Преимущества современного поколения пневматических машин PNEUFLOT®, подтвержденные опытом их применения на обогатительных фабриках мира

H. Cordes (Х.Кордес), дипл. инженер, Humboldt Wedag Coal & Minerals Technology GmbH (Германия)

Пневматические флотомашины PNEUFLOT® используются в течение значительного времени на промышленных фабриках по обогащению разнообразных полезных ископаемых. Практика свидетельствует, что PNEUFLOT® представляет собой альтернативу традиционным механическим флотационным машинам, и в большинстве случаев превосходит последние по техническим и технологическим характеристикам. Благодаря своей высокой надежности, нынешнее поколение PNEUFLOT® характеризуются высокой селективностью, низким расходом электроэнергии и меньшей производственной площадью для размещения.

Ниже рассмотрены примеры успешной промышленной эксплуатации и предварительных опытно-промышленных испытаний технологии флотации руд на обогатительных фабриках мира, оснащенных машинами PNEUFLOT® (рис. 1).


Пример 1.

Флотация магнезитовых руд на обогатительной фабрике Navarre

Ниже рассмотрены результаты сравнительных (параллельных) испытаний обычной механической флотационной машины и PNEUFLOT® для флотации магнезитовых руд.

Эффективность обогащения магнезита на обычной (механической) флотационной машине


На фабрике обогащения магнезитовой руды производительностью в диапазоне 30-40 т/ч сырья, руда, после размола до <0.2 мм, сначала подвергается дешламации в циклонах, где сокращается приблизительно до 0.015-0.02 мм, а затем поступает в механические флотомашины. Технологическая схема обогащения включает основную стадию флотации и две последующие перечистки. Питание флотации содержит Si02 приблизительно 4.9% и 10% - CaO.

После дешламации на флотационную установку поступает 21.4-30.5 т/ч руды. В табл. 1 показаны значения SiO2 и CaO в пенном продукте и в хвостах. Как можно заметить по данным в табл. 1, пенный продукт основной стадии идет в первую перечистку, полученные хвосты возвращаются в основную стадию. Хвосты основной стадии складируются в хвостохранилищах.


Пенный продукт первой перечистки поступает на вторую стадию перечистки, продуктом которой является конечный концентрат с содержанием Si02 около 0.7% и CaO около 1.3%. Хвосты второй перечистки возвращаются в первую стадию перечистки.

Общая требуемая площадь производственного помещения составляет приблизительно 150 м2 для 16 камер, расход электроэнергии 120 кВт-ч, выход магнезита составил около 37%.

Эффективность флотации магнезита в машинах PNEUFLOT®

В ходе сравнительных испытаний флотоустановок параллельно обычной флотации на механической установке в работе также находились 6 пневматических флотационных машин PNEUFLOT® тангенциального типа (диаметром по 2.5 м), которые созданы для обогащения руды с производительностью 30 т/ч.

Камеры расположены последовательно, то есть хвосты одной флотомашины служат материалом питания для последующей PNEUFLOT® стадии. При этом пенные продукты от всех шести PNEUFLOT® являются конечными концентратами; стадии контрольной флотации, как в случае с механическими флотомашинами, не требуется.

Схема предварительной подготовки руды (измельчение и классификация в гидроциклоне) - не отличается от ее подготовки для флотации в обычной механической машине.

В питании флотации содержание SiO2 приблизительно 5.3% и CaO около 10.3%, в пенных продуктах PNEUFLOT® остаточное содержание SiO2 от 0.4% до 0.9%, по CaO от 1% до 1.7% (табл. 2).


Более высокие значения соответствуют пенному продукту последней PNEUFLOT®; все пенные продукты предыдущих стадий находятся в диапазоне более низких значений. Выход полезного компонента (магнезита) в среднем 37.7%, т.е. находится в диапазоне достижимых значений механической флотомашины.

Питание PNEUFLOT® осуществляется насосами Habermann типа HPK 80/350 с электродвигателем мощностью 15 кВт.

Коэффициент использования установленных электрических насосов приблизительно 80%, вся линия флотации будет требовать электроэнергии в диапазоне 70-75 кВт-ч. Потребность в производственной площади для размещения PNEUFLOT® с необходимыми технологическими проходами для обслуживающего персонала - приблизительно 90 м2. По сравнению с механической флотомашиной потребность
в производственной площади на 40% меньше и на 30% меньше - расход электроэнергии.

Сравнительные испытания технологии флотации магнезита подтвердили, что при практически равных результатах флотации - по выходу ценного продукта и остаточного содержания SiO2 и CaO в концентрате - потребность в производственной площади для размещения PNEUFLOT® и расход электроэнергии - значительно меньшие.

Пример 2.

Горно-обогатительное предприятие Michilla

То, что усовершенствованная PNEUFLOT® в сравнении с существующей механической флотоустановкой может обеспечить достижение более высоких эксплуатационных показателей, показывает пример медно-рудного предприятия Michilla (север Чили).

Обогатительная фабрика до реконструкции

Горно-обогатительное предприятие Michilla получает медную руду со средним содержанием меди 2.8-3.2%. Медь находится преобладающе в различных сульфидных рудах, а также и в окисленных рудах.

В цепи аппаратов на основе механических машин флотации подвергались только сульфидно-медные руды: в стадии основной флотации - с шестью камерами объемом каждой ячейки 8.5 м3; и тремя перечистными стадиями - в 3-х секциях с ячейками Sub-A (объем камеры 1.4 и 0.7 м3).

Объем ежемесячного питания флотации был в среднем 37100 т, из которого было извлечено 1720 т концентрата с 43% содержанием меди (извлечение 76.7%). Отмечались единичные извлечения в среднем 90.4% для сульфидных руд и 41.4% - для окисленных руд.

Обогатительная фабрика после реконструкции

Ежемесячная пропускная способность фабрики была поднята до 46100 т после установки в общей сложности трех пневмофлотационных установок PNEUFLOT® со следующей конфигурацией:

- одна камера диаметром 2.5 м (тангенциального исполнения) с принудительной аэрацией;
- две камеры диаметром по 3.0 м (вертикального исполнения) с самовсасывающей системой аэрации. Технологическая схема новой флотационной линии представлена на рис. 2. Здесь для основной флотации сульфидных полезных ископаемых используются две машины PNEUFLOT® вертикального исполнения, в то время как для перечистки используется тангенциальная PNEUFLOT®. Из шести камер, предварительно работающих как основная стадия, первая и вторая камеры теперь используются как контрольная стадия для флотации сульфидной руды, а последующие камеры - принимают селективно основную флотацию окисленной меди.


Из трех секций, используемых ранее в стадии перечистки сульфидов, одна (с восемью ячейками объемом по 0.7 м3) связана с перечистной камерой PNEUFLOT® (стадия контрольной перечистки), формируя конечный концентрат в первых четырех ячейках и промпродукт - в остальных четырех ячейках, который возвращается на основную флотацию в первые две PNEUFLOT®.

На следующую секцию с камерой объемом 4.2 м3 и десятью вспомогательными субкамерами (по 1.4 м3) поступает концентрат после основной флотации окисленной меди: на контрольную флотацию окисленной руды.

Общая производительность флотационной линии по концентрату 2590 т со средним содержанием меди 43.6% (извлечение меди 81.61%). Среднее извлечение сульфидов может быть поднято до 94.5% и окисленных руд - до 49%.

Пример 3:

Проект флотации галенит-флюоритовой руды


На галенит-флюоритовой обогатительной фабрике в Италии в течение нескольких недель проводились промышленные испытания технологии обогащения во флотомашинах PNEUFLOT® диаметрами 0.8 м и 1.8 м. В результате разработан проект реконструкции и модернизации фабрики, который отличается от существующей фабрики упрощенной компоновкой линии аппаратов, меньшей производственной площадью, увеличенным объемом перерабатываемой руды при постоянном уровне качества флотации (рис. 4).


Характеристика существующего производства

Из барабанной шаровой мельницы среднего дробления на флотацию (рис. 3) поступает измельченная галенито-флю-оритовая руда с содержанием свинца около 4% и содержанием CaF2 около 50%, который должен быть обогащен далее флотацией с производительностью 50 т/ч. После трех последовательно установленных шаровых мельниц, работающих в рециркуляционном режиме с гидроциклонами, размер частиц питания флотации доводится до <0.25 мм.


В галенитовой флотации, семь камер, (каждая объемом по 8.5 м3) работают в режиме основной и контрольной стадий флотации, пенный продукт, поступающий в три последующие стадии перечистки в камеры с объемом ячейки 1.85 м3, обогащается приблизительно до содержания свинца 70%.

 Хвосты основной и контрольной стадий галенитовой флотации служат питанием флюоритовой основной и контрольной стадий флотации, состоящей из 12 камер с объемом 8.5 м3 каждая; хвосты данной стадии направляются в хвос-тохранилище.

Пенный продукт от основной и контрольной стадий флотации перечищается в шести последующих стадиях перечистки в общей сложности в 49 камерах (объемом 1.85 м3/ч) до получения флюоритового концентрата с содержанием CaF2 около 97.5%.

Модернизированная обогатительная фабрика на основе PNEUFLOT®

Технологическая схема спроектированного оборудования представлена на рис. 4. В новой технологии флотация получает измельченную руду также как и на существующей фабрике, но объем питания должен быть увеличен приблизительно до 60 т/ч.

После размола руды примерно до <0.25 мм в шаровой мельнице, работающей в режиме рециркуляции с гидроциклонами, галенит в форме высококонцентрированного пред-концентрата флотируется в стадии флотации в PNEUFLOT®, работающей как основная флотация с тремя соединенными последовательно PNEUFLOT® (каждая диаметром 2.5 м). Этот предконцентрат обогащается до содержания свинца
около 70-72% в двух последующих камерах PNEUFLOT® (диаметр первой камеры - 2.5 м., диаметр второй - 1.8 м).

Хвосты стадии флотации в PNEUFLOT®, работающей как основная флотация, поступают в промежуточный сгуститель, осветленная вода используется для галенитовой флотации в максимально возможной степени.

Сгущенные хвосты поступают в последующий агитационный чан для создания условий с добавлением возвратной воды из последующей флюоритовой флотации, чтобы получить соответствующую плотность пульпы, требуемую для четырех камер PNEUFLOT® (диаметром по 2.5 м), соединенными последовательно как и стадия основной флотации в существующей технологической схеме.

В четырех камерах PNEUFLOT® (каждая диаметром 2.5 м), происходит флотация CaF2, а хвосты данной флотации являются конечными. Для обогащения предконцентрата до заключительного концентрата с содержанием CaF2 около 97.5-98% требуются только две стадии перечистки с соответственно тремя и двумя камерами PNEUFLOT® (диаметром по 2.5 м). Отвальные хвосты и заключительный флюо-ритовый концентрат обезвоживаются в сгустителях с последующим фильтрованием. Осветленная вода возвращается в цикл флюоритовой флотации.

Оборудование модернизированной фабрики может быть размещено в здании длиной 51 м, шириной 20 м, высотой 10.5 м, в котором мельницы, насосы и фильтры располагаются на одном уровне, а камеры PNEUFLOT® - на 4.8 м выше, на простых металлоконструкциях.

Заключение

Сегодня пневмофлотационные камеры PNEUFLOT® используются с высокими результатами на различных обогатительных фабриках мира. Время флотации в этих машинах значительно сокращается, начиная с процесса аэрации (прикрепления воздушных пузырьков к гидрофобным частицам), что в основном происходит во время прохода пульпы через аэратор.

Ранее отмеченные недостатки пневматических камер, особенно постепенное засорение аэраторов, в современных конструкциях полностью устранены как в аэраторах с подачей сжатого воздуха, так и в самовсасывающих аэраторах PNEUFLOT®. Это достигнуто благодаря использованию новых материалов, типа твердой керамики.

Опасения в части высокого изнашивания компонентов машин, связанного с относительно высокими скоростями пульпы в аэраторах или в распределителе пульпы, не подтверждаются накопленным опытом длительной эксплуатации PNEUFLOT® в промышленных установках.

Главное достоинство PNEUFLOT® с самовсасывающими аэраторами - очень низкий расход электроэнергии, используемой только насосом-питателем.

Так как качество получаемого пенного продукта намного выше, чем при флотации в механических флотационных машинах, одна или несколько стадий контрольной флотации, - неизбежные для механических флотомашин при обогащении «медленно» флотируемых материалов, - как правило, устраняются. Это приводит к дополнительному и существенному сокращению расхода энергии.

Кроме того, несмотря на значительно меньшее время нахождения твердых частиц во флотационной камере, их выход, как правило, намного выше, чем в механической флото-машине.

Практика промышленного применения пневмоустановок PNEUFLOT® убедительно доказывает их неоспоримые преимущества перед механическими флотомашинами:

- заметно меньший расход электроэнергии на производство концентрата;

- существенно меньшая потребность в производственных площадях на единицу мощности обогатительной фабрики;

- меньший расход реагентов и ресурсов для обеспечения эффективного обогащения руд.

Журнал "Горная Промышленность" №1 2007