Cải thiện hiệu suất làm đặc bằng cách sử dụng chất keo tụ chế biến khoáng sản

Chất keo tụ có thể cải thiện hiệu suất của chất làm đặc bằng cách Mật độ dòng chảy dưới 15-40% và giảm thời gian lắng xuống 30-60% khi được lựa chọn và định lượng đúng cách. Loại polyme keo tụ phù hợp, trọng lượng phân tử và mật độ điện tích tác động trực tiếp đến quá trình kết tụ hạt, tốc độ lắng và hiệu quả làm rõ trong các hoạt động chế biến khoáng sản.

Chất cô đặc là hoạt động quan trọng trong các nhà máy chế biến khoáng sản, tiêu tốn vốn và chi phí vận hành đáng kể. Hiệu suất chất làm đặc kém dẫn đến giảm thông lượng, tiêu thụ nước quá mức và các vấn đề xử lý tiếp theo. Chất keo tụ đóng vai trò là công cụ hóa học chính để tối ưu hóa các hệ thống này bằng cách kết nối các hạt mịn thành các cốt liệu lớn hơn, lắng nhanh hơn.

Tiêu chí lựa chọn chất keo tụ cho các ứng dụng chất làm đặc

Việc lựa chọn chất keo tụ thích hợp đòi hỏi phải hiểu rõ về khoáng vật quặng, phân bố kích thước hạt, thành phần hóa học của bùn và kết quả hoạt động mong muốn. Các hệ thống khoáng chất khác nhau phản ứng khác nhau với các đặc tính keo tụ.

Chất keo tụ anion cho các ứng dụng chung

Các polyacrylamid anion đại diện cho 70-80% chất keo tụ được sử dụng để làm dày khoáng chất . Các polyme này hoạt động hiệu quả trên hầu hết các quặng oxit, than đá và tinh quặng kim loại cơ bản. Chất keo tụ anion có trọng lượng phân tử cao (12-20 triệu Dalton) với mật độ điện tích trung bình (20-40%) thường mang lại hiệu suất tối ưu cho quá trình làm đặc chất thải đồng và vàng.

Một mỏ đồng ở Chile đã tăng mật độ dòng chảy ngầm từ 58% lên 68% chất rắn bằng cách chuyển từ chất kết tụ 15 triệu Dalton sang sản phẩm 18 triệu Dalton, đồng thời giảm liều lượng từ 45 g/t xuống 38 g/t.

Các lựa chọn thay thế cation và không ion

Chất keo tụ cation vượt trội trong các hệ thống giàu đất sét nơi bề mặt hạt mang điện tích âm. Các hoạt động khai thác phốt phát, kali và cát dầu thường sử dụng các polyme cation có trọng lượng phân tử trong khoảng 5-12 triệu Dalton. Chất keo tụ không ion được ứng dụng trong môi trường có độ mặn cao hoặc nơi thành phần hóa học của nước dao động đáng kể.

Tối ưu hóa liều lượng và phương pháp bổ sung chất keo tụ

Tối ưu hóa liều lượng giúp cân bằng giữa cải thiện hiệu suất và chi phí hóa chất. Liều lượng quá mức gây lãng phí tiền bạc và thực sự có thể làm giảm hiệu suất bằng cách gây ra các hiệu ứng quá liều như ổn định lại hoặc tăng độ đục phía trên.

Yêu cầu pha loãng và trộn

Chuẩn bị chất keo tụ thích hợp ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất. Thực hành tiêu chuẩn bao gồm việc chuẩn bị các giải pháp tại Nồng độ polyme hoạt tính 0,05-0,2% . Hệ thống pha loãng hai giai đoạn với bể lão hóa giúp kích hoạt polyme tốt hơn so với hệ thống một giai đoạn. Thời gian lão hóa nên là 30-60 phút để hydrat hóa polymer hoàn toàn.

Vị trí điểm bổ sung ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả keo tụ. Việc lắp đặt điểm bổ sung chất keo tụ cách giếng cấp liệu 3-5 mét, bằng cách trộn nội tuyến nhẹ nhàng, cho phép có đủ thời gian tiếp xúc mà không bị cắt quá mức làm hỏng các khối. Hoạt động khai thác niken ở Tây Úc đã đạt được Cải thiện 22% độ rõ nét khi tràn bằng cách di dời điểm bổ sung của họ và lắp đặt một máy trộn tĩnh.

Đo lường và giám sát hiệu suất của chất làm đặc

Giám sát hiệu suất có hệ thống cho phép tối ưu hóa dựa trên dữ liệu và phát hiện sớm sự cố. Các chỉ số hiệu suất chính cần được theo dõi liên tục hoặc định kỳ.

Số liệu hiệu suất quan trọng

• Mật độ dòng chảy dưới: Chỉ số chính về hiệu suất của chất làm đặc, được đo liên tục bằng máy đo mật độ hạt nhân hoặc thủ công bằng thang đo Marcy
• Tràn rõ ràng: Được đo bằng đơn vị độ đục đo độ đục (NTU) hoặc nồng độ chất rắn lơ lửng, giá trị mục tiêu thường dưới 200 NTU
• Vận tốc lắng: Được xác định thông qua các thử nghiệm lắng, cho thấy hiệu quả keo tụ với tốc độ điển hình là 15-40 m/h đối với bùn kết tụ tốt
• Mức độ giường: Duy trì ở mức 30-50% độ sâu chất làm đặc để vận hành tối ưu
• Mô-men xoắn: Mô-men xoắn tăng lên cho thấy có vấn đề về độ nén của lớp hoặc quá trình keo tụ không đủ

Quy trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm

Thử nghiệm bình thường xuyên hoặc thử nghiệm lắng trong xi lanh xác nhận hiệu suất của nhà máy và sàng lọc các chất keo tụ thay thế. Một giao thức kiểm tra tiêu chuẩn bao gồm:

1. Thu thập mẫu thức ăn đại diện ở mật độ thức ăn thực vật
2. Liều lượng thử nghiệm dao động từ 50-150% liều lượng thực vật hiện tại với mức tăng 25%
3. Đo tốc độ lắng ban đầu (30 giây đầu tiên) và lắng cuối cùng sau 30 phút
4. Phân tích độ trong của bề mặt và mật độ lớp lắng
5. Ghi lại các quan sát về kích thước khối, cường độ và tốc độ hình thành

Khắc phục sự cố các vấn đề về hiệu suất của chất làm đặc thường gặp

Các vấn đề về hiệu suất xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau bao gồm sự biến đổi của thức ăn, thay đổi hóa học của nước, vấn đề về thiết bị hoặc ứng dụng chất keo tụ dưới mức tối ưu. Chẩn đoán có hệ thống ngăn chặn các hành động khắc phục không chính xác.

Mật độ dòng chảy kém

Khi mật độ dòng chảy ngầm giảm xuống dưới mục tiêu, hãy điều tra các yếu tố này theo trình tự:

• Tăng hàm lượng đất sét trong quặng thức ăn làm giảm tính thấm (đòi hỏi chất keo tụ có trọng lượng phân tử cao hơn)
• Liều lượng chất keo tụ quá thấp hoặc trộn kém dẫn đến quá trình keo tụ không hoàn toàn
• Tải thủy lực quá mức vượt quá khả năng làm đặc
• Tốc độ cào quá cao ngăn cản sự cố kết của đáy (giảm tốc độ đầu xuống 10-15 m/h)

Một hoạt động khai thác vàng ở Úc có mật độ dòng chảy ngầm giảm từ 52% xuống 46% chất rắn được phát hiện thông qua đặc tính quặng hàm lượng đất sét đã tăng từ 8% lên 18% . Việc chuyển sang chất keo tụ có trọng lượng phân tử cực cao (22 triệu Dalton) đã khôi phục mật độ dòng chảy dưới mức 54% chất rắn.

Độ đục tràn cao

Tràn đục cho thấy việc thu giữ hạt không hoàn chỉnh hoặc vỡ bông. Vấn đề này thường là kết quả của:

• Quá liều chất keo tụ gây ra sự đảo ngược điện tích và ổn định hạt
• Cường độ trộn quá mức làm vỡ các khối hình thành (giảm tốc độ cánh quạt hoặc sử dụng máy trộn tĩnh nhẹ nhàng)
• Tạo hạt siêu mịn từ thay đổi mạch nghiền (thêm liều lượng chất keo tụ thứ cấp)
• Sự thay đổi hóa học nước ảnh hưởng đến điện tích bề mặt (pH, cường độ ion, hàm lượng hữu cơ)

Chiến lược và công nghệ keo tụ tiên tiến

Những phát triển gần đây trong phương pháp ứng dụng và hóa học keo tụ mang đến cơ hội cải thiện hiệu suất đáng kể ngoài các phương pháp tiếp cận polyme đơn thông thường.

Hệ thống Polymer kép

Việc bổ sung tuần tự hai chất keo tụ khác nhau có thể hoạt động tốt hơn các polyme đơn lẻ trong các ứng dụng đầy thách thức. Một hệ thống điển hình sử dụng polymer có trọng lượng phân tử thấp, mật độ điện tích cao làm chất điều hòa, tiếp theo là chất keo tụ bắc cầu có trọng lượng phân tử cao. Cách tiếp cận này đạt được Cải thiện 35% tốc độ lắng và giảm 28% chi phí hóa chất tại một cơ sở khai thác quặng sắt của Brazil chế biến 15 triệu tấn mỗi năm.

Polyme điều hòa trung hòa điện tích bề mặt và hình thành các hạt vi hạt, trong khi polyme cầu nối tổng hợp chúng thành các hạt keo lớn, lắng nhanh. Các yếu tố thành công quan trọng bao gồm tỷ lệ liều lượng thích hợp (thường là 1:3 đến 1:5 chất điều hòa và polyme cầu nối) và sự pha trộn thích hợp giữa các điểm bổ sung.

Polymer nhũ tương và phân tán

Chất keo tụ nhũ tương cung cấp hàm lượng hoạt tính cao hơn (30-40%) so với các giải pháp tiêu chuẩn, giảm chi phí vận chuyển và lưu trữ. Polyme phân tán cung cấp khả năng kích hoạt nhanh chóng (dưới 10 phút) so với 30-60 phút đối với các sản phẩm thông thường, cho phép các bể lão hóa nhỏ hơn và khả năng kiểm soát quy trình nhạy bén hơn.

Hoạt động sản xuất chì kẽm ở Canada chuyển sang sử dụng polyme nhũ tương đã được thực hiện tiết kiệm hàng năm 180.000 USD nhờ giảm chi phí vận chuyển và trang bị cơ sở vật chất nhỏ hơn , với hiệu suất làm đặc tương đương hoặc được cải thiện đôi chút.

Kiểm soát liều lượng tự động

Hệ thống kiểm soát tiên tiến tối ưu hóa liều lượng chất keo tụ trong thời gian thực dựa trên đặc tính thức ăn và phản ứng của chất làm đặc. Các hệ thống sử dụng điều khiển cấp liệu trực tiếp (điều chỉnh liều lượng dựa trên trọng tải cấp liệu, mật độ và kích thước hạt) kết hợp với điều khiển phản hồi (đáp ứng với mật độ dòng chảy dưới và độ trong của dòng chảy tràn) đạt được Giảm 10-15% lượng tiêu thụ chất keo tụ đồng thời duy trì hiệu suất ổn định thông qua các biến thể thức ăn.

Máy dò dòng điện truyền phát cung cấp phép đo thời gian thực về điều kiện điện tích bề mặt, cho phép điều chỉnh liều lượng chính xác. Chi phí thực hiện từ 50.000-150.000 USD thường được hoàn vốn trong vòng 6-18 tháng nhờ tiết kiệm hóa chất và cải thiện khả năng thu hồi nước.

Cân nhắc kinh tế và tối ưu hóa chi phí

Chi phí keo tụ thường đại diện 0,10-0,50 USD mỗi tấn quặng được xử lý , làm cho chúng trở thành một chi phí hoạt động đáng kể. Tuy nhiên, giá trị mang lại thông qua hiệu suất chất làm đặc được cải thiện vượt xa chi phí hóa chất trong hầu hết các hoạt động.

Khung phân tích giá trị

Đánh giá giá trị toàn diện xem xét nhiều yếu tố ngoài chi phí hóa chất thô:

• Thu hồi nước: Mỗi lần cải thiện 1% mật độ dòng chảy bên dưới sẽ thu hồi thêm khoảng 1,5-2,0% nước xử lý, giảm yêu cầu trang điểm
• Thông lượng: Cải thiện khả năng xử lý cho phép tăng công suất 10-25% mà không cần mở rộng vốn
• Tác động xuôi dòng: Độ rõ tràn tốt hơn giúp giảm tải chất rắn tuần hoàn trên các mạch xử lý
• Độ tin cậy: Hiệu suất nhất quán làm giảm sự biến đổi trong hoạt động và các biện pháp can thiệp khẩn cấp

Một máy cô đặc đồng xử lý 40.000 tấn mỗi ngày đã tính toán rằng việc cải thiện mật độ dòng chảy dưới từ 60% lên 65% chất rắn được phân phối giá trị hàng năm là 2,8 triệu USD nhờ giảm tiêu thụ nước ngọt và tăng công suất xử lý , so với chi phí keo tụ bổ sung là 400.000 USD hàng năm.

Quy trình đánh giá cạnh tranh

Các thử nghiệm keo tụ thường xuyên so sánh nhiều nhà cung cấp đảm bảo lựa chọn sản phẩm tối ưu và giá cả cạnh tranh. Các giao thức đánh giá có cấu trúc nên bao gồm:

1. Sàng lọc trong phòng thí nghiệm 4-6 sản phẩm ứng viên từ 2-3 nhà cung cấp
2. Thử nghiệm cây trồng của 2-3 cây có năng suất cao nhất trong thời gian tối thiểu 2 tuần
3. Phân tích kinh tế bao gồm chi phí hóa chất, cải tiến hiệu suất và lợi ích hoạt động
4. Đánh giá an ninh cung cấp bao gồm địa điểm sản xuất và độ tin cậy hậu cần

Tiến hành đánh giá như vậy hàng năm hoặc khi đặc tính quặng thay đổi đáng kể sẽ duy trì hiệu suất và hiệu quả chi phí tối ưu.