Домашняя страница База знаний Блог Блог горной промышленности и металлургии Колонные флотомашины - максимальное извлечение из тонкоизмельченных минералов
Вернуться к Горная промышленность и металлургия
мар 5, 2021

Колонные флотомашины - максимальное извлечение из тонкоизмельченных минералов

Первый проект флотомашины, в которой применяется концепция колонной флотации, был создан Тауном и Флинном в 1919 году. Согласно их разработке, воздух подавался в нижнюю часть колонной флотомашины через пористую пластину. В последующие десятилетия на обогатительных фабриках флотомашины импеллерного типа заменили машины колонного типа из-за отсутствия эффективных и надежных воздухораспределителей для генерации мелких пузырьков и из-за отсутствия автоматических систем управления на ранних колонных флотационных машинах (Rubinstein, 1995). В 1967 году канадцы Бутен и Уилер повторно применили колонные флотомашины для переработки минералов, добавив в пену промывочную воду, чтобы не допустить уноса гидрофильных материалов с флотирующим продуктом. К концу 1980-х годов колонные флотомашины стали проверенной технологией в горно-обогатительной отрасли.
Metso Outotec ColumnCells
Рисунок 1. Колонная флотационная машина Metso Outotec

Колонные флотомашины состоят из высокого чана, в котором происходит сепарация пены и пульпы, системы аэрации, системы регулирования уровня пульпы, системы промывочной воды, разгрузочной барометрической трубы и комплекта управляющих КИП, помимо соединений трубопроводов для питания, концентрата и хвостов. Типовая флотомашина колонного типа изображена на Рис. 1.

Описание процесса и технологии колонной флотации

В верхнюю треть колонной флотомашины подают пульпу, а в нижнюю секцию с большой скоростью подается воздух. Затем пульпа течет вниз и сталкивается с поднимающимися воздушными пузырьками. Подобный противоток способствует задержанию частиц в пульпе. Кроме того, энергичная подача воздуха обеспечивает образование небольших пузырьков и способствует их контакту с рудой, что приводит к сбору гидрофобных частиц.

Нагруженные пузырьки поднимаются и образуют толстый пенный слой в верхней части колонной флотомашины. Этому способствует ее форма — диаметр флотомашины меньше ее высоты. Непосредственно над верхней частью колонной флотомашины система аккуратно распределяет воду над пеной, в результате чего большая часть уносимого гидрофильного материала смывается обратно в пульпу. Толщина пены и подобный процесс промывки обеспечивают лучшее обогащение руды в пене, улучшая качество обогащения и извлечения. Пена, богатая гидрофобным материалом, разгружается в желоба. При прямой флотации эта пена соответствует концентрату. Гидрофильные частицы стекают вниз и покидают колонную флотомашину через барометрическую трубу, включающую систему регулирования уровня. Эти частицы соответствуют сгущенному материалу и (в случае прямой флотации) хвостам. На Рис. 2 проиллюстрирован процесс флотации внутри колонной флотомашины.

Рисунок 2. Процесс флотации в колонной флотомашине
Рисунок 2. Процесс флотации в колонной флотомашине

Как правило, колонные флотомашины подходят для руд с размером частиц менее 150 мкм. Частицы большего размера обычно слишком тяжелы для того, чтобы их можно было поддерживать во взвешенном состоянии. Пределы крупности могут варьировать в зависимости от плотности руды. Более легкие минералы, такие как фосфат, пригодны для колонной флотации при бо́льших размерах частиц.

Typical limit of particle size
Рис. 3. Типовой предел размеров частиц при применении колонной и механической флотомашин для большинства минералов.

Физически, колонная флотация управляется путем регулирования уровня пульпы/пены, расхода и давления воздуха, расхода промывочной воды. Помимо этих аспектов также возможно изменение реагентного режима для достижения желаемых характеристик. Правильное сочетание всех этих факторов для конкретной руды обеспечивает оптимальное обогащение минерального сырья.

Особенности колонной флотомашины

Поскольку колонные флотомашины не имеют систему механической агитации, они отличаются оптимальным энергопотреблением. Благодаря этому флотомашины колонного типа хорошо подходят для переработки рудной мелочи с целью получения пены, богатой гидрофобным материалом. Основные особенности колонной флотомашины представлены на Рис. 4.

Main features of a flotation column
Рис. 4. Особенности колонной флотомашины

Аэрация — важнейшая система колонной флотомашины

Система аэрации является наиболее важной частью колонной флотомашины. Для достижения наилучшей работы флотомашины следует соблюдать следующие условия:

  • Надлежащий расход воздуха для руды и флотомашины;
  • Небольшой размер пузырьков;
  • Хорошее распределение воздуха по всей колонной флотационной машине.

В 1980-х годах первые промышленные колонные флотомашины демонстрировали нестабильные результаты из-за использования устаревших аэраторов, большинство из которых было основано на перфорированных пластинах или трубах. С 1990-х годов в системы аэрации вносились усовершенствования, направленные на предотвращение закупорки, износа и перерывов в техпроцессе.

Последнее решение Metso Outotec SonicSparger™ представляет собой передовую систему распределения воздуха и помогает достичь наилучших характеристик флотации. Эта система безопасна, стабильна, надежна, проста в обслуживании и не требует останова колонной флотомашины для осмотра или техобслуживания. Существует два типа системы SonicSparger: SonicSparger Vent и SonicSparger Jet. Для модернизации существующих колонных флотомашины с целью улучшения результатов флотации могут использоваться оба типа системы.

{{zoomedImageIndex + 1}}/2
{{ captions[zoomedImageIndex] }}
{{zoomedImageIndex + 1}}/2
{{ captions[zoomedImageIndex] }}

Применение колонной флотации

При обратной флотации колонные флотомашины используются для удаления тонкой пустой породы выборочным способом, гарантируя высокое извлечение основного минерала в сгущенный продукт. Например, при переработке железной руды колонные флотомашины обычно используются для удаления кремнезема.

При прямой флотации колонные флотомашины используются главным образом на этапах перечистки благодаря своей способности производить пену высокого качества с тонким материалом. Наиболее распространенная схема включает в себя основную флотацию в механических камерах и перечистку в колонных флотомашинах после доизмельчения промежуточных концентратов. Такой тип схемы позволяет свести к минимуму затраты на измельчение. Механические флотомашины используются на крупном питании, с размером частиц, достаточным для обеспечения высокого извлечения при флотации. На этом этапе образуется промежуточный и невысвобожденный концентрат, обычно со значительно меньшей массой, чем исходное питание. Затем доизмельчается только концентрат основной флотации, что приводит к снижению затрат на измельчение. Продукт доизмельчения дополнительно подвергается обогащению в колонных флотационных машинах, которые больше подходят для тонкоизмельченных минеральных частиц.

Эта схема может полностью меняться в зависимости от типа руды, размера частиц и требований к продукту. Если размер частиц руды подходит для колонной флотации, возможно применение различных контуров: от использования только механических камер до использования только колонн, а также их сочетаний. На Рис. 4 и 5 представлены некоторые реальные примеры контуров.

Process with columns in cleaner stages
Рис. 7. Схема процесса при использовании колонных флотомашин на этапах перечистки

Наличие колонной флотации в портфеле Metso Outotec позволяет компании предоставить полный и оптимальный пакет решений для флотации. Наилучший вариант или сочетание флотомашин для конкретного проекта можно определить после проведения технической и экономической оценки.

В следующем выпуске "Минерва" мы рассмотрим особенности и преимущества различных распределительных систем для колонных флотационных машин.

Справочная литература

Rubinstein, J.B., 1995. Column Flotation: Processes, Designs, and Practices. Gordon and Breach Science Publishers, Basel, Switzerland; Langhorne, PA.

Process with columns in rougher and cleaner stages
Рис. 8. Схема процесса при использовании колонных флотомашин на этапах основной и перечистной флотации
Вернуться к Горная промышленность и металлургия