Šiuolaikinėje kasybos ir mineralų perdirbimo pramonėje vienas iš nuolatinių iššūkių yra susidorojimas su dumblu – itin smulkiomis dalelėmis, paprastai mažesnėmis nei 44 mikronai, kurios gali smarkiai sutrikdyti tolesnius gavybos procesus -7-9 . Gleivių šalinimo ciklonas, specializuotas hidrociklonas, tapo nepakeičiamu sprendimu pašalinti šias problemines smulkias daleles, kol jos nepasiekia flotacijos, gravitacinio atskyrimo ar kitų sodrinimo etapų -3 . Šiame straipsnyje nagrinėjami gleivių šalinimo ciklonų veikimo principai, pritaikymas ir transformacinis poveikis kasybos operacijose visame pasaulyje.
Kas yra gleives šalinantis ciklonas?
Gleivių šalinimo ciklonas yra klasifikavimo įrenginys, kuris naudoja išcentrinę jėgą dalelėms atskirti pagal dydį ir tankį. Suspensijos tangentiškai tiekiamos į cilindrinę viršutinę dalį, sukurdamos spiralinį sūkurį. Stambesnės, sunkesnės dalelės yra stumiamos į išorę ir žemyn išilgai kūgio sienelės, ištekėdamos per apatinę srovę (viršūnę). Smulkesnės, lengvesnės dalelės – gleivės – juda į vidų ir aukštyn kartu su centriniu sūkuriu, išeidamos per perpildymo angą -22.
Skirtingai nuo įprastų hidrociklonų, naudojamų frezavimo grandinėms klasifikuoti, gleivių šalinimo ciklonai yra specialiai sukurti taip, kad atliktų itin smulkius pjūvius – dažnai 30–44 mikronų – kur sijojimas tampa neekonomiškas ir neefektyvus -7-9 . Dėl kompaktiškos konstrukcijos, didelio našumo ir paprasto eksploatavimo jie yra tinkamiausias pasirinkimas gleivių šalinimo darbams visoje kasybos pramonėje -22.
Kodėl svarbu nugleivėti
Dumblas yra ne tik inertinės atliekos; jis aktyviai blogina mineralų apdorojimo našumą. Flotacijos grandinėse dumblas gali sunaudoti flotacijos reagentus neprisidėdamas prie išgavimo proceso vertės ir gali padidinti galutinio produkto drėgmės kiekį -3 . Gravitacinio atskyrimo sistemose, tokiose kaip spiralinės, dumblas trukdo atskyrimo procesui -3 . Gaminant anglį, minus 44 mikronų frakcijoje pelenų kiekis dažnai viršija 30 %, todėl ją ekonomiškai nenaudinga išgauti -9.
Ekonominiai interesai yra dideli. „Vale“ geležies rūdos gamykloje „Vargem Grande 2“ Brazilijoje dumblo nuostoliai vidutiniškai sudarė apie 18 % visos išgaunamos rūdos svorio, o tai atitinka 1.9 mln. tonų geležies nuostolius per metus -16 - . Tai reiškia ne tik prarastas pajamas, bet ir padidėjusias uolienų atliekų tvarkymo išlaidas bei aplinkosaugos atsakomybę.
Pagrindinės taikymo sritys kasybos pramonėje
Geležies rūdos sodrinimas
Gleivių šalinimo ciklonai atlieka esminį vaidmenį geležies rūdos perdirbime, ypač kai išsenka aukštos kokybės atsargos ir operatoriai pereina prie žemesnės kokybės rūdų -5 . Smulkiagrūdžiai šalutiniai atliekų produktai, paprastai sudaryti iš geležies, aliuminio oksido ir silicio dioksido, kelia didelių perdirbimo iššūkių dėl itin smulkaus dalelių dydžio ir sudėtingos mineralogijos -5.
Naujausios inovacijos gerokai pagerino nuosėdų šalinimo našumą. „Weir Minerals“ pagamintas „CAVEX® 2 CVD“ hidrociklonas su pažangia LIG+™ laminarine spiraline įleidimo anga, mažinančia turbulenciją, „Vale“ VGR2 gamykloje padidino masės surinkimą 9 procentiniais punktais, padidindamas surinkimą iki 56 % -16 -18 . Naujoji konstrukcija taip pat padidino tūrinį pajėgumą maždaug 30 %, todėl penki veikiantys ciklonai gali pakeisti septynis įrenginius, užimdami tą patį plotą -16 -18.
Indijoje esančioje „Tata Steel“ priklausančioje „Khonbond“ kasykloje, kur iš limonitinės rūdos išgaunamos itin smulkios dumblo dalelės (≤30 μm) su geromis geležies vertėmis, modernizavimas naudojant CAVEX® 2 400CVD hidrociklonus leido pasiekti 8 % geležies išeigos tikslą, kurio anksčiau nebuvo įmanoma pasiekti naudojant įprastą įrangą -5.
Anglies perdirbimas
Anglies ruošimo procese dilgėlių šalinimo ciklonai paprastai išdėstomi prieš spiralinius koncentratorius, kad būtų pašalintos itin smulkios, daug pelenų turinčios medžiagos, kurių negalima praturtinti spiralėmis . – – Pramonės tendencija yra mažinti veikiančių įrenginių skaičių, pirmenybė teikiama didesnio skersmens ciklonams ir stambesniems pjovimo taškams . Tačiau vis daugiau dėmesio skiriama pjovimo taškų mažinimui, siekiant sumažinti stambios medžiagos nuostolius perpildymo procese.
Dviejų pakopų ciklonų grandinės pasirodė esančios ypač veiksmingos anglies gleivių šalinimui. Pirminis 500 mm ciklonas atlieka nominaliai 150 mikronų pjūvį, o antrinis 250 mm arba 150 mm ciklonas pasiekia smulkesnį 70 mikronų atskyrimą -9 . Šis metodas išnaudoja skirtingų dydžių ciklonų savybes, kad būtų pasiektas ryškesnis atskyrimas nei vienpakopėse sistemose -9.
Varis ir baziniai metalai
Vario oksido rūdose dažnai būna daug gleivių, o vario mineralai linkę prarasti sodrinimo metu -4 . Pramoniniai bandymai parodė, kad prieš flotaciją įdiegus cikloninę gleivių šalinimo sistemą, galima žymiai pagerinti išgavimą. Vienos operacijos metu vario sulfido flotacijos atliekos, apdorotos cikloniniu gleivių šalinimo kontūru, pasiekė išsamų 24.63 % Cu koncentracijos vario oksido koncentratą su 85.55 % išgavimu – tai gerokai pranoko tiesioginės sulfiduojančios flotacijos rezultatus -4.
Fosfatai ir pramoniniai mineralai
Fosfatų rūdos perdirbime gleivių šalinimas yra labai svarbus siekiant padidinti selektyvumą tolesnėje flotacijoje -22 . Tačiau taip pat kyla rizika, kad fosforą turintys mineralai pateks į gleives. Šiuo metu taikomos pažangios modeliavimo ir imitavimo technologijos, siekiant optimizuoti ciklono geometriją ir eksploatavimo sąlygas, subalansuojant gleivių šalinimo naudą ir vertingų mineralų nuostolius -22.
Smulkiagrūdžio ilmenito apdorojimui naudojama gleivių šalinimo ciklono ir flotacijos srauto schema, palyginti su magnetinio atskyrimo ir flotacijos alternatyvomis, parodė mažesnes reagentų sąnaudas ir geresnes titano koncentrato rūšis, pasiekiant 47.06 % TiO₂ ir 59.03 % išgavimą -1.
Dizaino svarstymai ir geriausia praktika
Gleives šalinantys ciklonai paprastai yra mažesnio skersmens nei klasifikuojantys ciklonai – dažnai nuo 100 mm iki 250 mm – kad būtų pasiektas geresnis pjovimo taškas . Tačiau kai reikia apdoroti didelius srautus, gali prireikti didelio skaičiaus įrenginių . Šiuolaikiniai projektai pabrėžia lengvą priežiūrą , o viršutiniai dangčiai leidžia nuimti atskirus ciklonus remontui neatjungiant tiekimo ar perpildymo vamzdynų.
Pagrindiniai veikimo kintamieji yra padavimo slėgis, viršūnės skersmuo ir sūkurinio ieškiklio skersmuo . Ciklonai efektyviausiai veikia esant mažesnei kietųjų dalelių koncentracijai, tačiau gamyklos, siekiančios sumažinti vandens sunaudojimą, siekia didžiausios leistinos kietųjų dalelių koncentracijos – tai kompromisas, kuriam reikia kruopštaus balansavimo -3.
Dar vienas svarbus aspektas yra nusidėvėjimo laikas. Gleivių šalinimo ciklonai gaminami iš atsparių dilimui medžiagų, tokių kaip poliuretanas, kad atlaikytų mineralinių suspensijų abrazyvinį pobūdį . Gamintojai dabar siūlo ciklonus, kurių skersmuo yra nuo 3 iki 42 colių, o našumas – iki 5,800 GPM, skirtus tvirtam, nuolatiniam darbui.
Bottom Line
Kadangi kasybos operacijose vis dažniau apdorojamos žemesnės kokybės rūdos ir joms taikomi griežtesni aplinkosaugos reikalavimai, nuosėdų šalinimo ciklonų vaidmuo tik didės. Šie kuklūs įrenginiai yra ne tik pagalbinė įranga – jie yra labai svarbūs efektyvaus mineralų išgavimo veiksniai, tiesiogiai veikiantys gamyklos derlių, reagentų sunaudojimą, produkto kokybę ir uolienų atliekų tvarkymą -3 . Nuolat tobulėjant ciklonų konstrukcijai ir taikant pažangius modeliavimo įrankius optimizavimui, nuosėdų šalinimo ciklonai toliau tobulėja kaip viena galingiausių ir ekonomiškiausių priemonių mineralų perdirbimo inžinieriaus arsenale.
Kasybos operacijoms, siekiančioms maksimaliai padidinti išgavimą ir sumažinti atliekas, investicijos į tinkamą gleivių šalinimo ciklono technologiją ir eksploatavimo praktiką nėra pasirinkimas – tai būtina.
