Флотационная колонна для сульфидной руды

Когда слышишь ?флотационная колонна?, многие представляют себе просто высокий цилиндр, куда подаётся пульпа и воздух — и всё само как-то разделяется. Особенно это касается сульфидных руд, где, кажется, классическая механическая флотация давно всё решила. Но в колонне для сульфидов — своя философия. Это не агрегат ?поставить и забыть?, это система, требующая тонкой настройки под конкретную руду, её минералогию, степень раскрытия. Ошибка в проектировании или эксплуатации — и вместо высокосортного концентрата получаешь хвосты с потерями или продукт, который невозможно фильтровать. Сам через это проходил.

От идеи к реалиям: почему не всякая колонна подходит для сульфидов

Основное преимущество колонны — в глубокой и селективной очистке, получении концентрата с максимальным содержанием ценного компонента. Для сульфидных руд, особенно комплексных, содержащих, скажем, медь, цинк, свинец, иногда золото в виде тонковкрапленных сульфидов, это критически важно. Но тут и кроется первый камень преткновения. Недостаточно просто взять колонну, рассчитанную на какую-то усреднённую руду.

Например, работали мы с одной медной-цинковой рудой. Проблема была в пирите. Его много, он тоже сульфид, активно флотируется и загрязняет медный концентрат. В механических камерах селекцию выстраивали долго, но пирит всё равно ?тащился?. Решили попробовать флотационную колонну на стадии перечистки. И здесь важно было не ошибиться с системой аэрации. Пневматические аэраторы (спаржеры) на такой пульпе быстро забивались тонкими шламами и тем же пиритом. Пришлось рассматривать инжекторные системы, которые создают более мелкие, но устойчивые пузырьки и меньше склонны к зарастанию. Это был первый урок: для сульфидных руд с высоким содержанием шламов или легкоокисляющихся минералов выбор аэратора — это 50% успеха.

Ещё один момент — высота. Все знают, что высота колонны влияет на время флотации и глубину очистки. Но для сульфидов часто важнее не абсолютная высота, а стабильность пенного слоя по всей его толщине. Если пенный слой ?плывёт?, пузырьки сливаются, происходит перегруз — селективность падает. Приходится играть расходом воздуха, уровнем пульпы, дозировками вспомогательных реагентов-пенообразователей. Иногда кажется, что управляешь не аппаратом, а живым организмом.

Опыт и ошибки: случай с переизмельчением

Был у нас проект, где заказчик хотел получить сверхчистый медный концентрат из довольно бедной сульфидной руды. Технологи упорно добивались максимального раскрытия, уходя в переизмельчение. В мельницах руда превращалась почти в пыль. В механической флотации начались проблемы с пенообразованием и селективностью — слишком много шламов. Решили, что флотационная колонна для сульфидной руды здесь станет панацеей, ведь она якобы хорошо работает с тонкими классами.

Смонтировали колонну, запустили. И концентрат по содержанию меди действительно вышел отличный. Но его фильтрация... Это был кошмар. Влажность концентрата зашкаливала, фильтр-пресс не справлялся, продукт тек как жидкая грязь. Проблема была именно в переизмельчении и в том, как колонна с этим работает. Она создаёт плотный, насыщенный мелкими частицами пенный продукт, который плохо обезвоживается. Пришлось срочно возвращаться к пересмотру режима измельчения, искать баланс между раскрытием и гранулометрическим составом. Вывод: колонна — не волшебная палочка, она не исправит ошибок, заложенных на предыдущих переделах. Технологическая цепочка должна быть выстроена под неё.

Про подрядчиков и комплексные решения

После таких ситуаций начинаешь ценить компании, которые смотрят на процесс целиком, а не просто продают оборудование. Вот, к примеру, когда изучали рынок для модернизации одной фабрики, обратили внимание на ZHONGJI SUNWARD TECHNOLOGY CO., LTD.. Их подход как раз из этой категории. Они не просто производители железа, они подрядчики ?под ключ? (EPC) с глубокими корнями в технологиях цветной металлургии — их материнская структура, Чаншаский институт, это серьёзная исследовательская база.

Их сайт https://www.zjsunward.ru — это не просто каталог. Там видно, что они могут вести проект от лабораторных испытаний и технологического проектирования до изготовления оборудования и сдачи объекта. Для такой сложной штуки, как флотационная колонна, это ключевой момент. Потому что прежде чем её проектировать, нужно досконально изучить руду, провести цикл испытаний, понять, как поведут себя минералы именно в колонной флотации. Без этого этапа — только на удачу.

Детали, которые решают: система подачи и распределения пульпы

Вернёмся к технике. Один из самых критичных узлов в колонне для сульфидов — это система подачи питания (feed system). Пульпа должна заходить в колонну равномерно, без турбулентностей, которые могут нарушить седиментацию частиц и процесс столкновения с пузырьками. Часто видят стандартные распределительные кольца или трубы. Но для сульфидной руды, особенно если в питании есть гравитационно-тяжёлые минералы (например, галенит), важно обеспечить ламинарный поток в зоне питания, чтобы тяжёлые частицы не проваливались сразу в хвосты.

На одной из установок мы столкнулись с тем, что питание подавалось под слишком высоким давлением, создавался локальный вихрь. В результате, часть крупных, но уже раскрытых сульфидных частиц с хорошей плавучестью просто ?проскакивала? зону флотации и уходила в хвосты. Пришлось переделывать узел ввода, устанавливать рассеивающие тарелки для гашения энергии потока. Производительность по питанию немного упала, но извлечение выросло на несколько процентов, что с лихвой окупило простой.

Это к вопросу о том, что готовое типовое оборудование часто требует ?доводки напильником? на месте. И хорошо, если подрядчик, как та же ZHONGJI SUNWARD, имеет собственную производственную платформу ?SUNWARD Интеллиджент?. Это значит, что в процессе проектирования и изготовления можно оперативно вносить изменения в конструкцию, адаптировать её под техзадание, а не пытаться подогнать реальность под имеющиеся на складе чертежи.

Автоматизация: помощь или головная боль?

Современная флотационная колонна немыслима без систем контроля. Датчики уровня пены, плотности пульпы, pH-метры, расходомеры воздуха и реагентов. В теории это должно стабилизировать процесс. На практике для сульфидных руд это часто становится отдельной задачей. Сульфидные системы химически активны, могут окисляться, меняя потенциал пульпы. Датчики pH, особенно электроды, быстро покрываются плёнкой из реагентов и тонких частиц, начинают ?врать?.

Приходится строить систему так, чтобы ключевые параметры контролировались не одним датчиком, а их комбинацией, с перекрёстной проверкой. Например, уровень пены часто контролируют комбинацией ёмкостных датчиков и видеокамер с анализом изображения. А расход собирателей иногда эффективнее лить по жёсткой уставке, скорректированной по результатам оперативного опробования, чем пытаться привязать его к сигналу от датчика, который отстаёт по времени.

Здесь опять важен подход ?под ключ?. Хороший подрядчик должен не только поставить ?умную? колонну, но и помочь выстроить логику управления, обучить персонал её тонкостям. Чтобы оператор понимал, почему при изменении цвета пены нужно скорректировать не только уровень, но и, возможно, расход депрессора для пирита.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что, флотационная колонна для сульфидной руды — это мощный, но требовательный инструмент. Она не для всех случаев. Для простых, легкообогатимых сульфидов может быть избыточна. Но там, где нужна высокая селективность, где руда комплексная и изменчивая по составу, где каждый процент содержания в концентрате на счету — без неё сложно обойтись. Главное — не воспринимать её как чёрный ящик, который сам всё сделает. Это часть технологической цепи. И успех зависит от того, насколько грамотно эта цепь спроектирована, насколько оборудование адаптировано к минералогии, и насколько люди понимают, что происходит внутри этой высокой стальной трубы. Именно поэтому выбор партнёра, который может закрыть весь цикл — от испытаний до ввода в эксплуатацию, — это не вопрос цены, а вопрос минимизации рисков для всего проекта.