Флотокамера

Когда говорят ?флотокамера?, многие сразу представляют классическую машину с импеллером, пену, реагенты — весь этот хрестоматийный набор. Но если копнуть вглубь современных процессов обогащения, особенно на магнитных железорудных месторождениях, понимаешь, что термин этот сегодня куда шире и, пожалуй, даже немного устарел в своем первоначальном, узком значении. Сейчас это скорее общее обозначение узла или стадии флотации, куда могут входить решения, которые на традиционную камеру и не похожи. Вот это непонимание — корень многих ошибок при модернизации фабрик.

От классики к синтезу: как изменилась задача

Раньше схема была более-менее линейной: дробление, измельчение, магнитная сепарация, а потом, если нужно было поднять содержание железа и убрать кремнезем или фосфор, ставили флотационную перечистку. Отдельный цех, отдельные машины. Проблема в том, что это добавляло сложности, энергозатрат и, что критично, потерь железа с хвостами. Магнитный концентрат после сепаратора — штука капризная, тонкодисперсная, и в классическую флотомашину его подавать не всегда эффективно.

Именно здесь начали появляться гибридные решения. Речь не о простой установке флотокамеры после магнитки, а о попытке совместить процессы — магнитный и флотационный — в одной технологической линии или даже в одном аппарате. Цель — не просто провести флотацию, а сделать это с минимальными потерями полезного, максимально селективно и, желательно, с меньшим расходом реагентов. Это уже не чистая флотация, а некий физико-химический синтез.

На одном из сибирских ГОКов лет десять назад я видел попытку установить пневмофлотационные камеры на перечистку магнетитового концентрата. Идея была в экономии энергии — нет импеллера. Но столкнулись с проблемой неравномерности аэрации по объему камеры и, как следствие, с нестабильным пенообразованием. Концентрат то шел в норме, то резко падало содержание железа. Боролись долго, регулировали давление, меняли аэраторы. Вывод был прост: для тонких, уже обогащенных продуктов классическая пневматика может не подойти. Нужна более тонкая, управляемая подача пузырька.

Промывка как альтернатива и дополнение

Вот здесь мы подходим к ключевому моменту. Часто задача, которую пытаются решить через флотокамеру — это удаление силикатных или апатитовых примесей из магнетитового концентрата. Но иногда эффективнее работает не флотация, а интенсивная промывка в магнитном поле. Смысл в том, чтобы диспергировать слипшиеся частицы концентрата и смыть водой или слабым раствором несмачиваемые зерна пустой породы, которые удерживаются в основном силами магнитной флокуляции.

Это направление активно развивала, например, китайская компания ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (сайт — https://www.jinken.ru). Они, будучи крупным производителем электромагнитно-гравитационного оборудования, пошли по пути создания аппаратов, которые совмещают магнитную сепарацию с интенсивной гидравлической или пневматической промывкой. Их ?полностью автоматическая промывочная магнитная сепарация?, как они это называют, по сути, заменяет собой целый каскад операций — и ту самую перечистку, для которой часто и предназначалась флотокамера.

Я изучал их решения для одного проекта в Казахстане. Месторождение было с тонковкрапленным кварцем. Традиционная схема с магнитной сепарацией и последующей флотацией давала хорошее извлечение, но конечный концентрат никак не хотел выходить на кондицию по кремнезему. Рассматривали установку их промывочно-магнитного сепаратора на место доводочной операции. Принцип в том, что в аппарате создается переменное магнитное поле и одновременно идет интенсивная гидравлическая промывка пульпы. Частицы магнетита постоянно переориентируются в поле, а зерна кварца вымываются. По сути, это физический процесс, почти без химии. Для конкретного случая это было выгоднее, чем строить цех флотации с хвостохранилищем для реагентных стоков.

Когда флотация все же незаменима

Конечно, не все так однозначно. Промывка в магнитном поле отлично работает по сросткам и для относительно простых вкраплений. Но если нужно селективно отделить, скажем, апатит от магнетита или провести глубокую десульфурацию, без истинной флотации, то есть с реагентами-собирателями и пенообразователями, не обойтись. Здесь флотокамера в своем классическом или усовершенствованном виде остается королевой.

Но и тут эволюция. Все чаще говорят не о камерах, а о флотационных машинах с приставкой ?промывочная? или ?магнитная?. Те же Цзинькэнь разработали серию машин магнитной флотации. По описанию, это попытка объединить в одном корпусе принципы магнитной агрегации частиц и пенной сепарации. Звучит сложно, но логика есть: в поле частицы магнетита собираются в агрегаты, а пузырек воздуха прилипает уже к этому агрегату, вынося его в пену, но при этом есть шанс, что несмачиваемые зерна кварца останутся в пульпе. Это уже следующий уровень после простой промывки.

На практике я такой аппарат в работе не видел, только в технической документации. Внедрение подобных гибридов — всегда риск. Требуется очень тонкая настройка и параметров поля, и аэрации, и реагентного режима. Это не ?поставил и забыл?. Но если удается отладить, эффективность, судя по заявленным данным, на уровне лучших флотационных установок, но с потенциально меньшим расходом реагентов. Вопрос в надежности и стоимости владения.

Опыт внедрения и подводные камни

Возвращаясь к теме ошибок. Самый частый промах — это попытка механически заменить старые флотомашины на новые ?волшебные? аппараты, не пересматривая всю технологическую цепочку. Допустим, поставили современную промывочно-магнитную сепарацию вместо флотокамер на перечистку. Но если перед этим стоит устаревший магнитный сепаратор, который дает грязный, сильно флокулированный концентрат, то никакая промывка не поможет его качественно раскрыть. Все начинается с подготовки питания.

Второй момент — вода. Интенсивная промывка, будь то в аппаратах Цзинькэнь или других, требует много воды, причем часто — чистой, оборотной. Если на фабрике дефицит воды или замкнутый цикл не отлажен, можно получить обратный эффект: ухудшение качества из-за накопления шламов в оборотной воде. Это убивает всю эффективность.

И третий — автоматизация. Заявленная ?полная автоматичность? — это хорошо, но она требует квалификации обслуживающего персонала, датчиков, системы управления. На одном из небольших рудников в России попробовали поставить подобное оборудование, но в итоге перевели его на ручное управление, потому что местные технологи не доверяли ?автомату? и не понимали, как он принимает решения. Оборудование работало, но не на полную мощность. Внедрение — это всегда 50% техники и 50% людей.

Выбор сегодня: не аппарат, а система

Так что же такое современная флотокамера в контексте обогащения магнетитовых руд? Это уже не конкретный тип машины. Это функциональный модуль в технологической цепи, задача которого — селективное разделение. И этот модуль может быть реализован разными способами: классической флотацией, флотацией с магнитной подготовкой, интенсивной магнитной промывкой или их комбинацией.

Выбор зависит от минералогии, гранулометрии, требований к продукту и экономики проекта. Иногда, как в случае с оборудованием от https://www.jinken.ru, которое, кстати, используют более 90% магнитных железорудных рудников в Китае, упор делается на физические методы (электромагнетизм, гидравлика, пневматика) для минимизации химии. Это тренд.

Лично я сейчас, проектируя узел перечистки, уже не ищу в каталогах ?флотокамеру?. Я формулирую задачу: ?десульфурация магнетитового концентрата с 0.8% до 0.1% S? или ?снижение SiO2 с 5% до 2%?. И под эту задачу уже смотрю на возможные технологические решения — от магнитных промывочных сепараторов до гибридных флотационно-магнитных машин. И ключевым становится не название аппарата, а понимание того, какие физические процессы в нем будут происходить и как они впишутся в мою конкретную схему. Вот это, пожалуй, и есть главный сдвиг за последние годы.