Основное руководство по оборудованию для переработки металлической руды. Классификация измельчения. Флотационные системы гравитационного разделения.

Прибыльная переработка металлических руд требует правильного оборудования на каждом этапе. Одна несоответствующая машина в вашей схеме может стать узким местом всей операции, снижая прибыль из-за чрезмерного потребления энергии, низкой скорости восстановления или незапланированных простоев. В этом руководстве рассматриваются ключевые категории оборудования, из которого состоит современный завод по переработке металлической руды, а также то, на что следует обращать внимание при выборе оборудования для вашего проекта.

Почему выбор оборудования определяет рентабельность предприятия

Прежде чем исследовать отдельные машины, стоит понять, на что поставлены ставки. В типичном металлургическом руднике измельчение – дробление и измельчение – составляет от 50 до 70 процентов общего потребления энергии. Эффективность обогащения напрямую определяет, сколько ценного металла вы извлекаете из каждой тонны руды. Разница всего в 2–3 процентных пункта в уровне возмещения может привести к миллионам долларов годового дохода для предприятия среднего размера. Выбор оборудования – это не просто процесс закупок; это единственное и наиболее значимое техническое решение при проектировании электростанции.

Этап первый: шлифовка — раскрытие ценности

После первичного и вторичного дробления руда поступает в контур измельчения. Целью здесь является высвобождение минералов: уменьшение размера частиц до тех пор, пока ценные минеральные зерна не будут физически отделены от окружающей пустой породы. Без надлежащего выделения последующие процессы разделения не смогут достичь целевых содержаний или извлечений.

Выбор правильной мельницы

Шаровые мельницы остаются рабочей лошадкой отрасли. Внутри вращающейся цилиндрической оболочки стальные шарики падают на сырье, разбивая частицы при ударах и истирании. Доминируют две конфигурации разряда:

• Мельницы с решетчатой ​​разгрузкой пропускают материал через решетку на разгрузочном конце, производя продукт с относительно крупным гранулометрическим составом. Они предпочтительны для первичного измельчения перед контурами гравитационной или магнитной сепарации, где чрезмерное измельчение может снизить извлечение.
• Мельницы с переливной разгрузкой позволяют измельченному навозу переливаться через водослив, естественным образом дольше удерживая материал и производя более мелкую продукцию. Переливные мельницы подходят для операций доизмельчения и контуров флотации, где тонкое выделение имеет решающее значение.

Для хрупких руд — вольфрама, олова и некоторых неметаллов — альтернативой являются стержневые мельницы. Стальные стержни измельчаются путем прокатки и скольжения, а не точечным ударом, обеспечивая узкий гранулометрический состав с минимальным образованием мелких частиц. Это предотвращает потерю ценных хрупких минералов в шламы, которые трудно восстановить.

Замыкание цепи: классификация

Мельница редко работает одна. В сочетании с классификатором в замкнутом контуре эта комбинация непрерывно удаляет частицы, достигшие заданного размера, возвращая при этом слишком крупные частицы в мельницу для дальнейшего измельчения. Выбор классификатора зависит от масштаба и применения:

• Спиральные классификаторы механически просты, надежны и хорошо подходят для предприятий средней производительности. Их постепенный и видимый процесс разделения позволяет легко контролировать и регулировать их. Лучше всего они работают с относительно грубыми точками резки, размером более 100 меш (150 микрон).
• Гидроциклоны доминируют в современных крупнотоннажных установках. Используя центробежную силу, создаваемую тангенциальным входом подачи, они обеспечивают четкое разделение по размерам при компактных размерах. Они обрабатывают точки резки размером до 10 микрон и хорошо реагируют на автоматическое управление посредством переменной скорости насоса и регулировки диаметра вершины.

Этап второй: разделение — где содержание и извлечение сходятся

Как только руда измельчается до размера выделения, схема разделения должна различать ценные минеральные частицы и пустую породу. Три разные технологии направлены на устранение трех различных различий в свойствах полезных ископаемых.

Флотация: химическое разделение

Когда минеральные поверхности различаются по своему сродству к воде (гидрофобность или гидрофильность), ответом является флотация. Эта технология перерабатывает большую часть мировых запасов меди, свинца, цинка, никеля и молибдена.

Во флотационной камере воздух подается в кондиционированную суспензию, содержащую химические реагенты. Химические вещества-коллекторы избирательно покрывают целевые минеральные частицы, делая их гидрофобными. Пенообразователи стабилизируют пузырьковую пену на поверхности пульпы. Гидрофобные частицы прикрепляются к поднимающимся пузырькам воздуха и попадают в слой пены для сбора в виде концентрата; гидрофильные частицы пустой породы остаются в пульпе и выходят в виде хвостов.

Ключевые характеристики флотационных камер включают скорость аэрации, конструкцию рабочего колеса и геометрию резервуара. Современные ячейки большого объема, превышающие 100 кубических метров, позволяют использовать меньшее количество единиц, упростить трубопроводы и снизить капитальные затраты на тонну производительности.

Магнитная сепарация: использование магнитной восприимчивости

Для железной руды, особенно магнетита, а также для удаления примесей железа из немагнитных технологических потоков магнитные сепараторы обеспечивают чистое разделение без реагентов.

Магнитные сепараторы низкой интенсивности (LIMS) с напряженностью поля менее 2000 Гаусс извлекают сильно магнитные минералы, такие как магнетит. Магнитные сепараторы высокой интенсивности (HIMS), достигающие 15 000 Гаусс и более, могут разделять слабопарамагнитные минералы, включая гематит, ильменит и хромит. Конфигурации влажного барабана подходят для мелкозернистого корма; Конфигурации сухих барабанов и валков предназначены для грубой или сухой обработки.

Гравитационное разделение: концентрация на основе плотности

Там, где ценные минералы существенно отличаются по плотности от пустой породы (например, золото с плотностью 19,3 г/см³ по сравнению с кварцем с плотностью 2,65 г/см³), гравитационные методы предлагают неоспоримые преимущества: нулевые затраты на реагенты, минимальное воздействие на окружающую среду и простоту эксплуатации.

Встряхивающие столы обеспечивают самые высокие показатели концентрации среди гравитационных устройств. Ребристая дека колеблется асимметрично, в то время как промывочная вода с поперечным потоком переносит более легкие частицы через желобки. Тяжелые минеральные частицы, захваченные желобками, перемещаются в продольном направлении к отверстию для выгрузки концентрата. Коэффициенты обогащения от 20:1 до 100:1 достижимы при размерах сырья от 2 мм до 20 микрон. Это делает вибростолы незаменимыми для извлечения чистого золота, вольфрама, олова и тантала, а также во все большей степени для извлечения ценных минералов из хвостохранилищ.

Спиральные концентраторы перерабатывают большие объемы при низких эксплуатационных расходах, не имеют движущихся частей и не требуют электроэнергии. Пульпа, подаваемая в верхнюю часть спирального желоба, расслаивается под действием центробежных и гравитационных сил, при этом тяжелые минералы концентрируются в полосе возле центральной колонны. Спирали превосходно подходят для черновой и зачистной обработки, обрабатывая материалы размером от 0,1 до 2 мм.

Отсадочные машины пропускают воду через слой частиц руды, закрепленных на сите, вызывая многократное расширение и уплотнение. Более тяжелые частицы проникают в слой во время каждого цикла расширения и удаляются в виде концентрата. Приспособления справляются с самыми крупными материалами — до 25 мм — что делает их идеальными для первичной гравитационной концентрации перед измельчением.

Аргументы в пользу комплексной поставки EPC

Приобретение отдельных машин у нескольких поставщиков сопряжено с рисками: несоответствием интерфейсов, разделенной гарантийной ответственностью и увеличенными сроками ввода в эксплуатацию, в течение которых технические специалисты каждого поставщика могут указывать пальцем на оборудование другого. Интегрированный подход к проектированию, закупкам и строительству (EPC) объединяет подотчетность в рамках единого контракта.

В рамках модели EPC одна команда занимается проектированием технологического процесса, спецификацией оборудования, производством, логистикой, строительными работами, структурным и механическим монтажом, электрической интеграцией и интеграцией управления, а также холодным и горячим вводом в эксплуатацию. Завод передается как функционирующая система, а не набор частей. Такой подход обычно сокращает продолжительность проекта на 20–30 процентов по сравнению с закупками у нескольких поставщиков и устраняет накладные расходы на координацию, которые обременяют владельцев шахт.

Что искать в партнере по оборудованию

Выбор оборудования – это одно из решений. Другой вопрос – выбор долгосрочного партнера. Учитывайте эти факторы:

• Масштабы производства и системы качества. Партнер с вертикально интегрированным производством — литье, механическая обработка, сборка и испытания под одной крышей — осуществляет более высокий контроль качества, чем партнер, полагающийся на аутсорсинговое производство. Ищите сертифицированный по ISO менеджмент качества и собственные металлургические лаборатории.
• Глубина технологического процесса. Лучшие поставщики оборудования привносят свой опыт в области проектирования процессов, выходящий за рамки технических характеристик машин. Они должны быть способны разрабатывать технологические схемы, рассчитывать баланс массы и определять размеры оборудования на основе результатов испытаний по характеристикам руды.
• Референции и установленная база. Проверенная эффективность на действующих рудниках с характеристиками руды, аналогичными вашим, снижает риски проекта. Попросите справочные сайты и, если возможно, посетите их.
• Послепродажная инфраструктура. Наличие запасных частей, время ответа службы технической поддержки и готовность обеспечить устранение неполадок на месте отличают транзакционного поставщика от настоящего партнера.