Kaasaegses kaevandus- ja maavarade töötlemise tööstuses on üks püsivamaid väljakutseid limaga tegelemine – ülipeened osakesed, mis on tavaliselt väiksemad kui 44 mikronit ja mis võivad tõsiselt kahjustada allavoolu taaskasutusprotsesse -7-9 . Lima eemaldamise tsüklon, spetsiaalne hüdrotsüklon, on osutunud asendamatuks lahenduseks nende tülikate peenosakeste eemaldamiseks enne, kui need jõuavad flotatsiooni, gravitatsioonilise eraldamise või muude rikastamise etappideni -3 . See artikkel uurib lima eemaldamise tsüklonite tööpõhimõtteid, rakendusi ja transformeerivat mõju kaevandustegevuses kogu maailmas.
Mis on lima eemaldav tsüklon?
Lima eemaldamise tsüklon on klassifitseerimisseade, mis kasutab tsentrifugaaljõudu osakeste eraldamiseks suuruse ja tiheduse alusel. Suspensioon suunatakse tangentsiaalselt silindrilisse ülemisse ossa, tekitades spiraalse keerise. Jämedamad ja raskemad osakesed surutakse koonuse seina mööda väljapoole ja allapoole, väljudes läbi alumise voolu (tipu). Peenemad ja kergemad osakesed – lima – liiguvad koos keskse keerisega sissepoole ja ülespoole, väljudes läbi ülevoolu -22.
Erinevalt tavapärastest jahvatusringluse klassifitseerimiseks kasutatavatest hüdrotsüklonitest on lima eemaldamise tsüklonid spetsiaalselt konstrueeritud äärmiselt peente lõigete tegemiseks – sageli 30–44 mikronit –, mille puhul sõelumine muutub ebaökonoomseks ja ebaefektiivseks -7 -9 . Nende kompaktne disain, suur mahutavus ja kasutuslihtsus muudavad need eelistatud valikuks lima eemaldamise rakendustes kogu kaevandustööstuses -22.
Miks on lima eemaldamine oluline
Lima ei ole pelgalt inertsed jäätmed; see halvendab aktiivselt mineraalide töötlemise jõudlust. Flotatsiooniringlustes võivad lima tarbida flotatsioonireagente ilma taaskasutusprotsessile väärtust andmata ja suurendada lõpptoote niiskusesisaldust -3 . Gravitatsioonilistes eraldussüsteemides, näiteks spiraalsüsteemides, takistavad lima eraldusprotsessi -3 . Söe ettevalmistamisel sisaldab -44 mikroni suurune fraktsioon sageli üle 30% tuhasisaldust, mistõttu on selle taaskasutus majanduslikult ebaotstarbekas -9.
Majanduslikud panused on märkimisväärsed. Vale'i Vargem Grande 2 rauamaagitehases Brasiilias moodustasid limakadud keskmiselt umbes 18% kaevandatud maagi kogukaalust – see võrdub 1.9 miljoni tonni rauakaoga aastas -16 – . See tähendab lisaks saamata jäänud tulule ka suurenenud sette käitlemise kulusid ja keskkonnakohustusi.
Peamised rakendused mäetööstuses
Rauamaagi rikastamine
Lima eemaldamise tsüklonitel on rauamaagi töötlemisel keskne roll, eriti kuna kõrge kvaliteediga varud ammenduvad ja operaatorid pöörduvad madalama kvaliteediga maakide poole -5 . Peeneteralised jäätmekõrvalsaadused – mis tavaliselt koosnevad rauast, alumiiniumoksiidist ja ränidioksiidist – kujutavad endast märkimisväärseid töötlemisprobleeme oma äärmiselt peene osakeste suuruse ja keeruka mineraloogia tõttu -5.
Hiljutised uuendused on lima eemaldamise jõudlust märkimisväärselt parandanud. Weir Mineralsi CAVEX® 2 CVD hüdrotsüklon, millel on täiustatud LIG+™ laminaarne spiraalne sisselaskeava, mis vähendab turbulentsi, saavutas Vale'i VGR2 tehases massi taaskasutuse 9 protsendipunkti võrra suurema kasvu, suurendades taaskasutust 56%-ni -16 -18 . Uus konstruktsioon suurendas ka mahutavust ligikaudu 30%, võimaldades viiel töötaval tsüklonil asendada seitse seadet, võttes samal ajal enda alla sama pindala -16 -18.
Tata Steeli Khonbondi kaevanduses Indias, kus limoniitraag annab ülipeent lima (≤30 μm) hea rauasisaldusega, võimaldas CAVEX® 2 400CVD hüdrotsüklonite paigaldamine saavutada 8% rauasaagise eesmärgi, mis oli tavapäraste seadmetega varem saavutamatu -5.
Söe töötlemine
Söe ettevalmistamisel paigutatakse lima eemaldavad tsüklonid tavaliselt spiraalsete rikastusjaamade ette, et eemaldada ülipeent, kõrge tuhasisaldusega materjali, mida ei saa spiraalide abil rikastada – – . Tööstusharu trend soosib töötavate üksuste arvu minimeerimist, eelistades suurema läbimõõduga tsükloneid ja jämedamaid lõikepunkte – . Siiski keskendutakse üha enam lõikepunktide vähendamisele, et minimeerida jämeda materjali kadu ülevoolu –.
Kaheastmelised tsüklonahelad on osutunud eriti tõhusaks kivisöe lima eemaldamisel. Primaarne 500 mm tsüklon teeb nominaalse 150-mikronise eraldusvõime, samas kui sekundaarne 250 mm või 150 mm tsüklon saavutab peenema 70-mikronise eraldusvõime -9 . See lähenemisviis kasutab ära erinevate tsükloni suuruste loomupäraseid omadusi, et saavutada teravam eraldusvõime kui üheastmeliste süsteemidega -9.
Vask ja mitteväärismetallid
Vaskoksiidimaagid sisaldavad sageli suurt limasisaldust ja vase mineraalid on rikastamise ajal altid kaduma -4 . Tööstuslikud katsed on näidanud, et tsükloni lima eemaldamise süsteemi lisamine enne flotatsiooni võib oluliselt parandada saagist. Ühes operatsioonis saavutati tsükloni lima eemaldamise ahela kaudu töödeldud vasksulfiidi flotatsioonijäätmetest terviklik vaskoksiidi kontsentraadi sisaldus 24.63% Cu ja 85.55% saagis – see ületas oluliselt ainult otsese sulfidiseeriva flotatsiooni tulemusi -4.
Fosfaadid ja tööstuslikud mineraalid
Fosfaadimaagi töötlemisel on lima eemaldamine kriitilise tähtsusega allavoolu flotatsiooni selektiivsuse suurendamiseks -22 . Siiski kaasneb sellega ka fosforit sisaldavate mineraalide kadumise oht limadesse. Tsükloni geomeetria ja töötingimuste optimeerimiseks, tasakaalustades lima eemaldamise eeliseid väärtuslike mineraalide kadudega -22 , rakendatakse nüüd täiustatud modelleerimis- ja simulatsioonitehnikaid.
Peeneteralise ilmeniidi töötlemisel on lima eemaldamise tsükloni ja flotatsiooni vooskeem näidanud väiksemat reagendikulu ja paremaid titaanikontsentraadi klasse võrreldes magnetilise eraldamise ja flotatsiooni alternatiividega, saavutades 47.06% TiO₂ sisalduse 59.03% saagisega -1.
Kujunduskaalutlused ja parimad tavad
Lima eemaldavad tsüklonid on tavaliselt väiksema läbimõõduga kui klassifitseerimistsüklonid – sageli 100–250 mm –, et saavutada peenemaid lõikepunkte . – – Kui aga on vaja käsitleda suuri voolukiirusi, võib vaja minna suurt hulka seadmeid . – . Kaasaegsed konstruktsioonid rõhutavad hoolduse lihtsust, kusjuures ülemised kaaned võimaldavad üksikuid tsükloneid remondiks eemaldada ilma toite- või ülevoolutorustikku lahti ühendamata.
Peamised töömuutujad on etteanderõhk, tipu läbimõõt ja keeriseotsija läbimõõt – . Tsüklonid töötavad kõige tõhusamalt madalamate tahkete ainete kontsentratsioonide korral, kuid tehased, mis püüavad veekasutust minimeerida, suruvad peale kõrgeimat lubatud tahkete ainete kontsentratsiooni – see on kompromiss, mis nõuab hoolikat tasakaalustamist -3.
Kulumiskindlus on veel üks oluline kaalutlus. Lima eemaldamise tsüklonid on valmistatud kulumiskindlatest materjalidest, näiteks polüuretaanist, et taluda mineraalsuspensioonide abrasiivset iseloomu . Tootjad pakuvad nüüd tsükloneid läbimõõduga 3 tolli kuni 42 tolli, võimsusega kuni 5,800 GPM, mis on loodud vastupidavaks ja pidevaks tööks.
Loosung
Kuna kaevandustegevuses töödeldakse üha enam madalama kvaliteediga maake ja keskkonnanõuded on rangemates oludes, kasvab lima eemaldavate tsüklonite roll aina olulisemaks. Need tagasihoidlikud seadmed ei ole pelgalt abiseadmed – need on tõhusa mineraalide taaskasutamise olulised võimaldajad, mõjutades otseselt tehase saagikust, reagentide tarbimist, toote kvaliteeti ja jäätmete käitlemist -3 . Tänu tsüklonite disaini pidevatele uuendustele ja täiustatud simulatsioonitööriistade rakendamisele optimeerimiseks arenevad lima eemaldavad tsüklonid jätkuvalt kui üks võimsamaid ja kulutõhusamaid tööriistu mineraalide töötlemise inseneri arsenalis.
Kaevanduste puhul, mille eesmärk on maksimeerida taaskasutamist ja minimeerida jäätmeid, ei ole investeerimine õigesse lima eemaldamise tsüklonitehnoloogiasse ja töötavadesse valikuline – see on hädavajalik.
