Hoe een flotatiemachine werkt: principes, typen en reagensoverwegingen

Hoe een flotatiemachine werkt: het kernmechanisme

Een flotatiemachine scheidt waardevolle mineralen uit gangsteen door de juiste omstandigheden te creëren waarin geselecteerde deeltjes zich aan luchtbellen hechten en opstijgen tot een schuimlaag. De machine zelf creëert geen selectiviteit. Het biedt een gecontroleerde omgeving waarin de vrijmaking van mineralen, de oppervlaktechemie, de belgrootte, de pulpstroom en de schuimstabiliteit kunnen samenwerken. In een goed beheerd circuit maakt de flotatiecel deel uit van een keten die begint in de maalmolen en doorgaat via conditionering van reagentia, voorbewerken, wegvangen en reinigen.

De werkvolgorde is gemakkelijker te begrijpen in vier fasen. Eerst komt geconditioneerde pulp de cel binnen. Ten tweede verspreiden het rotorblad en het luchtsysteem de lucht in kleine belletjes. Ten derde botsen hydrofobe deeltjes met bellen, hechten zich vast en vormen bellen-deeltjesaggregaten. Ten vierde stijgt het schuim op, loopt weg en stroomt over in de wasserette, terwijl hydrofiele deeltjes met de residuen weggaan. Elke fase heeft een meetbaar effect op de terugwinning en de kwaliteit van het concentraat. Daarom besteden operators veel aandacht aan de luchtsnelheid, de waaiersnelheid, de schuimdiepte, de toevoerdichtheid en de toevoeging van reagentia.

Een flotatiecel heeft verschillende functionele subsystemen: een tank die de pulp vasthoudt, een roermechanisme dat vaste stoffen in suspensie houdt en lucht verspreidt, een luchttoevoervoorziening, een schuimafvoersysteem en een aandrijf- en besturingspakket. In zelfaanzuigende cellen zuigt de waaierwerking lucht uit de atmosfeer. In cellen met geforceerde luchttoevoer voert een ventilator lucht aan via een aparte leiding, waardoor de operator meer directe controle heeft over de beluchting. Het metallurgische resultaat hangt minder af van het label op de cel en meer van hoe deze subsystemen overeenkomen met het erts, de circuittaak en het operationele doel.

Verblijftijd is een van de eerste controles bij elke flotatietoepassing. Een cel die te klein is voor de pulpstroom zal kortsluiting veroorzaken, de contacttijd tussen bellen en deeltjes verkorten en niet-vrijgemaakte of slecht geconditioneerde deeltjes in de residuen duwen. Een cel die te groot is, kan de retentie verbeteren, maar kan ook de kapitaalkosten, de stroomvraag en de problemen met de schuimbeheersing verhogen. Het praktische doel is niet de maximale verblijftijd; het is voldoende tijd om het doelmineraal te conditioneren, te hechten en terug te winnen zonder de schuimfase te overbelasten.

Schuimgedrag is het zichtbare resultaat van veel verborgen variabelen. Een broos schuim kan duiden op een lage schuimdosering, overmatig waswater of te veel beluchting. Een taai, aanhoudend schuim kan wijzen op een hoge schuimdosering, fijne klei of een hoge pulpdichtheid. Geen van beide omstandigheden is automatisch goed of slecht. De operator moet het uiterlijk van het schuim in verband brengen met de testresultaten, de massatrekkracht en de stroomafwaartse prestaties. Een stabiel schuim dat te veel ganggesteente bevat, kan de kwaliteit van het concentraat net zo snel verlagen als een zwak schuim het herstelvermogen kan verminderen.

Principes die bepalend zijn voor herstel en graad

De flotatie hangt af van het verschil in oppervlaktebevochtigbaarheid tussen mineralen. Een waardevol deeltje met een hydrofoob oppervlak zal zich gemakkelijker aan een luchtbel hechten dan een hydrofiel gangsteendeeltje. Verzamelaaren creëren of versterken de hydrofobiciteit, schuimers stabiliseren de bellenfilm, activatoren bereiden een mineraaloppervlak voor op collectorwerking en kalmerende middelen verminderen de flotatie van ongewenste mineralen. pH-modificatoren veranderen de chemie van de pulp en beïnvloeden zowel de minerale oppervlakken als de activiteit van de reagentia. De cel moet dan voldoende botsingsmogelijkheden bieden en een schuimomgeving waarin de geselecteerde deeltjes zich kunnen concentreren.

Herstel en helling bewegen gewoonlijk in tegengestelde richtingen wanneer een enkele operationele variabele wordt gewijzigd. Het verhogen van de luchtsnelheid kan het beloppervlak en het herstel vergroten, maar het kan ook de meevoering van fijn ganggesteente vergroten en de kwaliteit verminderen. Het verhogen van de schuimdiepte kan de afvoer en het niveau verbeteren, maar kan de massatrek en het herstel verminderen als het schuim te stabiel wordt. Het verhogen van de waaiersnelheid kan de ophanging en de botsingsfrequentie verbeteren, maar overmatige turbulentie kan deeltjes losmaken van luchtbellen en de slijtage vergroten. Het bruikbare werkingsvenster is daarom een ​​balans, en niet een enkel instelpunt.

Wat gebeurt er als de luchtprijs stijgt?

De onderstaande grafiek is kwalitatief, maar weerspiegelt een algemeen patroon in mechanische flotatiecellen. Naarmate de luchtsnelheid vanaf een laag niveau toeneemt, hebben het beloppervlak en het herstel de neiging toe te nemen. Voorbij een bepaald punt kan de schuimstabiliteit afnemen, kan de meesleur toenemen en kan het moeilijker worden de cel onder controle te houden. Het exacte keerpunt hangt af van het type opschuimer en de dosering, de pulpdichtheid, de deeltjesgrootte en de taak van de cel.

Voor fabrieksteams is de praktijkles het behandelen van luchttarieven als onderdeel van een gekoppeld systeem. Als er meer lucht wordt toegevoegd, moeten de schuimdiepte, de schuimdosering en de massatrek mogelijk ook worden aangepast. Een verandering die in één cel nuttig lijkt, kan een circulerende belasting in het reinigingscircuit veroorzaken of meer fijn ganggesteente naar het uiteindelijke concentraat sturen. De beste resultaten komen uit korte, gecontroleerde tests met bemonstering voor en na elke verandering.

Typen flotatiemachines en waar ze passen

Flotatiecellen worden vaak gegroepeerd op luchttoevoer, roerstijl en plicht. Zelfaanzuigende mechanische cellen gebruiken de waaier om lucht in de pulp te zuigen. Ze zijn eenvoudig te bedienen en geschikt voor vele kleine tot middelgrote circuits, voorbewerkingen en toepassingen waarbij een aparte ventilator niet wenselijk is. Mechanische cellen met geforceerde lucht maken gebruik van een externe luchttoevoer en afzonderlijke waaierwerking, wat meer flexibiliteit geeft in diepere tanks en grotere eenheidsvolumes. De keuze hiertussen moet gebaseerd zijn op testwerk, circuitindeling, onderhoudstoegang en het vereiste regelbereik, en niet op een algemene voorkeur voor één ontwerp.

BF-type cellen worden gewoonlijk geselecteerd vanwege mechanische zelfaanzuiging, robuuste roering en eenvoudige bediening. Ze kunnen praktisch geschikt zijn voor voorbewerken en wegvangen waarbij het circuit een betrouwbare ophanging van vaste stoffen en eenvoudige luchtregeling nodig heeft. XCF/KYF-type cellen worden vaak gebruikt waar geforceerde lucht, grotere volumes en een stabielere beluchtingsregeling belangrijk zijn. Ze zijn geschikt voor grootschalige voorbewerkings- en schoonmaakwerkzaamheden als het voer goed is voorbereid en de operator over de instrumenten beschikt om lucht en schuim te beheren. JJF-type cellen worden vaak toegepast bij taken waarbij stabiel schuim en gematigde beluchting nodig zijn, terwijl GF- en CLF-ontwerpen kunnen worden overwogen waar specifieke schuimverwerking, grove deeltjes of omstandigheden met hoge dichtheid een andere mechanische opstelling vereisen.

De drie onderstaande uitrustingsopties illustreren hoe het celontwerp verandert tijdens het gebruik. Een kleinere zelfaanzuigende cel kan de juiste keuze zijn voor een compact circuit, terwijl een geforceerde luchtcel en een grote flotatiemachine vaker worden overwogen wanneer doorvoer, regelbereik en aantal eenheden de doorslaggevende factoren worden.

BF-type zelfaanzuigende flotatiemachine Zelfaanzuigende mechanische flotatiecel voor compacte circuits, met geïntegreerde lucht- en mestafzuiging en modellen van 0,15 tot 24 m3. Bekijk Product →

XCF/KYF flotatiemachineserie Het gecombineerde XCFII-aanzuig- en KYFII-gelijkstroomtankontwerp ondersteunt horizontale lay-outs en vermindert de behoefte aan schuimpompen bij retour van middelgrote mijnen. Bekijk Product →

Grote flotatiemachines voor installaties met hoge doorvoer Flotatieapparatuur met hoge capaciteit voor het uitbreiden van ertsbehandelingsinstallaties, waaronder XCF/KYF- en CLF-modellen met een breed aanpassingsvermogen aan mineralen en ondersteuning voor het terugwinnen van hulpbronnen. Bekijk Product →

Celtype is slechts een deel van de selectie. Het aantal cellen in serie, de configuratie voor voorbewerken, wegvangen en reinigen, de deeltjesgrootteverdeling van het voer en het reagensschema hebben allemaal invloed op het eindresultaat. Een grote cel met een kortsluittoevoerbox zal minder goed presteren dan een kleinere cel met goed ontworpen schotten en een stabiele pulpstroom. Een zelfaanzuigende cel met slecht onderhoud van de luchtinlaat zal zich gedragen als een slecht afgestelde geforceerde luchtcel. Het mechanische ontwerp moet het metallurgische werk ondersteunen.

Overwegingen bij reagens: verzamelaars, opschuimers, activatoren, depressiva, pH-modificatoren

Reagensselectie is waar flotatie mineraalspecifiek wordt. Een collector die goed werkt voor het ene sulfide kan voor een ander sulfide ineffectief of niet-selectief zijn. Een opschuimer die in een kopercircuit mooi schuim geeft, kan in een talkrijk of kleirijk voer te hardnekkig zijn. Het reagensschema moet worden opgebouwd op basis van mineralogie, bevrijdingsgrootte, waterchemie en testwerk, en vervolgens worden bevestigd in een vergrendeld cyclusprogramma voordat het ontwerp op volledige schaal wordt uitgevoerd. De dosering dient te worden uitgedrukt in grammen per ton droogvoer, met duidelijke toevoegingspunten en conditioneringstijden.

Verzamelaars worden meestal in fasen toegevoegd. Een kleine hoeveelheid in de maalmolen of conditioneringstank kan de oppervlaktereactie op gang brengen, terwijl een extra collector in de voorbewerkingscel de flotatiekinetiek in stand kan houden. Een overdosering van de verzamelaar kan de terugwinning vergroten, maar de selectiviteit verminderen, wat leidt tot een grotere meevoering van ganggesteenten en moeilijke reiniging. Bij onderdosering kunnen waardevolle mineralen in de residuen achterblijven, vooral grove of gedeeltelijk vrijgekomen deeltjes. Opschuimers hebben soortgelijke zorg nodig. Te weinig schuimer geeft een zwak, onstabiel schuim en een slechte overloop. Te veel opschuimer geeft een taai schuim dat moeilijk weg te lekken is en mogelijk fijner ganggesteente bevat.

Controlelijst voor reagensselectie

Temperatuur en conditioneringstijd zijn ook van belang. Een collector die in de ene plant 8 tot 10 minuten conditionering nodig heeft, kan in een andere plant een andere tijd nodig hebben, omdat het erts fijner is, de pH anders is of de waterchemie interfereert. De operator moet de dosering, pH, conditioneringstijd en flotatiereactie samen registreren. Wanneer er een verandering van reagens wordt doorgevoerd, zou de eerste vraag moeten zijn of de verandering de selectiviteit bij de beoogde terugwinning verbeterde, en niet alleen of het schuim er beter uitzag.

Ontwerp- en werkingscontroles voordat u koopt

De eerste aankoopvraag is niet “welke cel is het beste?” Het is “welke taak moet deze cel vervullen?” Een ruwere cel heeft een andere retentie, schuimbehandeling en slijtagebescherming nodig dan een schonere cel. Een aasetercel heeft mogelijk een hogere massatrekkracht en sterkere agitatie nodig. Een schonere cel heeft mogelijk dieper schuim, waswater en een zorgvuldiger luchtcontrole nodig. De circuitopstelling moet worden gedefinieerd voordat het celvolume wordt geselecteerd, omdat het aantal trappen en de circulerende belasting de effectieve verblijftijd bepalen.

Gebruik een eenvoudige berekening om het celvolume te controleren. De nominale retentietijd is het celvolume gedeeld door de pulpastroom. Een cel van 100 m³ die 300 m³/u pulp behandelt, heeft een nominale retentie van ongeveer 20 minuten, voordat rekening wordt gehouden met kortsluiting en dood volume. Als het testwerk 24 tot 30 minuten voorbewerken vergt, is één cel mogelijk niet genoeg, of heeft het circuit mogelijk een andere celopstelling nodig. Deze berekening vervangt geen proefwerk, maar geeft snel aan of een voorgestelde indeling in de juiste range zit.

Projectreferenties zijn nuttig als ze aansluiten bij de taak. Een circuit dat zinkflotatie verzorgt met een specifieke toevoer- en reinigingsregeling kan praktische zaken aan het licht brengen die een algemene brochure niet kan. De Technische hervorming van de zinkflotatie van 3.000 t/d is een voorbeeld van hoe celselectie, circuitindeling en operationele doelstellingen met elkaar verbonden zijn in een echt project. De nuttige les is niet om het stroomschema te kopiëren, maar om te vragen welke omstandigheden ervoor zorgden dat dat stroomschema werkte en of uw erts- en locatieomstandigheden vergelijkbaar zijn.

Vraag voordat u een bestelling plaatst een duidelijke scope aan: celvolume, effectief volume, waaiersnelheid, motorvermogen, luchtbehoefte, schuimoverloopregeling, lijst met slijtageonderdelen, funderingsbelastingen en besturingsinterface. Vraag naar het aanbevolen bedrijfsbereik, niet alleen naar het ontwerppunt. Een flotatiecircuit dat goed werkt bij één voedingssnelheid, maar niet kan worden teruggebracht naar een capaciteit van 60 procent, zal problemen veroorzaken tijdens de inbedrijfstelling en marktveranderingen. Hetzelfde geldt voor ertswisselingen: een circuit dat slechts op één mengsel is afgestemd, kan moeite hebben als de put naar een andere zone beweegt.

Veelvoorkomende bedieningsproblemen en oplossingen

De meeste flotatieproblemen manifesteren zich als een verandering in de schuim-, massatrek-, graad- of residuentest. De exploitant moet eerst bevestigen dat het voer stabiel is. Een plotselinge verandering in maalgrootte, pulpdichtheid, pH of reagensstroom kan op een celprobleem lijken als de cel alleen op de voeding reageert. Nadat de voerstabiliteit is gecontroleerd, controleert u de lucht, de schuimdiepte en de toestand van de waaier. Een versleten waaier kan de luchtverspreiding en de ophanging van vaste stoffen verminderen zonder dat het instelpunt verandert.

Een veelgemaakte fout is het corrigeren van een probleem met de kwaliteit door meer kalmeringsmiddel toe te voegen voordat u de schuimdiepte en het waswater controleert. Een andere is het verhogen van de verzamelaardosering als het echte probleem onvoldoende bevrijding is. Een snelle controle van de deeltjesgrootte kan veel reagens besparen. Als het doelmineraal nog steeds met gangsteen is opgesloten, kan geen enkele flotatiecel het schoon scheiden. De praktische reactie kan een verandering van maalgraad, een nieuwe maalstap of een andere circuitconfiguratie zijn, en niet een hogere dosis reagens.

Mechanische controles verdienen dezelfde aandacht als chemische controles. Luchtleidingen kunnen schalen of blokkeren. Waaiers kunnen ongelijkmatig slijten. Statoropeningen kunnen opengaan. Schuimwaslippen kunnen ongelijkmatig worden. Een cel die zijn luchtverspreiding heeft verloren, zal vaak een vlak schuim en hoge residuenverliezen vertonen, zelfs als het bedieningspaneel er normaal uitziet. Een maandelijkse inspectie waarbij de speling van de rotor, de toestand van de luchtleiding, de instelling van de schuimdiepte en de motorstroom worden geregistreerd, kan drift aan het licht brengen voordat dit een metallurgisch probleem wordt.

Wat u moet opnemen in een flotatietest- en opschalingsprogramma

Een nuttig flotatietestprogramma begint met een representatief monster en een duidelijke vraag. Is het doel om de selectie van reagentia te bevestigen, celtypen te vergelijken, de retentietijd te schatten of de prestaties van schonere stoffen te voorspellen? Het monster moet de verwachte voeding vertegenwoordigen, inclusief het bereik van oxidatie, verandering en bevrijding dat de plant zal zien. Eén enkel hoogwaardig monster kan een optimistisch resultaat opleveren dat moeilijk op volledige schaal te reproduceren is.

Mineralogie moet vóór of naast de flotatietests worden voltooid. Het identificeert de doelmineralen, hun associatie met gangsteen, de bevrijdingsgrootte en eventuele coatings of slijm die de werking van de verzamelaar kunnen verstoren. Zonder mineralogie wordt de selectie van reagentia een kwestie van vallen en opstaan. Met mineralogie kan de testwerker een collectorfamilie, pH-bereik en depressieve strategie kiezen met een verdedigbaar uitgangspunt.

• Open-circuittests om de respons op voorbewerken en opruimen vast te stellen.
• Tests met vergrendelde cyclus om het effect van circulerende ladingen en schonere prestaties aan te tonen.
• Reagensdoseringstests met fasetoevoeging en gecontroleerde conditioneringstijd.
• Maalgroottetests om de bevrijdingsgrootte te vinden die de beste herstelbalans oplevert.
• Waterkwaliteitstesten waarbij het zoutgehalte, de hardheid of de resterende reagentia variabel zijn.
• Proef- of semi-industriële projecten wanneer het circuit nieuw is, het erts complex is of het risico op opschaling groot is.

Opschaling moet meer omvatten dan alleen het celvolume. Luchtsnelheid per volume-eenheid, schuimdiepte, tipsnelheid van de waaier, verdeling van de verblijftijd en wascapaciteit hebben allemaal invloed op het resultaat. Een cel die goed presteert in een laboratoriumcel kan zich anders gedragen als de schuimfase dieper wordt en het pulpstroompatroon verandert. Het ontwerpteam moet vragen hoe de voorgestelde cel zal worden gecontroleerd, bemonsterd en onderhouden. Een circuit met goede instrumentatie en duidelijke bemonsteringspunten is gemakkelijker te optimaliseren dan een circuit dat alleen op visueel oordeel vertrouwt.

De inbedrijfstelling moet een nulmeting omvatten. Registreer de voedingssnelheid, dichtheid, pH, reagensstromen, luchtinstellingen, schuimdiepte, motorstroom en testresultaten voor elke fase. Die basislijn wordt de referentie voor latere probleemoplossing. Als er maanden later een probleem optreedt, kan het team het huidige schuim- en analyseprofiel vergelijken met het oorspronkelijke onderzoek, in plaats van te gokken. Dit is vooral handig wanneer ertsmengsels veranderen of wanneer een nieuwe operator het circuit overneemt.

Veelgestelde vragen

Wat is het belangrijkste principe van een flotatiemachine?

Het belangrijkste principe is selectieve belbevestiging. Hydrofobe deeltjes hechten zich aan luchtbellen en stijgen op tot schuim, terwijl hydrofiele deeltjes in de pulp achterblijven en als residuen achterblijven. De cel zorgt voor luchtverspreiding, roering, verblijftijd en schuimverwijdering.

Hoe kies ik tussen een zelfaanzuigende en een geforceerde flotatiecel?

Gebruik testwerk en circuitplicht om te beslissen. Zelfaanzuigende cellen zijn eenvoudig en geschikt voor veel voorbewerkings- en opruimwerkzaamheden. Geforceerde luchtcellen geven meer controle in diepere tanks en grotere volumes. Bij de uiteindelijke keuze moet rekening worden gehouden met luchtcontrole, toegang voor onderhoud, voerstabiliteit en het vereiste werkbereik.

Waarom beïnvloedt de schuimdiepte de kwaliteit van het concentraat?

De schuimdiepte heeft invloed op de drainagetijd. Een dieper schuim zorgt ervoor dat meer ganggesteente terugvloeit naar de pulp en kan de kwaliteit verbeteren, maar als het te diep of te stabiel is, kan het de massatrek en het herstel verminderen. Pas de schuimdiepte aan met analyse- en massatrekgegevens, niet alleen met het uiterlijk.

Hoeveel reagens moet worden toegevoegd?

De dosering moet uit proefwerk komen en worden uitgedrukt in grammen per ton droogvoer. Voeg reagentia stapsgewijs toe en controleer de pH, conditioneringstijd en waterkwaliteit. Een dosering die in het ene circuit werkt, kan in een ander circuit falen omdat de mineralogie en de pulpchemie verschillend zijn.

Kan een flotatiemachine een slechte bevrijding verhelpen?

Nee. Flotatie kan alleen deeltjes scheiden die voldoende vrij zijn en de juiste oppervlaktechemie hebben. Als het doelmineraal in het ganggesteente is opgesloten, kan het zijn dat het circuit fijner moet worden gemalen, opnieuw moet worden gemalen of een ander stroomschema nodig heeft voordat de flotatieprestaties kunnen verbeteren.

Wat moet er tijdens het routineonderhoud worden geïnspecteerd?

Inspecteer de slijtage van de waaier en de stator, de luchtleidingen, de schuimwaslippen, de tankvoeringen, de aandrijfcomponenten en de regelkleppen. Registreer motorstroom en luchtdruk. Een kleine mechanische drift kan de luchtverspreiding verminderen en residuenverliezen veroorzaken voordat deze zichtbaar zijn in de controlekamer.

Wanneer is een grote flotatiemachine de betere keuze?

Een grote cel kan het aantal eenheden verminderen, de lay-out vereenvoudigen en de aandacht van de operator per eenheid verminderen. Het is het meest geschikt als het voer stabiel is, het circuit goed gecontroleerd wordt en de toegang voor onderhoud gepland is. Het is niet automatisch beter voor elke taak, vooral als flexibiliteit of frequente ertswisselingen belangrijk zijn.