máy tuyển nổi cho quặng đồng

Bối cảnh ngành: Vai trò quan trọng của tuyển nổi bọt trong khai thác đồng

Nhu cầu đồng toàn cầu, nền tảng của điện khí hóa, năng lượng tái tạo, và phát triển cơ sở hạ tầng, tiếp tục tăng vọt. Tuy nhiên, Các loại quặng đồng từ các nguồn sơ cấp đã giảm liên tục trong nhiều thập kỷ. Các mỏ ngày nay thường chế biến quặng có hàm lượng đồng dưới đây 1%, nghĩa là kết thúc 99% vật liệu khai thác là chất thải. Thực tế này đặt áp lực rất lớn lên việc chế biến khoáng sản để vừa đạt hiệu quả cao vừa có hiệu quả kinh tế.. Phương pháp chính để tập trung các loại quặng cấp thấp này là tuyển nổi bọt, một quá trình phân tách khai thác sự khác biệt về tính chất hóa học bề mặt của các hạt khoáng chất. Thách thức trọng tâm nằm ở việc tối đa hóa khả năng thu hồi đồng và cấp độ cô đặc đồng thời giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng., sử dụng nước, và chi phí hoạt động. Tuyển nổi không hiệu quả có thể dẫn đến tổn thất tài chính đáng kể và dấu chân môi trường lớn hơn, làm cho hiệu suất của máy tuyển nổi trở thành yếu tố quan trọng trong toàn bộ chuỗi giá trị khai thác.

Sản phẩm/Công nghệ cốt lõi: Máy tuyển nổi hiện đại hoạt động như thế nào?

Một máy tuyển nổi được thiết kế để tách các chất kỵ nước (chống thấm nước) khoáng sản có giá trị từ ưa nước (hút nước) băng nhóm (đá thải). Đối với quặng đồng, thuốc thử cụ thể gọi là chất thu gom được thêm vào hỗn hợp bùn (hỗn hợp quặng nghiền và nước) để tạo ra các khoáng chất sunfua đồng (như chalcopyrit - CuFeS₂) kỵ nước. Chức năng cốt lõi của máy là tạo ra và phân tán bọt khí vào bùn đã được điều hòa này..

Cấu trúc của bể tuyển nổi không khí cưỡng bức hiện đại, chẳng hạn như bồn chứa hoặc các thiết kế tiên tiến tương tự, thường bao gồm:

• Xe tăng: Một chiếc tàu lớn chứa bùn.
• Cơ cấu Rotor-Stator: Một cánh quạt nằm ở trung tâm (Cánh quạt) được bao quanh bởi một bộ khuếch tán cố định (stato). Việc lắp ráp này khuấy trộn bùn, giữ các hạt ở trạng thái lơ lửng và cắt không khí đi vào thành bong bóng mịn.
• Máy thổi khí: Một hệ thống cung cấp không khí áp suất thấp đưa không khí xuống trục rỗng tới rôto.
• Máy rửa bọt: Một kênh thu gom ngoại vi nơi bọt chứa đầy khoáng chất tràn ra.
• Xả chất thải: Một lối thoát ở đáy bể cho chất thải ưa nước (rác thải) để thoát.

Sự đổi mới quan trọng của máy móc hiện đại nằm ở khả năng kiểm soát chính xác môi trường thủy động lực.. Điều này bao gồm việc tối ưu hóa phân bổ kích thước bong bóng, đầu vào năng lượng cho hệ thống treo hạt, và độ ổn định của bọt. Hệ thống điều khiển tiên tiến sử dụng dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến đo các thông số như mật độ bột giấy, pH, và oxy hòa tan để tự động điều chỉnh tốc độ dòng khí và liều lượng thuốc thử. So với các thiết kế khuấy trộn cơ học cũ dựa vào không khí tự hút, máy khí cưỡng bức hiện đại mang lại hiệu suất luyện kim vượt trội với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn đáng kể trên mỗi tấn quặng được xử lý.

Chợ & Ứng dụng: Công nghệ tuyển nổi đồng được triển khai ở đâu?

Máy tuyển nổi có mặt ở mọi mỏ đồng lớn trên toàn cầu, từ Chile và Peru đến Mông Cổ và Zambia. Ứng dụng của họ trải rộng trên nhiều giai đoạn quan trọng trong nhà máy cô đặc:

• Tuyển nổi thô hơn: Giai đoạn đầu tiên nơi số lượng lớn (~80-90%) đồng được thu hồi từ quặng đất.
• tuyển nổi nhặt rác: Giai đoạn tiếp theo để phục hồi lượng đồng còn lại bị bỏ sót bởi các tế bào cứng hơn, tối đa hóa khả năng phục hồi tổng thể.
• Tuyển nổi sạch hơn: Nhiều giai đoạn được thiết kế để "lau dọn" sự cô đặc khó khăn hơn bằng cách loại bỏ gangue bị cuốn theo, từ đó tăng cấp độ cô đặc cuối cùng để đáp ứng các thông số kỹ thuật của nhà máy luyện kim (thường >25-30% Củ).

Lợi ích thu được từ việc triển khai công nghệ tuyển nổi hiệu suất cao là rất lớn:

Lợi ích	sự va chạm
Tăng khả năng phục hồi	Thu hồi nhiều phân tử đồng hơn từ quặng trực tiếp thúc đẩy doanh thu.
Lớp cô đặc cao hơn	Giảm chi phí vận chuyển đến các nhà máy luyện kim và giảm thiểu các yếu tố phạt.
Giảm tiêu thụ năng lượng	Các tế bào hiện đại có thể sử dụng tới 30-50% ít năng lượng hơn các mô hình lỗi thời [1].
Chi phí vận hành thấp hơn	Giảm yêu cầu về điện năng và bảo trì làm giảm chi phí vận hành tổng thể.
Cải thiện quản lý nước	Mạch hiệu quả cho phép tái chế nước nhiều hơn trong nhà máy.

Những máy này không chỉ phục vụ các dự án xanh mà còn là trung tâm của các chương trình hiện đại hóa nhà máy nhằm mục đích tháo gỡ các hoạt động hiện tại.

Triển vọng tương lai: Điều gì tiếp theo cho việc tuyển nổi đồng?

Sự phát triển của công nghệ tuyển nổi đang được thúc đẩy bởi các yêu cầu về số hóa và tính bền vững. Các xu hướng chính định hình tương lai của nó bao gồm:

1. Kiểm soát quy trình nâng cao & trí tuệ nhân tạo: Việc tích hợp các thuật toán học máy với dữ liệu cảm biến thời gian thực sẽ cho phép điều khiển dự đoán các mạch tuyển nổi. Các hệ thống này có thể dự đoán những rắc rối trong quy trình và tối ưu hóa điểm đặt liên tục để đạt hiệu suất cao nhất mà không cần sự can thiệp liên tục của con người.
2. Công nghệ cảm biến: Cảm biến mới hơn, bao gồm các hệ thống dựa trên tầm nhìn để phân tích kết cấu và vận tốc bọt trực tuyến kết hợp với máy phân tích XRF trên dòng bùn [2], cung cấp cái nhìn sâu sắc chưa từng có về động lực của quá trình.
3. Cải tiến thiết kế thiết bị: Nghiên cứu đang tiến hành tập trung vào các thiết kế rôto-stator mới giúp giảm hơn nữa cường độ năng lượng đồng thời cải thiện hiệu suất va chạm giữa bọt hạt và hạt.
4. Tuyển nổi không dùng nước hoặc giảm nước: Khi sự khan hiếm nước trở thành một vấn đề nghiêm trọng ở nhiều khu vực khai thác mỏ, các công nghệ như xếp khô chất thải đang được áp dụng cùng với nghiên cứu về các phương pháp phân tách mới giúp giảm thiểu lượng nước ngọt nạp vào.

Lộ trình hướng tới sự tự chủ hoàn toàn "Thông minh" các nhà máy tuyển nổi hoạt động với hiệu suất cao nhất với tác động môi trường tối thiểu.

Phần câu hỏi thường gặp

• Phạm vi kích thước hạt điển hình để tuyển nổi đồng hiệu quả là gì?
  Tuyển nổi hiệu quả thường xảy ra trong phạm vi kích thước hạt từ 10 ĐẾN 150 micron (0.010 ĐẾN 0.150 mm). Các hạt mịn hơn thế này ("chất nhờn") có thể khó phục hồi do khối lượng thấp và hiệu quả va chạm kém với bong bóng, trong khi các hạt thô hơn có thể quá nặng khiến bong bóng không thể nhấc lên được.

• Tầm quan trọng của việc kiểm soát độ pH trong tuyển nổi sunfua đồng?
  Kiểm soát độ pH là vô cùng quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thuốc thử, tính chất bề mặt khoáng sản, và tính chọn lọc giữa các khoáng chất sunfua khác nhau (VÍ DỤ., tách đồng khỏi pyrit). Chanh xanh (CaO) thường được sử dụng làm chất ức chế pyrit và duy trì độ pH kiềm (~12-9), tối ưu cho nhiều nhà sưu tập đồng sunfua.

• Tế bào tuyển nổi cột được sử dụng để làm gì?
  Tế bào cột chủ yếu được sử dụng trong các giai đoạn sạch hơn do khả năng tạo ra chất cô đặc chất lượng rất cao [3]. Chúng hoạt động theo nguyên tắc ngược dòng, trong đó các bong bóng nổi lên tương tác với dòng bùn cấp liệu đi xuống và nước rửa ở phía trên giúp loại bỏ các hạt gangue bị cuốn theo khỏi bọt..

• Làm thế nào để bạn đo lường hiệu suất tuyển nổi?
  Hiệu suất được đo thông qua hai thông số luyện kim chính: Sự hồi phục (tỷ lệ phần trăm của tổng số đồng trong báo cáo thức ăn chăn nuôi cô đặc) Và Cấp(tỷ lệ đồng ở nồng độ cuối cùng). Chúng được tính toán thông qua cân bằng khối lượng của các mẫu thông thường được lấy từ nguồn cấp dữ liệu,chất thải,và dòng tập trung.

Nghiên cứu điển hình / Ví dụ kỹ thuật: Thông tắc nút chai tại Bộ cô đặc Cerro Verde

Một ví dụ nổi bật chứng minh tác động đã được thực hiện tại hoạt động Cerro Verde của Freeport-McMoRan ở Peru trong dự án mở rộng [4].

Thử thách:
Việc mở rộng nhà máy nhằm mục đích tăng đáng kể sản lượng. Mạch tế bào tuyển nổi thông thường hiện tại đã bị tắc nghẽn. Không thể xử lý khối lượng cao hơn mà không bổ sung quá nhiều tế bào mới—điều này sẽ làm tăng chi phí vốn và yêu cầu về không gian sàn—cần có giải pháp thay thế.

Giải pháp:
Các hoạt động được chọn để cài đặt khối lượng lớn,các ô di chuyển bằng máy bay cưỡng bức kiểu xe tăng dành cho các giai đoạn khó khăn hơn và nhặt rác mới. Bao gồm các thiết kế này:

• Khối lượng tế bào riêng lẻ trên 300 mét khối.
• Hệ thống rôto stator tiên tiến cho khả năng phân tán không khí và hệ thống treo hạt vượt trội ở mức năng lượng đầu vào thấp hơn.
• Tự động hóa tích hợp cho cấp độ và điều khiển không khí.

Thực hiện & Kết quả có thể đo lường được:
Sau khi vận hành,mạch mới đã chứng minh những cải tiến đáng kể so với hiệu suất cơ bản của các tế bào cũ hơn:
| Số liệu | kết quả |
| :--- | :--- |
| công suất thông lượng | Tăng hơn 50%, tháo gỡ thành công các mục tiêu mở rộng nhà máy.[4]|
| Phục hồi đồng | Đạt được tỷ lệ thu hồi tương đương hoặc cải thiện đôi chút mặc dù đã xử lý nhiều trọng tải hơn.[4]|
| hiệu quả năng lượng | Giảm tiêu thụ năng lượng cụ thể(kWh/tome)khoảng 15% so với công nghệ thế hệ trước được sử dụng trên trang web.[5]|
| Dấu chân & Chi phí vốn | Cần ít đơn vị hơn cho cùng công suất,giảm mạnh công trình dân dụng,quy mô tòa nhà,và chi phí cơ sở hạ tầng liên quan.[5]|

Nghiên cứu điển hình này nhấn mạnh việc áp dụng máy móc vận hành hiện đại không chỉ là lợi nhuận luyện kim mà còn là chìa khóa cho phép thực hiện dự án quy mô lớn và khả năng kinh tế trong hoạt động khai thác cấp thấp.

---

[1] Nesseberg,M.,&Lelinsky,D.(2018)."Năng lượngHiệu quả trongXử lý khoáng sản:TheRoleofFl otationMachineDesign."Khoáng SảnKỹ Thuật,Tập 121,tr.83-89.
[2] Aldrich,C.,&Phong,D.(2019)."MáyHọc tậpKhoáng sảnXử lý:ĐÁNH GIÁ."IFAC-Giấy tờ trực tuyến,Tập 52(14),trang.264-269.
[3] chim sẻ,J.A.,&Ness,J.E.(2007)."CộtFl otation."TRONG:bọt Fl otation:Một thế kỷ đổi mới.SME,trang697-726.
[4] Freeport-McMoRan.(2016).CerroVerdeExpansionProjectTechnicalReport.SECFiling.
[5] Lelinsky,D., etal.(2017)."Phân tích Hiệu suất của300m³SuperCell™Fl otationCellatCerroVerde."TRONG:Kỷ yếu củaCuộc họp thường niên lần thứ 39 của các nhà chế biến khoáng sản Canada,CIM.pp235-250