Флотация тонких и ультратонких частиц с использованием технологии Concorde Cell

Процесс флотации является одним из ключевых методов обогащения полезных ископаемых, основанным на различной способности минералов удерживаться на межфазовой поверхности, обусловленной различием в удельных поверхностных энергиях. Флотационные технологии обычно наиболее эффективны, когда размер частиц составляет от 20 до 150 мкм. В области обогащения под тонкими и ультратонкими частицами обычно понимают частицы размером менее 20-30 мкм.

Они имеют более высокую удельную поверхность, скорость окисления, меньшую массу и высокий поверхностный заряд, что делает задачу по их извлечению в полезный продукт довольно трудновыполнимой. Следовательно, они склонны к медленной кинетике флотации и легче уходят в хвосты.

Флотация тонких и ультратонких частиц требует большего времени для достижения схожего уровня обогащения по сравнению с частицами среднего размера в традиционных флотационных камерах. Как следствие, флотация тонких и ультратонких частиц требует иных гидродинамических и химических условий. Если эти условия не достигаются, даже когда ценные компоненты раскрыты, эффективность флотации снижается.

Для ускорения скорости флотации тонких и ультратонких частиц необходимо уменьшить размер пузырьков и увеличить энергию контакта между частицей и пузырьком, что приведёт к увеличению частоты столкновений и эффективности закрепления частиц на поверхности пузырька. Оба этих аспекта легли в основу разработки технологии Concorde Cell.

Профессор Грэм Джеймсон из Университета Ньюкасла разработал и запатентовал Concorde Cell в конце 2000-х годов. Затем в 2018 году она была приобретена компанией Metso (тогда ещё Outotec) и после дальнейших разработок была выпущена на рынок в конце 2021 года.

Флотационная камера Concorde Cell — это технология, которая позволяет получать мелкие пузырьки воздуха с высокой пропускной способностью в условиях интенсивного рассеивания энергии. Это увеличивает производительность на единицу продукции, уменьшает занимаемую площадь и повышает извлечение ценных мелких частиц, которые могут быть потеряны в других флотационных камерах.

Кроме того, уменьшая количество стадий флотации или циклов рециркуляции, необходимых для достижения желаемого уровня извлечения, можно снизить эксплуатационные расходы, такие как электроэнергия, вода и реагенты.

Принцип работы технологии Concorde Cell

Concorde Cell — это улучшенная высокоинтенсивная пневматическая флотомашина с подачей технологического воздуха под давлением. В камере создаются условия для очень высокой частоты контакта пузырьков с частицами и образования чрезвычайно мелких пузырьков воздуха. Это увеличивает скорость кинетики частиц размером менее 30 микрон.

Флотомашина Concorde Cell показана на рисунке 1. Питание подаётся в погружную нагнетательную трубку (Concorde Blast Tube), где оно смешивается с воздухом под давлением. Суспензия перемещается вниз по трубе, поддерживаемой под давлением. Аэрированная смесь достигает скорости звука при наименьшем диаметре сопла разгрузки нагнетательной трубы.

Как только поток достигает резервуара-камеры, он переходит в дозвуковой режим, чтобы соответствовать давлению внутри камеры и создать ударную волну. Струя попадает в приёмную отражающую чашу, где образуются вихревые потоки, позволяющие частицам многократно проходить через зону контакта с пузырьками воздуха, прежде чем покинуть данную зону и распределиться по всему объёму камеры.

Локальная скорость рассеивания энергии внутри отражающей чаши составляет около 100 кВт/м3, что на один-два порядка выше, чем в традиционных механических машинах. Действительно, в механической лабораторной камере скорость рассеивания энергии составляет менее 8 кВт/м3.

Скорость рассеивания энергии уменьшается с увеличением объёма флотационных камер, и в промышленных масштабах она обычно составляет менее 1-2 кВт/м3. Например, удельная потребляемая мощность TankCell® e630 варьируется от 0,51 до 0,68 кВт/м3, преимущественно в зависимости от гидродинамической настройки и скорости вращения ротора.

Предложение по технологической схеме

Технология Concorde Cell была разработана для флотации тонких и ультрадисперсных частиц. Поскольку содержание руды продолжает снижаться, возникает необходимость в переработке тонкозернистых и более комплексных рудных тел, что требует более грубого измельчения для отделения ценных минералов от пустой породы.

Промышленный и лабораторный опыт применения показывают, что технология Concorde Cell может эффективно выполнять различные функции, в частности, в качестве головной операции перед основной или перечистной флотацией, таким образом разгружая традиционный контур флотации, или в качестве дополнительной перечистной операции на хвостах.

На рисунке 2 представлена технологическая схема флотации тонких и ультрадисперсных частиц с использованием флотомашин Concorde Cell. Первая камера Concorde используется в качестве головной операции перед основной-контрольной флотацией, осуществляемой пневмомеханическими флотомашинами.

С одной стороны, данная операция позволяет извлекать мелкозернистые частицы перед основной операцией и повышать производительность пневмомеханических камер, обеспечивая им более подходящий диапазон размеров частиц. С другой стороны, поскольку время пребывания в камере Concorde очень короткое, добавление пневмомеханических камер после камеры Concorde Cell позволяет увеличить время флотации, что позволяет извлечь частицы, которые недостаточно раскрыты.

Концентрат головной операции флотации может быть конечного качества, либо он может быть объединён с концентратом после основной-контрольной операции и подан на головную перечистную флотацию на Concorde Cell. Выводя хорошо раскрытые частицы ценного компонента в готовый концентрат с самого начала, можно снизить вероятность их потери в конечных хвостах.

Головная перечистная флотация производит конечный концентрат, в то время как хвосты направляются на контрольную перечистку на пневмомеханических флотационных камерах, работающих по такому же принципу, как основная-контрольная операция.

Решения для повышения эффективности существующего производства

Компания Metso предлагает возможность модернизации существующего оборудования с целью повышения производительности и оптимизации вашей флотационной камеры с использованием технологии Concorde Cell. На основе современных методов моделирования, использующих программный комплекс HSC Chemistry®, специалисты компании проводят тщательный подбор и проектирование комплекта оборудования для модернизации существующих производственных флотационных мощностей.

В объём поставки могут входить такие компоненты, как распределитель пульповоздушного потока, труба системы нагнетания, воздуходувка, системы управления подачей воздуха и расходом пульпы, включая панель управления. В целом комплекс технических решений направлен на оптимизацию технологических показателей обогащения с возможностью одновременного уменьшения площади, занимаемой флотационным оборудованием.

Заключение

Технология Concorde Cell представляет собой значительный прорыв в области флотации тонких и ультратонких частиц. Она обеспечивает более высокую эффективность извлечения ценных минералов, уменьшает занимаемую оборудованием площадь и снижает эксплуатационные расходы. Эта технология может стать ключевым для обогащения полезных ископаемых в будущем, особенно по мере уменьшения содержания ценных компонентов в рудах и вовлечения сложных в переработке рудных тел.

www.metso.com
info.kz@metso.com
тел.: 8 800 004 44 04
050009, г. Алматы, ул. Жамбыла, д. 100

На правах рекламы