Piano sperimentale e vantaggi tecnici dell'impianto pilota per i minerali auriferi solfuri - Servizi professionali di sperimentazione mineraria

I minerali auriferi solfuri rappresentano la categoria più diffusa tra i minerali auriferi rocciosi; l\'oro è contenuto in solfuri quali la pirite, l\'arsenopite e la calcopirite, e vi è legato ai minerali portatori; la flottazione costituisce il processo principale — un principio ben noto a tutti. Tuttavia, ciò che realmente preoccupa i proprietari delle miniere è che, mentre i rapporti delle prove su piccola scala appaiono promettenti, una volta scalati alla produzione, i risultati spesso non sono all\'altezza delle aspettative.Il tasso di recupero ottenuto in laboratorio su campioni di poche decine di grammi di minerale può variare notevolmente nell\'impianto pilota a causa delle differenze relative al metodo di macinazione, all\'aggiunta di reagenti, al ricircolo della poltiglia e al tempo di permanenza. La decisione di effettuare o meno una fase pilota prima della costruzione di un impianto per minerali auriferi solfuri, nonché la progettazione del relativo programma, determinano direttamente l\'affidabilità della scelta degli impianti e del budget di investimento.Questo articolo, incentrato sulla progettazione del programma di prova e sui vantaggi tecnici degli impianti pilota per i minerali auriferi solforati, chiarisce «perché effettuare prove su scala pilota, cosa fare durante tali prove, come procedere e quali risultati si ottengono al termine».

I. Perché è indispensabile effettuare prove pilota per i minerali di oro solfuro?

Le difficoltà nella lavorazione del minerale di oro solfuro si concentrano sui due concetti di “disociazione” e “selettività”: se la finezza di macinazione è insufficiente, la disociazione tra i solfuri auriferi e la ganga non è completa, con conseguente incapacità di aumentare il tenore e il tasso di recupero del concentrato di flottazione;se la macinazione è eccessivamente fine, i solfuri si trasformano in fango, il consumo di reagenti aumenta e la schiuma di flottazione si deteriora. Questi problemi, tuttavia, vengono spesso mascherati dalle “condizioni ideali” nei test su piccola scala condotti su campioni di minerale dell\'ordine dei grammi e si manifestano solo nei test su scala pilota, che si svolgono in modo continuo su scale che vanno da chilogrammi a tonnellate.

Nello specifico, il valore della prova su scala intermedia si manifesta in quattro aspetti:

In primo luogo, la verifica della scalabilità del processo. Le prove su piccola scala prevedono un funzionamento intermittente, mentre quelle su media scala comportano un'alimentazione e uno scarico continui; solo queste ultime sono in grado di riflettere fedelmente la distribuzione del tempo di permanenza della poltiglia, il percorso dei reagenti nel flusso di processo e l\'influenza del carico di ricircolo. Per quanto riguarda il volume di ricircolo nelle prove di flottazione a circuito chiuso e la stabilità del tenore del concentrato, i dati delle prove su media scala sono molto più affidabili rispetto a quelli delle prove su piccola scala.

In secondo luogo, la definizione di basi concrete per la scelta degli impianti. Il rapporto tra la quantità di aria immessa nel flottatore, l\'intensità di agitazione, il volume della vasca e il tempo di permanenza, nonché i parametri del ciclo a circuito chiuso del mulino a sfere e del separatore, influenzano direttamente le specifiche e il numero di impianti. I dati della fase pilota costituiscono una base concreta per la scelta degli impianti e la stima degli investimenti, non semplici valori empirici.

In terzo luogo, mettono in luce le “variabili nascoste” del minerale. I minerali di oro solfuro sono spesso accompagnati da elementi interferenti quali arsenico, carbonio, antimonio e rame, che non sempre emergono nelle prove su piccola scala; durante il funzionamento continuo della prova su media scala, invece, possono venire alla luce problemi quali un consumo anomalo di reagenti, un brusco calo del tasso di lisciviazione o l\'avvelenamento del carbone attivo; individuarli in anticipo consente di elaborare per tempo le contromisure necessarie.

In quarto luogo, forniscono un punto di riferimento per gli indicatori di collaudo contrattuale. Il tasso di recupero, il tenore del concentrato e il consumo unitario di reagenti ottenuti dalla prova su scala pilota costituiscono la base scientifica per i contratti relativi agli impianti e gli standard di collaudo EPC. Senza il supporto dei dati della prova su scala pilota, le promesse relative a tali indicatori lasciano entrambe le parti nell\'incertezza.

II. Come si progetta un piano sperimentale per un impianto pilota di lavorazione di minerali auriferi solfidici?

Il programma di prova su scala pilota per i minerali di oro solfuro di GoldProcessingPlant si articola in quattro fasi: “Preparazione dei campioni di minerale — Prove su singole unità — Prova su scala pilota in continuo — Produzione del rapporto”:

Fase 1: Preparazione dei campioni di minerale e analisi delle proprietà del minerale. Si prelevano campioni rappresentativi (tenendo conto delle proporzioni di miscelazione dei diversi punti del giacimento e dei diversi gradi di ossidazione), si effettuano analisi chimiche multielementari, analisi della fase dell\'oro (percentuale di oro libero, oro incapsulato in solfuri, oro incapsulato nella ganga) e analisi della composizione mineralogica e della granulometria dell\'inclusione.Questa fase determina l\'orientamento delle prove successive: l\'oro è presente principalmente nella pirite o nell\'arsenopite? Qual è il grado di inclusione? Quali sono gli elementi associati? Senza questi dati, la prova su scala pilota sarebbe una prova alla cieca.

Fase 2: Prove in condizioni unitarie. Prima di passare alla fase pilota continua, si effettuano prove unitarie per definire i parametri chiave:

• Prove di finezza di macinazione: si effettuano prove comparative di flottazione a diverse finezze di macinazione (ad esempio, con percentuali di -200 mesh pari al 65%, 75%, 85% ecc.) per determinare la finezza ottimale che concili il grado di dissociazione con il controllo della formazione di fango.
• Prove sulle condizioni di flottazione: Ottimizzazione sistematica del regime chimico (tipo e dosaggio di regolatori di pH, attivatori, aggrappanti e agenti schiumogeni), della concentrazione di flottazione, della portata d\'aria e del tempo di flottazione; per i minerali contenenti arsenico è necessario verificare lo schema di inibizione con arsenico triossido o la flottazione separata del concentrato di arsenico-oro; per i minerali contenenti carbonio è necessario verificare l\'efficacia dell\'inibizione delle sostanze carbonacee.
• Prove di flottazione a circuito aperto/chiuso: determinazione del numero di sezioni di pre-selezione, di pulizia e di selezione (ad esempio una pre-selezione, due selezioni e due pulizie oppure una pre-selezione, tre selezioni e tre pulizie); nelle prove a circuito chiuso si valuta l\'influenza del riciclo del prodotto intermedio sul tenore e sul tasso di recupero del concentrato.
• Prove comparative di lisciviazione con cianuro: condurre prove di lisciviazione con cianuro sui concentrati di flottazione e/o sugli sterili di flottazione, nonché prove comparative CIL/CIP su materiale grezzo, per determinare parametri quali il tempo di lisciviazione, la concentrazione di cianuro, il pH e il dosaggio di carbone attivo;Per i minerali difficili da trattare contenenti arsenico e carbonio è necessario aggiungere prove di pretrattamento (confronto tra diversi processi quali agenti esclusivi, calcinazione, ossidazione biologica, ossidazione sotto pressione, ecc.).

Fase tre: funzionamento pilota in continuo. Sulla base dei parametri determinati nelle prove su singola unità, si esegue il funzionamento in continuo sull\'impianto pilota per valutare:

• Stabilità del processo: se gli indicatori operativi siano stabili in condizioni di alimentazione e scarico continui e se il ricircolo del concentrato intermedio sia equilibrato;
• Distribuzione dei reagenti e consumo unitario: distribuzione dei reagenti nei vari punti del processo, consumo unitario effettivo e calcolo dei costi;
• Adattabilità delle apparecchiature: prestazioni operative effettive nelle fasi di agitazione e aerazione dei separatori a flottazione, circuito chiuso di macinazione e classificazione, lavaggio in concentrato e lisciviazione-adsorbimento;
• Parametri del prodotto: tenore del concentrato d\'oro, tasso di recupero, tenore degli sterili, nonché contenuto di elementi nocivi nel concentrato (che influisce sul prezzo di vendita).

Fase 4: Relazione di prova e elaborazione del progetto. La relazione non si limita a fornire il processo raccomandato e il tasso di recupero previsto, ma include anche un elenco delle attrezzature selezionate e un preventivo di spesa preliminare: analisi delle proprietà del minerale aurifero, processo di estrazione dell\'oro raccomandato, parametri chiave, tasso di recupero, tenore del prodotto finito, elenco delle attrezzature, stima degli investimenti; il tutto pronto per passare alla progettazione e alle decisioni di investimento.

III. In cosa consistono i vantaggi tecnici dell\'impianto pilota?

Vantaggio 1: integrazione tra centro di sperimentazione e base produttiva. GoldProcessingPlant dispone di un centro di sperimentazione per la lavorazione dei minerali e possiede due grandi basi produttive di proprietà, situate rispettivamente nello Shandong e nel Jiangxi.Le apparecchiature utilizzate per i test, quali flottatori, mulini a sfere e vasche di lisciviazione, provengono dalla stessa fonte e seguono lo stesso processo delle apparecchiature di produzione industriale; ciò riduce al minimo lo scostamento tra i dati dei test su scala pilota e quelli della produzione industriale; i parametri delle apparecchiature determinati durante la fase pilota possono essere convertiti direttamente in disegni di produzione, eliminando qualsiasi discrepanza derivante da “due logiche distinte tra apparecchiature di prova e di produzione”.

Vantaggio n. 2: processo e attrezzature gestiti dallo stesso team. Ingegneri di selezione mineraria, esperti di metallurgia e progettisti meccanici lavorano in sinergia all\'interno dello stesso team. I problemi di adattamento delle attrezzature individuati durante le prove su scala pilota (come l\'insufficiente quantità di aria immessa nei flottatori o le zone morte di agitazione nelle vasche di lisciviazione) possono essere segnalati direttamente alle fasi di progettazione e selezione delle attrezzature, evitando così di dover ricorrere a un altro produttore al termine delle prove e di ripetere gli stessi errori.

Vantaggio tre: competenze specialistiche nel trattamento di minerali difficili. Per i minerali contenenti arsenico, carbonio, antimonio eminerali di oro solforato incapsulati in particelle microfine, disponiamo della capacità di effettuare prove comparative dei percorsi di pretrattamento — verifica della fattibilità e confronto dei costi di percorsi quali il pretrattamento con agenti esclusivi, la calcinazione, l\'ossidazione biologica e l\'ossidazione sotto pressione — aiutando i clienti a rispondere non solo alla domanda «è possibile effettuare la selezione?», ma anche a «quale percorso è più economico?».

Vantaggio n. 4: dati direttamente collegati alle decisioni di investimento. Il rapporto di prova su scala pilota è corredato da un elenco delle attrezzature selezionate e da un preventivo preliminare; il cliente, una volta ricevuto il rapporto, è in grado di valutare l\'entità dell\'investimento; i costi delle prove preliminari e di progettazione possono essere interamente detratti al momento della successiva stipula del contratto per le attrezzature o del contratto EPC, riducendo così le barriere decisionali.

Vantaggio n. 5: esperienza con minerali di tutto il mondo. I progetti coprono le principali aree di produzione aurifera in Africa, Sudamerica, Asia centrale e Sud-est asiatico, con capacità di trattamento comprese tra 30 e 5.000 tonnellate al giorno, e includono oro in roccia, oro in sabbia, minerali difficili da trattare e riutilizzo degli sterili. L\'accumulo di dati sperimentali su minerali auriferi solfidici provenienti da diverse aree geografiche e con diverse origini geologiche consente di evitare deviazioni nella progettazione delle soluzioni di prova su scala pilota.

IV. Dopo la fase pilota: il passaggio dalla sperimentazione alla costruzione dell\'impianto

La fase pilota non è il punto di arrivo, ma il punto di partenza per la costruzione dell\'impianto. Una volta confermato il percorso tecnologico tramite il rapporto della fase pilota, il percorso successivo prevede:

Progettazione del processo e disegni tecnici: sulla base dei dati della fase pilota, vengono redatti lo schema del flusso di processo, l\'elenco delle attrezzature, la planimetria dell\'impianto, i disegni delle fondamenta delle attrezzature e i disegni delle condizioni strutturali.

Produzione e fornitura delle attrezzature: produzione delle attrezzature principali (frantumazione, macinazione, flottazione, lisciviazione e adsorbimento, concentrazione e disidratazione) in base ai disegni; coordinamento dei materiali ausiliari; spedizione dopo il controllo qualità in fabbrica.

Assistenza all\'installazione e messa in servizio integrata: invio di ingegneri in loco per guidare il posizionamento delle attrezzature, il collegamento delle tubazioni e l\'installazione elettrica; coordinamento della messa a punto delle singole unità e delle prove di funzionamento integrate con il materiale in ingresso; ottimizzazione della finezza di macinazione, del regime dei reagenti di flottazione e dei parametri di lisciviazione, fino all\'ottenimento di un concentrato d\'oro conforme agli standard; formazione del team del cliente.

Assistenza tecnica a lungo termine: sostituzione gratuita dei ricambi in caso di problemi di qualità delle apparecchiature durante il periodo di garanzia; dopo la scadenza della garanzia, fornitura a lungo termine dei ricambi e consulenza per l\'ottimizzazione del processo — in caso di variazioni delle proprietà del minerale, fluttuazioni dei costi dei reagenti o oscillazioni dei tassi di recupero — con assistenza continua al cliente.

GoldProcessingPlant non impone pacchetti obbligatori: è possibile limitarsi a prove di selezione e verifica su scala pilota, acquistare solo la progettazione di processo o i disegni tecnici, procurarsi solo le attrezzature, richiedere solo l\'intervento di un ingegnere per la messa a punto in loco, oppure optare per un progetto EPC chiavi in mano completo.

V. Garanzia di qualità: i dati parlano da soli, gli indicatori sono definiti nel contratto

Il tasso di recupero dei minerali auriferi solfidici è determinato dalle caratteristiche intrinseche del minerale: il tipo di minerali auriferi presenti, il grado di inclusione, la granulometria di disseminazione e gli elementi associati; ciascuno di questi fattori influisce sugli indicatori finali.GoldProcessingPlant non promette cifre assolute slegate dai dati sperimentali, ma garantisce quanto segue: attraverso una rigorosa verifica su scala pilota e una progettazione di processo mirata, elaboreremo per il vostro minerale il processo in grado di raggiungere il massimo tasso di recupero realizzabile in quelle condizioni; gli obiettivi di messa a punto saranno inseriti nel contratto e saranno concordati standard di accettazione ragionevoli basati sulla stessa fonte mineraria e sulle stesse condizioni operative;La scelta delle attrezzature e il budget indicati nel rapporto di prova su scala pilota costituiscono una base concreta per le decisioni di investimento, non semplici valori di riferimento.

Nella realizzazione di un impianto per il trattamento di minerali auriferi solfidici, la spesa maggiore non è rappresentata dalle attrezzature, bensì dal lavoro di rifacimento necessario a seguito di una scelta errata del processo. La fase pilota comporta una spesa modesta, ma consente di risparmiare ingenti somme. Prima si effettuano le prove, poi si definisce il processo e infine si selezionano le attrezzature: GoldProcessingPlant vi accompagnerà lungo tutto questo percorso. GoldProcessingPlant: prima comprendiamo il minerale, poi selezioniamo le attrezzature.