Zlepšení výkonu zahušťovadla pomocí flokulantů na zpracování minerálů

Flokulanty mohou zlepšit účinnost zahušťovadla 15-40% hustoty podtékání a zkrácení doby usazování o 30-60% při správném výběru a dávkování. Správný typ vločkovacího polymeru, molekulová hmotnost a hustota náboje přímo ovlivňují agregaci částic, rychlost usazování a účinnost čištění při operacích zpracování nerostů.

Zahušťovadla jsou kritickými jednotkovými operacemi v závodech na zpracování nerostů, spotřebovávají značné kapitálové a provozní náklady. Špatný výkon zahušťovadla vede ke snížené propustnosti, nadměrné spotřebě vody a problémům s následným zpracováním. Flokulanty slouží jako primární chemický nástroj k optimalizaci těchto systémů přemostěním jemných částic do větších, rychleji se usazujících agregátů.

Kritéria výběru flokulantů pro aplikace zahušťovadel

Výběr vhodného flokulantu vyžaduje pochopení mineralogie rudy, distribuce velikosti částic, chemického složení suspenze a požadovaných výsledků. Různé minerální systémy reagují odlišně na vlastnosti flokulantu.

Aniontové flokulanty pro obecné aplikace

Aniontové polyakrylamidy představují 70-80% flokulantů používaných při minerálním zahušťování . Tyto polymery účinně působí na většinu oxidových rud, uhlí a koncentrátů obecných kovů. Aniontové flokulanty s vysokou molekulovou hmotností (12-20 milionů Daltonů) se střední hustotou náboje (20-40%) typicky poskytují optimální výkon pro zahušťování měděných a zlatých hlušin.

Měděný důl v Chile zvýšil hustotu podtékání z 58 % na 68 % pevných látek přechodem z flokulantu s 15 miliony daltonů na produkt s obsahem 18 milionů daltonů a současně snížil dávkování ze 45 g/t na 38 g/t.

Kationtové a neiontové alternativy

Kationtové flokulanty vynikají v systémech bohatých na jíl, kde povrchy částic nesou záporné náboje. Operace s fosfátem, potašem a ropnými písky často využívají kationtové polymery s molekulovou hmotností mezi 5-12 miliony daltonů. Neiontové flokulanty nacházejí uplatnění v prostředí s vysokou salinitou nebo tam, kde výrazně kolísá chemické složení vody.

Optimalizace dávkování flokulantů a metod přidávání

Optimalizace dávkování vyvažuje zlepšení výkonu a náklady na chemikálie. Nadměrné dávkování plýtvá penězi a může ve skutečnosti zhoršit výkon tím, že způsobí účinky předávkování, jako je restabilizace nebo zvýšený zákal supernatantu.

Požadavky na ředění a míchání

Správná příprava flokulantu výrazně ovlivňuje výkonnost. Standardní praxe zahrnuje přípravu řešení na 0,05-0,2% koncentrace aktivního polymeru . Dvoustupňové ředicí systémy se stárnoucími nádržemi poskytují lepší aktivaci polymeru než jednostupňové systémy. Doba zrání by měla být 30-60 minut pro úplnou hydrataci polymeru.

Umístění bodu přidání kriticky ovlivňuje účinnost flokulace. Instalace místa pro přidávání flokulantu 3-5 metrů před krmnou šachtou, s jemným in-line mícháním, umožňuje adekvátní dobu kontaktu bez nadměrného smyku, který poškozuje vločky. Bylo dosaženo operace s niklem v západní Austrálii 22% zlepšení jasnosti přetečení přemístěním jejich místa přidání a instalací statického směšovače.

Měření a monitorování výkonu zahušťovadla

Systematické monitorování výkonu umožňuje optimalizaci řízenou daty a včasnou detekci problémů. Klíčové ukazatele výkonnosti by měly být sledovány průběžně nebo v pravidelných intervalech.

Kritické metriky výkonu

• Hustota podtékání: Primární indikátor výkonu zahušťovadla, měřený nepřetržitě pomocí jaderných hustoměrů nebo ručně pomocí Marcyho stupnice
• Jasnost přetečení: Měřeno jako nefelometrické jednotky zákalu (NTU) nebo koncentrace nerozpuštěných látek, cílové hodnoty obvykle pod 200 NTU
• Rychlost usazování: Stanoveno pomocí usazovacích testů, které ukazují účinnost flokulantu s typickými rychlostmi 15-40 m/h pro dobře flokulované kaly
• Úroveň postele: Udržuje se na 30-50% hloubky zahušťovače pro optimální provoz
• Točivý moment: Zvýšení hrabacího momentu naznačuje problémy se zhutněním lože nebo nedostatečnou flokulaci

Protokoly laboratorních testů

Pravidelné testování nádob nebo testy usazování ve válci ověřují výkonnost závodu a prosévají alternativní flokulanty. Standardní testovací protokol zahrnuje:

1. Odebírejte reprezentativní vzorky krmiva v hustotě krmiva pro rostliny
2. Testovací dávka se pohybuje od 50 do 150 % aktuální rostlinné dávky v krocích po 25 %.
3. Změřte počáteční rychlost usazování (prvních 30 sekund) a konečné usazení po 30 minutách
4. Analyzujte čistotu supernatantu a hustotu usazeného lože
5. Zdokumentujte pozorování velikosti vloček, síly a rychlosti formování

Odstraňování běžných problémů s výkonem zahušťovadla

Problémy s výkonem pocházejí z různých příčin, včetně variability krmiva, změn chemického složení vody, problémů se zařízením nebo neoptimální aplikace flokulantu. Systematická diagnostika zabraňuje nesprávným nápravným opatřením.

Špatná hustota podtečení

Když hustota podtečení klesne pod cíl, prozkoumejte postupně tyto faktory:

• Zvýšený obsah jílu v krmné rudě snižuje propustnost (vyžaduje flokulant s vyšší molekulovou hmotností)
• Poddávkování flokulantu nebo špatné promíchání má za následek neúplnou flokulaci
• Nadměrné hydraulické zatížení přesahující kapacitu zahušťovače
• Příliš vysoká rychlost shrnování brání konsolidaci lože (snížit na 10-15 m/h tipovací rychlost)

Australská zlatá operace s klesající hustotou podtékání z 52 % na 46 % pevných látek objevených charakterizací rudy, která obsah jílu se zvýšil z 8 % na 18 % . Přechod na flokulant s ultra vysokou molekulovou hmotností (22 milionů daltonů) obnovil hustotu podtékání na 54 % pevných látek.

Vysoká přepadová zákal

Zakalené přetečení indikuje neúplné zachycení částic nebo rozbití vloček. Tento problém obvykle vyplývá z:

• Předávkování flokulantem způsobující změnu náboje a restabilizaci částic
• Nadměrná intenzita míchání rozbíjí vytvořené vločky (snižte rychlost oběžného kola nebo použijte jemné statické mixéry)
• Tvorba ultrajemných částic při změnách mlecího okruhu (přidejte dávkování sekundárního flokulantu)
• Chemické posuny vody ovlivňující povrchový náboj (pH, iontová síla, organický obsah)

Pokročilé technologie a strategie flokulantů

Nedávný vývoj v chemii flokulantů a aplikačních metodách nabízí příležitosti pro podstatné zlepšení výkonu nad rámec konvenčních jednopolymerových přístupů.

Dvoupolymerové systémy

Postupné přidání dvou různých flokulantů může překonat jednotlivé polymery v náročných aplikacích. Typický systém používá jako kondicionér polymer s nízkou molekulovou hmotností a vysokou hustotou náboje, po kterém následuje můstkový flokulant s vysokou molekulovou hmotností. Tento přístup byl dosažen 35% zlepšení rychlosti usazování a 28% snížení nákladů na chemikálie v brazilském provozu železné rudy zpracovávající 15 milionů tun ročně.

Kondicionační polymer neutralizuje povrchové náboje a tvoří mikrovločky, zatímco můstkový polymer je agreguje do velkých, rychle se usazujících vloček. Mezi kritické faktory úspěchu patří správný poměr dávkování (typicky 1:3 až 1:5 kondicionér k můstkovému polymeru) a adekvátní promíchání mezi body přidávání.

Emulzní a disperzní polymery

Emulzní flokulanty poskytují vyšší aktivní obsah (30-40 %) ve srovnání se standardními řešeními, čímž snižují náklady na dopravu a skladování. Disperzní polymery nabízejí rychlou aktivaci (do 10 minut) oproti 30-60 minutám u konvenčních produktů, což umožňuje menší nádrže na stárnutí a citlivější řízení procesu.

Realizována operace zinku a olova v Kanadě s přechodem na emulzní polymery roční úspory ve výši 180 000 USD díky sníženým nákladům na dopravu a menším zařízením na líčení s ekvivalentním nebo mírně zlepšeným výkonem zahušťovadla.

Automatická kontrola dávkování

Pokročilé řídicí systémy optimalizují dávkování flokulantu v reálném čase na základě charakteristik krmiva a odezvy zahušťovadla. Systémy využívající dopředné řízení (úprava dávkování na základě tonáže krmiva, hustoty a velikosti částic) v kombinaci s řízením zpětné vazby (reagující na hustotu podtékání a čistotu přetečení) dosahují 10-15% snížení spotřeby flokulantu při zachování stabilního výkonu díky variacím krmiva.

Detektory proudového proudu poskytují měření podmínek povrchového náboje v reálném čase, což umožňuje přesné nastavení dávkování. Náklady na implementaci ve výši 50 000–150 000 USD se obvykle vrátí během 6–18 měsíců díky úsporám chemikálií a lepšímu využití vody.

Ekonomické úvahy a optimalizace nákladů

Náklady na flokulant obvykle představují 0,10-0,50 $ za tunu zpracované rudy , což z nich činí významný provozní náklad. Hodnota dosažená díky zlepšenému výkonu zahušťovadla však ve většině operací daleko převyšuje náklady na chemikálie.

Hodnotová analýza

Komplexní hodnocení hodnoty zohledňuje více faktorů, než jsou náklady na surové chemikálie:

• Rekuperace vody: Každé zlepšení hustoty podtékání o 1 % obnoví přibližně o 1,5–2,0 % více procesní vody, což snižuje požadavky na doplňování
• Propustnost: Vylepšené usazování umožňuje 10-25% zvýšení kapacity bez kapitálové expanze
• Dopad po proudu: Lepší přehlednost přetečení snižuje zatížení recirkulujících pevných látek v procesních okruzích
• Spolehlivost: Konzistentní výkon snižuje provozní variabilitu a nouzové zásahy

Měděný koncentrátor zpracovávající 40 000 tun za den vypočítal, že zlepšení hustoty podtékání z 60 % na 65 % dodávaných pevných látek roční hodnota 2,8 milionu USD díky snížené spotřebě sladké vody a zvýšené zpracovatelské kapacitě oproti dodatečným nákladům na flokulant ve výši 400 000 USD ročně.

Proces konkurenčního hodnocení

Pravidelné zkoušky flokulantů srovnávající více dodavatelů zajišťují optimální výběr produktů a konkurenceschopné ceny. Strukturované hodnotící protokoly by měly obsahovat:

1. Laboratorní screening 4-6 kandidátských produktů od 2-3 dodavatelů
2. Zkoušky rostlin s nejlepšími 2-3 umělci po dobu minimálně 2 týdnů
3. Ekonomická analýza včetně nákladů na chemikálie, zlepšení výkonu a provozních výhod
4. Hodnocení bezpečnosti dodávek včetně výrobních míst a spolehlivosti logistiky

Provádění takových hodnocení ročně nebo při podstatných změnách vlastností rudy udržuje optimální výkon a efektivitu nákladů.