Подготовка проб пульпы из флотационных процессов

Пенная флотация – это известный промышленный способ обогащения сырья, применяемый в горнодобывающей промышленности. Ниже приводятся принципы подготовки пульповых проб из флотационных процессов. Далее показано, что комбинация сушки в ленточной сушилке, измельчения и гранулирования является быстрым и надежным способом подготовки материала для РФА (рентгенофлуоресцентного анализа)

                        

Рис. 1 Техническая планировка, два круга                 Рис. 2 Техническая планировка, трехмерная модель, два круга

Для реализации этого проекта (один круг) необходимы следующие машины:

• Ленточная сушилка HBTO (не показана)
• Станция отправки HR-L1 (не показана)
• Станция получения HR-HSK/L
• Робот ABB IRB 2600
• Автоматическая мельница HP-M
• Автоматический пресс HP-P
• Транспортировочная лента и подъемник

Флотация в горнодобывающей промышленности

Задачей железорудной промышленности является извлечение железа из добываемого сырья. В связи с различным содержанием железа в сырье в промышленном масштабе применяются различные методы. Пенная флотация – это предпочтительный метод для получения железного концентрата из низкосортной железной рудой. В данном процессе, для обогащения целевого компонента последовательно используются различные химические вещества (так называемые флотационные реагенты). 

Такие флотационные реагенты, как, например, частично заряженный органический полимер, связываются с  целевыми ионами на поверхности, и способствуют извлечению образовавшегося комплекса в ходе следующих этапов. В случае с железной рудой используемый реагент отрицательно заряжен для связывания с  катионами Fe (железа). Чтобы гарантировать правильность промышленного процесса, важно определять содержание ингредиентов после каждого этапа обогащения. Как правило, обогащенный концентрат представляет собой пульпу, содержащую смесь твердых частиц, воды и флотационных реагентов. 

Твердую фазу пульпы анализируют с помощью РФА анализа. В данном случае мы представляем полностью автоматизированную систему для подготовки проб пульпы. 

Представленную методику подготовки пульповых проб можно использовать не только железной руды, но и других подобных материалов, таких как, например, фосфатные концентраты.

Сушка пульпового материала

Прежде всего, пробу обезвоживают (в данном проекте остаточная влажность пробы составляет приблизительно 33%) и затем отбирают часть пробы. Для сушки пульпы используется ленточная сушилка HBTO (Рис. 3), которую обычно устанавливают в непосредственной близости к точке отбора проб на флотационной линии.

Небольшое количество пробы выливают на ленту сушилки HBTO, распределяют, а затем сушат под инфракрасной лампой, в то время как лента непрерывно движется вперед. Скорость ленты регулируется, чтобы обеспечить полное высушивание материала на момент его выхода из зоны сушки.

Скребок удаляет высушенный материал с ленты таким образом, чтобы его можно было собрать на транспортную емкость и обеспечить готовность к следующему этапу.

Как вариант, пульповый материал можно доставить в лабораторию и там его высушить с помощью системы фильтр-пресса (см. указание по применению № 02/2012, «Автоматизированный контроль качества обогащения апатито-штаффелитовой руды»).

Данный отобранный материал можно доставить к следующей установке пробоподготовки вручную, либо отправить ее посредством системы пневмопочты. В последнем случае часть пробы автоматически дозируется, загружается в транспортную капсулу и транспортируется в лабораторию.

Рис.03: Ленточная сушилка НРТО: деталь устройства для сгребания пробы

Подготовка проб пульпового материала

Окончательная подготовка проб производится в лаборатории. После измельчения пробы имеется два возможных способа ее дальнейшей обработки. Первый: пробу можно спрессовать в таблетку  с использованием пресса для гранулирования (Рис. 4). В качестве альтернативы, если требуется более высокая точность анализа, можно изготовить плавленую таблетку (Рис. 5) с помощью такой автоматической системы плавления, как система плавления HAG.

              

Рис. 4 Спрессованная таблетка                                 Рис. 5 Плавленная таблетка

Преимущества

Спрессованные таблетки	Плавленые таблетки
Короткое время подготовки	Размер частиц не оказывает влияния
Подходит для микропримесей	Минералогия не оказывает влияния
Общее время анализа меньше по сравнению с плавлеными таблетками	Однородное твердое тело
Экономически эффективный	Требуется меньше материала (0,7 - 1,0 г.)

Таблица 1: Сравнение преимуществ спрессованных  и плавленых таблеток.

Недостатки

Брикеты	Плавленые таблетки
Требуется большое количество пробы (примерно 15 г.)	Более долгое время подготовки
Размер частиц оказывает влияние	Более высокая стоимость, следует использовать изделия из платины
Минеральная матрица оказывает влияние	Изделия из платины следует защищать от сульфидов или других ингредиентов, которые могут нанести повреждения
Анализируемая поверхность должна быть зеркальной	Следует подыскать такую программу плавления, которая бы обеспечила формирование наилучших таблеток
Проблемы с сегрегацией
Предпочтительная ориентация

Таблица 2: Сравнение недостатков спрессованных и плавленых таблеток.

Автоматический робот  для обработки пульповых материалов

В описанном проекте по добыче железной руды пульповый материал сушат в сушилке HBTO, перемещают с ленточной сушилки в станцию пневмопочты и отправляют в полностью автоматическую роботизированную лабораторию (Рис. 1). Здесь, в приемной станции, материал извлекают из почтовой капсулы и дозируют в дозирующей установке. Дозирования проба направляется в мельницу тонкого измельчения а, после измельчения, в гранулирующий пресс. Затем таблетка автоматически передается в спектрометр РФА.

Программные параметры мельницы HP-MA и пресса HP-PA можно настроить в соответствии со свойствами материала пробы таким образом, чтобы определить условия оптимальной подготовки. Также имеется автоматическое добавление диспергирующего вещества для улучшения стабильности таблеток, если это необходимо.

Управление системой автоматизации осуществляется с помощью программного обеспечения SCADA Prepmaster. Система автоматизация гарантирует полный контроль, поскольку линии пневмопочты, камеры подготовки и анализаторы полностью взаимосвязаны. В случае если один из компонентов находится в режиме обслуживания, проба автоматически перемещается на другую установку или анализатор. Каждое устройство можно также использовать в качестве автономной установки.

Полностью автоматизированная лаборатория подготовки проб принимает 624 пробы в день и является важным компонентом управления сложных процессов флотации.