Đi vào bất kỳ lò luyện đồng nào và nhìn vào chất cô đặc đến cổng của nó; thường xuyên hơn không, chất cô đặc đó tồn tại nhờ quá trình tuyển nổi. Tuyển nổi đồng là một phương pháp xử lý khoáng sản nhằm tách các khoáng chất chứa đồng khỏi đá thải bằng cách khai thác sự khác biệt về tính kỵ nước bề mặt. Thay vì nấu chảy cả núi quặng, quá trình tuyển nổi tạo ra chất cô đặc cao cấp chứa 20–30% đồng từ quặng ROM với chỉ 0,3–1% đồng. Đây là bước nâng cấp quan trọng nhất giữa mỏ và nhà máy luyện kim.
Quá trình này về mặt khái niệm đơn giản: quặng được nghiền thành bột, trộn với nước và thuốc thử, rồi sục khí trong các bể tuyển nổi. Các hạt đồng được thu gom làm cho không thấm nước, gắn vào bọt khí, nổi lên bề mặt và được thu thập dưới dạng bọt. Gangue ở lại trong bột giấy và trở thành chất thải. Đằng sau mô tả đơn giản đó là một hệ thống phức tạp về hóa học, lựa chọn thiết bị và kiểm soát quy trình, và đó là những gì bài viết này giải thích một cách thực tế.
Tại sao tuyển nổi hoạt động: Nguyên lý hóa học bề mặt
Tuyển nổi không phải là về mật độ hoặc kích thước hạt; đó là về hóa học bề mặt. Hầu hết các khoáng chất đồng đều có tính ưa nước tự nhiên, nghĩa là chúng bị nước làm ướt. Hầu hết các khoáng chất gangue, chẳng hạn như thạch anh và silicat, cũng có bề mặt ưa nước. Để tách chúng ra, quá trình tuyển nổi sẽ biến đổi bề mặt khoáng chất đồng về mặt hóa học để nó trở nên kỵ nước đủ để bám vào bọt khí.
Việc sửa đổi này được thực hiện với các chất thu thập, điển hình là các phân tử xanthate như natri ethyl xanthate hoặc kali amyl xanthate. Phân tử thu gom có hai đầu chức năng: một đầu hấp phụ trên bề mặt khoáng chất đồng, còn đầu kia phóng ra bên ngoài dưới dạng chuỗi hydrocarbon không thấm nước. Sau khi điều hòa, hạt khoáng đồng mang một lớp phủ mỏng không phân cực cho phép bong bóng khí đẩy nước ra khỏi bề mặt của nó và tạo thành tiếp xúc ba pha ổn định. Sau đó, tập hợp các hạt bong bóng nổi lên qua bột giấy và đi đến lớp bọt ở trên cùng của tế bào tuyển nổi.
Ba lực quyết định liệu một hạt có nổi hay không: xác suất va chạm giữa hạt và bong bóng, xác suất bám vào sau va chạm và xác suất tách ra khi đang nổi lên. Sự va chạm phụ thuộc vào sự nhiễu loạn, kích thước bong bóng và kích thước hạt. Sự gắn kết phụ thuộc vào tính kỵ nước bề mặt và thời gian cảm ứng. Sự tách rời phụ thuộc vào kích thước bong bóng và cường độ nhiễu loạn. Một mạch tuyển nổi được thiết kế tốt sẽ cân bằng các yếu tố này để khoáng chất đồng phục hồi nhanh chóng trong khi gangue vẫn còn trong bột giấy.
Đây là lý do tại sao bọt, ban đầu có vẻ như là một chi tiết nhỏ, lại thực sự là một điểm kiểm soát quan trọng. Bọt phải đủ ổn định để mang các hạt ra khỏi tế bào nhưng không ổn định đến mức khiến gangue bị mắc kẹt. Chiều cao bọt, luồng không khí và liều lượng bọt được điều chỉnh liên tục theo thời gian thực để duy trì sự cân bằng phù hợp. Trong một nhà máy tuyển nổi đồng, người vận hành quan sát màu sắc và kết cấu của bọt để đánh giá xem quy trình này có ổn hay không trước khi các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm xác nhận điều đó.
Các loại quặng đồng và khả năng nổi của chúng
Không phải tất cả quặng đồng đều hoạt động giống nhau trong bể tuyển nổi. Loại quặng quyết định việc lựa chọn thuốc thử, thiết kế mạch và khả năng thu hồi dự kiến. Các khoáng chất đồng phổ biến nhất được chia thành hai loại: khoáng chất sunfua và khoáng chất oxit. Khoáng chất đồng sunfua tự nhiên là ứng cử viên tốt cho tuyển nổi; khoáng chất oxit khó nổi hơn nhiều và thường yêu cầu quá trình sunfua hóa trước khi tuyển nổi.
Chalcopyrit (CưFeS 2 ) cho đến nay là khoáng sản đồng dồi dào nhất và là mục tiêu chính của việc tuyển nổi đồng trên toàn thế giới. Nó phản ứng nhanh với các chất thu gom xanthate và tương đối dễ bị loại bỏ khỏi pyrit bằng vôi. Chalcocit (Cư 2 S) là khoáng chất làm giàu thứ cấp, thậm chí còn dễ nổi hơn, nhưng nó tiêu tốn nhiều chất thu gom hơn do loại đồng cao. người sinh ra và covellite cũng đáp ứng tốt với tuyển nổi thông thường. Các khoáng chất oxit như malachite, azurite và chrysocolla không phản ứng với xanthate. Chúng yêu cầu bước sunfua hóa bằng natri sunfua hoặc natri hydrosulfua, tạo ra một màng sunfua mỏng trên bề mặt khoáng chất, cho phép hấp phụ xanthate.
Đối với người thiết kế nhà máy, sự khác biệt rất quan trọng trước khi quá trình sản xuất bắt đầu. Thân quặng đồng có thành phần oxit cao cần có quy trình phức tạp hơn nhiều so với quặng sunfua thuần túy và thiết bị tuyển nổi phải cung cấp thời gian ổn định lâu hơn và khả năng kiểm soát sục khí khác nhau. Bảng dưới đây tóm tắt các khoáng chất đồng phổ biến và phản ứng tuyển nổi của chúng.
| Khoáng sản | Công thức | Hàm lượng Cư | Phản ứng tuyển nổi |
|---|---|---|---|
| Chalcopyrit | CưFeS 2 | 34,6% | Tuyệt vời; hấp phụ thu gom dễ dàng |
| Chalcocit | Cu 2 S | 79,8% | Tuyệt vời; mức tiêu thụ thu gom cao |
| Bornite | Cu 5 FeS 4 | 63,3% | Tuyệt vời |
| Covellit | CuS | 66,5% | Tốt; yêu cầu kiểm soát độ pH cẩn thận |
| Malachit | Cu 2 CO 3 (OH) 2 | 57,5% | Nghèo; cần sunfua hóa |
| Cuprit | Cu 2 O | 88,8% | Vừa phải; cần sunfua hóa |
| Chrysocolla | CuSiO 3 ·2H 2 O | ~36% | Khó khăn; thường được xử lý bằng cách lọc |
Quặng hỗn hợp chứa cả sunfua và đồng oxit thường gặp trong các trầm tích phong hóa. Một chiến lược điển hình là làm nổi phần sunfua trước, sau đó làm nổi phần sunfua và làm nổi phần oxit trong một giai đoạn tuyển nổi riêng biệt. Một số nhà máy sử dụng mạch lai trọng lực hoặc tuyển nổi trọng lực cho các hạt oxit giải phóng thô. Trong thực tế, ranh giới giữa hai mạch được xác định bằng phân tích chẩn đoán về khả năng thu hồi đồng ở giai đoạn sunfua.
Bảng quy trình tuyển nổi đồng hoàn chỉnh: Từ quặng ROM đến cô đặc
Một nhà máy tuyển nổi đồng không chỉ là một dãy tế bào tuyển nổi; nó là một hệ thống được sắp xếp cẩn thận từ việc giảm kích thước, phân loại, chuẩn bị bột giấy, tuyển nổi và khử nước. Mỗi giai đoạn chuẩn bị quặng cho giai đoạn tiếp theo và nút cổ chai tại bất kỳ điểm nào sẽ ngay lập tức kéo quá trình phục hồi xuống. Hiểu toàn bộ bảng quy trình là bước đầu tiên để lựa chọn thiết bị phù hợp.
Nghiền
Quặng khai thác từ mỏ được nghiền thành hai hoặc ba giai đoạn để giảm quặng cục xuống còn khoảng 10–15 mm. Máy nghiền hàm và máy nghiền hình nón là những lựa chọn phổ biến. Mục tiêu là giải phóng khoáng sản đồng càng sớm càng tốt với mức tiêu hao năng lượng tối thiểu.
Nghiền và phân loại
Quặng nghiền đi vào máy nghiền bi hoạt động theo chu trình khép kín với máy phân loại xoắn ốc. Máy phân loại trả lại các hạt có kích thước quá lớn cho máy nghiền và gửi các sản phẩm mịn đi tuyển nổi. Đối với hầu hết các quặng đồng sunfua, độ nghiền 60–75% xuyên qua 200 lưới (74 μm) là đủ.
điều hòa
Tràn bộ phân loại đi vào bể điều hòa, nơi các bộ thu gom, bộ tạo bọt và bộ điều chỉnh độ pH được thêm vào. Thời gian điều hòa dao động từ 2 đến 10 phút tùy thuộc vào loại quặng và độ hòa tan của thuốc thử. Điều hòa thích hợp trực tiếp quyết định hiệu quả của quá trình phân tách tiếp theo.
Gia công thô
Bột giấy đã được điều hòa chảy vào các tế bào tuyển nổi cứng hơn, nơi diễn ra quá trình thu hồi khối lượng lớn khoáng chất đồng đầu tiên. Chất cô đặc cứng hơn thường đi đến các tế bào sạch hơn, trong khi chất thải cứng hơn có thể đi đến các tế bào nhặt rác để phục hồi thêm.
Nhặt rác
Các tế bào nhặt rác được thiết kế để thu hồi các khoáng chất đồng đã thoát khỏi giai đoạn khó khăn hơn. Chất cô đặc của chúng có thể được nâng cấp trong chu trình làm sạch hoặc quay trở lại nguồn cấp dữ liệu thô hơn. Chất thải của người nhặt rác thường là chất thải cuối cùng.
Vệ sinh
Các chất cô đặc thô hơn và chất tẩy rửa được cho nổi lại một, hai hoặc ba lần trong các ô sạch hơn để loại bỏ gangue bị cuốn theo và nâng chất cô đặc lên loại đồng mục tiêu. Chất thải sạch hơn được tuần hoàn để tạo thành một mạch khép kín.
Làm đặc và lọc
Chất cô đặc cuối cùng được làm đặc trong máy làm đặc truyền động trung tâm, sau đó được lọc để giảm độ ẩm xuống 8–12% trước khi vận chuyển đến lò luyện. Nước tràn chất cô đặc được tuần hoàn về nhà máy.
Bảng quy trình này là một khuôn khổ chung, không phải là một công thức cố định. Quặng đồng xốp có hàm lượng sét thấp có thể chỉ cần hai giai đoạn sạch hơn. Quặng có hàm lượng pyrit cao có thể cần phải lắng cặn vôi và giai đoạn tuyển nổi pyrit để thu hồi lưu huỳnh ở hạ nguồn. Quặng có hàm lượng đồng oxit đáng kể cần thêm bể điều hòa và bộ phận sunfua hóa. Lưu đồ luôn bắt đầu bằng việc xác định đặc tính của quặng.
Việc lựa chọn thiết bị tuyển nổi và nghiền phù hợp là trọng tâm của thiết kế bảng quy trình. trong một dự án nhà máy tuyển đồng tại Việt Nam , sự kết hợp giữa máy nghiền bi dạng lưới ướt, máy phân loại và dãy tế bào tuyển nổi cơ học đã đạt được cấp độ cô đặc cần thiết trong khi vẫn duy trì mức tiêu thụ năng lượng trong phạm vi ngân sách dự án. Đó là loại kết quả thực tế mà thiết kế sơ đồ tạo ra hoặc phá vỡ.
Thuốc thử tuyển nổi: Hộp công cụ hóa học
Thuốc thử là thứ giúp cho quá trình tuyển nổi có thể thực hiện được. Chúng được tiêu thụ liên tục trong quá trình hoạt động, liều lượng và sự kết hợp của chúng thường có tác động lớn hơn đến quá trình phục hồi so với bất kỳ yếu tố nào khác. Một nhà máy tuyển nổi đồng sử dụng năm loại thuốc thử cơ bản, mỗi loại có một vai trò riêng biệt.
Người sưu tầm là lớp quan trọng nhất. Xanthate vẫn là tiêu chuẩn công nghiệp cho tuyển nổi sunfua đồng. Xanthate chuỗi ngắn như natri ethyl xanthate và natri isopropyl xanthate có tính chọn lọc và phù hợp với quặng hạt mịn, trong khi xanthate chuỗi dài như kali amyl xanthate cung cấp khả năng thu thập mạnh hơn cho các hạt thô hơn và quặng cấp thấp hơn. Dithiophosphate và thionocarbamate đôi khi được trộn với xanthate để cải thiện tính chọn lọc chống lại pyrite. Liều lượng thu gom trong mạch đồng thường dao động từ 20 đến 100 gram mỗi tấn quặng, tùy thuộc vào loại quặng và khoáng vật học.
Máy tạo bọt ổn định bọt khí trong bột giấy. MIBC là thiết bị tạo bọt được sử dụng rộng rãi nhất trong tuyển nổi đồng, được ưa chuộng vì chất lượng tạo bọt và dễ kiểm soát. Chất tạo bọt dầu thông và rượu béo cũng được sử dụng trong các loại thực vật tạo bọt tự nhiên với diện tích bề mặt bong bóng lớn. Liều lượng chất tạo bọt rất nhỏ, thường từ 10 đến 50 gam/tấn, nhưng tác dụng của nó đối với hiện tượng tràn là ngay lập tức và có thể nhìn thấy được trong vòng vài giây sau khi thay đổi liều lượng.
Chất điều chỉnh kiểm soát tính chất hóa học của bột giấy và điện tích bề mặt của khoáng chất. Vôi là chất điều chỉnh pH tiết kiệm nhất trong mạch đồng, giữ độ pH của bột giấy trong khoảng 9,5–11,5 để làm giảm pyrit và giảm nguy cơ thu hồi sắt không mong muốn. Natri cacbonat được ưu tiên sử dụng cho một số quặng oxit trong đó vôi sẽ kết tủa các cation đặc biệt. Axit sulfuric được sử dụng trong mạch axit, đặc biệt là trong tuyển nổi oxit bằng quá trình sunfua hóa.
Chất ức chế và chất kích hoạt tinh chỉnh tính chọn lọc. Natri xyanua hoặc kẽm sunfat được thêm vào để làm giảm sphalerit trong quặng đồng-kẽm, trong khi đồng sunfat có thể kích hoạt sphalerit trong trường hợp ngược lại. Natri sulfite hoặc sulfur dioxide làm giảm pyrit trong mạch kiềm. Bảng dưới đây cho thấy phạm vi thuốc thử điển hình trong mạch sunfua đồng thông thường.
| Loại thuốc thử | Thuốc thử mẫu | Chức năng chính | Liều lượng điển hình |
|---|---|---|---|
| Người sưu tầm | Xanthate, dithiophosphate | Làm cho bề mặt khoáng chất đồng kỵ nước | 20–100 g/tấn |
| bọt sữa | MIBC, dầu thông, hỗn hợp rượu | Ổn định bọt khí và lớp bọt | 10–50 g/tấn |
| chất điều chỉnh pH | Vôi, natri cacbonat, axit sulfuric | Kiểm soát độ kiềm của bột giấy, làm giảm pyrit | 500–3000 g/t |
| thuốc trầm cảm | Natri xyanua, kẽm sunfat, natri sunfite | Ngăn chặn gangue và pyrite nổi | 10–200 g/tấn |
| Trình kích hoạt | đồng sunfat | Thúc đẩy tuyển nổi các khoáng chất kích hoạt | 100–500 g/tấn |
Tối ưu hóa thuốc thử không phải là hoạt động kỹ thuật chỉ thực hiện một lần. Nó phải được lặp lại khi hỗn hợp quặng thay đổi, khi chất lượng nước thay đổi theo mùa hoặc khi gặp phải đất sét bất ngờ. Một nhà máy tuyển nổi hoạt động tốt sẽ lưu giữ nhật ký thuốc thử và đánh giá hàng ngày về liều lượng so với kết quả xét nghiệm.
Thiết bị cốt lõi trong nhà máy tuyển nổi đồng
Dây chuyền thiết bị trực tiếp xác định các bước hóa học và vật lý của quá trình tuyển nổi được thực hiện tốt như thế nào. Thiết bị nghiền, trộn, tuyển nổi và khử nước phải phù hợp với đặc tính quặng và công suất sản xuất theo kế hoạch. Sử dụng thiết bị quá khổ làm tăng chi phí vốn; sử dụng thiết bị có kích thước nhỏ sẽ tạo ra tổn thất thu hồi khó loại bỏ sau này.
thiết bị mài
Máy nghiền bi kiểu lưới ướt là máy nghiền sơ cấp tiêu chuẩn trong máy cô đặc đồng. Nó nghiền thức ăn đã nghiền có kích thước khoảng 10–15 mm thành thức ăn nổi có tỷ lệ 60–75% qua 200 lưới trong một hoặc hai giai đoạn. Lưới ở đầu xả kiểm soát mức bột giấy bên trong máy nghiền và giảm việc nghiền quá mức. Đối với nhà máy đồng, việc nghiền quá mức là kẻ thù tiềm ẩn vì chất nhờn sinh ra sẽ tiêu tốn thuốc thử và làm giảm tính chọn lọc của quá trình tuyển nổi.
Nghiền ướt được ưu tiên hơn mài khô vì nó loại bỏ bụi, giảm nguy cơ oxy hóa bề mặt đồng mới được giải phóng và chuẩn bị bùn trực tiếp cho quá trình tuyển nổi. Máy nghiền bi thường được vận hành trong một mạch kín với bộ phân loại xoắn ốc hoặc hydrocyclone. Trang bị thêm một máy nghiền hiện có với thiết kế lớp lót hiệu quả hơn hoặc bộ truyền động có tốc độ thay đổi là một cách tiết kiệm chi phí để tăng công suất mà không cần mua một máy nghiền hoàn toàn mới.
Thiết bị trộn và điều hòa
Giai đoạn điều hòa thường bị đánh giá thấp trong thiết kế nhà máy, tuy nhiên đó lại là nơi thực sự xảy ra sự tiếp xúc giữa thuốc thử và khoáng chất. Một bể trộn lớn, còn được gọi là bể điều hòa, cung cấp năng lượng và thời gian lưu trú cần thiết cho quá trình hấp phụ và phân phối chất tạo bọt. Trong tuyển nổi đồng, bể điều hòa giữ bột giấy từ hai đến mười phút trước khi bột giấy đi vào ô tuyển nổi đầu tiên. Cánh quạt phải đủ mạnh để treo các hạt thô nhưng đủ nhẹ để không cắt không khí bị cuốn theo tự nhiên vào bùn.
Đối với các nhà máy cần chuẩn bị thuốc thử riêng biệt, thùng trộn thuốc thử được sử dụng để hòa tan và pha loãng các chất thu gom và tạo bọt đến nồng độ mong muốn trước khi cấp vào bột giấy. Bể trộn nồng độ cao cũng được sử dụng trong các mạch lọc và cho các ứng dụng đặc biệt như chuẩn bị chất thải tuyển nổi để san lấp. Cường độ trộn, thể tích bể và thiết kế cánh quạt phải có kích thước phù hợp với nhau sao cho phân bổ thời gian lưu trú phù hợp với động học tuyển nổi của quặng.
Máy tuyển nổi
Máy tuyển nổi cơ học là cốt lõi của bất kỳ máy cô đặc đồng nào. Chúng bao gồm một thùng chứa, cơ cấu cánh quạt/stator và hệ thống cung cấp không khí. Cánh quạt tạo ra mô hình tuần hoàn bên trong bể, giữ chất rắn lơ lửng trong khi phân tán nguồn cấp khí thành bong bóng mịn. Bọt hình thành trên bề mặt được loại bỏ bằng dụng cụ cạo hoặc bằng cách chảy tràn tự nhiên vào máy giặt.
Hình dạng bể và kiểu cánh quạt khác nhau phù hợp với các nhiệm vụ khác nhau. Máy tuyển nổi loại BF là sự lựa chọn phổ biến cho các mạch gia công thô và nhặt đồng vì cơ chế tự thông gió và thiết kế bể nông. Loại XCF/KYF là máy khí cưỡng bức được sử dụng khi cần tốc độ dòng khí cao cho sản xuất quy mô lớn, đặc biệt là trong nhà máy có nhiều dây chuyền tuyển nổi lớn. Loại JJF, với thiết kế công suất cao, thường được chọn cho giai đoạn làm sạch cuối cùng khi cần lượng bọt hạn chế nhưng tính chọn lọc là rất quan trọng. Loại CLF được thiết kế để tuyển nổi hạt thô, rất hữu ích cho các loại quặng có khoáng chất đồng ở dạng hạt thô và cần được thu hồi mà không cần nghiền quá mức.
Kích thước tế bào tuyển nổi đã tăng đáng kể trong hai thập kỷ qua. Một nhà máy đồng hiện đại có thể sử dụng các tế bào 100 m³ hoặc 200 m³ trong mạch thô hơn. Các ngăn lớn hơn làm giảm số lượng đơn vị, đơn giản hóa thiết bị đo đạc và giảm mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn quặng. Nhưng các ngăn lớn hơn cũng khó chấp nhận khả năng kiểm soát bọt kém và chúng đòi hỏi các van phi tiêu và hệ thống kiểm soát mức được thiết kế tốt. Việc lựa chọn giữa máy tự sục khí và máy không khí cưỡng bức dựa trên tính nhất quán của nguồn cấp quặng và mức độ kiểm soát mà nhà máy muốn duy trì.
Ngoài thiết bị tuyển nổi, nhà máy đồng còn cần thiết bị phân loại, làm đặc và bơm. Bộ phân loại đảm bảo cấp liệu ổn định, mịn cho quá trình tuyển nổi, trong khi chất làm đặc kiểm soát cân bằng nước cô đặc và nước thải. các vai trò của thiết bị khai thác tuyển nổi trong thủy luyện hiện đại vượt xa sự tách biệt đơn giản; nó bao gồm việc cung cấp một dòng cấp liệu nhất quán mà các mạch lọc ở hạ lưu phụ thuộc vào để phục hồi ổn định.
Các thông số chính trong tối ưu hóa tuyển nổi
Thiết kế xác định khả năng của một nhà máy tuyển nổi; hoạt động xác định những gì nó thực sự đạt được. Các thông số vận hành được đề cập trong phần này kiểm soát kết quả luyện kim hàng ngày. Đối với một kỹ sư hoặc người mua đang đánh giá một dự án tuyển nổi đồng, việc biết các thông số này là cách nhanh nhất để đánh giá liệu quy trình được đề xuất có hợp lý hay không.
Độ mịn mài
Độ mịn mài được đo bằng phần trăm vật liệu lọt qua lưới 200. Nếu quặng được nghiền quá thô, một số hạt khoáng đồng vẫn bị khóa bằng gangue và không thể nổi. Nếu nghiền quá mịn, diện tích bề mặt lớn được tạo ra sẽ tiêu tốn thuốc thử và các hạt mịn sẽ được đưa vào bọt một cách cơ học, làm loãng chất cô đặc. Quặng đồng xốp điển hình được thả nổi tốt nhất ở mức 60–70% vượt qua lưới 200, nhưng quặng có mạch cao cấp có thể cần 75–80% vượt qua lưới 200 để giải phóng đầy đủ. Đường cong thể hiện mối quan hệ giữa độ mịn và độ thu hồi thường có đỉnh rõ ràng; tìm ra đỉnh đó là nhiệm vụ đầu tiên của chương trình tối ưu hóa quy trình.
Hình 1. Tỷ lệ thu hồi đồng có xu hướng tăng lên khi nghiền mịn, sau đó giảm xuống khi nghiền quá mức tạo ra chất nhờn và mức tiêu thụ thuốc thử tăng lên.
Mật độ bột giấy
Tỷ lệ chất rắn và chất lỏng trong thức ăn tuyển nổi thường được giữ ở mức 30–45% chất rắn tính theo trọng lượng. Bột giấy đặc hơn mang nhiều khoáng chất đồng hơn trên một đơn vị thể tích, làm tăng hiệu quả thời gian lưu giữ nhưng cũng làm tăng nguy cơ ảnh hưởng đến độ nhớt và khả năng vận chuyển bong bóng kém. Bột giấy mỏng hơn cho khả năng chọn lọc và chất lượng bọt tốt hơn nhưng năng suất thấp hơn đối với cùng một thể tích tế bào. Trong thực tế, các mạch thô hơn hoạt động ở mật độ cao hơn, trong khi các mạch sạch hơn được pha loãng thành 30–40% chất rắn để tối đa hóa cấp độ.
Bổ sung pH và vôi
Vôi là chất điều chỉnh độ pH phổ biến nhất trong mạch đồng. Độ pH mục tiêu ở môi trường khó khăn hơn thường nằm trong khoảng từ 9,5 đến 11,5, trong đó pyrit bị suy giảm và các khoáng chất đồng vẫn nổi hiệu quả. Sự hiện diện của pyrrhotite hoặc các loại gangue tiêu thụ axit khác làm thay đổi nhu cầu vôi, do đó vòng kiểm soát độ pH phải chặt chẽ và đáp ứng nhanh. Một nhà máy được trang bị tốt sử dụng máy phân tích pH trực tuyến trên nguồn cấp chất điều hòa và van điều khiển trên dây chuyền vôi để giữ điểm đặt trong phạm vi ±0,2 đơn vị pH.
Lưu lượng không khí và tốc độ cánh quạt
Tốc độ sục khí kiểm soát số lượng và kích thước của bong bóng trong bể tuyển nổi. Quá ít không khí làm giảm diện tích bề mặt bong bóng bề mặt và làm giảm khả năng phục hồi; quá nhiều không khí gây ra một dòng chảy đi xuống mang các hạt trở lại đáy và có thể làm rách lớp bọt. Đối với máy tự sục khí, tốc độ cánh quạt điều khiển trực tiếp lượng không khí hút vào. Đối với máy tạo khí cưỡng bức, công suất quạt gió được điều chỉnh riêng. Mạch gia công bằng đồng điển hình sử dụng luồng không khí 0,8–1,5 m³/m2/phút, tùy thuộc vào công suất của tế bào.
Độ sâu bọt và tốc độ cạo
Duy trì lớp bọt ổn định là điều cần thiết để tạo ra chất cô đặc sạch. Lớp bọt sâu hơn (300–600 mm) cung cấp khả năng thoát nước của gangue bị cuốn theo nhiều hơn và mang lại cấp độ cao hơn, trong khi lớp bọt nông hơn giúp tăng khả năng phục hồi nhưng làm giảm cấp độ. Tốc độ của máy cạo chi phối tốc độ loại bỏ bọt; nếu máy cạo chạy quá nhanh, chúng sẽ kéo theo bọt đầy gangue vào máy giặt; nếu chúng chạy quá chậm, bọt có thể xẹp xuống và quay trở lại bã.
Các sự cố vận hành thường gặp và cách khắc phục
Mỗi nhà máy tuyển nổi đồng đều có những ngày tồi tệ và nguyên nhân không phải lúc nào cũng rõ ràng. Hướng dẫn bên dưới kết hợp các triệu chứng phổ biến với nguyên nhân điển hình và hành động khắc phục. Thời gian phản hồi rất quan trọng; chờ bốn giờ để xét nghiệm xác nhận vấn đề có thể tốn nhiều chi phí hơn việc thay đổi liều lượng thuốc thử trong thời gian thực dựa trên quan sát bọt.
Thu hồi đồng thấp
nguyên nhân
Bộ sưu tập không đủ; nghiền quá mức; lớp phủ chất nhờn trên bề mặt khoáng sản; bọt quá nông.
hành động
Tăng liều lượng thu gom từng bước; giảm tỷ lệ cấp liệu của nhà máy; thêm chất phân tán; điều chỉnh mức độ bọt và luồng không khí.
Loại cô đặc thấp
nguyên nhân
Kích hoạt pyrit; bọt quá mức; gangue cao; giai đoạn làm sạch không đủ.
hành động
Tăng độ pH bằng vôi; giảm liều lượng tạo bọt; giảm tốc độ cạp; thêm giai đoạn sạch hơn hoặc pha loãng thức ăn sạch hơn.
Bọt quá ổn định hoặc giòn
nguyên nhân
Loại chất tạo bọt và liều lượng không phù hợp với tính chất hóa học của nước; độ cứng của nước thay đổi; hàm lượng đất sét trong thức ăn.
hành động
Chuyển sang loại nước làm lạnh có chọn lọc hơn; điều chỉnh liều lượng; sử dụng chất khử bọt khi quá mức; giám sát chất lượng nước của quá trình.
Sự lắng đọng cát trong tế bào tuyển nổi
nguyên nhân
Tốc độ cánh quạt quá thấp; bột giấy quá dày; kích thước hạt lớn; stator hoặc cánh quạt bị mòn.
hành động
Tăng tốc độ cánh quạt; giảm mật độ thức ăn; kiểm tra kích thước cắt phân loại; kiểm tra khe hở bánh công tác và stato.
Chất thải cao cấp
nguyên nhân
Vấn đề giải phóng; không đủ thời gian cư trú; đoản mạch; bộ thuốc thử sai.
hành động
Kiểm tra lại kích thước xay; kiểm tra sự sắp xếp tế bào để phân kênh; thêm một tế bào nhặt rác; xem xét thành phần khoáng vật của chất thải.
Danh sách kiểm tra mua sắm thiết bị cho dây chuyền tuyển nổi đồng
Việc tập hợp một dây chuyền tuyển nổi cho một dự án đồng mới, mở rộng nhà máy hoặc hiện đại hóa toàn bộ quy trình không chỉ bao gồm việc xuất bản danh sách khối lượng mong muốn và yêu cầu báo giá. Mua thiết bị tuyển nổi là quyết định về hiệu suất của quy trình, chi phí vận hành và hỗ trợ sau bán hàng. Danh sách kiểm tra có cấu trúc giúp tránh những lỗi mua sắm phổ biến nhất.
Xác nhận loại quặng và cỡ nghiền
Thiết bị tuyển nổi phải có khả năng cạnh tranh đối với loại quặng cụ thể mà nhà máy sẽ xử lý. Quặng sunfua được nghiền tới 65% qua lưới 200 có yêu cầu về thời gian lưu trú khác với quặng tạo ra một lượng lớn chất nhờn sơ cấp. Yêu cầu nhà cung cấp thiết bị tính toán khối lượng tế bào cần thiết dựa trên động học tuyển nổi của dự án, không chỉ dựa trên quy tắc kinh nghiệm gần đúng. Nhà máy xử lý quặng hạt mịn cần các tế bào lớn hơn hoặc cứng hơn so với nhà máy xử lý quặng hạt thô.
Đánh giá chi phí năng lượng và bảo trì
Mức tiêu thụ điện năng của máy tuyển nổi phụ thuộc vào đường kính cánh quạt, tốc độ rôto và kích thước bể. Máy tự sục khí thường vận hành đơn giản và rẻ hơn so với máy không khí cưỡng bức, nhưng máy không khí cưỡng bức cung cấp khả năng kiểm soát không khí trực tiếp hơn, giúp cải thiện khả năng phục hồi trong điều kiện nguồn cấp dữ liệu thay đổi. So sánh tổng chi phí sở hữu trong ít nhất bảy năm, bao gồm chi phí thay thế cánh quạt và stato, bảo dưỡng động cơ và hiệu chuẩn thiết bị. Đừng chọn máy rẻ nhất chỉ vì giá mua của nó.
Kiểm tra phụ tùng và hỗ trợ địa phương
Việc cung cấp phụ tùng thay thế thường là điểm nghẽn khiến nhà máy phải ngừng hoạt động. Khi đánh giá một chiếc máy, hãy yêu cầu nhà sản xuất cung cấp danh sách hàng tồn kho được đề xuất và so sánh tình trạng sẵn có của kho hàng địa phương. Khả năng cung cấp cánh quạt, stator, van phi tiêu và cảm biến mức trong thời gian ngắn quan trọng hơn bất kỳ tính năng hiệu suất nào khi nhà máy ngừng hoạt động.
Yêu cầu thử nghiệm tại chỗ hoặc thử nghiệm thí điểm
Nếu dự án là một mỏ quặng mới hoặc một sự thay đổi lớn về quy trình, hãy nhấn mạnh vào thử nghiệm tuyển nổi quy mô thí điểm bằng cách sử dụng mẫu quặng thực tế. Một thử nghiệm tuyển nổi theo mẻ đơn giản trên 1–2 kg quặng là hữu ích nhưng không thể đánh giá đặc tính tạo bọt trong một khoảng thời gian liên tục. Một nhà máy thí điểm chạy vài ngày trên vài trăm kg quặng cung cấp dữ liệu về thời gian lưu giữ, độ ổn định của bọt và độ hao mòn của thiết bị mà không thể thu được từ thử nghiệm hàng loạt.
Xác minh năng lực sản xuất của nhà cung cấp
Năng lực là về kinh nghiệm sản xuất và tích hợp kỹ thuật. Máy tuyển nổi là một thiết bị hạng nặng phải hoạt động liên tục trong điều kiện bùn bị mài mòn, với tuổi thọ thiết kế được tính bằng thập kỷ. Lịch sử của nhà cung cấp với các dự án tương tự, khả năng đáp ứng thời hạn giao hàng cũng như chất lượng của quá trình thử nghiệm và sản xuất của họ đều phải được kiểm tra. Nên tham quan nhà máy nếu quy mô dự án phù hợp với nỗ lực đó.
Đối với những người mua đang chuẩn bị xây dựng một nhà máy tuyển nổi đồng hoàn chỉnh, quyết định không chỉ bao gồm chính tế bào tuyển nổi mà còn cả thiết bị nghiền, trộn và khử nước tạo thành toàn bộ chu trình sản xuất. Đặt hàng toàn bộ dây chuyền từ một nhà máy giúp giảm rủi ro về giao diện, rút ngắn thời gian vận hành và giúp việc hợp tác sau bán hàng trở nên đơn giản hơn nhiều.
Câu hỏi thường gặp về tuyển nổi đồng
Mục đích chính của việc tuyển nổi đồng là gì?
Mục đích là để tách các khoáng chất đồng ra khỏi đá thải để đưa chất cô đặc có chất lượng tương đối cao đến nhà máy luyện kim. Nó làm tăng hàm lượng đồng từ dưới 1% trong quặng sunfua thông thường lên khoảng 20–30% trong quặng tinh, giúp cho việc nấu chảy có hiệu quả kinh tế và giảm thiểu lượng chất thải được vận chuyển ra khỏi khu mỏ.
Tuyển nổi đồng mất bao lâu?
Thời gian lưu của bột giấy trong hệ thống tuyển nổi đồng thường là 10–20 phút, được phân bố giữa các tế bào thô hơn, tế bào nhặt rác và tế bào sạch hơn. Thời gian ổn định trước khi tuyển nổi sẽ được bổ sung thêm, thường là 2–10 phút. Tổng thời gian từ khi nghiền đến khi cô đặc cuối cùng có thể là vài giờ, nhưng thời gian tuyển nổi hoạt động lại rất ngắn.
Quặng oxit đồng có thể được xử lý bằng tuyển nổi?
Có, nhưng chỉ sau bước sunfua hóa để tạo thành một lớp màng sunfua mỏng trên bề mặt khoáng oxit. Bước này rất nhạy cảm và cần phải kiểm soát cẩn thận liều lượng natri sunfua. Nếu quặng oxit chứa một lượng lớn chrysocolla hoặc các silicat đồng khác, thì việc lọc bằng axit trực tiếp thường là lựa chọn tốt hơn so với tuyển nổi.
Tại sao phải thêm vôi vào tuyển nổi đồng?
Vôi được thêm vào chủ yếu để nâng cao và giữ độ pH của bột giấy ở mức mà pyrit và các sunfua sắt khác bị ức chế. Vôi cũng kết tủa một số ion kim loại nặng trong nước xử lý và giúp duy trì sự phân tách rõ ràng giữa sunfua đồng và sắt. Trong hầu hết các mạch sunfua đồng, độ pH mục tiêu nằm trong khoảng từ 9,5 đến 11,5.
Sự khác biệt giữa tế bào tuyển nổi thô hơn và tế bào tuyển nổi sạch hơn là gì?
Một tế bào thô hơn tạo ra chất cô đặc đầu tiên từ bùn thức ăn và thường thu hồi phần lớn khoáng chất đồng. Một tế bào sạch hơn sẽ nổi lại chất cô đặc này để loại bỏ gangue bị cuốn theo và nâng cao chất lượng cuối cùng. Trong một nhà máy lớn, các tế bào cứng hơn sẽ lớn hơn và ít hơn, trong khi các tế bào sạch hơn sẽ nhỏ hơn và được sắp xếp thành một đến ba giai đoạn làm sạch liên tiếp.
Việc thu hồi tuyển nổi được đo lường tại chỗ như thế nào?
Độ thu hồi được tính toán từ việc phân tích thức ăn, chất cô đặc và chất thải trong một ca hoặc ngày nhất định, với công thức dựa trên sự phân bổ trọng lượng cân bằng ba dòng. Máy phân tích tia X trực tuyến cung cấp các xét nghiệm gần như thời gian thực cứ sau vài phút, cho phép người vận hành phản ứng nhanh với sự sai lệch trước khi tổn thất tích lũy trở nên đáng kể.
EN
