Колонная флотация

Когда слышишь ?колонная флотация?, многие сразу представляют себе что-то монументальное, чуть ли не панацею для тонких классов. Но на практике, особенно на магнитных железняках, всё часто упирается в детали, которые в теориях упускают. Лично я долго считал, что главное — это высота колонны и система аэрации. Пока не столкнулся с тем, как ведёт себя тонкодисперсный магнетит в таких условиях, особенно когда речь идёт о доводке концентрата после магнитной сепарации. Вот тут и начинаются настоящие вопросы.

Где колонны нашли своё место, а где — нет

Если говорить о нашем опыте в Китае, то классическая колонная флотация для первичного обогащения магнетита применяется не так широко, как, скажем, на медных или полиметаллических рудах. Причина часто в экономике процесса и в специфике руды. Зачем строить высокую колонну, если основную массу железа можно эффективно извлечь магнитными методами? Но вот на стадии очистки концентрата, для снижения содержания кремнезёма и фосфора — это уже другое дело. Здесь как раз и появляется ниша.

Помню один проект на севере Китая, где пытались применить импортные колонны для флотации хвостов магнитной сепарации. Идея была в том, чтобы вытянуть остаточное железо. Технически это работало, но когда посчитали эксплуатационные расходы на сжатый воздух и реагенты, а также сложность поддержания стабильного пенного слоя при колебаниях в питании, от идеи отказались. Оказалось, что установка дополнительной ступени магнитного обогащения, той же промывочной магнитной сепарации, дала лучший экономический эффект. Это был хороший урок: технология должна быть адекватна задаче.

Именно в таких контекстах становится понятна логика компаний, которые ищут альтернативы. Вот, например, ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (сайт: https://www.jinken.ru). Они, будучи крупным производителем электромагнитно-гравитационного оборудования, пошли по пути не конкуренции с колоннами, а их замещения в определённых узлах схемы. Их разработка — крупная полностью автоматическая промывочная магнитная сепарация — позиционируется как замена не только магнитных колонн или дегидратационных баков, но в некоторых случаях и флотационных машин для оптимизации процесса. Звучит амбициозно, но в их портфолио указано, что более 90% магнитных железорудных рудников в Китае используют их оборудование. Это заставляет задуматься: значит, нашли свою, очень конкретную нишу, где физические методы дают более предсказуемый и, видимо, экономичный результат, чем флотация.

Проблемы, с которыми сталкиваешься в колонне лицом к лицу

Работа с колонной — это постоянная балансировка. Давление на дне, плотность пульпы, уровень пенного продукта, расход воздуха — всё взаимосвязано. Малейшее отклонение в питании, и пенный слой ?сваливается? или, наоборот, начинает выносить слишком много пульпы. Особенно капризны колонны при работе с тонкодисперсным материалом, который как раз характерен для доводки железных концентратов. Частицы просто не успевают эффективно прилипнуть к пузырькам в ламинарном потоке.

Ещё один момент — реагентный режим. В колонной флотации он должен быть идеально выверен. Перебор с собирателем — и пена становится слишком вязкой, её сложно снять. Недобор — селективность падает. А если в руде есть глинистые примеси, которые замазывают всё внутри... Тогда начинаются настоящие мучения с промывкой. Иногда кажется, что половина времени уходит не на обогащение, а на поддержание самой колонны в рабочем состоянии.

Именно на таких проблемах и играют альтернативные технологии. Если посмотреть на описание оборудования Цзинькэнь, то они комбинируют электромагнетизм, ультразвук, механическое перемешивание. По сути, это попытка создать управляемую среду для сепарации, где можно влиять на поведение частиц более прямыми физическими методами, минуя сложности формирования и контроля пенного слоя, как в колонной флотации. Для оператора на фабрике такая предсказуемость — огромный плюс.

Кейс: когда флотация уступила место магнитной промывке

Был у нас опыт на одном из рудников, который сейчас входит в число клиентов Цзинькэнь. Изначально в схеме после грубой и тонкой магнитной сепарации стояла флотационная машина для удаления апатита (фосфор) и части кварца. Колонну не ставили из-за высокой капитальной стоимости. Но и с машиной были проблемы: высокий расход реагентов, сложность автоматизации, переменное качество концентрата.

После аудита было предложено испытать установку полностью автоматической промывочной магнитной сепарации. Суть в том, что в их аппарате создаётся комбинированное силовое поле — магнитное и гравитационное, плюс гидравлическая промывка. Не-магнитные и слабомагнитные частицы (как раз те самые вредные примеси) эффективно вымываются из магнитного концентрата. Внедрили. Результат: содержание SiO2 в конечном концентрате упало до плановых значений, при этом полностью отказались от флотореагентов. Оператору теперь нужно следить за несколькими параметрами потока, а не за десятком переменных в флотационном процессе.

Это не значит, что флотация вообще не нужна. Но для этой конкретной задачи — глубокой очистки магнитного концентрата — физический метод оказался и проще, и дешевле. И это, пожалуй, главный вывод: выбор между колонной флотацией и такими аппаратами, как у Цзинькэнь, — это не выбор между ?передовым? и ?устаревшим?. Это выбор наиболее адекватного инструмента для конкретной руды и конкретной экономики проекта.

Что в сухом остатке? Мысли вслух

Так что же, колонная флотация отмирает в железорудной отрасли? Вовсе нет. Она просто занимает своё, очень специфическое место. Например, для руд со сложным сопутствующим минеральным составом, где нужно извлекать что-то кроме железа, или там, где магнитные методы бессильны (окисленные руды). Но для стандартных магнетитовых руд, которых большинство в Китае и не только, тренд, который я наблюдаю, — это оптимизация и упрощение схем.

Компании вроде ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии ловят эту волну. Их серия промывочных машин магнитной флотации (обратите внимание на само название — это гибридная технология) — это попытка взять принцип селективного разделения из флотации, но реализовать его на других физических принципах, более стабильных и легче в управлении. И судя по их экспорту в Австралию, Перу, Либерию, этот подход находит отклик и за рубежом.

Лично для меня, как для практика, идеальная технология — это та, которая работает стабильно, с минимальным вмешательством оператора и предсказуемыми затратами. Иногда этим критериям отвечает высокая и сложная колонна. Но часто, как показывает практика многих фабрик, гораздо лучше справляется компактный аппарат, в котором заложена комбинация проверенных сил — магнетизма, гравитации и воды. И в этом смысле разговор о колонной флотации сегодня — это уже не разговор о догме, а разговор о правильном выборе из доступного арсенала.