i Canada som gikk over til emulsjonspolymerer realisert årlige besparelser på $180 000 gjennom reduserte fraktkostnader og mindre sminkefasiliteter , med tilsvarende eller litt forbedret fortykningsmiddelytelse.

Automatisert doseringskontroll

Avanserte kontrollsystemer optimaliserer flokkuleringsmiddeldosering i sanntid basert på fôregenskaper og fortykningsmiddelrespons. Systemer som bruker feedforward-kontroll (justering av dosering basert på fôrtonnasje, -tetthet og partikkelstørrelse) kombinert med tilbakemeldingskontroll (reagerer på understrømstetthet og overløpsklarhet) oppnår 10-15 % reduksjon i flokkuleringsmiddelforbruk samtidig som den opprettholder stabil ytelse gjennom fôrvariasjoner.

Streamingstrømdetektorer gir sanntidsmåling av overflateladingsforhold, noe som muliggjør nøyaktige dosejusteringer. Implementeringskostnader på $50 000–150 000 betales vanligvis tilbake innen 6–18 måneder gjennom kjemiske besparelser og forbedret vanngjenvinning.

Økonomiske hensyn og kostnadsoptimalisering

Flocculant kostnader representerer vanligvis $0,10-0,50 per tonn bearbeidet malm , noe som gjør dem til en betydelig driftskostnad. Verdien levert gjennom forbedret fortykningsmiddelytelse overstiger imidlertid langt de kjemiske kostnadene i de fleste operasjoner.

Verdianalyserammeverk

Omfattende verdivurdering vurderer flere faktorer utover råkjemiske kostnader:

• Vanngjenvinning: Hver 1 % forbedring i understrømstetthet gjenvinner omtrent 1,5–2,0 % mer prosessvann, noe som reduserer sminkekravene
• Gjennomstrømning: Forbedret avregning muliggjør 10-25 % kapasitetsøkning uten kapitalutvidelse
• Nedstrøms påvirkning: Bedre overløpsklarhet reduserer resirkulerende faststoffbelastninger på prosesskretser
• Pålitelighet: Konsekvent ytelse reduserer driftsvariabilitet og nødinngrep

En kobberkonsentrator som behandler 40 000 tonn per dag, beregnet at en forbedret understrømstetthet fra 60 % til 65 % leverte faste stoffer årlig verdi på 2,8 millioner dollar gjennom redusert ferskvannsforbruk og økt prosesseringskapasitet , kontra ekstra flokkuleringskostnader på $400 000 årlig.

Konkurransedyktig evalueringsprosess

Regelmessige flokkuleringsforsøk som sammenligner flere leverandører sikrer optimalt produktutvalg og konkurransedyktige priser. Strukturerte evalueringsprotokoller bør inkludere:

1. Laboratoriescreening av 4-6 kandidatprodukter fra 2-3 leverandører
2. Planteforsøk av topp 2-3 utøvere over minimum 2 ukers perioder
3. Økonomisk analyse inkludert kjemiske kostnader, ytelsesforbedringer og driftsfordeler
4. Leveringssikkerhetsvurdering inkludert produksjonssteder og logistikkpålitelighet

Gjennomføring av slike evalueringer årlig eller når malmkarakteristikkene endres vesentlig opprettholder optimal ytelse og kostnadseffektivitet.