การปรับปรุงประสิทธิภาพของสารทำให้ข้นโดยใช้สารตกตะกอนในกระบวนการแปรรูปแร่

สารตกตะกอนสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของสารเพิ่มความข้นได้โดย 15-40% ในความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์ และลดเวลาการตกตะกอนลง 30-60% เมื่อเลือกและรับประทานอย่างเหมาะสม ประเภทโพลีเมอร์ตกตะกอนที่เหมาะสม น้ำหนักโมเลกุล และความหนาแน่นของประจุส่งผลโดยตรงต่อการรวมตัวของอนุภาค ความเร็วตกตะกอน และประสิทธิภาพการทำให้กระจ่างในการดำเนินการแปรรูปแร่

สารเพิ่มความข้นเป็นหน่วยปฏิบัติงานที่สำคัญในโรงงานแปรรูปแร่ ซึ่งใช้เงินทุนและต้นทุนการดำเนินงานจำนวนมาก ประสิทธิภาพของสารทำให้ข้นไม่ดีส่งผลให้ปริมาณงานลดลง การใช้น้ำมากเกินไป และปัญหาการประมวลผลขั้นปลายน้ำ สารตกตะกอนทำหน้าที่เป็นเครื่องมือทางเคมีหลักในการเพิ่มประสิทธิภาพระบบเหล่านี้โดยการเชื่อมโยงอนุภาคละเอียดเข้าเป็นมวลรวมที่ใหญ่ขึ้นและตกตะกอนเร็วขึ้น

เกณฑ์การคัดเลือกสารตกตะกอนสำหรับการใช้งานสารเพิ่มความหนา

การเลือกตกตะกอนที่เหมาะสมต้องอาศัยความเข้าใจแร่วิทยา การกระจายขนาดอนุภาค เคมีของสารละลาย และผลลัพธ์ด้านประสิทธิภาพที่ต้องการ ระบบแร่ธาตุที่แตกต่างกันตอบสนองต่อลักษณะการตกตะกอนต่างกัน

สารตกตะกอนประจุลบสำหรับการใช้งานทั่วไป

โพลีอะคริลาไมด์ประจุลบเป็นตัวแทน 70-80% ของ flocculants ใช้ในการทำให้แร่หนาขึ้น . โพลีเมอร์เหล่านี้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพกับแร่ออกไซด์ ถ่านหิน และโลหะพื้นฐานส่วนใหญ่ โดยทั่วไปแล้ว สารตกตะกอนประจุลบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (12-20 ล้านดาลตัน) ที่มีความหนาแน่นประจุปานกลาง (20-40%) จะให้ประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำให้หางทองแดงและทองหนาขึ้น

เหมืองทองแดงในชิลีเพิ่มความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์จาก 58% เป็น 68% ของแข็งโดยเปลี่ยนจากสารตกตะกอน 15 ล้านดาลตันเป็นผลิตภัณฑ์ 18 ล้านดาลตัน ในขณะเดียวกันก็ลดปริมาณจาก 45 กรัม/ตันเป็น 38 กรัม/ตันไปพร้อมๆ กัน

ทางเลือกประจุบวกและไม่ใช่ไอออนิก

สารตกตะกอนประจุบวกมีความเป็นเลิศในระบบที่มีดินเหนียวสูง ซึ่งพื้นผิวอนุภาคมีประจุลบ การดำเนินงานฟอสเฟต โปแตช และทรายน้ำมันมักใช้โพลีเมอร์ประจุบวกที่มีน้ำหนักโมเลกุลระหว่าง 5-12 ล้านดาลตัน สารตกตะกอนแบบไม่มีไอออนิกพบการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูง หรือในกรณีที่เคมีของน้ำมีความผันผวนอย่างมาก

การปรับปริมาณยาตกตะกอนและวิธีการเติมให้เหมาะสม

การเพิ่มประสิทธิภาพการให้ยาจะรักษาสมดุลระหว่างการปรับปรุงประสิทธิภาพกับต้นทุนสารเคมี การให้ยาในปริมาณที่มากเกินไปทำให้เสียเงินและอาจทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงได้จริง โดยทำให้เกิดผลกระทบจากการใช้ยาเกินขนาด เช่น การคงตัวหรือความขุ่นเหนือตะกอนที่เพิ่มขึ้น

ข้อกำหนดในการเจือจางและการผสม

การเตรียมสารตกตะกอนที่เหมาะสมส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงาน แนวปฏิบัติมาตรฐานเกี่ยวข้องกับการเตรียมการแก้ปัญหาที่ ความเข้มข้นของโพลีเมอร์ที่ใช้งานอยู่ 0.05-0.2% . ระบบเจือจางแบบสองขั้นตอนพร้อมถังบ่มช่วยให้กระตุ้นการทำงานของโพลีเมอร์ได้ดีกว่าระบบแบบขั้นตอนเดียว เวลาบ่มควรอยู่ที่ 30-60 นาทีเพื่อให้โพลีเมอร์ชุ่มชื้นโดยสมบูรณ์

ตำแหน่งของจุดเติมมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการจับตัวเป็นก้อน การติดตั้งจุดเติมสารตกตะกอน 3-5 เมตรก่อนถึงบ่อป้อน โดยมีการผสมแบบอินไลน์อย่างอ่อนโยน ช่วยให้มีเวลาสัมผัสที่เพียงพอโดยไม่มีแรงเฉือนมากเกินไปซึ่งสร้างความเสียหายให้กับตะกอน การดำเนินการเกี่ยวกับนิกเกิลในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลียประสบความสำเร็จ ปรับปรุงความชัดเจนล้นขึ้น 22% โดยการย้ายจุดบวกและติดตั้งเครื่องผสมแบบคงที่

การวัดและติดตามประสิทธิภาพของสารเพิ่มความหนา

การตรวจสอบประสิทธิภาพอย่างเป็นระบบช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพโดยอาศัยข้อมูลและการตรวจจับปัญหาตั้งแต่เนิ่นๆ ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักควรได้รับการติดตามอย่างต่อเนื่องหรือตามช่วงเวลาที่สม่ำเสมอ

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญ

• ความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์: ตัวบ่งชี้หลักของประสิทธิภาพของสารทำให้ข้น วัดอย่างต่อเนื่องด้วยเกจความหนาแน่นของนิวเคลียร์หรือด้วยตนเองด้วยเครื่องชั่ง Marcy
• ความชัดเจนล้น: วัดเป็นหน่วยความขุ่นแบบเนฟีโลเมตริก (NTU) หรือความเข้มข้นของสารแขวนลอย ค่าเป้าหมายโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 200 NTU
• ความเร็วตกตะกอน: กำหนดผ่านการทดสอบการตกตะกอน ซึ่งบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพของการตกตะกอนด้วยอัตราปกติที่ 15-40 ลบ.ม./ชม. สำหรับสารละลายที่มีการตกตะกอนอย่างดี
• ระดับเตียง: รักษาระดับความลึกของสารข้นไว้ 30-50% เพื่อการทำงานที่เหมาะสมที่สุด
• แรงบิด: แรงบิดของคราดที่เพิ่มขึ้นบ่งชี้ถึงปัญหาการบดอัดของเบดหรือการตกตะกอนที่ไม่เพียงพอ

โปรโตคอลการทดสอบในห้องปฏิบัติการ

การทดสอบขวดโหลหรือการทดสอบการตกตะกอนของกระบอกสูบเป็นประจำจะตรวจสอบประสิทธิภาพของโรงงานและคัดกรองสารตกตะกอนทางเลือก โปรโตคอลการทดสอบมาตรฐานประกอบด้วย:

1. เก็บตัวอย่างอาหารสัตว์ที่เป็นตัวแทนตามความหนาแน่นของอาหารพืช
2. ขนาดยาทดสอบอยู่ในช่วง 50-150% ของขนาดยาของพืชในปัจจุบัน โดยเพิ่มขึ้นทีละ 25%
3. วัดอัตราการตกตะกอนเริ่มต้น (30 วินาทีแรก) และอัตราการตกตะกอนขั้นสุดท้ายหลังจาก 30 นาที
4. วิเคราะห์ความชัดเจนของส่วนเหนือตะกอนและความหนาแน่นของเตียงที่ตกตะกอน
5. บันทึกการสังเกตเกี่ยวกับขนาดฝูง ความแข็งแรง และความเร็วของการก่อตัว

การแก้ไขปัญหาประสิทธิภาพการทำงานของสารเพิ่มความหนาทั่วไป

ปัญหาด้านประสิทธิภาพเกิดจากสาเหตุต่างๆ รวมถึงความแปรปรวนของฟีด การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของน้ำ ปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์ หรือการใช้สารตกตะกอนที่ไม่เหมาะสม การวินิจฉัยอย่างเป็นระบบช่วยป้องกันการดำเนินการแก้ไขที่ไม่ถูกต้อง

ความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์ต่ำ

เมื่อความหนาแน่นของน้ำอันเดอร์โฟลว์ลดลงต่ำกว่าเป้าหมาย ให้ตรวจสอบปัจจัยเหล่านี้ตามลำดับ:

• ปริมาณดินเหนียวที่เพิ่มขึ้นในแร่อาหารสัตว์ลดการซึมผ่าน (ต้องใช้สารตกตะกอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่า)
• การให้ยาตกตะกอนน้อยเกินไปหรือการผสมไม่ดี ส่งผลให้การตกตะกอนไม่สมบูรณ์
• โหลดไฮดรอลิกมากเกินไปเกินความสามารถในการทำให้ข้น
• ความเร็วกวาดสูงเกินไปทำให้เตียงไม่แข็งตัว (ลดความเร็วปลายเป็น 10-15 ม./ชม.)

การดำเนินงานทองคำของออสเตรเลียประสบกับความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์ลดลงจาก 52% เป็น 46% ของแข็งที่ค้นพบผ่านลักษณะเฉพาะของแร่ที่ ปริมาณดินเหนียวเพิ่มขึ้นจาก 8% เป็น 18% . การเปลี่ยนไปใช้สารตกตะกอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษ (22 ล้านดาลตัน) ทำให้ความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์กลับคืนสู่ของแข็ง 54%

ความขุ่นล้นสูง

น้ำขุ่นล้นบ่งชี้ว่าการจับอนุภาคไม่สมบูรณ์หรือการแตกตัวของตะกอน ปัญหานี้มักเกิดจาก:

• การใช้ยาเกินขนาดตกตะกอนทำให้เกิดการกลับประจุและการฟื้นฟูอนุภาค
• ความเข้มของการผสมที่มากเกินไปจะทำให้ฟล็อคที่ก่อตัวขึ้นแตก (ลดความเร็วของใบพัดหรือใช้เครื่องผสมแบบคงที่แบบอ่อนโยน)
• การสร้างอนุภาคละเอียดมากจากการเปลี่ยนแปลงวงจรการบด (เพิ่มปริมาณสารตกตะกอนรอง)
• การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของน้ำที่ส่งผลต่อประจุที่พื้นผิว (pH, ความแรงของไอออนิก, ปริมาณอินทรีย์)

เทคโนโลยีและกลยุทธ์การตกตะกอนขั้นสูง

การพัฒนาล่าสุดในด้านเคมีตกตะกอนและวิธีการประยุกต์นำเสนอโอกาสในการปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญนอกเหนือจากแนวทางโพลีเมอร์เดี่ยวทั่วไป

ระบบดูอัลโพลีเมอร์

การเติมสารตกตะกอนที่แตกต่างกันสองชนิดตามลำดับสามารถทำงานได้ดีกว่าโพลีเมอร์เดี่ยวในการใช้งานที่ท้าทาย ระบบทั่วไปใช้โพลีเมอร์ความหนาแน่นประจุสูงที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำเป็นสารปรับสภาพ ตามด้วยสารตกตะกอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง แนวทางนี้บรรลุผลสำเร็จ อัตราการตกตะกอนดีขึ้น 35% และต้นทุนสารเคมีลดลง 28% ที่โรงงานแร่เหล็กของบราซิล ซึ่งมีปริมาณการผลิต 15 ล้านตันต่อปี

โพลีเมอร์ปรับสภาพจะทำให้ประจุที่พื้นผิวเป็นกลางและสร้างไมโครฟลอกส์ ในขณะที่โพลีเมอร์ที่เชื่อมโยงจะรวมตัวเป็นก้อนขนาดใหญ่ที่ตกตะกอนอย่างรวดเร็ว ปัจจัยความสำเร็จที่สำคัญ ได้แก่ อัตราส่วนปริมาณการใช้ที่เหมาะสม (โดยทั่วไปคือ 1:3 ถึง 1:5 ครีมนวดผมเพื่อเชื่อมโยงโพลีเมอร์) และการผสมที่เพียงพอระหว่างจุดเติม

อิมัลชันและโพลีเมอร์กระจายตัว

สารตกตะกอนแบบอิมัลชันให้สารออกฤทธิ์ที่สูงกว่า (30-40%) เมื่อเปรียบเทียบกับโซลูชันมาตรฐาน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการขนส่งและการจัดเก็บ โพลีเมอร์กระจายตัวให้การกระตุ้นที่รวดเร็ว (ต่ำกว่า 10 นาที) เทียบกับ 30-60 นาทีสำหรับผลิตภัณฑ์ทั่วไป ช่วยให้ถังมีอายุน้อยลงและควบคุมกระบวนการที่ตอบสนองได้ดีขึ้น

การดำเนินงานของสังกะสีตะกั่วในแคนาดาได้เปลี่ยนไปใช้โพลีเมอร์อิมัลชัน ประหยัดเงินได้ปีละ 180,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ด้วยค่าขนส่งที่ลดลงและสิ่งอำนวยความสะดวกในการแต่งหน้าที่มีขนาดเล็กลง ด้วยประสิทธิภาพการข้นที่เทียบเท่าหรือดีขึ้นเล็กน้อย

การควบคุมปริมาณยาอัตโนมัติ

ระบบควบคุมขั้นสูงปรับปริมาณสารตกตะกอนให้เหมาะสมแบบเรียลไทม์โดยอิงตามลักษณะการป้อนและการตอบสนองของสารเพิ่มความข้น ระบบที่ใช้การควบคุมฟีดไปข้างหน้า (การปรับปริมาณตามน้ำหนักอาหาร ความหนาแน่น และขนาดอนุภาค) รวมกับการควบคุมป้อนกลับ (ตอบสนองต่อความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์และความชัดเจนล้น) ลดการใช้สารตกตะกอนลง 10-15% ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพที่มั่นคงผ่านฟีดที่หลากหลาย

เครื่องตรวจจับกระแสไฟฟ้าแบบสตรีมมิ่งให้การวัดสภาพประจุที่พื้นผิวแบบเรียลไทม์ ช่วยให้สามารถปรับปริมาณยาได้อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ 50,000-150,000 ดอลลาร์จะคืนทุนภายใน 6-18 เดือนผ่านการประหยัดสารเคมีและการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ที่ดีขึ้น

ข้อพิจารณาทางเศรษฐกิจและการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุน

โดยทั่วไปแล้วต้นทุนการตกตะกอนจะเป็นตัวแทน 0.10-0.50 เหรียญสหรัฐฯ ต่อตันแร่ที่แปรรูป ทำให้เป็นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม คุณค่าที่ส่งมอบผ่านประสิทธิภาพของสารเพิ่มความข้นที่ดีขึ้นนั้นเกินกว่าต้นทุนสารเคมีในการดำเนินงานส่วนใหญ่มาก

กรอบการวิเคราะห์คุณค่า

การประเมินมูลค่าที่ครอบคลุมจะพิจารณาปัจจัยหลายประการนอกเหนือจากต้นทุนสารเคมีดิบ:

• การนำน้ำกลับมาใช้ใหม่: การปรับปรุงความหนาแน่นของน้ำด้านล่างทุกๆ 1% จะช่วยฟื้นฟูน้ำในกระบวนการผลิตได้มากขึ้นประมาณ 1.5-2.0% ช่วยลดความจำเป็นในการแต่งหน้า
• ปริมาณงาน: การตกตะกอนที่ได้รับการปรับปรุงช่วยเพิ่มกำลังการผลิตได้ 10-25% โดยไม่ต้องขยายเงินทุน
• ผลกระทบขั้นปลาย: ความชัดเจนของการไหลล้นที่ดีขึ้นจะช่วยลดภาระการหมุนเวียนของแข็งในวงจรกระบวนการ
• ความน่าเชื่อถือ: ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอจะช่วยลดความแปรปรวนในการปฏิบัติงานและการแทรกแซงฉุกเฉิน

หัวทองแดงที่ประมวลผล 40,000 ตันต่อวันคำนวณว่าการปรับปรุงความหนาแน่นอันเดอร์โฟลว์จาก 60% เป็น 65% ของแข็งที่ส่งมอบ มูลค่าต่อปี 2.8 ล้านดอลลาร์จากการใช้น้ำจืดที่ลดลงและความสามารถในการแปรรูปที่เพิ่มขึ้น เทียบกับต้นทุนการตกตะกอนเพิ่มเติมที่ 400,000 ดอลลาร์ต่อปี

กระบวนการประเมินการแข่งขัน

การทดลองตกตะกอนเป็นประจำโดยเปรียบเทียบซัพพลายเออร์หลายรายทำให้มั่นใจในการเลือกผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมที่สุดและราคาที่แข่งขันได้ เกณฑ์วิธีการประเมินผลแบบมีโครงสร้างควรประกอบด้วย:

1. การคัดกรองทางห้องปฏิบัติการของผลิตภัณฑ์ที่เข้าข่าย 4-6 รายการจากซัพพลายเออร์ 2-3 ราย
2. การทดลองปลูกพืชที่มีประสิทธิภาพสูงสุด 2-3 รายการในช่วงระยะเวลาขั้นต่ำ 2 สัปดาห์
3. การวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ รวมถึงต้นทุนสารเคมี การปรับปรุงประสิทธิภาพ และผลประโยชน์ในการดำเนินงาน
4. การประเมินความปลอดภัยของอุปทาน รวมถึงสถานที่ผลิตและความน่าเชื่อถือด้านลอจิสติกส์

การดำเนินการประเมินดังกล่าวเป็นประจำทุกปีหรือเมื่อลักษณะแร่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก จะช่วยรักษาประสิทธิภาพสูงสุดและความคุ้มค่าด้านต้นทุน