Verbetering van de prestaties van verdikkingsmiddelen met behulp van minerale verwerkingsvlokken

Vlokmiddelen kunnen de prestaties van het verdikkingsmiddel verbeteren door 15-40% in onderstroomdichtheid en verkorting van de bezinkingstijd met 30-60% wanneer correct geselecteerd en gedoseerd. Het juiste uitvlokkende polymeertype, het juiste molecuulgewicht en de juiste ladingsdichtheid hebben een directe invloed op de aggregatie van deeltjes, de bezinkingssnelheid en de klaringsefficiëntie bij de verwerking van mineralen.

Verdikkingsmiddelen zijn cruciale bedrijfsprocessen in mineraalverwerkingsfabrieken, die aanzienlijke kapitaal- en bedrijfskosten met zich meebrengen. Slechte prestaties van het verdikkingsmiddel leiden tot verminderde doorvoer, overmatig waterverbruik en problemen met de verdere verwerking. Vlokmiddelen dienen als het belangrijkste chemische hulpmiddel om deze systemen te optimaliseren door fijne deeltjes te overbruggen tot grotere, sneller bezinkende aggregaten.

Selectiecriteria voor vlokmiddelen voor toepassingen met verdikkingsmiddelen

Het selecteren van het juiste vlokmiddel vereist inzicht in de mineralogie van het erts, de deeltjesgrootteverdeling, de slurrychemie en de gewenste prestatieresultaten. Verschillende mineraalsystemen reageren verschillend op de vlokeigenschappen.

Anionische vlokmiddelen voor algemene toepassingen

Anionische polyacrylamiden vertegenwoordigen 70-80% vlokmiddelen gebruikt bij minerale verdikking . Deze polymeren werken effectief op de meeste oxide-ertsen, steenkool en onedele metaalconcentraten. Anionische flocculanten met een hoog molecuulgewicht (12-20 miljoen Dalton) met een gemiddelde ladingsdichtheid (20-40%) leveren doorgaans optimale prestaties bij het verdikken van koper- en goudafval.

Een kopermijn in Chili verhoogde de onderstroomdichtheid van 58% naar 68% vaste stoffen door over te schakelen van een vlokmiddel van 15 miljoen Dalton naar een product van 18 miljoen Dalton, terwijl tegelijkertijd de dosering werd verlaagd van 45 g/ton naar 38 g/ton.

Kationische en niet-ionische alternatieven

Kationische vlokmiddelen blinken uit in kleirijke systemen waarbij deeltjesoppervlakken negatieve ladingen dragen. Bij fosfaat-, potas- en oliezandbewerkingen wordt vaak gebruik gemaakt van kationische polymeren met molecuulgewichten tussen 5 en 12 miljoen Dalton. Niet-ionische vlokmiddelen vinden toepassing in omgevingen met een hoog zoutgehalte of waar de waterchemie aanzienlijk fluctueert.

Optimalisatie van de dosering en toevoegingsmethoden van vlokmiddelen

Doseringsoptimalisatie weegt prestatieverbeteringen af tegen de kosten van chemicaliën. Overmatige dosering verspilt geld en kan de prestaties zelfs schaden door overdoseringseffecten te veroorzaken, zoals restabilisatie of verhoogde troebelheid van het supernatant.

Verdunnings- en mengvereisten

Een goede voorbereiding van het vlokmiddel heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties. Standaardpraktijk omvat het voorbereiden van oplossingen op 0,05-0,2% actieve polymeerconcentratie . Tweetrapsverdunningssystemen met verouderingstanks zorgen voor een betere polymeeractivering dan eentrapssystemen. De verouderingstijd moet 30-60 minuten bedragen voor volledige hydratatie van het polymeer.

De locatie van het toevoegingspunt heeft een kritische invloed op de uitvlokkingsefficiëntie. Door het vlokmiddeltoevoegpunt 3-5 meter vóór de toevoerput te installeren, met voorzichtig in-line mengen, is voldoende contacttijd mogelijk zonder overmatige schuifkracht die de vlokken beschadigt. Een nikkeloperatie in West-Australië gerealiseerd 22% verbetering in de helderheid van de overloop door hun toevoegingspunt te verplaatsen en een statische menger te installeren.

Meten en monitoren van de prestaties van verdikkingsmiddelen

Systematische prestatiemonitoring maakt datagestuurde optimalisatie en vroegtijdige probleemdetectie mogelijk. Key performance indicators moeten continu of met regelmatige tussenpozen worden gevolgd.

Kritieke prestatiestatistieken

• Onderstroomdichtheid: De belangrijkste indicator voor de prestaties van verdikkingsmiddelen, continu gemeten met nucleaire dichtheidsmeters of handmatig met Marcy-schalen
• Overloophelderheid: Gemeten als nefelometrische troebelheidseenheden (NTU) of concentratie zwevende vaste stoffen, streefwaarden doorgaans lager dan 200 NTU
• Bezinkingssnelheid: Bepaald door middel van bezinkingstests, wat de effectiviteit van het vlokmiddel aangeeft met typische snelheden van 15-40 m3/uur voor goed uitgevlokte slurries
• Bedniveau: Gehandhaafd op 30-50% van de diepte van het verdikkingsmiddel voor een optimale werking
• Koppel: Een toename van het harkkoppel duidt op problemen met de bedverdichting of onvoldoende uitvlokking

Laboratoriumtestprotocollen

Regelmatige pot- of cilinderbezinkingstests valideren de prestaties van de plant en screenen alternatieve vlokmiddelen. Een standaard testprotocol omvat:

1. Verzamel representatieve voermonsters bij plantvoedingsdichtheid
2. Testdoseringen variëren van 50-150% van de huidige plantdosering in stappen van 25%
3. Meet de initiële bezinkingssnelheid (eerste 30 seconden) en de uiteindelijke bezinking na 30 minuten
4. Analyseer de helderheid van het supernatant en de dichtheid van het bezonken bed
5. Documenteer observaties over vlokgrootte, sterkte en formatiesnelheid

Problemen met veelvoorkomende prestatieproblemen met verdikkingsmiddelen oplossen

Prestatieproblemen hebben verschillende oorzaken, waaronder variabiliteit in het voer, veranderingen in de waterchemie, problemen met de apparatuur of een suboptimale toepassing van vlokmiddelen. Systematische diagnose voorkomt onjuiste herstelacties.

Slechte onderstroomdichtheid

Wanneer de onderstroomdichtheid onder de doelstelling daalt, onderzoek dan deze factoren achtereenvolgens:

• Verhoogd kleigehalte in het erts vermindert de permeabiliteit (vereist vlokmiddel met een hoger molecuulgewicht)
• Onderdosering van vlokmiddel of slechte menging, resulterend in onvolledige uitvlokking
• Overmatige hydraulische belasting die de capaciteit van het verdikkingsmiddel overschrijdt
• Harksnelheid te hoog, verhindert bedconsolidatie (verlaag tot 10-15 m/u tipsnelheid)

Een Australische goudoperatie met een afnemende onderstroomdichtheid van 52% naar 46% vaste stof, ontdekt door ertskarakterisering het kleigehalte was gestegen van 8% naar 18% . Door over te schakelen op een vlokmiddel met een ultrahoog molecuulgewicht (22 miljoen Dalton) werd de dichtheid van de onderstroom hersteld tot 54% vaste stof.

Hoge overlooptroebelheid

Een troebele overloop duidt op onvolledige deeltjesvangst of vlokbreuk. Dit probleem is meestal het gevolg van:

• Overdosering van vlokmiddelen veroorzaakt omkering van de lading en herstabilisatie van de deeltjes
• Overmatige mengintensiteit waardoor gevormde vlokken worden afgebroken (verlaag de waaiersnelheid of gebruik zachte statische mengers)
• Generatie van ultrafijne deeltjes door veranderingen in het maalcircuit (voeg secundaire vlokmiddeldosering toe)
• Veranderingen in de waterchemie die de oppervlaktelading beïnvloeden (pH, ionsterkte, organische inhoud)

Geavanceerde vlokmiddeltechnologieën en -strategieën

Recente ontwikkelingen in de chemie van vlokmiddelen en toepassingsmethoden bieden mogelijkheden voor substantiële prestatieverbeteringen die verder gaan dan conventionele benaderingen met één polymeer.

Dual-polymeersystemen

De opeenvolgende toevoeging van twee verschillende vlokmiddelen kan in uitdagende toepassingen beter presteren dan afzonderlijke polymeren. Een typisch systeem maakt gebruik van een polymeer met een laag molecuulgewicht en een hoge ladingsdichtheid als conditioner, gevolgd door een overbruggend vlokmiddel met een hoog molecuulgewicht. Deze aanpak is gelukt 35% verbetering in bezinkingssnelheid en 28% reductie in chemische kosten bij een Braziliaans ijzerertsbedrijf dat jaarlijks 15 miljoen ton verwerkt.

Het conditionerende polymeer neutraliseert oppervlakteladingen en vormt microvlokken, terwijl het overbruggende polymeer deze aggregeert tot grote, snel bezinkende vlokken. Kritische succesfactoren zijn onder meer de juiste doseringsverhouding (doorgaans 1:3 tot 1:5 conditioner tot brugvormend polymeer) en voldoende menging tussen de toevoegingspunten.

Emulsie- en dispersiepolymeren

Emulsie-flocculanten leveren een hoger actief gehalte (30-40%) vergeleken met standaardoplossingen, waardoor de transport- en opslagkosten worden verlaagd. Dispersiepolymeren bieden een snelle activering (minder dan 10 minuten) versus 30-60 minuten voor conventionele producten, waardoor kleinere verouderingstanks en een responsievere procescontrole mogelijk zijn.

Een zink-loodbedrijf in Canada dat overstapt op emulsiepolymeren gerealiseerd jaarlijkse besparing van $180.000 door lagere vrachtkosten en kleinere make-upfaciliteiten , met gelijkwaardige of licht verbeterde prestaties van het verdikkingsmiddel.

Geautomatiseerde doseringscontrole

Geavanceerde controlesystemen optimaliseren de dosering van vlokmiddelen in realtime op basis van de voereigenschappen en de respons van het verdikkingsmiddel. Systemen die gebruikmaken van feedforward-regeling (aanpassen van de dosering op basis van de hoeveelheid voer, dichtheid en deeltjesgrootte) in combinatie met feedbackregeling (reageren op onderstroomdichtheid en helderheid van de overloop) bereiken 10-15% vermindering van het vlokmiddelverbruik met behoud van stabiele prestaties door voervariaties.

Stromingsstroomdetectoren zorgen voor realtime metingen van de oppervlakteladingsomstandigheden, waardoor nauwkeurige doseringsaanpassingen mogelijk zijn. Implementatiekosten van $50.000-150.000 betalen zich doorgaans binnen 6-18 maanden terug dankzij besparingen op chemicaliën en verbeterde waterwinning.

Economische overwegingen en kostenoptimalisatie

De kosten van vlokmiddelen vertegenwoordigen doorgaans $ 0,10-0,50 per ton verwerkt erts , waardoor ze een aanzienlijke bedrijfskostenpost vormen. De waarde die wordt geleverd door de verbeterde prestaties van het verdikkingsmiddel overtreft echter bij de meeste bewerkingen ruimschoots de chemische kosten.

Kader voor waardeanalyse

Bij de uitgebreide waardebeoordeling wordt rekening gehouden met meerdere factoren die verder gaan dan de kosten van ruwe chemicaliën:

• Waterterugwinning: Elke verbetering van 1% in de dichtheid van de onderstroom levert ongeveer 1,5-2,0% meer proceswater op, waardoor er minder suppletie nodig is
• Doorvoer: Verbeterde afwikkeling maakt een capaciteitsverhoging van 10-25% mogelijk zonder kapitaaluitbreiding
• Impact stroomafwaarts: Een betere helderheid van de overloop vermindert de recirculerende belasting van vaste stoffen op procescircuits
• Betrouwbaarheid: Consistente prestaties verminderen operationele variabiliteit en noodinterventies

Een koperconcentrator die 40.000 ton per dag verwerkte, berekende dat het verbeteren van de onderstroomdichtheid van 60% naar 65% vaste stof jaarlijkse waarde van $2,8 miljoen door verminderd zoetwaterverbruik en verhoogde verwerkingscapaciteit , versus extra flocculantkosten van $ 400.000 per jaar.

Competitief evaluatieproces

Regelmatige vlokmiddelproeven waarbij meerdere leveranciers worden vergeleken, zorgen voor een optimale productselectie en concurrerende prijzen. Gestructureerde evaluatieprotocollen moeten het volgende omvatten:

1. Laboratoriumscreening van 4-6 kandidaatproducten van 2-3 leveranciers
2. Plant proeven met de 2-3 beste presteerders gedurende een periode van minimaal 2 weken
3. Economische analyse inclusief chemische kosten, prestatieverbeteringen en operationele voordelen
4. Beoordeling van de leveringszekerheid, inclusief productielocaties en logistieke betrouwbaarheid

Door dergelijke evaluaties jaarlijks uit te voeren of wanneer de ertskenmerken substantieel veranderen, blijven de prestaties en kostenefficiëntie optimaal.