Miglioramento delle prestazioni dell'addensante utilizzando flocculanti per la lavorazione dei minerali

I flocculanti possono migliorare le prestazioni dell'addensante 15-40% nella densità di sottoflusso e riduzione del tempo di sedimentazione del 30-60% se opportunamente selezionati e dosati. Il giusto tipo di polimero flocculante, il peso molecolare e la densità di carica influiscono direttamente sull'aggregazione delle particelle, sulla velocità di sedimentazione e sull'efficienza di chiarificazione nelle operazioni di lavorazione dei minerali.

Gli addensanti sono operazioni unitarie critiche negli impianti di lavorazione dei minerali, che consumano notevoli costi di capitale e operativi. Le scarse prestazioni dell'addensante comportano una produttività ridotta, un consumo eccessivo di acqua e problemi di lavorazione a valle. I flocculanti fungono da strumento chimico principale per ottimizzare questi sistemi collegando le particelle fini in aggregati più grandi e a sedimentazione più rapida.

Criteri di selezione del flocculante per applicazioni di addensanti

La selezione del flocculante appropriato richiede la comprensione della mineralogia del minerale, della distribuzione delle dimensioni delle particelle, della chimica dei liquami e dei risultati prestazionali desiderati. Diversi sistemi minerali rispondono in modo diverso alle caratteristiche del flocculante.

Flocculanti anionici per applicazioni generali

Rappresentano le poliacrilammidi anioniche Il 70-80% dei flocculanti utilizzati negli addensanti minerali . Questi polimeri funzionano efficacemente sulla maggior parte dei minerali di ossido, carbone e concentrati di metalli di base. I flocculanti anionici ad alto peso molecolare (12-20 milioni di Dalton) con densità di carica media (20-40%) in genere forniscono prestazioni ottimali per l'ispessimento degli sterili di rame e oro.

Una miniera di rame in Cile ha aumentato la densità del sottoflusso dal 58% al 68% di solidi passando da un flocculante da 15 milioni di Dalton a un prodotto da 18 milioni di Dalton, riducendo contemporaneamente il dosaggio da 45 g/t a 38 g/t.

Alternative cationiche e non ioniche

I flocculanti cationici eccellono nei sistemi ricchi di argilla in cui le superfici delle particelle trasportano cariche negative. Le operazioni con fosfato, potassio e sabbie bituminose impiegano spesso polimeri cationici con pesi molecolari compresi tra 5 e 12 milioni di Dalton. I flocculanti non ionici trovano applicazione in ambienti ad alta salinità o dove la chimica dell'acqua fluttua in modo significativo.

Ottimizzazione del dosaggio del flocculante e dei metodi di aggiunta

L'ottimizzazione del dosaggio bilancia i miglioramenti delle prestazioni con i costi dei prodotti chimici. Un dosaggio eccessivo comporta uno spreco di denaro e può effettivamente compromettere le prestazioni causando effetti di sovradosaggio come ristabilizzazione o aumento della torbidità del surnatante.

Requisiti di diluizione e miscelazione

Una corretta preparazione del flocculante influisce in modo significativo sulle prestazioni. La pratica standard prevede la preparazione di soluzioni a Concentrazione di polimero attivo 0,05-0,2%. . I sistemi di diluizione a due stadi con serbatoi di invecchiamento forniscono una migliore attivazione dei polimeri rispetto ai sistemi a stadio singolo. Il tempo di invecchiamento dovrebbe essere di 30-60 minuti per la completa idratazione del polimero.

La posizione del punto di aggiunta influenza in modo critico l'efficienza della flocculazione. L'installazione del punto di aggiunta del flocculante 3-5 metri prima del pozzo di alimentazione, con una delicata miscelazione in linea, consente un tempo di contatto adeguato senza un taglio eccessivo che danneggia i fiocchi. Realizzata un'operazione di nichel nell'Australia occidentale Miglioramento del 22% nella chiarezza dell'overflow riposizionando il punto di addizione e installando un miscelatore statico.

Misurazione e monitoraggio delle prestazioni dell'addensante

Il monitoraggio sistematico delle prestazioni consente l'ottimizzazione basata sui dati e il rilevamento tempestivo dei problemi. Gli indicatori chiave di prestazione dovrebbero essere monitorati continuamente o a intervalli regolari.

Metriche prestazionali critiche

• Densità del sottoflusso: L'indicatore principale delle prestazioni dell'addensante, misurato in continuo con misuratori di densità nucleare o manualmente con scale Marcy
• Chiarezza di overflow: Misurato come unità di torbidità nefelometrica (NTU) o concentrazione di solidi sospesi, valori target generalmente inferiori a 200 NTU
• Velocità di assestamento: Determinato attraverso test di sedimentazione, che indicano l'efficacia del flocculante con velocità tipiche di 15-40 m/h per liquami ben flocculati
• Livello del letto: Mantenuto al 30-50% della profondità dell'addensante per un funzionamento ottimale
• Coppia: Gli aumenti della coppia del rastrello indicano problemi di compattazione del letto o flocculazione inadeguata

Protocolli di test di laboratorio

Test regolari sui vasi o test di sedimentazione dei cilindri convalidano le prestazioni dell'impianto e selezionano flocculanti alternativi. Un protocollo di test standard prevede:

1. Raccogliere campioni di mangime rappresentativi alla densità del mangime delle piante
2. Il dosaggio di prova varia dal 50 al 150% del dosaggio attuale della pianta con incrementi del 25%.
3. Misurare la velocità di assestamento iniziale (primi 30 secondi) e l'assestamento finale dopo 30 minuti
4. Analizzare la limpidezza del surnatante e la densità del letto stabilizzato
5. Documentare le osservazioni su dimensioni, forza e velocità di formazione dei fiocchi

Risoluzione dei problemi comuni relativi alle prestazioni dell'addensatore

I problemi di prestazione derivano da varie cause, tra cui la variabilità dell'alimentazione, i cambiamenti nella chimica dell'acqua, problemi alle apparecchiature o un'applicazione non ottimale del flocculante. La diagnosi sistematica impedisce azioni correttive errate.

Scarsa densità di sottoflusso

Quando la densità dell'underflow scende al di sotto del target, esaminare questi fattori in sequenza:

• L'aumento del contenuto di argilla nel minerale di alimentazione riduce la permeabilità (richiede un flocculante a peso molecolare più elevato)
• Sottodosaggio del flocculante o scarsa miscelazione con conseguente flocculazione incompleta
• Carico idraulico eccessivo che supera la capacità dell'addensatore
• La velocità del rastrello è troppo elevata per impedire il consolidamento del letto (ridurre a 10-15 m/h la velocità in punta)

Un'operazione aurifera australiana che ha registrato un calo della densità di sottoflusso dal 52% al 46% di solidi scoperto attraverso la caratterizzazione del minerale che il contenuto di argilla era aumentato dall'8% al 18% . Il passaggio a un flocculante ad altissimo peso molecolare (22 milioni di Dalton) ha ripristinato la densità del sottoflusso al 54% di solidi.

Torbidità di troppopieno elevata

Il trabocco torbido indica una cattura incompleta delle particelle o la rottura dei fiocchi. Questo problema comunemente deriva da:

• Il sovradosaggio di flocculante causa inversione di carica e ristabilizzazione delle particelle
• Intensità di miscelazione eccessiva che rompe i fiocchi formati (ridurre la velocità della girante o utilizzare miscelatori statici delicati)
• Generazione di particelle ultrafini da modifiche al circuito di macinazione (aggiungere dosaggio flocculante secondario)
• Cambiamenti nella chimica dell’acqua che influiscono sulla carica superficiale (pH, forza ionica, contenuto organico)

Tecnologie e strategie flocculanti avanzate

I recenti sviluppi nella chimica dei flocculanti e nei metodi di applicazione offrono opportunità per miglioramenti sostanziali delle prestazioni oltre gli approcci convenzionali a singolo polimero.

Sistemi a doppio polimero

L'aggiunta sequenziale di due diversi flocculanti può sovraperformare i singoli polimeri in applicazioni impegnative. Un sistema tipico utilizza un polimero a basso peso molecolare e ad alta densità di carica come condizionatore, seguito da un flocculante a ponte ad alto peso molecolare. Questo approccio è stato raggiunto Miglioramento del 35% nel tasso di sedimentazione e riduzione del 28% dei costi chimici in un'attività brasiliana di produzione di minerale di ferro che lavora 15 milioni di tonnellate all'anno.

Il polimero condizionante neutralizza le cariche superficiali e forma microfiocchi, mentre il polimero ponte li aggrega in fiocchi grandi e a sedimentazione rapida. I fattori critici di successo includono un rapporto di dosaggio adeguato (tipicamente da 1:3 a 1:5 tra condizionatore e polimero ponte) e un'adeguata miscelazione tra i punti di aggiunta.

Polimeri in emulsione e dispersione

I flocculanti in emulsione forniscono un contenuto attivo più elevato (30-40%) rispetto alle soluzioni standard, riducendo i costi di spedizione e stoccaggio. I polimeri in dispersione offrono un'attivazione rapida (meno di 10 minuti) rispetto ai 30-60 minuti dei prodotti convenzionali, consentendo serbatoi di invecchiamento più piccoli e un controllo del processo più reattivo.

Realizzata un'operazione zinco-piombo in Canada che passa ai polimeri in emulsione risparmio annuo di $ 180.000 grazie alla riduzione dei costi di trasporto e alle strutture di trucco più piccole , con prestazioni dell'addensante equivalenti o leggermente migliorate.

Controllo automatizzato del dosaggio

I sistemi di controllo avanzati ottimizzano il dosaggio del flocculante in tempo reale in base alle caratteristiche dell'alimentazione e alla risposta dell'addensante. I sistemi che utilizzano il controllo feedforward (regolazione del dosaggio in base al tonnellaggio, alla densità e alla dimensione delle particelle del mangime) combinato con il controllo feedback (in risposta alla densità del sottoflusso e alla limpidezza del trabocco) raggiungono Riduzione del 10-15% del consumo di flocculante pur mantenendo prestazioni stabili attraverso le variazioni dell'alimentazione.

I rilevatori di corrente in streaming forniscono una misurazione in tempo reale delle condizioni di carica superficiale, consentendo regolazioni precise del dosaggio. I costi di implementazione, compresi tra 50.000 e 150.000 dollari, vengono in genere ammortizzati entro 6-18 mesi grazie al risparmio di prodotti chimici e al miglioramento del recupero dell'acqua.

Considerazioni economiche e ottimizzazione dei costi

I costi del flocculante rappresentano tipicamente $ 0,10-0,50 per tonnellata di minerale lavorato , rendendoli una spesa operativa significativa. Tuttavia, il valore offerto dal miglioramento delle prestazioni dell’addensante supera di gran lunga il costo dei prodotti chimici nella maggior parte delle operazioni.

Quadro di analisi del valore

La valutazione completa del valore considera molteplici fattori oltre al costo dei prodotti chimici grezzi:

• Recupero dell'acqua: ogni miglioramento dell'1% nella densità del sottoflusso recupera circa l'1,5-2,0% in più di acqua di processo, riducendo i requisiti di reintegro
• Produttività: una migliore stabilizzazione consente aumenti di capacità del 10-25% senza espansione del capitale
• Impatto a valle: una migliore trasparenza del trabocco riduce i carichi di solidi in ricircolo sui circuiti di processo
• Affidabilità: prestazioni costanti riducono la variabilità operativa e gli interventi di emergenza

Un concentratore di rame che processa 40.000 tonnellate al giorno ha calcolato che migliorando la densità del sottoflusso dal 60% al 65% dei solidi erogati valore annuo di 2,8 milioni di dollari grazie alla riduzione del consumo di acqua dolce e all’aumento della capacità di trattamento , rispetto a costi aggiuntivi del flocculante di $ 400.000 all'anno.

Processo di valutazione competitiva

Prove regolari di flocculanti che confrontano più fornitori garantiscono una selezione ottimale dei prodotti e prezzi competitivi. I protocolli di valutazione strutturati dovrebbero includere:

1. Screening di laboratorio di 4-6 prodotti candidati da 2-3 fornitori
2. Prove su impianti dei 2-3 migliori risultati per periodi minimi di 2 settimane
3. Analisi economica comprendente costi chimici, miglioramenti delle prestazioni e vantaggi operativi
4. Valutazione della sicurezza della fornitura, compresi i luoghi di produzione e l'affidabilità logistica

L'esecuzione di tali valutazioni annualmente o quando le caratteristiche del minerale cambiano in modo sostanziale mantiene prestazioni ottimali ed efficienza in termini di costi.