Wzbogacanie i przeróbka minerałów jest niezbędnym elementem produkcji w przemyśle górniczym i mineralnym. Stosowane są różne metody produkcji i separacji wykorzystujące własności fizykochemiczne przerabianego materiału. Jednak w niemal wszystkich przypadkach stosowane metody są nadal bardzo tradycyjne i często przestarzałe.
Dr Jacek Kołacz
Autor jest prezesem zarządu firmy Comex Polska Sp. z o.o. w Krakowie
Firma Comex od wielu lat zajmuje się unowocześnianiem takich linii produkcyjnych z wykorzystaniem najnowocześniejszego, opatentowanego sprzętu do separacji i przetwarzania minerałów.
Urobek kopalni – czy wszystko należy wzbogacać
Obecnie materiał skalny wydobywany na powierzchnię w każdej kopalni przekazywany jest do zakładu przeróbczego, w którym w całości jest on poddawany często skomplikowanej przeróbce. W wielu wypadkach jest to kruszenie, mielenie, flotacja, separacja, filtracja, suszenie itd. Wynikiem takiego procesu, oprócz głównego produktu, często jest drobno zmielony materiał, który w postaci szlamów i mułów latami zalega na składach odpadów na powierzchni kopalni. Zastosowanie separacji optycznej i rentgenowskiej firmy Comex pozwala na wstępne odseparowanie odpadów zaraz po wydobyciu ich na powierzchnię, ale przed procesem przeróbki. Pozwala to na zdecydowane poprawienie parametrów produktu, jak również na zmniejszenie ilości drobnych odpadów. Często zastosowanie takiej metody separacji niemal całkowicie zmienia sekwencje dalszych działań lub w znacznym stopniu upraszcza proces wzbogacania. RYS. 1 przedstawia taki przypadek, w którym w kopalni kalcytu i kwarcu w pierwszej kolejności planowany był proces opisany jako opcja „A”, obejmujący proces kruszenia, mielenia, flotacji, filtracji, suszenia i drobnego mielenia w celu uzyskania wysokiej jakości wypełniacza do tworzyw sztucznych. W trakcie planowania zdecydowano się na opcję „B”, z zastosowaniem urządzeń firmy Comex do separacji optycznej jako kluczowego procesu do odseparowania cząstek o kolorze innym niż biały. W ten sposób osiągnięto podobny efekt końcowy, jednak przy zdecydowanie niższych nakładach inwestycyjnych i znikomych kosztach produkcji. Nakłady inwestycyjne zostały obniżone o ok. 50%, a koszty produkcji – o 90%! (gdy porównano koszty opcji „A” z rozwiązaniem „B”).
RYS. 1 Układ alternatywnego systemu przeróbki kalcytu i kwarcu z wykorzystaniem separacji optycznej
Nowoczesne metody rozdrabniania i zaawansowana kontrola procesu
Dalsza przeróbka materiału polegała na drobnym mieleniu minerałów do rozmiarów cząstek nawet poniżej kilku mikrometrów. RYS. 2 przedstawia kolejny nowoczesny sposób mielenia i separacji w młynach strumieniowych i separatorach aerodynamicznych firmy Comex. W tym przypadku materiał został zmielony do rozmiarów cząstek poniżej 45 µm, a następnie podzielony na dokładne frakcje o precyzyjnym uziarnieniu oraz stromej krzywej składu ziarnowego. Podział na frakcje odbywał się przy pomocy klasyfikatorów aerodynamicznych. Dodatkowo skład ziarnowy produkowanych frakcji kontrolowany był w układzie ciągłym „on-line” przy użyciu analizatora CMA-9 firmy Comex. Jest to system, którego zasada działania oparta jest na zastosowaniu laserowego czujnika dyfrakcyjnego współpracującego z układem próbkującym badany materiał. CMA-9 umożliwia pomiar próbek materiału z dziewięciu niezależnych punktów pomiarowych i na podstawie tych pomiarów pozwala na automatyczne sterowanie urządzeń produkujących mierzony materiał. W ten sposób możliwa jest pełna kontrola składu ziarnowego produkowanych frakcji przed umieszczeniem ich w końcowych opakowaniach. Całość sterowana jest przy pomocy kilkuosobowego personelu, a kontrola procesu sprowadza się praktycznie do jego nadzoru i obserwacji w pokoju kontrolnym zakładu
przeróbczego.
RYS. 2 Układ w pełni zautomatyzowanej linii produkcyjnej z ciągłym pomiarem składu ziarnowego
Pełna optymalizacja procesu
W przeróbczych układach surowców mineralnych często brak jest koordynacji miedzy poszczególnymi etapami przeróbki. W rezultacie zmiany w materiale wychodzącym z kopalni – zarówno jakościowe, jak i ilościowe – powodują liczne problemy w dalszym procesie przeróbki. Nowe podejście to pomiar i automatyzacja poszczególnych etapów jako całościowy proces optymalizacji. W opisywanym przypadku separacja optyczna zmniejsza zmiany jakościowe materiału oraz przekazuje do dalszych urządzeń przeróbczych ważne informacje o nowych parametrach. Ciągły pomiar składu ziarnowego w różnych punktach układu mielenia i klasyfikacji pozwala na sztywne utrzymanie parametrów wszystkich produkowanych frakcji oraz optymalne wykorzystanie wszystkich urządzeń. W ten sposób cały proces może być łatwiejszy do optymalizacji oraz szybko przystosowany do wymaganych nowych parametrów nastawnych.
Więcej informacji na temat systemów separacji optycznej, mielenia, klasyfikacji, ciągłego pomiaru składu ziarnowego oraz automatyzacji znajduje się na stronie internetowej firmy Comex: www.comex-group.com.