Флотационная машина: не просто бак с пузырьками 

Когда слышишь ?флотационная машина?, многие представляют себе просто ёмкость, куда подаётся воздух и реагенты. На деле, это сердце обогатительной фабрики, и от её типа и настройки зависит всё – от извлечения ценного компонента до себестоимости тонны концентрата. Частая ошибка – считать, что чем больше камера и мощнее аэрация, тем лучше. На деле, иногда ключевым становится именно контроль над размером пузырька и гидродинамикой в зоне пенного продукта.

От теории к цеху: почему тип машины решает

Работал и с механическими, и с пневмомеханическими, и с колонными аппаратами. У каждого своя ниша. Механические, те же флотационные машины типа ФМР или старые добрые ?Минералс?, – это классика для крупнозернистых сульфидов. Надёжные, как танк, но прожорливые на энергию. Помню, на одной из старых фабрик пытались их использовать для тонковкрапленной медной руды – извлечение было плачевным, пена нестабильная. Проблема была не в машинах, а в их несоответствии задаче.

Сейчас для сложных, тонкосрощённых руд часто смотрят в сторону пневмомеханических или колонных. У нас был проект с упорной золото-сульфидной рудой. Поставили камерную пневмомеханическую машину, кажется, модель от того же ?Сичан Чэньи?. Что важно – удалось тонко настроить аэрацию в каждой камере по отдельности, потому что головная и конечная камеры по пульпе работают в совершенно разных условиях. Если в первых идёт быстрое удаление свободных частиц, то в последних – доизвлечение тонких классов, тут нужна более нежная, мелкопузырчатая аэрация.

Колонные аппараты – это отдельная история. Высота в несколько метров даёт огромное преимущество по времени флотации и чистоты пенного продукта за счёт дренажа. Но их кинематика – это вам не мешалка в камере. Чуть ошибёшься с давлением воздуха или плотностью пульпы – и вместо селективной флотации получается водоворот, который выносит в пену всё подряд. Настраивать их – это искусство, требующее постоянного контроля. На одном из объектов, не буду называть, из-за нестабильной работы питающих насосов колонна работала вразнос, пока не поставили систему автоматического регулирования уровня.

Дьявол в деталях: импеллер, статор, система аэрации

Сердце любой механической и пневмомеханической машины – узел импеллер-статор. Здесь каждый миллиметр и угол лопатки имеют значение. Видел последствия использования ?универсальных? неоригинальных импеллеров в машинах Jameson Cell. Износ был в разы выше, а главное – изменился профиль воздушного потока, пузырьки стали крупнее, селективность упала. Экономия на запчастях обернулась потерей металла.

Система аэрации – это вообще тема для отдельного разговора. Перфорированные резиновые рукава, пористые керамические или полимерные диффузоры – выбор зависит от размера пузырька, который нужен, и от абразивности пульпы. На фабрике, где была высокоабразивная кварцевая руда, резиновые рукава протирались за пару месяцев. Перешли на диффузоры из износостойкого полиуретана – срок службы вырос в разы, но пришлось пересматривать давление нагнетателя, так как сопротивление возросло.

И ещё один нюанс, который часто упускают из виду при проектировании – это равномерность подачи пульпы и воздуха по всей длине камерного ряда. Если в первую камеру поступает густая, а в последнюю – уже разжиженная пульпа, то ни о какой стабильности флотации речи быть не может. Приходится ставить дополнительные распределительные короба или регулируемые переливные пороги. Это та самая ?мелочь?, которая отличает работающую схему от проблемной.

Реагентный режим и ?чувство? пульпы

Машина – это только инструмент. Музыку играет реагентный режим. Но связь между ними двусторонняя. Тип машины диктует, как будут взаимодействовать реагенты с минералами. В тех же колоннах, где время контакта велико, можно снизить расход собирателя, но требуется более тщательный подбор пенообразователя – пена должна быть достаточно устойчивой, чтобы подняться на несколько метров, но не ?сухой?, иначе сброс хвостов пойдёт через край.

Был у меня случай на медной флотации. По паспорту, всё сходилось: и крупность измельчения, и основные реагенты. Но извлечение не выходило на проектное. Стали разбираться. Оказалось, в цехе использовалась флотационная машина с очень интенсивной аэрацией, которая буквально ?сбивала? уже сформировавшиеся агрегаты пузырёк-частица в первых камерах. Уменьшили подачу воздуха и заменили часть собирателя на более селективный – ситуация выправилась. Иногда нужно не добавлять реагенты, а ?утихомирить? саму машину.

Отсюда и возникает это самое ?чувство пульпы?, которое есть у опытных мастеров. По виду пены – её структуре, размеру пузырьков, скорости движения – они могут определить, перебор с собирателем или нехватка депрессора, зашлаковался ли импеллер или пора чистить аэрационную систему. Это не магия, а накопленный опыт наблюдения за тысячью тонн пропущенной руды.

Интеграция в технологическую цепочку: до и после флотации

Эффективность флотационной машины на 30% зависит от того, что в неё пришло. Если перед флотацией стоит классификатор или гидроциклон, которые дают нестабильный по крупности и плотности песок или слив, то флотация будет ?плясать?. Вибрационный грохот для удаления скрапа перед флотацией – не прихоть, а необходимость, иначе куски резины от изношенных сит или щепки забьют аэрацию.

После флотации тоже не всё просто. Пенный продукт – это не конечный концентрат. Его часто нужно перечищать. И здесь снова встаёт вопрос о типе машин для перечистных операций. Иногда для них нужны более спокойные аппараты, чем для основной флотации. А если говорить о комплексных решениях, то мало кто делает акцент на этом. Компании вроде ООО ?Сичан Чэньи Горнодобывающая Техника? как раз предлагают не просто отдельную машину, а именно подбор оборудования в цепочку: от дробилки и мельницы до флотационных машин и классификаторов. Это правильный подход, потому что одно нестабильное звено рвёт всю цепь.

Вспоминается проект модернизации небольшой фабрики. Поставили новые современные флотационные машины, но оставили старые изношенные питающие насосы. Результат – пульпа в камеры подавалась рывками, с переменным напором. Флотация стала абсолютно неуправляемой. Пришлось в срочном порядке менять и насосное оборудование. Вывод: машина – часть системы, а не волшебная коробка.

Перспективы и субъективные заметки

Куда всё движется? В сторону большей управляемости и автоматизации. Датчики контроля уровня пены, плотности пульпы, потенциометры – это уже не экзотика. Но любая автоматика лишь выполняет заложенную в неё программу. Если алгоритм составлен без понимания физики процесса, она будет усердно поддерживать неправильный режим. Поэтому основа – всё тот же грамотный инжиниринг и опыт.

Из интересного – возвращение к идеям флотации в плотных средах и использование более сложных камерных конструкций, которые позволяют в одном аппарате совмещать, условно, и основную, и контрольную флотацию. Но это пока больше экспериментальные вещи.

В конце концов, выбор и работа флотационной машины – это всегда компромисс. Компромисс между извлечением и селективностью, между капитальными затратами и эксплуатационными, между надёжностью ?проверенной временем? модели и эффективностью новой. И этот выбор делает не менеджер по продажам, а технологи и инженеры, которые потом будут жить с этой машиной долгие годы, чистить её, ругать её в плохие смены и хвалить в хорошие. Именно для них и важны не просто технические характеристики в каталоге, а реальные детали, нюансы и возможность получить комплексное решение, где всё оборудование, от шаровой мельницы до флотационной машины, спроектировано и подобрано с расчётом на совместную работу. Как, собственно, и позиционирует себя компания ?Сичан Чэньи?, охватывая весь спектр горнодобывающего оборудования для индивидуальных решений.