浮選回路とは何ですか?またどのように機能しますか?メーカーのガイド

銅、鉛亜鉛、またはリン酸塩の濃縮装置の操作床に立つと、同じ光景が目に入るでしょう。長い列をなした長方形のタンクのそれぞれが、鉱物でコーティングされた泡の層の下で暗色パルプを撹拌しており、洗濯機、パイプ、ポンプで接続されています。その仕組みが浮選回路です。

質問に直接答えると、浮遊選鉱回路とは、浮遊選鉱セルと、調整タンク、ブロワー、ポンプ、洗浄機、濃縮装置などの補助装置の計画された順序であり、細かく粉砕された鉱石が定義された段階で流れます。貴重な鉱物粒子は気泡に付着し、泡となって上昇し、濃縮物として取り除かれますが、不要な脈石粒子は濡れたまま沈み、尾鉱として植物から残ります。

シーケンスは単一のマシンよりも重要です。粗いセルは最初の回収を行い、スカベンジャーセルは粗い人が見逃したものを一掃し、よりクリーンなセルは泡を精錬所または化学プラントが実際に支払うグレードにアップグレードします。適切に配置された回路により、鉱石中の有価金属の 85 ～ 95 パーセントが定期的に回収されます。適切に配置されていないと、数パーセントの金属、多くの場合利益率全体が尾滓ダムに埋もれたままになる可能性があります。

このガイドでは、サーキットの各部分が何をするのか、ステージがそのように配置されている理由、各任務に応じたマシンの選択方法、機器を注文する前に何を準備するかについて説明します。この本は、これらのシステムを完全な鉱物処理プラントとして設計、構築、設置、委託するメーカーの立場から書かれています。

浮選回路とは実際には何なのか

浮選機と浮選回路は同じものではなく、この区別は機器を購入する際に大きな影響を及ぼします。浮選機は、空気をパルプに分散させる単一の撹拌タンクです。浮遊選鉱回路は、これらのタンクを段階に完全に配置し、タンク間でパルプと泡を移動させるすべてのものを合わせたものです。マシンを購入すると、ワークステーションが 1 台手に入ります。回路を設計すると、独自の品質管理ループを備えた生産ラインが得られます。

完全な回路には通常、次の要素が含まれます。

• 調整および混合タンク。浮遊選鉱が始まる前に、粉砕された鉱石がコレクター、泡立て器、調整剤と接触します。
• より粗いバンクとは、直列に接続されたいくつかのセルを意味し、新鮮な粉砕パルプを受け入れます。
• 粗末な尾鉱を廃棄する前に処理するスカベンジャーバンク。
• 粗い泡を改善する 1 つ以上のクリーナー ステージ (場合によっては間に再粉砕ステップが含まれます)。
• パルプ、泡、循環中間物をステージからステージへと移動させるポンプ、洗浄機、配管。
• エアシステム: 自吸式機械は自分自身で空気を吸い込みますが、強制送風式機械は専用のブロワーによって空気が供給されます。
• 濃縮物と尾鉱を沈殿させ、浄化された水をプラントに戻す下流の濃縮装置。

「回路」という言葉は、この配置内のループを表します。すべての粒子が最初から正しく浮遊するわけではないため、ミッドリングと呼ばれる中間生成物は初期段階にポンプで戻され、一部のセルを複数回通過します。したがって、回路は決して直線ではありません。それは制御された再循環を備えたネットワークであり、そのネットワークが化学分離原理を安定した毎日の生産結果に変えるものです。

これら 3 つの役割は、1 日あたり数トンから数万台まで、世界中のほぼすべての金属硫化物濃縮装置で使用されます。植物間で変化するのは、各段階の細胞の数、細胞のサイズ、および段階が回復またはグレードに向けてどれだけ積極的に推進されるかです。

各セル内での泡浮選プロセスの仕組み

浮遊選鉱は、重工業の装いをした表面化学プロセスです。回路が何かを行う前に、貴重な鉱物粒子が周囲の廃岩から分離または解放されるように、鉱石を十分に細かく粉砕する必要があります。多くの硫化物回路では、これは、分級機を備えた閉回路内で動作するボールミルによって生成される、およそ 55 ～ 80 パーセントが 74 ミクロンを通過する粉砕を意味します。粒子がまだ一緒にロックされている場合、地球上のどの試薬スキームも値をきれいに浮遊させることはできません。

次にコンディショニングです。試薬を添加しながらパルプを混合タンク内で撹拌します。コレクターは貴重な鉱物の表面に吸着し、撥水効果を発揮します。これが重要なトリックです。抑制剤は、残したいミネラルに対して逆の働きをし、ミネラルを湿った状態に保ち、受動的な状態に保ちます。石灰などの改質剤はパルプの pH を設定し、これらの化学物質がすべて意図したとおりに動作するようにします。

浮遊選鉱セル自体の内部では、回転するインペラが入ってくる空気を何百万もの細かい気泡に剪断し、パルプを浮遊状態に保ちます。その後、3 つのことが立て続けに起こります。気泡が粒子と衝突し、疎水性粒子が気泡膜に付着し、取り込まれた気泡がパルプを通って表面の泡層に上昇します。泡は単なる泡ではありません。それは、同伴された水と弱く付着した脈石粒子が下に流れ落ち、残留物のグレードを高める作業ゾーンです。石灰化した泡は濃縮物としてセルの上部で洗濯機から溢れますが、拒否された粒子は尾鉱として機械の底部または側面から排出されます。

何が浮くかは化学によって決まります。典型的な例は、亜鉛鉱石鉱物である閃亜鉛鉱です。一般的な硫化物収集家は、硫酸銅が pH 10.5 ～ 11 付近でその表面を活性化するまで、ほとんど触れません。対照的に、黄鉄鉱は、単に石灰の投与量を高く保つだけで、多くの回路で抑制されています。異なる鉱石を浮かべた 2 つのプラントがハードウェア的にはほぼ同じに見えても、実際にはまったく異なる動作をするのはこのためです。

ラフター、スカベンジャー、クリーナー、リクリーナー: 浮遊選鉱回路の 4 つの段階

まず結論として、回復と勾配が反対方向に引っ張られるために段階が存在します。セルは、すべてを低グレードで迅速に取得することも、時間をかけて低回収率でクリーンなものを生成することもできます。この回路は、この競合を個別のステージに分割して、各ステージを単一のジョブに最適化できるようにします。

よりラフなステージ

粗いバンクには新鮮で調整されたパルプが受け入れられ、品質よりも回収の速度と完全性を重視して設計されています。粗濃縮物は通常中程度の製品で、グレードが低すぎて販売できませんが、最終的に工場から排出される価値の大部分が含まれています。したがって、粗いセルは浅い泡と積極的なエアレーションで実行されます。

スカベンジャーステージ

スカベンジャーバンクは荒くれ者が拒否したものは何でも処理します。その濃縮物は希薄であるため、輸送されるのではなく、より粗い供給物にポンプで戻されるか、よりきれいな流れに加えられます。スカベンジャーの唯一の目的は、最終的な尾鉱が本当に廃棄物であることを確認することです。不適切に調整されたプラントでは、スカベンジャーは文字通り建物からお金が流出するのを眺めることができる場所です。見逃した価値は永久に失われるからです。

クリーナーおよびリクリーナーステージ

クリーナーは粗い泡を取り除き、アップグレードします。ここでは泡が深くなり、1トン当たりの滞留時間が長くなり、混入した脈石をパルプに戻すために泡の表面に洗浄水が追加されることもあります。厳密な精鉱仕様または細粒鉱石の場合は、複合粒子が解放される別のチャンスを得るために、粗加工と洗浄の間に第 2 洗浄段階、再洗浄機、または再粉砕機を使用することが正当化される場合があります。

中間物と循環負荷

逆方向にループするすべての中間生成物は中間生成物です。浮遊選鉱プラントでは循環負荷が数十パーセントであるのが通常であり、ポンプと洗浄機は初日からそれに合わせたサイズにする必要があります。オペレーターが回路が「安定している」と言うとき、通常はこれらのループが平衡状態に達していることを意味します。つまり、周回するものが一定の速度で周回することを意味します。

回路構成と浮選機の選定

構成は植物の骨格であり、カタログからではなく鉱石から選択されます。以下の表は、鉱物処理 EPC 作業で最もよく設計される構成をまとめたものです。

どの段階でもセルは直列に接続されているため、パルプは各マシンを順番に処理します。トン数が増加すると、単一のバンクでは巨大なセルが必要になるか、滞留時間が犠牲になるため、流れは並列バンク間で分割されます。必要な滞留時間がわかれば、銀行計算を正しく行うことは簡単であり、浮選見積りの背後にある最も一般的な計算です。

その後、マシンの選択が義務付けられます。 SF、BF、GF、JJF タイプなどの自吸式機械は、羽根車ゾーンに独自の空気吸引を生成します。これにより、これらのセルのブロワー システムが削除され、セル間の配置では、泡ポンプを使わずに重力によって泡がマシン間を流れるようになります。これらは、中トン数のプラントや、各セルが異なる泡の深さとレベルで動作する洗浄作業に最適です。

XCF や KYF タイプなどの空圧式機械は、ブロワーから低圧空気を吸い込むのではなく受け取ります。インペラはより低い周速度で動作するため、摩耗が軽減され、大容量のタンクに適しています。ペア構成では、XCF セルが隣接する KYF セルから泡を引き出すことができるため、組み合わせたバンクには中間の泡ポンプがまったく必要ありません。大規模な粗引き作業やスカベンジャー作業の場合、これにより機器、床面積、メンテナンス時間が節約されます。

特殊なパルプには特殊な機械が必要です。特定の尾鉱再処理や非金属用途で発生する粗大な粒子サイズと高いパルプ密度には、CLF タイプなどのより強力な懸濁液を中心に設計された機械が必要です。同じ論理は金属硫化物をはるかに超えて当てはまります。リン酸塩岩、カリ、その他の工業用鉱物も浮遊します。また、大規模な肥料グループ向けのリン酸塩岩浮遊選鉱装置プロジェクトでは、まったく同じ粗いスカベンジャー洗浄剤の論理に、全く異なる試薬スキームを使用してまったく同じ論理に従いました。

簡単なサイジングの例は、構成とハードウェアがどのように適合するかを示しています。固形分約 33% の 1 日あたり 3,000 トンの鉱石を処理する精鉱機は、1 時間あたりおよそ 300 立方メートルのパルプを浮遊選鉱に送ります。テスト作業で粗加工機に 8 分間の滞留時間が必要であると判明した場合、ステージには約 40 立方メートルの有効容積が必要で、これは 10 立方メートルのセル 4 つ、または 20 立方メートルのセル 2 つとなる可能性があります。スカベンジャーの計算も同じパターンに従い、クリーナーのサイズは飼料トン数ではなく濃縮トン数に基づいて決定されます。

何が回路に供給され、何が回路から離れるのか

上流の回路は、フィードの準備によってのみ優れています。粉砕段階、通常はスパイラル分級機またはハイドロサイクロンで密閉された湿式グリッドタイプのボールミルで、浮選選別が処理しなければならない粒度分布を設定します。分級がずれて粗粒子がすり抜けた場合、粒子は気泡で持ち上げることができない粗いセルに入り、そのまま尾鉱に報告されます。これが、経験豊富なオペレーターが泡とほぼ同じくらい近くで分級器を監視する理由です。

粉砕と浮選の間にはコンディショニングがあり、工場内で最も過小評価されているステップです。コレクターが適切に吸着するには数分間の接触時間が必要であり、高密度パルプはすべての粒子が試薬を認識するために完全に懸濁した状態を維持する必要があります。高密度または粘性のパルプを扱うプロジェクトでは、どんなに優れた機械であっても、状態の悪い飼料を下流で回収することはできないため、セルの前に高濃度の撹拌を指定します。

下流では、両方の製品の取り扱いが必要です。濃縮物は濃縮装置（通常は中央駆動タイプ）に流れ、そこで固体が沈殿し、製錬または化学処理の前にアンダーフローが濾過に供給されます。尾鉱も濃くなり、回収された水は工場に戻ります。水のバランスには、工学的に真の注意が必要です。乾燥環境や塩湖環境では、大規模なカリとリチウムの混合および分離装置を建設していますが、リサイクルされるすべての立方メートルの水は、サイトが他の場所から汲み上げる必要がありません。

回復を決定する動作パラメータ

オペレーターは、化学と物理学の 2 つのレバーを効果的に制御します。化学では試薬の投与量と pH が取り上げられます。物理学では、密度、泡の深さ、空気速度、レベルを扱います。以下の表は、最も重要なパラメータをリストしたもので、その範囲は普遍的な答えではなく一般的な出発点です。

運用経験から得られた 1 つの原則は、どんな数字よりも重要です。それは、安定性が完璧に勝つということです。フィード密度が数点変動すると、泡の質感、レベル、試薬の需要など、すべてが下流に移動します。回路供給時にパルプの密度と流量を測定し、ドリフトを早期に修正するプラントは、分析ラボで損傷が確認された後にセルを調整するプラントよりもはるかに容易に回復を維持します。校正されたポンプからの一貫した投与と、アッセイ結果に対する泡の出現の記録の記録は、単一の英雄的なシフトよりも 1 年にわたる回復に役立ちます。

回路性能の測定方法: グレード、リカバリー、トレードオフ

浮選回路を表す 2 つの数字。グレードは精鉱中の金属含有量をパーセンテージで表したものです。回収率は、その濃縮物に報告される飼料中の金属の割合です。プラントのグレードは優れていても回復力が低い場合、またはその逆の場合があります。両者の違いは、回路設計がどこで重要になるかです。

回収率は 2 つの製品の式から計算されます。回収率は、c に (f マイナス t) を掛け、f に (c マイナス t) を掛けて割ったものに 100 を掛けたものに等しくなります。ここで、f は飼料グレード、c は濃縮グレード、t は尾滓グレードです。供給グレードが 1.0 パーセント、精鉱が 25 パーセント、最終尾鉱が 0.08 パーセントの銅回路を考えてみましょう。計算では、25 掛ける 0.92 を 1.0 掛ける 24.92 で割ると、約 92.3 パーセントの回収率になります。毎日追跡されるこの 1 つの数値により、回路が設計パフォーマンスを維持しているかどうかが経営陣にわかります。

回収不足の多くは粒子サイズによって説明されます。泡は中サイズの粒子を効率的に運びます。粗い粒子は自重で剥がれますが、細かいスライムは水を追って泡の中に入るか、まったく付着しません。

トレードオフは直接続きます。つまり、より深くよりきれいな泡とより厳密な試薬制御によりグレードを高くすると、通常、ある程度の回収にコストがかかり、最後の粒子をすべて追跡するにはグレードにコストがかかります。よりクリーンな段階、荒加工と洗浄の間の再研磨、および上流での分類の改善により、工場は両方を同時に購入することができます。これらは設計上の決定であり、シフトごとの調整ではありません。だからこそ、このガイドの設定セクションが操作上のヒントよりも重要です。

浮選回路の一般的な問題と実際的な解決策

ほとんどの回路の問題は、アッセイに現れる前に泡となって現れます。以下のカードは、よく聞かれる 6 つの症状と、その通常の原因および実際に効果があるアクションを組み合わせたものです。

覚えておく価値のあるパターン: セル内で繰り返される問題は、通常、浮選機そのものではなく、上流の分類や飼料の変動に遡ります。原因を一度解決すれば、シフトごとに症状を調整するよりも優れています。これが、当社の試運転チームが常に工場の排出から始めて前進する理由です。

テスト作業からプラントの稼働まで

浮選回路はデータに基づいて設計されており、データ パスは十分に確立されています。ドリルコアまたはチャネルサンプルのバッチ浮選試験により、どの試薬が作用するか、鉱物がどのくらいの速さで浮遊するかを確認します。次に、ロックサイクル テストで実際のプラントの循環中間材をシミュレートし、単一パスのお世辞な数値ではなく、実際に持続可能なグレードと回収率を明らかにします。より大規模な投資の場合、パイロット キャンペーンにより滞留時間と泡の処理動作が有意義な規模で確認されます。

これらの結果は、ステージごとの滞留時間、セル容量、機械の種類、ブロワーとポンプの負荷、セル周囲の混合および濃縮装置などのハードウェアに直接反映されます。これを 1 つのパッケージとして提供することが、鉱物処理 EPC の実際の意味です。これが、当社の製品ラインが破砕、粉砕から撹拌、浮選、濃縮、浸出までを実行する理由であり、他のサプライヤーの装置に合わせて推測によってサイズを決定する段階はありません。

既存の回路も再構築され、多くの場合、セルを追加するのではなく、セルを再構成することでプラントの最も早い回復効果が得られます。鉱山が深くなるにつれて鉱石は変化し、10年前に設計された回路は現在、異なる鉱物学を浄化している可能性があります。当社の 1 日あたり 3,000 トンの亜鉛浮遊選鉱技術改革プロジェクトは典型的なケースです。同じサイト、同じ汎用機器クラス、現在の鉱石に合わせた新しい構成と試薬ロジックです。

その後、試運転は経験によって日常的に行われる一連の手順に従います。機械的な組み立て、水のテスト、最初の鉱石の供給、次に回路が設計の回復を維持するまでの試薬とレベルの調整です。この調整期間に現実的な予算を設定したプラントは、ドラマチックな作業なしに銘板のパフォーマンスに達します。試運転を後付けとして扱うプラントは、通常、最初の数か月間での生産の遅れでその代償を支払います。

浮選装置を注文する前に確認していただきたいこと

機器の見積書は紙の上では同じに見えても、工場内ではまったく異なるパフォーマンスを示す場合があります。購入が困難だった後に顧客が私たちに来たときの状況に基づいて、これらのチェックは、健全な購入と高価なレッスンを区別します。

1. 設計の背後にある鉱石データを確認します。ベンダーが使用した最近の分析、鉱物学、粒度分布を尋ね、それらが仮定ではなくあなたの鉱石を説明していることを確認してください。
2. タンク容積ではなく、有効容積を求めてください。デッドコーナーや歪んだ流れパターンは実際の滞留時間を短縮し、その差により回収に数パーセントのコストがかかる可能性があります。
3. 機械の種類を粒子サイズとパルプ密度に合わせてください。粗くて緻密なパルプには、より大型のモーターをボルトで取り付けた汎用セルではなく、それらに合わせて設計された機械が必要です。
4. 製造元の材料を確認してください。インペラ、ディフューザー、シャフト、ライナーが摩耗寿命を決定します。ゴムまたはポリウレタンの仕様と予想される交換間隔を確認してください。
5. 空気システムを確認してください。エア強制バンクの場合は、エアが停止すると回復が停止するため、ブロワーのサイズ、圧力マージン、待機容量を確認してください。
6. 最初のセットが摩耗した後ではなく、署名する前に摩耗部品の在庫状況と納期を確認してください。
7. 初期フィードの支援や回復調整など、明確なマイルストーンによる設置と試運転のサポートを徹底します。
8. 同じ種類の鉱石に関する参考文献を尋ね、実際に問い合わせてください。稼働中のプラントとの 10 分間の電話は、どんなパンフレットよりも価値があります。

当社に関して言えば、浙江省諸曁の工場は数十年をかけて湿式冶金および選鉱設備の構築に費やし、約200台の試験機および生産機械とともに研究開発センターを運営し、ISO9001品質管理システムの下で稼働し、年間25,000トン以上の金属構造物および製品を出荷しています。中国、東南アジア、中東、アフリカの両方における銅、亜鉛、モリブデン、リン酸塩、カリ、リチウムのプロジェクトは、すべての見込み顧客に確認することをお勧めする参考リストを提供します。

浮選回路に関するよくある質問

新しい濃縮装置を計画している場合、または変更された鉱石の周囲に既存の回路を再構築している場合、最も早い次のステップは、データに裏付けられた技術的な会話です。目標スループット、ヘッドアッセイ、鉱物組成、予想される粉砕サイズ、濃縮物の仕様などの基本情報を送信すると、滞留時間の計算、機械の選択、サイトに適したレイアウトを使用して段階ごとの回路提案を準備できます。その提案書は、カタログではなく、回路が鉱石に対して実際に何を行うかを示すものです。