浮選採掘装置は、廃岩から貴重な鉱物を分離するほとんどの濃縮装置の中心に位置しています。銅、鉛、亜鉛、モリブデン、金、ニッケル、黒鉛、リン酸塩、蛍石、カリの回路はすべて、浮遊選鉱セルまたはカラムを利用して、気泡表面のスラリーから目的の鉱物を持ち上げます。浮遊選鉱機の選択により、回収、濃縮グレード、消費電力、およびプラントが実行しなければならないメンテナンスの量が決まります。以下のセクションでは、さまざまな種類の浮遊選鉱装置とは何か、採掘における浮遊選鉱の仕組み、鉱物処理に使用される浮遊選鉱装置の種類の 3 つの実際的な質問に答えます。参照データ、サイジング ロジック、操作ウィンドウ、トラブルシューティング テーブルが含まれているため、このページは工場ですぐに使用できます。
現在使用されている浮選装置の主な系統
単一の機械的浮遊選鉱セルの有効容積範囲
通常、浮遊回収率が最も高くなる粒子ウィンドウ
粗い浮選スラリーの典型的な固形分含有量
最もよくある 3 つの質問に対する簡単な回答
浮選装置にはどのような種類がありますか?
浮選装置 機械的撹拌セル、浮選塔、空気圧セル、ダウンカマージェットセル、フラッシュ浮選セル、溶解空気ユニットに分類されます。機械セルは最も粗い清掃とスカベンジャーの役割を果たしますが、カラムとジェット セルは洗浄に広く使用されています。
採掘における浮遊選鉱はどのように機能しますか?
試薬は対象となる鉱物を撥水化します。気泡がこれらの粒子を拾い上げ、濃縮物として溢れる泡層に運びますが、水分を好む脈石はスラリー中に留まり、尾鉱として残ります。
鉱物処理にはどのようなタイプの浮選装置が使用されますか?
機械式浮遊選鉱機は、ほとんどの金属鉱石回路に使用され、塔仕上げ精鉱に使用され、空気圧またはジェットセルは石炭微粒子および微粒子の洗浄に適しています。適合性は鉱物学、粉砕サイズ、処理量によって異なります。
浮選採掘装置:コアコンポーネント
どの浮選機も、そのサイズに関係なく、一度に 3 つの仕事を行う必要があります。つまり、固体を浮遊状態に保ち、空気を小さな泡に分散させ、泡と粒子が一緒に上方に移動できる静穏ゾーンを与えることです。ハードウェアはそれらのジョブを中心に配置されます。
タンク
摩耗ライナーを備えた長方形または U 字型のスチールタンクにスラリーが保管されます。 U 字型のデザインはデッドコーナーを減らし、サンディングを制限し、重い粒子の移動を防ぎます。
インペラとステータ
回転するインペラがスラリーと空気を吸引し、ステーターが流れを細かい気泡に分解します。ブレードの形状により、気泡のサイズ、空気の分散、消費電力が設定されます。
空気供給
自己吸引セルは中空シャフトを通して空気を引き込みますが、強制空気セルはブロワーまたはコンプレッサーを使用します。強制空気により、各セルの空気量を独立して制御できます。
泡洗浄機
濃縮液は調整可能なリップを越えて洗濯機に溢れます。内部洗浄によりリップの長さが長くなり、高収量作業に対応し、泡の回復性が向上します。
レベルコントロール
レベルセンサーに接続されたダーツバルブまたはピンチバルブは、パルプと泡の界面を設定値に保持し、セルごとに泡の深さを一定に保ちます。
ドライブユニット
モーター、ベルトまたはダイレクトドライブ、およびベアリングアセンブリがインペラシャフトを回転させます。ベアリングハウジングの設計により、潤滑と検査がどのくらいの頻度で必要になるかが決まります。
浮遊選鉱は鉱業でどのように機能しますか?
浮遊選鉱では、密度や磁気ではなく表面化学によって鉱物を分離します。粒子の表面が疎水性の場合、つまり水が泡全体に広がらない場合、粒子は泡にくっつきます。粒子、泡、水の間の接触角は、その結合がどの程度強く形成されるかを示します。角度が大きいほど、結合が強くなり、粒子の浮遊性が向上します。
天然の疎水性は、貴重な鉱物の中でもまれです。グラファイト、モリブデナイト、タルク、硫黄はほとんど助けを必要とせずに浮きます。ほとんどの硫化物、酸化物、塩タイプの鉱物は、表面に吸着して撥水性にする捕集剤を必要とします。粒子が濃縮液に到達するかどうかは 3 つのイベントによって決まります。それは、泡との衝突、その泡への付着、泡の中を上昇する際の泡と粒子の集合体の生存です。
浮選プロセスのステップバイステップ
研削
粉砕された鉱石は、目的の鉱物が脈石から分離されるまで粉砕されます。一般的な浮遊選鉱フィードには、0.074 mm より細かい粒子が 60 ~ 90% 含まれています。
コンディショニング
スラリーは調整タンク内にあり、pH 調整剤、捕集剤、抑制剤がセルの前に粒子表面に到達する時間があります。
エアレーション
空気はインペラゾーンまたはスパージャーを通ってセルに入り、通常は直径 0.8 ~ 2 mm の気泡を形成します。
泡コレクション
ミネラルを含んだ泡が上昇して安定した泡床になります。洗浄水または泡の排水は、泡が溢れる前に、同伴した脈石を除去します。
尾鉱の排出
非浮遊物質は最終セルの底から出ます。それは破棄されるか、さらなる清掃によって送られます。
浮選試薬とその役割
| 試薬グループ | 機能 | 代表的な例 | 一般的な投与量 |
| コレクター | 対象となる鉱物表面を疎水化します | ザンテート、ジチオリン酸、脂肪酸、アミン | 10~100g/t |
| 泡立て器 | 泡のサイズを小さくし、泡を安定させます | 松油、MIBC、ポリグリコールエーテル | 10~50g/t |
| 抑制剤 | 不要なミネラルの浮遊を防ぎます | 石灰、シアン化物、でん粉、ケイ酸ナトリウム | 50~1,000g/t |
| アクティベータ | 凹んだ表面や酸化した表面の浮遊性を回復します。 | 硫酸銅、硫化ナトリウム | 20~300g/t |
| pH調整剤 | 表面電荷と試薬の挙動を制御 | 石灰、ソーダ灰、硫酸 | 設定値に到達するために必要に応じて |
浮選装置にはどのような種類がありますか?
浮選機は主に、泡の生成方法とスラリーの混合を維持する方法が異なります。以下の 6 つの設計は、金属、非金属、石炭処理プラントのほぼすべての設備をカバーしています。
機械撹拌浮選セル
ステーター内のモーター駆動のインペラが空気を引き込み、固体を浮遊状態に保ちながら気泡として分散させます。セルは 4 ~ 10 個のバンクに設置され、スラリーは重力によってセルからセルへと流れます。この設計は飼料グレードとトン数の変動を許容するため、粗挽き作業やスカベンジャー作業で優位に立っています。 300 m3 を超える大型タンクセル バージョンでは、ドライブの数とプラントの設置面積が削減されます。
浮遊選鉱塔
収集ゾーンに可動部品がない、高くて狭い容器。泡はスラリーの下向きの流れに逆らって上昇し、泡の上に噴霧された洗浄水が取り込まれた脈石を除去します。長い接触経路と深い泡により、単一ステージで高品位の精鉱が得られるため、カラムはよりクリーンな回路と細粒鉱石の用途に配置されます。
空気圧浮選セル
空気または空気とスラリーの混合物は、セルの底にあるスパージャー、インジェクター、または多孔板を通って入ります。機械式撹拌機を使用しないため、電力使用量が少なくなり、メンテナンスが簡単になります。空気圧機械は、石炭スラリー、オイルサンド、浮きやすい非金属鉱石に適しています。
ダウンカマージェット浮選セル
供給スラリーはノズルを通って垂直降下管に入り、高せん断で空気を同伴します。気泡と粒子は短く激しいゾーンで混合され、混合物は浅いタンクに排出され、そこで分離が行われます。接触時間が非常に短く、滞留時間が短く、設置面積が小さいため、微粉炭や洗浄作業に適しています。
フラッシュ浮選セル
フラッシュセルは、液体サイクロンのアンダーフローまたはミル排出口の粉砕回路に設置され、遊離した貴重な鉱物と粗い複合材料を再び粉砕する前に回収します。これにより、高密度で柔らかいミネラルが過剰に粉砕されてスライムになることがなくなり、循環負荷の一部が除去されます。
溶存空気浮選装置
加圧された空気で飽和した水がタンク内に放出され、非常に細かい気泡が生成され、浮遊粒子に付着します。この設計はプラントの水処理で一般的であり、再利用する前にプロセス水から微細な固体と残留試薬を除去します。
浮選装置の比較
| 機器の種類 | 空気の導入 | 適切な粒子サイズ | 典型的な義務 | 単体サイズ |
| 機械セル | 自己吸引または強制空気 | 10~300μm | 荒々しく、スカベンジャー、クリーナー | 0.5~680m3 |
| 浮遊選鉱塔 | 根元のスパージャー | 10~150μm | クリーナー、リクリーナー | 直径0.5~5m、高さ8~14m |
| 空気圧セル | インジェクターまたは多孔質プレート | 20~500μm | 石炭、粗め | 1~20m3 |
| ダウンカマージェットセル | ジェットの同伴 | 5~200μm | クリーンな微粉炭 | 直径1~4m |
| フラッシュセル | 強制空気 | 50~500μm | 研削 circuit recovery | 5~30m3 |
鉱物処理にはどのような種類の浮選装置が使用されますか?
鉱石の鉱物学、解放サイズ、およびターゲット製品の仕様によって、どの機械がどの回路に投入されるかが決まります。この表は、頻繁に加工される鉱物の一般的な組み合わせを示しています。
| 鉱石の種類 | 一般的な浮選装置 | 回路ノート |
| 硫化銅 | カラムクリーナー付きメカニカルセル | ロックされた粒子を粗いステージとよりきれいなステージの間で再研磨します。 |
| 鉛亜鉛 | 機械セル | 連続浮選、最初に鉛、次に活性化後に亜鉛 |
| 金含有硫化物 | 機械セル, flash cells | フラッシュセルは研削回路の早い段階で遊離金を回収します |
| モリブデン | 機械セル and columns | いくつかの洗浄段階により、Mo のグレードが 1% から 45% 以上に引き上げられます |
| グラファイト | 機械セル with repeated cleaning | 穏やかな再粉砕により大きなフレークが保存されます |
| リン酸塩 | 機械セル and columns | 脈石の種類に応じて直接または逆浮選 |
| 蛍石 | 機械セル | ケイ酸塩抑制剤を使用した脂肪酸コレクター |
| 微粉炭 | 空気圧セル、ジェットセル、カラム | 高いスループットと短い保持時間 |
サーキットステージ別装備
より荒い
大きな機械セルは、中程度の濃縮グレードを受け入れて、新鮮な飼料から可能な限り多くの目的のミネラルを回収します。
スカベンジャー
追加のセルが粗い尾鉱を処理して、ゆっくりと浮遊する粒子を拾い上げ、全体の回収率を高めます。
クリーナー
カラムまたはより小さな機械セルは、粗い精鉱を再浮上させて品位を高め、同伴脈石を除去します。
リグラインド回路
微粉砕ミルは、よりきれいに浮遊する前にロックされた粒子を解放するため、中粒が泡に到達することができます。
粒子サイズによる浮選回収率
粒子サイズは、他のほとんどの変数よりも浮選性能に強い影響を与えます。非常に細かい粒子は運動量が小さく気泡と衝突することが少なく、粗い粒子は乱流によって気泡から離脱します。以下の曲線は、従来の機械セルにおける粒子サイズに対する回収率の典型的な形状を示しています。
機械セル内の硫化鉱物の傾向の例。実際の曲線は、遊離、試薬、流体力学に依存します。
実際の結果: ほとんどの硫化鉱石では、粉砕は 20 ~ 75 µm ゾーンを目指す必要があります。 150 µm より粗い材料を多く含む飼料にはフラッシュ浮遊選鉱または粗粒子セルの利点があり、10 µm 未満のスライムはより小さな気泡を含むカラムまたはジェット セルに反応します。
浮遊選別段階ごとの標準的な保持時間
当社工場で製作した浮選装置
当社の工場では、機械式浮遊選鉱セル、浮遊選鉱塔、および高トン数の濃縮機による小規模パイロットプラントに適合するサイズのサポート調整タンクを製造しています。すべての機械は出荷前に組み立てられ、動作テストが行われ、インペラーとステーターのセットは振動を低減するためにバランスがとれています。
機械式浮選セルシリーズ
U 字型タンク、ディープブレードインペラ、ゴムまたはポリウレタンの摩耗部品を備えた自己吸気および強制空気モデル。空気分散ゾーンは、広範囲のスラリー密度にわたって気泡サイズが安定するように設計されています。
浮遊選鉱塔 Series
内部スパージャー、洗浄水分配器、レベル計器を備えた円筒形または長方形断面のカラム。スパージャー材料は、研磨性および化学的に活性なスラリー用に選択されます。
コンディショニングタンク
3 ~ 10 分間のコンディショニング時間に適したサイズの撹拌タンク。試薬供給ポイントは各試薬が新鮮なスラリーと接触するように設計されています。
テストおよびパイロットユニット
実験室用バッチセルと連続パイロットバンクにより、完全なプラント設計が決定される前に、実際の鉱石でのテストが可能になります。
機械式浮選セル参考仕様
| 有効容積 | モーター出力 | インペラ速度 | 空気要件 | セルあたりのスラリー容量 |
| 2m3 | 7.5kW | 350~420rpm | 1~3m3/分 | 0.4~1.2m3/分 |
| 4m3 | 15kW | 300~380rpm | 2~5m3/分 | 0.8~2.4m3/分 |
| 8立方メートル | 22kW | 260~330rpm | 4 ~ 8 m3/分 | 1.6 ~ 4.8 m3/分 |
| 16立方メートル | 37kW | 220~290rpm | 8 ~ 14 m3/分 | 3 ~ 9 m3/分 |
| 30m3 | 55kW | 180~250rpm | 14 ~ 24 m3/分 | 6 ~ 16 m3/分 |
| 50m3 | 90kW | 150~220rpm | 24 ~ 40 m3/分 | 10~25m3/分 |
浮遊選鉱塔参考仕様
| カラム直径 | 列の高さ | 典型的な泡の深さ | 表面ガス速度 | 供給スラリー容量 |
| 1.0m | 8~10メートル | 0.6~1.0m | 1.0~2.5cm/秒 | 20~50m3/h |
| 2.0m | 10~12メートル | 0.6~1.2m | 1.0~2.5cm/秒 | 80~200m3/h |
| 3.0m | 10~14メートル | 0.8~1.2m | 1.0~2.5cm/秒 | 180 ~ 450 m3/h |
| 4.0m | 12~14メートル | 0.8~1.5m | 1.0~2.5cm/秒 | 320 ~ 800 m3/h |
日常の運用に重要な設計機能
耐摩耗性ライニング
インペラ、ステーター、カバープレート、タンクライナーには、研磨スラリーに耐える成型ゴムまたはポリウレタンが使用されており、交換頻度が低くなります。
調節可能な泡リップ
リップの高さと洗濯機の配置を調整して、バンクを停止することなく泡の回復を調整できます。
低電力密度
インペラの形状により、立方メートルあたりのキロワット数が低く均一な懸濁が実現されるため、装置の耐用年数にわたる運用コストが削減されます。
簡単なメンテナンスアクセス
ベアリングハウジングとドライブアセンブリはフロスラインの上にあるため、検査やグリースをセルに入れる必要はありません。
計装の準備完了
レベルプローブ、pHセンサー、エアフローメーター、泡カメラ用のポートがタンク設計に含まれています。
モジュラーバンクレイアウト
セルは標準サイズで製造されており、単一ラインまたは 2 ラインのバンクに配置でき、将来の容量追加に備えたスペースが確保されています。
浮選採掘装置の主要な動作変数
安定した浮力は、オペレーターが測定および調整できる小さな一連の変数に依存します。以下のウィンドウは、硫化物および非金属の用途に典型的なものです。
| 変数 | 一般的なウィンドウ | パフォーマンスへの影響 |
| 固形分含有量 | 25~40% rougher, 15–25% cleaner | 高密度は気泡粒子の接触確率を低下させ、低密度はセルの体積を無駄にします |
| スラリーのpH | 多くの硫化物回路では 8 ~ 12 | コレクターの吸着を変更し、不要な硫化物を抑制します |
| 表面ガス速度 | 0.5 ~ 2.0 cm/s 機械セル | 気泡表面積のフラックスと泡の移動度を制御 |
| 泡の深さ | 10 ~ 40 cm 機械セル | 深い泡はグレードを上げ、浅い泡は回復力を上げます |
| インペラ先端速度 | 4~8m/秒 | 気泡のサイズ、粒子の懸濁度、摩耗率を設定します |
| 泡立て器 dosage | 10~50g/t | 泡の大きさと泡の安定性を制御します |
泡の深さと空気量は相互作用します。リップを固定したまま空気を上げると、より濃くて速い泡が生成され、オペレーターは回復の上昇と勾配の低下を確認します。一度に 1 つの変数を移動して応答をログに記録すると、再調整にかかる時間を節約できます。
浮選装置のサイジング: 実例
セルの体積は、スラリーの体積流量と実験室試験で確立された保持時間から決まります。以下の例では、硫化銅プラントのより粗いバンクのサイズを設定します。
与えられたデータ
| 乾燥鉱石飼料 | 100t/h |
| 重量による固形分 | 32% |
| 鉱石の比重 | 2.8 |
| より荒い retention time | 12分 |
| スケールアップ係数 | 1.3 |
計算
| 固形物体積 | 100 ÷ 2.8 = 35.7 m3/h |
| 水量 | 100 × 0.68 ÷ 0.32 = 212.5 m3/h |
| スラリーの流れ | 248.2m3/h |
| 必要量 | 248.2 × 12 ÷ 60 × 1.3 = 64.5 立方メートル |
| 10m3のセル | 7セル |
スケールアップ係数は、空気滞留、短絡、実験室とプラントの流体力学の違いを考慮します。 1.2 から 2.0 までの値が使用され、新しい鉱石タイプまたはパイロット データのないプラントでは高い値が使用されます。
プラント設計前の浮選試験作業
紙の上で機能する浮選回路は、依然として本物の鉱石で確認する必要があります。通常、テスト作業は以下の順序で行われます。
サンプルの準備
代表的な鉱石を粉砕、分割します。鉱物学的分析により、貴重な鉱物、脈石、遊離サイズが特定されます。
粒度シリーズ
いくつかの粉砕サイズでのバッチテストにより、回復がピークに達する場所と、粉砕しすぎによる損傷が始まる場所がわかります。
試薬スクリーニング
コレクターs, frothers and depressants are compared on recovery, grade and froth quality.
動態テスト
濃縮物は一定の間隔で収集され、回復時間曲線を作成し、各段階の保持時間を設定します。
ロックドサイクルテスト
中間者は数サイクルにわたってサーキットに戻ります。これは、再循環するストリームが最終結果にどのように影響するかを示しています。
パイロットテスト
連続セルまたはカラムを数日間かけてより大きなサンプルで実行し、スケールアップ係数と装置の選択を確認します。
浮選装置のパフォーマンスのトラブルシューティング
| 症状 | 考えられる原因 | 是正措置 |
| 回復力が低い | コレクター不足、送りが粗い、滞留時間が短い | 試薬供給を確認し、粉砕サイズを確認し、細胞を追加するか流量を減らします |
| 低濃縮グレード | 脈石の巻き込み、浅い泡、過剰な泡立て | 泡の深さを増やし、洗浄水を追加し、泡立て器を減らします |
| 泡が安定しすぎてベタつく | 飼料中の過剰な泡立て器または粘土およびスライム | 泡立て器の使用量、脱スライムまたは分散剤の添加を減らす |
| 泡がすぐに崩れる | 泡立て器 shortage or oil contamination | 泡立て速度を上げる、潤滑剤の漏れをチェックする |
| セル内のサンディング | インペラの速度が遅い、またはステータが摩耗している | ローターとステーターのギャップを確認し、摩耗部品を検査します |
| 土手全体に不均一な泡が発生 | 不均一な空気またはレベル設定 | 各セルのエアフローとレベル制御を校正します。 |
| インペラの急速な摩耗 | 粗い硬い粒子、高い先端速度 | グラインドを見直し、より硬いライニングコンパウンドを選択 |
摩耗部品とメンテナンス計画
浮選バンクのメンテナンスコストのほとんどは摩耗部品です。計画された検査スケジュールにより予期せぬ事態を防ぎ、生産に合わせてシャットダウンを調整できます。
| コンポーネント | 検査間隔 | 標準的な耐用年数 |
| ローターとステーター、ゴムまたはポリウレタン | 毎月のビジュアル、四半期ごとのクリアランスチェック | 12 ~ 24 か月 |
| タンク liners | 6か月ごと | 3~5年 |
| メインシャフトベアリング | グリースは毎月、温度は毎週チェック | 2~4年 |
| ドライブベルト | 毎月の張力チェック | 1~2年 |
| ダーツバルブとピンチバルブ | 四半期ごと | 1~3年 |
| 泡洗顔リップ | 6か月ごと | 3~5年 |
クリアランスを保つ
ローターとステーター間のギャップにより気泡の発生を抑制します。数ミリメートルの隙間の拡大により、空気の分散が目に見えて変化する可能性があります。
消費電力の対数
下向きに流れるモーター電流は、多くの場合、インペラが摩耗していることを示しています。流れが上昇している場合は、サンディングまたはベアリングの問題を示唆しています。
重要な予備品を在庫する
予備のローター/ステーター セットとベアリング アセンブリを現場に保管しておくと、計画外のダウンタイムが数週間ではなく数時間に短縮されます。
浮遊選鉱バンクの計装と制御
自動制御により、単一の機械的変更よりも一貫性が向上します。一般的な計装には、バルブアクチュエータを備えたレベルセンサー、空気流量計、pH プローブ、試薬投与ポンプ、飼料、濃縮物、尾鉱中の金属含有量を読み取るオンライン分析装置が含まれます。カメラベースの泡イメージングにより、泡のサイズ、泡の速度、色に関する情報が追加され、オペレーターはこれらの情報を使用して、アッセイ結果が返される前に空気と試薬の量を調整します。
レベルコントロール
泡の深さを安定に保つため、供給量の変動によってオーバーフロー量が変動することはありません。
風量制御
流量計と制御バルブは、各セルを隣接するセルから独立した設定値に保ちます。
試薬の投与
比率制御は、コレクターと泡立て器のフィードを鉱石のトン数に結び付けます。
泡のイメージング
カメラは泡の速度と気泡のサイズを測定し、プロセスのドリフトを早期に検出します。
浮選採掘装置に関するよくある質問
1 種類の浮遊選鉱機ですべての鉱石を処理できますか?
いいえ。機械セルが最も柔軟な選択肢ですが、細かいスライム、粗い粒子、および高品位の洗浄作業は、それぞれ特定の設計によりよく対応します。多くのプラントでは 2 つまたは 3 つのタイプを 1 つの回路に組み合わせています。
浮選塔と機械セルを分けるものは何ですか?
カラムには収集ゾーンにインペラがなく、洗浄水と深い泡床を使用し、より少ない段階でより高いグレードが得られます。メカニカルセルは、より簡単な操作で、より高い固体負荷とより粗い送りを処理します。
浮選バンクには何個のセルを含める必要がありますか?
バンクには通常、4 ~ 10 個のセルが直列に保持されます。より多くのセルがプラグ フローに近づき、特定の総量に対する回復が向上します。また、より大きなセルの数が少ないほど、ドライブの数とメンテナンスの作業負荷が軽減されます。
浮遊選鉱セルの電力使用量を増加させる要因は何ですか?
インペラの直径、先端速度、スラリー密度、空気量。強制空気セルはインペラ モーターの上部に送風機の電力を必要としますが、自己吸引セルはドライブを通じてすべての電力を消費します。
微粒子に適した浮選装置はどれですか?
浮遊選鉱塔とダウンカマージェットセルは、より高い気泡表面流束でより小さな気泡を生成するため、微粒子との衝突率が高まります。分散剤と慎重な脱スライムは、あらゆるタイプの装置で役立ちます。
新しい濃縮装置用の浮選装置はどのように選択されますか?
このプロセスは鉱物学と試験作業から始まり、次に保持時間と細胞体積の計算が続き、各段階での細胞タイプの決定が行われます。電力、摩耗部品のコスト、床面積は、サイトの条件に照らして最後にチェックされます。
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