Förbättra prestanda för förtjockningsmedel med hjälp av flockningsmedel för mineralbearbetning

Flockningsmedel kan förbättra förtjockningsmedlets prestanda genom 15-40% i underflödestäthet och reducera sedimenteringstiden med 30-60% när det är rätt valt och doserat. Rätt flockningsmedelspolymertyp, molekylvikt och laddningstäthet påverkar direkt partikelaggregationen, sedimenteringshastigheten och klarningseffektiviteten i mineralbearbetningsoperationer.

Förtjockningsmedel är kritiska enhetsoperationer i mineralbearbetningsanläggningar, som förbrukar betydande kapital och driftskostnader. Dålig prestanda för förtjockningsmedel leder till minskad genomströmning, överdriven vattenförbrukning och nedströms bearbetningsproblem. Flockningsmedel fungerar som det primära kemiska verktyget för att optimera dessa system genom att överbrygga fina partiklar till större, snabbare sedimenterande aggregat.

Urvalskriterier för flockningsmedel för förtjockningsmedel

Att välja lämpligt flockningsmedel kräver förståelse för malmmineralogin, partikelstorleksfördelning, slurrykemi och önskade prestandaresultat. Olika mineralsystem reagerar olika på flockningsmedelsegenskaper.

Anjoniska flockningsmedel för allmänna applikationer

Anjoniska polyakrylamider representerar 70-80 % av flockningsmedel som används vid mineralförtjockning . Dessa polymerer fungerar effektivt på de flesta oxidmalmer, kol och basmetallkoncentrat. Anjoniska flockningsmedel med hög molekylvikt (12-20 miljoner Dalton) med medelstor laddningstäthet (20-40%) ger vanligtvis optimal prestanda för förtjockning av koppar- och guldavfall.

En koppargruva i Chile ökade underflödestätheten från 58 % till 68 % fast material genom att byta från ett flockningsmedel på 15 miljoner Dalton till en produkt på 18 miljoner Dalton, samtidigt som dosen minskade från 45 g/t till 38 g/t.

Katjoniska och icke-joniska alternativ

Katjoniska flockningsmedel utmärker sig i lerrika system där partikelytor bär negativa laddningar. Fosfat-, kalium- och oljesandoperationer använder ofta katjoniska polymerer med molekylvikter mellan 5-12 miljoner Dalton. Nonjoniska flockningsmedel kan användas i miljöer med hög salthalt eller där vattenkemin fluktuerar avsevärt.

Optimering av flockningsmedelsdosering och tillsatsmetoder

Dosoptimering balanserar prestandaförbättringar mot kemikaliekostnader. Överdriven dosering slösar pengar och kan faktiskt försämra prestandan genom att orsaka överdoseringseffekter som återstabilisering eller ökad grumlighet i supernatanten.

Spädnings- och blandningskrav

Korrekt beredning av flockningsmedel påverkar avsevärt prestandan. Standardpraxis innebär att förbereda lösningar på 0,05-0,2% aktiv polymerkoncentration . Tvåstegs utspädningssystem med åldringstankar ger bättre polymeraktivering än enstegssystem. Åldringstiden bör vara 30-60 minuter för fullständig återfuktning av polymeren.

Tillsatspunktens placering påverkar flockningseffektiviteten kritiskt. Installation av tillsatspunkten för flockningsmedel 3-5 meter före matarbrunnen, med försiktig in-line blandning, ger tillräcklig kontakttid utan överdriven skjuvning som skadar flockar. En nickeloperation i västra Australien uppnåddes 22 % förbättring i överflödesklarhet genom att flytta deras tillsatspunkt och installera en statisk mixer.

Mätning och övervakning av förtjockningsmedlets prestanda

Systematisk prestandaövervakning möjliggör datadriven optimering och tidig problemdetektering. Nyckeltal bör spåras kontinuerligt eller med jämna mellanrum.

Kritiska prestandamått

• Underflödestäthet: Den primära indikatorn på förtjockarens prestanda, mätt kontinuerligt med kärndensitetsmätare eller manuellt med Marcy-vågar
• Översvämningstydlighet: Mätt som nefelometrisk grumlighetsenhet (NTU) eller koncentration av suspenderade fasta ämnen, målvärden vanligtvis under 200 NTU
• Settlingshastighet: Bestämd genom sedimenteringstester, vilket indikerar flockningseffektivitet med typiska hastigheter på 15-40 m/h för välflockad slurry
• Sängnivå: Bibehålls på 30-50 % av förtjockningsdjupet för optimal drift
• Vridmoment: Ökade vridmoment tyder på problem med bäddkomprimering eller otillräcklig flockning

Protokoll för laboratorietestning

Regelbundna burktestning eller cylinderavsättningstest validerar anläggningens prestanda och screenar alternativa flockningsmedel. Ett standardtestprotokoll innefattar:

1. Samla representativa foderprover vid växtfoderdensitet
2. Testdoseringen sträcker sig från 50-150 % av nuvarande växtdos i steg om 25 %
3. Mät initial sedimenteringshastighet (första 30 sekunderna) och slutlig sedimentering efter 30 minuter
4. Analysera supernatantens klarhet och sedimenterad bädddensitet
5. Dokumentera observationer om flockstorlek, styrka och formationshastighet

Felsökning av vanliga prestandaproblem med förtjockare

Prestandaproblem beror på olika orsaker, inklusive fodervariabilitet, vattenkemiförändringar, utrustningsproblem eller suboptimal applicering av flockningsmedel. Systematisk diagnos förhindrar felaktiga avhjälpande åtgärder.

Dålig underflödestäthet

När underflödestätheten faller under målet, undersök dessa faktorer i följd:

• Ökat lerinnehåll i fodermalm minskar permeabiliteten (kräver flockningsmedel med högre molekylvikt)
• Underdosering av flockningsmedel eller dålig blandning som resulterar i ofullständig flockning
• Överdriven hydraulisk belastning som överstiger förtjockarens kapacitet
• Krafthastigheten är för hög vilket förhindrar bäddkonsolidering (minska till 10-15 m/h spetshastighet)

En australisk guldverksamhet som upplevde minskande underflödestäthet från 52 % till 46 % fasta ämnen upptäcktes genom malmkarakterisering som lerhalten hade ökat från 8 % till 18 % . Genom att byta till ett flockningsmedel med ultrahög molekylvikt (22 miljoner Dalton) återställdes underflödestätheten till 54 % torrsubstans.

Hög överströmningsturbiditet

Grumligt spill indikerar ofullständig partikelfångning eller flockbrott. Det här problemet beror vanligtvis på:

• Överdosering av flockningsmedel som orsakar laddningsomkastning och återstabilisering av partiklar
• Överdriven blandningsintensitet bryter bildade flockar (minska pumphjulets hastighet eller använd skonsamma statiska blandare)
• Generering av ultrafina partiklar från förändringar i slipkretsen (lägg till sekundär flockningsmedelsdosering)
• Vattenkemi skiftar som påverkar ytladdning (pH, jonstyrka, organiskt innehåll)

Avancerade flockningsmedelsteknologier och -strategier

Den senaste utvecklingen inom flockningsmedelskemi och appliceringsmetoder erbjuder möjligheter till avsevärda prestandaförbättringar utöver konventionella enkelpolymermetoder.

Dubbla polymersystem

Sekventiell tillsats av två olika flockningsmedel kan överträffa enskilda polymerer i utmanande tillämpningar. Ett typiskt system använder en polymer med låg molekylvikt och hög laddningstäthet som ett konditioneringsmedel, följt av ett överbryggande flockningsmedel med hög molekylvikt. Detta tillvägagångssätt uppnåddes 35 % förbättring av sedimenteringshastigheten och 28 % minskning av kemikaliekostnaderna vid en brasiliansk järnmalmsverksamhet som bearbetar 15 miljoner ton årligen.

Den konditionerande polymeren neutraliserar ytladdningar och bildar mikroflockar, medan den överbryggande polymeren aggregerar dessa till stora, snabbt sedimenterande flockar. Kritiska framgångsfaktorer inkluderar rätt doseringsförhållande (typiskt 1:3 till 1:5 balsam till överbryggande polymer) och adekvat blandning mellan tillsatspunkterna.

Emulsions- och dispersionspolymerer

Emulsionsflockningsmedel ger högre aktivt innehåll (30-40%) jämfört med standardlösningar, vilket minskar frakt- och lagringskostnaderna. Dispersionspolymerer erbjuder snabb aktivering (under 10 minuter) jämfört med 30-60 minuter för konventionella produkter, vilket möjliggör mindre åldringstankar och mer responsiv processkontroll.

En zink-bly-verksamhet i Kanada som går över till emulsionspolymerer har genomförts årliga besparingar på $180 000 genom minskade fraktkostnader och mindre sminkanläggningar , med motsvarande eller något förbättrad förtjockningsprestanda.

Automatiserad doseringskontroll

Avancerade styrsystem optimerar doseringen av flockningsmedel i realtid baserat på matningsegenskaper och förtjockningsmedelsrespons. System som använder frammatningskontroll (justerar dosering baserat på fodertonnage, densitet och partikelstorlek) kombinerat med återkopplingskontroll (som svarar på underflödestäthet och överflödesklarhet) uppnår 10-15 % minskning av flockningsmedelsförbrukningen samtidigt som den bibehåller stabil prestanda genom fodervariationer.

Strömmande strömdetektorer ger realtidsmätning av ytladdningsförhållanden, vilket möjliggör exakta dosjusteringar. Implementeringskostnader på 50 000-150 000 USD betalas vanligtvis tillbaka inom 6-18 månader genom kemikaliebesparingar och förbättrad vattenåtervinning.

Ekonomiska överväganden och kostnadsoptimering

Flockningsmedelskostnader representerar vanligtvis $0,10-0,50 per ton bearbetad malm vilket gör dem till en betydande driftskostnad. Men värdet som levereras genom förbättrad förtjockningsprestanda överstiger vida de kemiska kostnaderna i de flesta operationer.

Värdeanalysramverk

Omfattande värdebedömning tar hänsyn till flera faktorer utöver rå kemikaliekostnad:

• Vattenåtervinning: Varje 1% förbättring av underflödestätheten återvinner cirka 1,5-2,0% mer processvatten, vilket minskar påfyllningskraven
• Genomströmning: Förbättrad avräkning möjliggör kapacitetsökningar på 10-25 % utan kapitalexpansion
• Nedströms påverkan: Bättre översvämningsklarhet minskar belastningen av återcirkulerande fasta partiklar på processkretsar
• Tillförlitlighet: Konsekvent prestanda minskar driftsvariabilitet och nödåtgärder

En kopparkoncentrator som bearbetar 40 000 ton per dag beräknade att den förbättrade underflödestätheten från 60 % till 65 % levererade fasta ämnen årligt värde på 2,8 miljoner dollar genom minskad färskvattenförbrukning och ökad bearbetningskapacitet , kontra ytterligare flockningsmedelskostnader på 400 000 USD årligen.

Konkurrensutvärderingsprocess

Regelbundna försök med flockningsmedel som jämför flera leverantörer säkerställer optimalt produktval och konkurrenskraftiga priser. Strukturerade utvärderingsprotokoll bör innehålla:

1. Laboratoriescreening av 4-6 kandidatprodukter från 2-3 leverantörer
2. Plantförsök av de 2-3 bästa artisterna under minst två veckors perioder
3. Ekonomisk analys inklusive kemikaliekostnader, prestandaförbättringar och operativa fördelar
4. Leveranssäkerhetsbedömning inklusive tillverkningsplatser och logistiktillförlitlighet

Genom att utföra sådana utvärderingar årligen eller när malmens egenskaper förändras väsentligt bibehålls optimal prestanda och kostnadseffektivitet.