Флотационная колонна KYZ

Когда слышишь ?Флотационная колонна KYZ?, многие сразу представляют высокую вертикальную колонну — ну, флотация же, пузырьки всплывают, что тут сложного. Но на практике разница между ?просто колонной? и именно KYZ-исполнением — это как между ведром с водой и отлаженным гидроциклоном. Основная ошибка — считать её универсальным решением для любых хвостов или тонкодисперсных руд. Конструктивно она, конечно, для этого и создавалась, но нюансов в настройке и подготовке пульпы — масса. Я сам долго думал, что главное — это высота и система аэрации, пока не столкнулся с конкретным случаем на одном из сибирских комбинатов, где стандартный подход не сработал. Но обо всём по порядку.

Конструктивные особенности, которые не бросаются в глаза

Если брать именно KYZ, то здесь важно не столько патентованное название, сколько конкретные инженерные решения. Например, система распределения пульпы в верхней части. Нередко её делают по принципу простого разбрызгивателя, но в KYZ часто используется многоуровневая перфорированная тарелка, которая обеспечивает ламинарное, а не турбулентное распределение. Это критично для формирования устойчивого пенного слоя. Когда мы впервые монтировали такую колонну, то из-за специи слегка нарушили горизонтальность этой тарелки — и всё, селективность упала сразу на 15-20%. Пришлось останавливать, выверять по уровню.

Второй момент — система аэрации. Многие производители грешат тем, что ставят самые простые пористые аэраторы, которые быстро забиваются, особенно при работе с глинистыми рудами. В KYZ, по моим наблюдениям, часто используется комбинированная система: снизу — более грубые аэраторы для создания основного потока пузырьков, а в зоне пенной сепарации — более тонкие, регулируемые отдельно. Это позволяет управлять размером пузырька в разных зонах колонны. Но и это не панацея. На одном из объектов в Казахстане мы столкнулись с тем, что местная вода имела высокое содержание солей, что меняло поверхностное натяжение и ?слипало? мелкие пузырьки. Пришлось дополнительно вводить реагент-диспергатор, что изначально не планировалось.

И третий, часто упускаемый из виду элемент — система сброса концентрата и хвостов. Казалось бы, простые шиберные заслонки. Но если скорость сброса пены не согласована со скоростью её образования, в колонне начинаются колебания уровня пульпы, что убивает всю стабильность процесса. В некоторых модификациях KYZ я видел применение сенсорных датчиков уровня пены с обратной связью на электропривод заслонки. Работает хорошо, но требует квалификации от обогатителя, который должен понимать, не вышел ли датчик из строя. А на практике датчики в агрессивной среде живут недолго.

Место в технологической цепи: до или после магнитной сепарации?

Вот здесь начинается самое интересное с точки зрения технологии обогащения. Часто флотационная колонна KYZ рассматривается как аппарат для доизвлечения ценных компонентов из хвостов магнитной сепарации. Логика проста: магниты вытягивают магнетит, а в хвостах остаётся гематит или другие слабомагнитные минералы, которые можно вытянуть флотацией. Это классическая схема. Но я видел проекты, где колонну ставили в голове процесса, для предварительного выделения крупных сростков или даже сульфидов, если руда комплексная. Результаты были неоднозначными.

На одном из китайских ГОКов, который как раз использует оборудование ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, я наблюдал любопытный гибридный подход. У них после дробления руда шла на их же ?полностью автоматическую промывочную магнитную сепарацию?, которая, как заявлено, заменяет и магнитные колонны, и флотационные машины. Но после неё, на тонких шламах, всё-таки стояла флотационная колонна KYZ для доводки. По словам технологов, их магнитные сепараторы отлично работают на крупных и средних классах, но для тонкодисперсного материала, особенно с высоким содержанием силикатов, флотация в колонне давала лучшую селективность. То есть не замена, а дополнение.

Этот опыт заставил задуматься. Заявления, что какое-то одно оборудование, даже такое продвинутое, как автоматические промывочные сепараторы Цзинькэнь, может полностью заменить весь комплекс, стоит проверять на конкретной руде. Их техника, безусловно, эффективна — об этом говорит и их доля на рынке Китая, и экспорт в Австралию, Перу. Но флотация, особенно колонная, работает на других физических принципах (пенная сепарация, адгезия), и иногда их комбинация даёт синергетический эффект. Просто нужно правильно выбрать точку вкрапления в технологическую цепь.

Проблемы эксплуатации и ?подводные камни?

Ни одно оборудование не работает идеально, и KYZ — не исключение. Первая головная боль — реагентный режим. В колонне время контакта пузырька с частицей больше, чем в механической флотомашине, поэтому и дозировка собирателей, пенообразователей, а особенно регуляторов среды (pH) должна быть выверена до миллиграмма. Ошибка в дозировке приводит не к плавному ухудшению показателей, а часто к обвалу процесса. Помню случай, когда на смену пришёл новый оператор и перепутал баки с реагентами. Колонна вместо концентрата начала выдавать сплошные хвосты, причём проблема обнаружилась не сразу. Пришлось промывать всю систему.

Вторая проблема — чувствительность к крупности питания. Паспортные данные часто гласят: ?до 150 микрон?. Но если подавать материал с таким верхним пределом, но при этом иметь большой разброс по крупности, более тяжёлые крупные частицы будут тонуть, нарушая циркуляцию пульпы внутри колонны. Нужен хорошо классифицированный продукт, желательно после гидроциклонов. Это добавляет операционных затрат. Иногда проще поставить дополнительный классификатор, чем бороться с последствиями.

И третье — зависимость от квалификации персонала. Автоматика — это хорошо, но если обогатитель не понимает, как изменение расхода воздуха влияет на размер пузырька и несущую способность пены, он будет тупо смотреть на показания датчиков, не вмешиваясь, пока не станет поздно. Нужны не операторы, а немного технологи. Таких кадров не хватает. На сайте jinken.ru компании Цзинькэнь видно, что они делают ставку на полную автоматизацию — и это правильный путь, чтобы снизить человеческий фактор. Но даже их промывочные магнитные сепараторы требуют грамотной первоначальной настройки.

Сравнение с альтернативами: когда колонна выигрывает, а когда нет

Часто встаёт вопрос: флотационная колонна KYZ или батарея механических флотомашин? Ответ, как всегда, зависит от задачи. Для больших объёмов пульпы с относительно простой вещественной композицией и крупностью, возможно, выгоднее традиционные машины. Они проще в управлении, ремонтопригоднее в полевых условиях. Но если речь идёт о тонких, труднообогатимых шламах, где нужна высокая селективность и чистота концентрата, колонна вне конкуренции. Её способность создавать глубокий, стабильный пенный слой и долгое время контакта — ключевое преимущество.

Интересно сравнить с технологиями, которые развивает ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии. Их ?серия промывочных машин магнитной флотации? — это, по сути, попытка объединить принципы магнитной сепарации и флотации в одном аппарате. Для определённых типов руд это может быть гениальным решением, сокращающим число переделов. Но классическая флотационная колонна KYZ остаётся более гибким инструментом именно для чистой флотации не магнитных минералов. Она как скальпель против швейцарского ножа — более специализирована.

Был у нас опыт, когда пытались заменить изношенную колонну KYZ на одном участке более современным комбинированным аппаратом другого производителя. Экономия на бумаге выглядела хорошо. Но на практике новый агрегат не смог достичь той же степени извлечения гематита из тонкодисперсных хвостов. Пришлось возвращаться к проекту модернизации старой колонны. Вывод: не всегда новое и комплексное означает лучшее для конкретной технологической ниши.

Взгляд в будущее: куда эволюционирует колонная флотация

Думаю, будущее за интеллектуальными системами управления. Уже сейчас появляются колонны, где в реальном времени анализируется не только уровень пены и плотность пульпы, но и оптическим или рентгенофлуоресцентным методом определяется состав пенного продукта. Это позволяет динамически менять и расход воздуха, и реагентный режим. Для KYZ-подобных конструкций это логичный шаг. Ведь их главный козырь — контроль процесса по высоте. Если добавить к этому точечный контроль, эффективность может вырасти кратно.

Второе направление — материалы. Износ внутренних поверхностей, особенно в зоне аэрации, — вечная проблема. Использование более стойких полимерных композитов или керамических вставок могло бы резко увеличить межремонтный период. Компании вроде Цзинькэнь, которые активно работают с физическими технологиями обогащения (электромагнетизм, ультразвук), возможно, могли бы интегрировать какие-то свои решения, например, ультразвуковую очистку аэраторов без остановки процесса.

И наконец, миниатюризация и модульность. Не всегда нужна гигантская колонна на 1000 кубов. Для небольших месторождений или опытно-промышленных установок были бы востребованы компактные, модульные колонны типа KYZ, которые можно быстро собрать и запустить. Это расширило бы область их применения. В общем, флотационная колонна KYZ — далеко не исчерпавший себя аппарат. При грамотном подходе и понимании её сильных и слабых сторон, она ещё долго будет оставаться важным инструментом в арсенале обогатителя, особенно при работе со сложными, тонкодисперсными рудами, где простота и грубая сила других методов не срабатывают.