بهبود عملکرد غلیظ کننده با استفاده از فلوکولانت های فرآوری مواد معدنی

فلوکولانت ها می توانند عملکرد غلیظ کننده را بهبود بخشند 15-40% در چگالی زیر جریان و کاهش زمان ته نشینی 30-60% زمانی که به درستی انتخاب و دوز مصرف شود. نوع پلیمر فلوکولانت مناسب، وزن مولکولی و چگالی بار مستقیماً بر تجمع ذرات، سرعت ته نشینی و راندمان شفاف سازی در عملیات فرآوری مواد معدنی تأثیر می گذارد.

ضخیم کننده ها عملیات واحدهای حیاتی در کارخانه های فرآوری مواد معدنی هستند که سرمایه و هزینه های عملیاتی قابل توجهی را مصرف می کنند. عملکرد ضعیف ضخیم کننده منجر به کاهش توان عملیاتی، مصرف بیش از حد آب و مشکلات پردازش پایین دست می شود. فلوکولانت ها به عنوان ابزار شیمیایی اولیه برای بهینه سازی این سیستم ها با پل زدن ذرات ریز به دانه های بزرگتر و سریعتر عمل می کنند.

معیارهای انتخاب فلوکولانت برای کاربردهای ضخیم کننده

انتخاب فلوکولانت مناسب مستلزم درک کانی شناسی سنگ معدن، توزیع اندازه ذرات، شیمی دوغاب و نتایج عملکرد مطلوب است. سیستم های معدنی مختلف به خصوصیات لخته ساز پاسخ متفاوتی می دهند.

فلوکولانت های آنیونی برای کاربردهای عمومی

پلی آکریل آمیدهای آنیونی نشان دهنده 70-80 درصد از لخته سازها در غلیظ کردن مواد معدنی استفاده می شود . این پلیمرها به طور موثر بر روی اکثر سنگ معدن های اکسید، زغال سنگ و کنسانتره فلزات پایه کار می کنند. لخته های آنیونی با وزن مولکولی بالا (12-20 میلیون دالتون) با چگالی بار متوسط ​​(20-40%) معمولاً عملکرد مطلوبی را برای ضخیم شدن باطله های مس و طلا ارائه می دهند.

یک معدن مس در شیلی با تغییر از لخته ساز 15 میلیون دالتون به محصول 18 میلیون دالتون، چگالی زیر جریان را از 58 درصد به 68 درصد مواد جامد افزایش داد، در حالی که به طور همزمان دوز را از 45 گرم در تن به 38 گرم در تن کاهش داد.

جایگزین های کاتیونی و غیر یونی

لخته‌های کاتیونی در سیستم‌های غنی از خاک رس که سطوح ذرات بارهای منفی دارند، برتری دارند. عملیات ماسه های فسفات، پتاس و نفت اغلب از پلیمرهای کاتیونی با وزن مولکولی بین 5 تا 12 میلیون دالتون استفاده می کنند. لخته سازهای غیر یونی در محیط های با شوری بالا یا جاهایی که شیمی آب به طور قابل توجهی در نوسان است کاربرد پیدا می کنند.

بهینه سازی دوز فلوکولانت و روش های افزودن

بهینه سازی دوز، بهبود عملکرد را در برابر هزینه های شیمیایی متعادل می کند. دوز بیش از حد پول را هدر می دهد و در واقع می تواند عملکرد را با ایجاد اثرات مصرف بیش از حد مانند تثبیت مجدد یا افزایش کدورت مایع رویی مختل کند.

الزامات رقیق سازی و اختلاط

آماده سازی مناسب فلوکولانت به طور قابل توجهی بر عملکرد تأثیر می گذارد. عمل استاندارد شامل تهیه راه حل ها در غلظت پلیمر فعال 0.05-0.2 درصد . سیستم‌های رقیق‌سازی دو مرحله‌ای با مخازن پیری، فعال‌سازی پلیمری بهتری نسبت به سیستم‌های تک مرحله‌ای دارند. زمان پیری برای هیدراتاسیون کامل پلیمر باید 30-60 دقیقه باشد.

مکان نقطه اضافه به شدت بر راندمان لخته سازی تأثیر می گذارد. نصب نقطه افزودن لخته 3-5 متر قبل از چاه خوراک، با اختلاط ملایم در خط، زمان تماس کافی را بدون برش بیش از حد که به لخته ها آسیب می رساند، می دهد. عملیات نیکل در غرب استرالیا به دست آمد 22 درصد بهبود در شفافیت سرریز با جابجایی نقطه اضافه آنها و نصب یک میکسر استاتیک.

اندازه گیری و نظارت بر عملکرد ضخیم کننده

نظارت سیستماتیک عملکرد بهینه سازی مبتنی بر داده و تشخیص زودهنگام مشکل را امکان پذیر می کند. شاخص های کلیدی عملکرد باید به طور مداوم یا در فواصل زمانی منظم ردیابی شوند.

معیارهای عملکرد بحرانی

• چگالی زیر جریان: شاخص اولیه عملکرد ضخیم کننده، که به طور مداوم با سنج های چگالی هسته ای یا به صورت دستی با مقیاس های مارسی اندازه گیری می شود.
• شفافیت سرریز: اندازه گیری به عنوان واحدهای کدورت نفلومتری (NTU) یا غلظت جامدات معلق، مقادیر هدف معمولاً زیر 200 NTU
• سرعت ته نشینی: از طریق آزمایش‌های ته‌نشینی تعیین شده است، که نشان‌دهنده اثربخشی لخته‌ساز با نرخ معمولی ۱۵-۴۰ متر در ساعت برای دوغاب‌های خوب لخته‌شده است.
• سطح تخت: برای عملکرد بهینه در عمق 30 تا 50 درصد غلیظ کننده نگهداری می شود
• گشتاور: افزایش گشتاور چنگک نشان دهنده مشکلات تراکم بستر یا لخته سازی ناکافی است

پروتکل های تست آزمایشگاهی

آزمایش منظم شیشه یا تست ته نشینی سیلندر عملکرد گیاه را تایید می کند و لخته های جایگزین را غربال می کند. یک پروتکل تست استاندارد شامل:

1. نمونه های خوراک نماینده را در تراکم خوراک گیاه جمع آوری کنید
2. محدوده دوز آزمایشی بین 50 تا 150 درصد دوز فعلی گیاه در 25 درصد افزایش
3. اندازه گیری میزان ته نشینی اولیه (30 ثانیه اول) و ته نشینی نهایی پس از 30 دقیقه
4. شفافیت مایع رویی و تراکم بستر ته نشین شده را تجزیه و تحلیل کنید
5. مشاهدات مربوط به اندازه لخته، قدرت و سرعت تشکیل را مستند کنید

عیب یابی مشکلات رایج عملکرد ضخیم کننده

مشکلات عملکرد به دلایل مختلفی از جمله تغییرپذیری خوراک، تغییرات شیمیایی آب، مشکلات تجهیزات، یا کاربرد نابهینه فلوکولانت نشات می‌گیرد. تشخیص سیستماتیک از اقدامات اصلاحی نادرست جلوگیری می کند.

تراکم پایین جریان پایین

هنگامی که تراکم جریان زیر هدف به زیر هدف کاهش می یابد، این عوامل را به ترتیب بررسی کنید:

• افزایش میزان رس در سنگ معدن خوراک کاهش نفوذپذیری (نیاز به لخته سازی با وزن مولکولی بالاتر)
• مصرف کم فلوکولانت یا اختلاط ضعیف که منجر به لخته سازی ناقص می شود
• بارگذاری بیش از حد هیدرولیک بیش از ظرفیت ضخیم کننده
• سرعت شن کش بسیار بالا از یکپارچگی بستر جلوگیری می کند (کاهش سرعت نوک 10-15 متر در ساعت)

یک عملیات طلای استرالیایی با کاهش چگالی زیر جریان از 52% به 46% مواد جامد کشف شده از طریق خصوصیات سنگ معدن که میزان خاک رس از 8 درصد به 18 درصد افزایش یافته است. . تغییر به یک لخته ساز با وزن مولکولی فوق العاده بالا (22 میلیون دالتون) چگالی جریان زیرین را به 54 درصد جامدات بازگرداند.

کدورت سرریز بالا

سرریز کدر نشان دهنده جذب ناقص ذرات یا شکستن لخته است. این مشکل معمولاً ناشی از:

• مصرف بیش از حد فلوکولانت باعث برگشت بار و تثبیت مجدد ذرات می شود
• شدت اختلاط بیش از حد شکستن لخته های تشکیل شده (کاهش سرعت پروانه یا استفاده از میکسرهای ساکن ملایم)
• تولید ذرات بسیار ریز از تغییرات مدار سنگ زنی (افزودن دوز فلوکولانت ثانویه)
• تغییرات شیمیایی آب که بر بار سطحی تأثیر می گذارد (pH، قدرت یونی، محتوای آلی)

فن آوری ها و استراتژی های فلوکولانت پیشرفته

پیشرفت‌های اخیر در شیمی لخته‌ساز و روش‌های کاربردی، فرصت‌هایی را برای بهبود عملکرد قابل توجهی فراتر از رویکردهای معمولی تک پلیمری ارائه می‌دهد.

سیستم های دو پلیمری

افزودن متوالی دو لخته ساز مختلف می تواند در کاربردهای چالش برانگیز از پلیمرهای منفرد بهتر عمل کند. یک سیستم معمولی از یک پلیمر با وزن مولکولی کم و با چگالی بار بالا به عنوان یک حالت دهنده استفاده می کند و به دنبال آن از یک فلوکولانت پل زدن با وزن مولکولی بالا استفاده می کند. این رویکرد محقق شد 35 درصد بهبود در نرخ ته نشینی و 28 درصد کاهش در هزینه های شیمیایی در یک عملیات سنگ آهن برزیل که سالانه 15 میلیون تن فرآوری می کند.

پلیمر حالت‌دهنده بارهای سطحی را خنثی می‌کند و میکروفلوک‌ها را تشکیل می‌دهد، در حالی که پلیمر پل‌کننده آن‌ها را به لخته‌های بزرگ و سریع ته نشین می‌کند. عوامل مهم موفقیت عبارتند از نسبت دوز مناسب (معمولاً 1:3 تا 1:5 حالت دهنده به پلیمر پل زدن) و اختلاط کافی بین نقاط اضافه.

پلیمرهای امولسیونی و پراکندگی

لخته های امولسیونی در مقایسه با محلول های استاندارد، محتوای فعال بالاتری (30 تا 40 درصد) ارائه می دهند و هزینه های حمل و نقل و ذخیره سازی را کاهش می دهند. پلیمرهای پراکنده فعال سازی سریع (زیر 10 دقیقه) را در مقابل 30 تا 60 دقیقه برای محصولات معمولی ارائه می دهند و مخازن پیری کوچکتر و کنترل فرآیند پاسخگوتر را ممکن می سازند.

عملیات روی-سرب در کانادا با تغییر به پلیمرهای امولسیونی محقق شد صرفه جویی سالانه 180000 دلار از طریق کاهش هزینه های حمل و نقل و امکانات آرایش کوچکتر ، با عملکرد ضخیم کننده معادل یا کمی بهبود یافته است.

کنترل دوز خودکار

سیستم های کنترل پیشرفته دوز فلوکولانت را در زمان واقعی بر اساس ویژگی های خوراک و پاسخ ضخیم کننده بهینه می کنند. سیستم‌هایی که از کنترل پیش‌خور استفاده می‌کنند (تنظیم دوز بر اساس تناژ خوراک، چگالی و اندازه ذرات) همراه با کنترل بازخورد (واکنش به چگالی زیر جریان و شفافیت سرریز) کاهش 10-15 درصدی مصرف لخته در حالی که عملکرد پایدار را از طریق تغییرات خوراک حفظ می کند.

آشکارسازهای جریان جریان اندازه گیری بلادرنگ شرایط بار سطحی را فراهم می کنند و امکان تنظیم دقیق دوز را فراهم می کنند. هزینه های اجرای 50000-150000 دلار معمولاً طی 6 تا 18 ماه از طریق صرفه جویی در مواد شیمیایی و بهبود بازیافت آب بازپرداخت می شود.

ملاحظات اقتصادی و بهینه سازی هزینه

هزینه های فلوکولانت معمولا نشان می دهد 0.10-0.50 دلار به ازای هر تن سنگ معدن فرآوری شده ، آنها را به یک هزینه عملیاتی قابل توجه تبدیل می کند. با این حال، ارزش ارائه شده از طریق بهبود عملکرد ضخیم کننده بسیار بیشتر از هزینه شیمیایی در اکثر عملیات است.

چارچوب تحلیل ارزش

ارزیابی ارزش جامع عوامل متعددی را فراتر از هزینه مواد شیمیایی خام در نظر می گیرد:

• بازیابی آب: هر 1% بهبود در چگالی زیر جریان تقریباً 1.5-2.0% آب فرآیند بیشتری را بازیابی می کند و نیاز به آرایش را کاهش می دهد.
• توان عملیاتی: ته نشینی بهبود یافته امکان افزایش 10 تا 25 درصدی ظرفیت را بدون افزایش سرمایه فراهم می کند.
• ضربه پایین دست: شفافیت سرریز بهتر بارهای جامد در حال چرخش را در مدارهای فرآیند کاهش می دهد.
• قابلیت اطمینان: عملکرد ثابت تنوع عملیاتی و مداخلات اضطراری را کاهش می دهد

یک تغلیظ مس که 40000 تن در روز پردازش می کند، محاسبه می کند که چگالی زیر جریان را از 60٪ به 65٪ مواد جامد تحویل می دهد. ارزش سالانه 2.8 میلیون دلار از طریق کاهش مصرف آب شیرین و افزایش ظرفیت پردازش ، در مقابل هزینه های اضافی لخته 400000 دلار در سال.

فرآیند ارزیابی رقابتی

آزمایش‌های منظم فلوکولانت با مقایسه چندین تامین‌کننده، انتخاب بهینه محصول و قیمت رقابتی را تضمین می‌کند. پروتکل های ارزیابی ساختاریافته باید شامل موارد زیر باشد:

1. غربالگری آزمایشگاهی 4-6 محصول کاندید از 2-3 تامین کننده
2. آزمایشات گیاهی 2 تا 3 بازیگر برتر در دوره های حداقل 2 هفته ای
3. تجزیه و تحلیل اقتصادی شامل هزینه های شیمیایی، بهبود عملکرد و مزایای عملیاتی
4. ارزیابی امنیت تامین شامل مکان های تولید و قابلیت اطمینان لجستیک

انجام چنین ارزیابی‌هایی به صورت سالانه یا زمانی که ویژگی‌های سنگ تغییر می‌کند، عملکرد بهینه و کارایی هزینه را به طور قابل ملاحظه‌ای حفظ می‌کند.