浮選機の仕組み: 原理、種類、試薬の考慮事項

浮選機の仕組み: 中心となるメカニズム

浮選機は、選択された粒子が気泡に付着して泡層に上昇するための適切な条件を作り出すことにより、脈石から貴重な鉱物を分離します。マシン自体は選択性を生み出しません。ミネラルの遊離、界面化学、気泡サイズ、パルプの流れ、泡の安定性が連携して機能する、制御された環境を提供します。適切に運営されている回路では、浮選セルは粉砕機から始まり、試薬調整、粗加工、掃気、洗浄まで続くチェーンの一部です。

作業手順は 4 つの段階でわかりやすくなっています。まず、調整されたパルプがセルに入ります。次に、インペラと空気システムが空気を小さな泡に分散させます。第三に、疎水性粒子が気泡と衝突し、付着して気泡粒子凝集体を形成します。第 4 に、泡が上昇し、排水され、洗濯機内に溢れ出る一方で、親水性粒子は尾部とともに出ていきます。各段階は回収および濃縮グレードに測定可能な影響を与えるため、オペレーターは空気量、インペラ速度、泡の深さ、供給密度、および試薬の添加に細心の注意を払います。

浮遊選鉱セルには、パルプを保持するタンク、固体を懸濁させて空気を分散させる撹拌機構、空気供給装置、泡排出システム、駆動および制御パッケージなど、いくつかの機能サブシステムがあります。自己吸引セルでは、インペラの動作により大気から空気が引き込まれます。強制空気セルでは、ブロワーが別のラインを通じて空気を供給するため、オペレーターは曝気をより直接的に制御できます。冶金学的結果は、セルのラベルよりも、これらのサブシステムが鉱石、回路の負荷、および動作ターゲットにどのように適合するかに依存します。

滞留時間は、浮選アプリケーションにおける最初のチェック項目の 1 つです。パルプの流れに対してセルが小さすぎると、セルが短絡し、気泡粒子の接触時間が短縮され、未遊離の粒子または状態の悪い粒子が尾滓に押し込まれます。セルが大きすぎると保持力が向上する可能性がありますが、資本コスト、電力需要、および泡制御が難しくなる可能性もあります。実際の目標は最大滞留時間ではありません。泡相に過負荷をかけることなく、目的のミネラルを調整し、付着させ、回収するのに十分な時間です。

泡立ちの動作は、多くの隠れた変数の目に見える結果です。泡がもろくなっている場合は、泡立て器の使用量が少ない、過剰な洗浄水、または過剰なエアレーションを示している可能性があります。硬くて持続的な泡は、泡立て器の使用量が多い、細かい粘土、またはパルプ密度が高いことを示している可能性があります。どちらの状態も自動的に良くも悪くもなりません。オペレーターは、泡の外観をアッセイ結果、マスプル、および下流のパフォーマンスに関連付ける必要があります。脈石を多く含む安定した泡は、弱い泡が回収率を低下させるのと同じくらい早く濃縮グレードを低下させる可能性があります。

回復とグレードを決定する原則

浮遊選鉱は鉱物間の表面湿潤性の違いに依存します。疎水性表面を持つ貴重な粒子は、親水性脈石粒子よりも容易に気泡に付着します。捕集剤は疎水性を生成または強化し、泡立て剤は気泡膜を安定させ、活性剤は捕集剤の作用のために鉱物表面を準備し、抑制剤は不要な鉱物の浮遊を減らします。 pH調整剤はパルプの化学的性質を変化させ、鉱物表面と試薬活性の両方に影響を与えます。次に、セルは、選択された粒子が集中することを可能にする十分な衝突機会と泡立ち環境を提供する必要があります。

通常、単一の操作変数が変更されると、回復と勾配は反対方向に進みます。空気速度を上げると、気泡の表面積と回復率が増加しますが、微細な脈石の巻き込みが増加し、勾配が低下する可能性もあります。泡の深さを増やすと排水性と勾配が向上しますが、泡が安定しすぎると質量の引き込みと回収が低下する可能性があります。インペラの速度を上げると、サスペンションと衝突の頻度が改善されますが、過度の乱流により粒子が気泡から剥がれ、摩耗が増加する可能性があります。したがって、有用な動作ウィンドウは単一の設定点ではなくバランスです。

エアレートが上昇すると何が起こるか

下のグラフは定性的なものですが、機械式浮選セルの一般的なパターンを反映しています。空気量が低いレベルから増加すると、気泡の表面積と回収率が増加する傾向があります。ある点を超えると、泡の安定性が低下し、同伴が増加し、セルの制御が難しくなる可能性があります。正確な転換点は、泡立て器の種類と投入量、パルプ密度、粒子サイズ、セルの負荷によって異なります。

プラントチームにとって実践的な教訓は、空気速度をリンクされたシステムの一部として扱うことです。空気を増やす場合は、泡の深さ、泡立て器の投与量、および質量の引き込みも調整する必要がある場合があります。 1 つのセルで有益に見える変更は、よりクリーンな回路内で循環負荷を生み出したり、より細かい脈石を最終濃縮液に送り込んだりする可能性があります。最良の結果は、各変更の前後にサンプリングを行う、短く管理されたテストから得られます。

浮遊選鉱機の種類と適合場所

浮選セルは、多くの場合、空気供給、撹拌スタイル、および役割によってグループ化されます。自己吸引式機械セルは、インペラを使用して空気をパルプ内に引き込みます。これらは操作が簡単で、多くの中小規模の回路、粗加工作業、および別個のブロワーが望ましくない用途に適しています。強制空気機械セルは外部空気供給と個別のインペラ動作を使用するため、より深いタンクやより大きなユニット容積での柔軟性が向上します。どちらを選択するかは、1 つの設計に対する一般的な好みではなく、テスト作業、回路レイアウト、メンテナンスへのアクセス、および必要な制御範囲に基づいて選択する必要があります。

BF タイプのセルは、機械的自己吸引、強力な撹拌、簡単な操作を考慮して一般的に選択されます。これらは、サーキットで信頼性の高い固体サスペンションとシンプルなエア制御が必要な荒引きや掃気に実用的に適合します。 XCF/KYF タイプのセルは、強制空気、大容量、より安定した通気制御が重要な場合によく使用されます。飼料が十分に準備されており、オペレーターが空気と泡を管理するための機器を備えている場合、大規模な粗引きや洗浄作業に適しています。 JJF タイプのセルは、安定した泡立ちと適度なエアレーションを必要とする作業によく適用されますが、特定の泡の処理、粗い粒子、または高密度条件で異なる機械的配置が必要な場合は、GF および CLF の設計が考慮される場合があります。

以下の 3 つの機器オプションは、セルの設計が負荷に応じてどのように変化するかを示しています。小型の自己吸引セルはコンパクトな回路に適している可能性がありますが、スループット、制御範囲、ユニット数が決定要因となる場合は、強制空気セルと大型の浮選機が検討されることがよくあります。

BF型自吸式浮選機 コンパクト回路用の自己吸引式機械式浮遊選鉱セル。統合された空気およびスラリー吸引機能を備え、0.15 ～ 24 m3 のモデル。 製品を見る→

XCF/KYF浮選機シリーズ XCFII 吸引と KYFII 直流タンク設計の組み合わせにより、水平レイアウトがサポートされ、中地雷帰還時の泡ポンプの必要性が軽減されます。 製品を見る→

高生産プラント向け大型浮遊選鉱機 選鉱プラントの拡張用の大容量浮選装置。幅広い鉱物適応性と資源回収サポートを備えた XCF/KYF および CLF モデルをカバーします。 製品を見る→

セルの種類は選択の一部にすぎません。直列セルの数、粗引き、掃気、洗浄の構成、フィードの粒度分布、および試薬のスキームはすべて、最終結果に影響します。短絡したフィードボックスを備えた大型セルは、適切に設計されたバッフルと安定したパルプ流を備えた小型セルよりも性能が劣ります。吸気のメンテナンスが不十分な自己吸引セルは、調整が不十分な強制空気セルのように動作します。機械設計は冶金作業をサポートする必要があります。

試薬に関する考慮事項: コレクター、起泡剤、活性化剤、抑制剤、pH 調整剤

試薬の選択では、浮遊選鉱が鉱物特有のものになります。ある硫化物に対してはうまく機能するコレクターでも、別の硫化物に対しては効果がなかったり、選択性がなかったりする場合があります。銅回路で美しい泡を作る泡立て器は、タルクや粘土が豊富なフィードでは泡立ちが強すぎる可能性があります。試薬スキームは鉱物学、遊離サイズ、水の化学および試験作業に基づいて構築され、本格的な設計の前にロックサイクル プログラムで確認される必要があります。投与量は、明確な添加ポイントと調整時間を伴って、乾燥飼料 1 トンあたりのグラム数で表す必要があります。

コレクターは通常、段階的に追加されます。粉砕機またはコンディショニングタンク内の少量の量で表面反応を開始することができますが、粗引きセル内の追加のコレクターにより浮遊選鉱速度を維持できます。コレクターを過剰に投与すると、回収率は向上しますが、選択性が低下し、脈石の巻き込みが増加し、洗浄が困難になる可能性があります。投与量が不足すると、貴重なミネラル、特に粗い粒子や部分的に遊離した粒子が尾鉱に残る可能性があります。泡立て器も同様のケアが必要です。泡立て器の量が少なすぎると、泡立ちが弱く不安定になり、オーバーフローが悪くなります。泡立て器が多すぎると、泡が固くなり、排出が難しくなり、より細かい脈石が付着する可能性があります。

試薬選択チェックリスト

温度とコンディショニング時間も重要です。あるプラントでは 8 ～ 10 分間のコンディショニングが必要なコレクターは、鉱石がより微細であるか、pH が異なるか、水の化学的性質が干渉するため、別のプラントでは異なる時間が必要になる場合があります。オペレーターは、投与量、pH、コンディショニング時間、および浮選反応を一緒に記録する必要があります。試薬を変更する場合、単に泡立ちが良くなったかどうかではなく、その変更によって目標回収率の選択性が向上したかどうかを最初に検討する必要があります。

購入前の設計と動作の確認

購入する際の最初の質問は、「どのセルが最適か?」ということではありません。それは、「この細胞はどんな義務を果たさなければならないのか？」ということです。粗いセルには、よりきれいなセルとは異なる保持力、泡の処理、摩耗保護が必要です。スカベンジャーセルには、より高い質量吸引力とより強力な撹拌が必要な場合があります。よりきれいなセルには、より深い泡、洗浄水、およびより慎重な空気制御が必要な場合があります。段数と循環負荷によって有効滞留時間が決まるため、セル容積を選択する前に回路配置を定義する必要があります。

簡単な計算を使用して、セルの体積の健全性をチェックします。公称保持時間は、セル容積をパルプ流量で割ったものです。 300 m3/h のパルプを処理する 100 m3 セルの公称保持時間は、短絡やデッドボリュームを考慮する前に約 20 分です。テスト作業に 24 ～ 30 分の荒加工が必要な場合は、1 つのセルでは不十分であるか、回路に別のセルの配置が必要になる可能性があります。この計算はテスト作業に代わるものではありませんが、提案されたレイアウトが正しい範囲内にあるかどうかをすぐに示します。

プロジェクトの参照は、職務と一致する場合に役立ちます。特定の供給および洗浄構成を使用して亜鉛浮遊選鉱を処理する回路では、一般的なパンフレットでは把握できない実際的な問題が明らかになります。の 亜鉛浮遊選鉱3,000t/dの技術改革 これは、セルの選択、回路レイアウト、および動作ターゲットが実際のプロジェクトでどのようにリンクされているかを示す一例です。有益な教訓は、フローシートをコピーすることではなく、どの条件がそのフローシートを機能させたのか、そして鉱石と現場の条件が類似しているかどうかを尋ねることです。

ご注文前に、セル容積、有効容積、インペラ速度、モーター出力、空気要件、泡オーバーフロー配置、摩耗部品リスト、基礎荷重、制御インターフェースなどの明確な範囲をリクエストしてください。設計上のポイントだけでなく、推奨動作範囲もお問い合わせください。浮選回路は、1 つの送り速度で良好に動作しても、容量を 60% まで下げることができない場合、試運転や市場の変化の際に問題が発生します。同じことが鉱石の変更にも当てはまります。1 つのブレンド専用に調整された回路は、ピットが別のゾーンに移動すると苦戦する可能性があります。

一般的な動作上の問題と修正

浮遊選鉱の問題のほとんどは、泡立ち、質量の引き込み、等級または尾滓分析の変化として現れます。オペレータはまず、フィードが安定していることを確認する必要があります。細胞が供給にのみ反応している場合、粉砕サイズ、パルプ密度、pH、または試薬流量の突然の変化は、細胞の問題のように見えることがあります。飼料の安定性をチェックした後、空気、泡の深さ、インペラの状態を確認します。インペラが摩耗すると、設定値を変更せずに空気の分散と固体の懸濁が減少する可能性があります。

よくある間違いの 1 つは、泡の深さと洗浄水をチェックする前に抑制剤を追加してグレードの問題を修正することです。もう 1 つは、実際の問題が不十分な解放である場合に、コレクターの投与量を増やすことです。素早い粒子サイズチェックにより、試薬を大幅に節約できます。ターゲットの鉱物がまだ脈石でロックされている場合、浮選セルはそれをきれいに分離できません。実際の対応は、試薬の投与量を増やすことではなく、粉砕の変更、再粉砕ステップ、または異なる回路構成である可能性があります。

機械的チェックは化学的チェックと同様に注意を払う必要があります。エアパイプがスケールしたり詰まったりする可能性があります。インペラが不均一に摩耗する可能性があります。ステータのギャップが開く可能性があります。泡立てて洗うと唇が凸凹になることがあります。空気分散を失ったセルでは、コントロール パネルが正常に見えても、平坦な泡や高い尾引き損失が発生することがよくあります。インペラのクリアランス、エアパイプの状態、泡の深さの設定、モーターの電流を記録する月次検査により、冶金学的問題になる前にドリフトを明らかにすることができます。

浮選試験およびスケールアッププログラムに含めるべきもの

有用な浮選試験プログラムは、代表的なサンプルと明確な質問から始まります。目的は、試薬選択の確認、細胞タイプの比較、保持時間の推定、または洗浄性能の予測ですか?サンプルは、植物が経験する酸化、変質、遊離の範囲を含む、予想される飼料を表す必要があります。単一の高品位サンプルからは、フルスケールで再現するのが難しい楽観的な結果が得られる場合があります。

鉱物学は浮遊選鉱試験の前または並行して完了する必要があります。それは、対象となる鉱物、脈石との関連性、遊離サイズ、およびコレクターの動作を妨げる可能性のあるコーティングやスライムを特定します。鉱物学がなければ、試薬の選択は試行錯誤の作業になります。鉱物学を使用すると、試験従事者は、防御可能な出発点を持って、コレクターファミリー、pH 範囲、および抑制剤戦略を選択できます。

• 開回路テストにより、粗引きおよび掃気の応答を確立します。
• 循環負荷の効果とクリーンな性能を示すロックサイクルテスト。
• ステージ追加と制御されたコンディショニング時間による試薬投与量テスト。
• 最適な回復グレードのバランスを与える解放サイズを見つけるために粉砕サイズテストを行います。
• 塩分、硬度、または残留試薬が変化する水質検査。
• 回路が新しい場合、鉱石が複雑である場合、またはスケールアップのリスクが高い場合に、パイロットまたは準産業運転が行われます。

スケールアップにはセルの体積以上のものを含める必要があります。単位体積あたりの空気量、泡の深さ、羽根車の先端速度、滞留時間の分布、および洗浄能力はすべて結果に影響します。実験室セル内で良好に機能するセルでも、泡立ち段階が深くなり、パルプの流れパターンが変化すると、異なる動作をする可能性があります。設計チームは、提案されたセルがどのように制御、サンプリング、維持されるかを尋ねる必要があります。優れた計測機器と明確なサンプリング ポイントを備えた回路は、視覚的な判断だけに依存する回路よりも最適化が容易です。

試運転にはベースライン調査を含める必要があります。各段階の供給速度、密度、pH、試薬流量、空気設定、泡の深さ、モーター電流、およびアッセイ結果を記録します。そのベースラインは、後のトラブルシューティングの参照になります。数か月後に問題が発生した場合、チームは推測ではなく、現在の泡と分析プロファイルを元の調査と比較できます。これは、鉱石のブレンドが変更された場合、または新しいオペレーターが回路を引き継ぐ場合に特に役立ちます。

よくある質問

浮選機の主原理は何ですか?

主な原理は選択的な気泡の付着です。疎水性粒子は気泡に付着して泡立ちますが、親水性粒子はパルプ内に残り、尾石として残ります。セルは空気の分散、撹拌、滞留時間、および泡の除去を行います。

自己吸引式浮選セルと強制空気式浮選セルのどちらを選択すればよいですか?

テストワークとサーキットデューティを使用して決定してください。自己吸引セルはシンプルで、多くの粗引きや清掃作業に適しています。強制空気セルにより、より深いタンクやより大きな容量の制御が可能になります。最終的な選択では、空気制御、メンテナンスへのアクセス、供給の安定性、および必要な動作範囲を考慮する必要があります。

泡の深さが濃縮グレードに影響するのはなぜですか?

泡の深さは排水時間に影響します。泡が深くなると、より多くの脈石がパルプに排出され、等級が向上しますが、泡が深すぎたり、安定しすぎたりすると、質量の引き込みと回収が低下する可能性があります。外観だけではなく、アッセイとマスプルのデータを使用して泡の深さを調整します。

どれくらいの量の試薬を追加する必要がありますか?

投与量は試験作業から得られ、乾燥飼料 1 トンあたりのグラム数で表される必要があります。試薬を段階的に添加し、pH、調整時間、水質を確認します。鉱物学とパルプの化学が異なるため、ある回路では機能する投与量が別の回路では機能しない可能性があります。

浮選機は分離不良を解決できますか?

いいえ。浮遊選鉱では、十分に遊離し、適切な表面化学を持つ粒子のみを分離できます。ターゲットの鉱物が脈石に固定されている場合、浮選性能を向上させる前に、回路をより細かく粉砕するか、再粉砕ステップを実行するか、または別のフローシートを使用する必要がある場合があります。

定期メンテナンス中に何を点検する必要がありますか?

インペラとステータの磨耗、エアパイプ、泡洗浄リップ、タンクライナー、駆動部品、制御バルブを検査します。モーター電流と空気圧を記録します。小さな機械的ドリフトにより空気の分散が減少し、制御室で目に見える前に尾滓の損失が発生する可能性があります。

大型の浮選機がより良い選択となるのはどのような場合ですか?

セルが大きいと、ユニットの数が減り、レイアウトが簡素化され、ユニットあたりのオペレータの注意力が低下します。給電が安定しており、回路が適切に制御されており、メンテナンスアクセスが計画されている場合に最適です。特に柔軟性や鉱石の頻繁な変更が重要な場合には、すべての任務において自動的に優れたものになるわけではありません。