Come si progetta un processo di lavorazione del minerale di oro solfuro basato principalmente sulla flottazione? Analisi completa del flusso di processo, del regime di dosaggio dei reagenti e della configurazione delle attrezzature
Come si progetta un processo di selezione mineraria basato principalmente sulla flottazione dei minerali auriferi solfuri? Analisi completa del flusso di processo, del regime di dosaggio dei reagenti e della configurazione delle attrezzature
I minerali auriferi solforati rappresentano la categoria più diffusa tra i minerali auriferi rocciosi. L\'oro è presente in minerali solforati quali la pirite, l\'arsenopite e la calcopirite, ed è strettamente legato ai solfuri: la logica di lavorazione di questi minerali è molto chiara: l\'oro segue i solfuri; facendo galleggiare i solfuri, si ottiene l\'arricchimento dell\'oro.Pertanto, la flottazione è il processo principale; non a caso, circa l\'80% dei giacimenti di oro in roccia in Cina utilizza il metodo della flottazione per la separazione dell\'oro.
Tuttavia, «dare priorità alla flottazione» non significa «limitarsi a installare un solo flottatore e considerare il lavoro concluso». La configurazione del processo di flottazione dei minerali auriferi solforati comporta l\'interazione tra quattro aspetti: finezza di macinazione, regime di dosaggio dei reagenti, numero di sezioni di flottazione e destinazione del concentrato. Questo articolo illustra in modo approfondito come configurare questo processo.
I. Prima di tutto: verificare se il proprio minerale aurifero solforato è adatto a un processo basato principalmente sulla flottazione
Il presupposto fondamentale per l\'adozione di un processo a flottazione predominante è che vi sia una chiara relazione di simbiosi tra l\'oro e i solfuri e che i solfuri stessi siano flottabili. La valutazione si basa su tre punti specifici:
Primo, il tipo di minerale aurifero.
L\'oro contenuto in pirite, arsenopite e calcopirite è tipicamente adatto alla flottazione.L\'oro affiora insieme al minerale portatore e il concentrato viene inviato alla fusione o alla cianurazione. Se l\'oro è prevalentemente in forma libera, la ganga è semplice e non contiene elementi interferenti, la cianurazione diretta del materiale grezzo risulta invece più diretta: in questo caso la flottazione non è un\'opzione obbligatoria.
In secondo luogo, la granulometria della disseminazione dell\'oro.
Nei minerali con oro a grana fine e in quelli in cui l\'oro è strettamente legato ai solfuri, la flottazione consente di concentrare l\'oro nel concentrato di solfuri, evitando che, nel caso della cianurazione del minerale grezzo, grandi quantità di ganga occupino i bacini di lisciviazione e consumino i reagenti. Nel caso di oro libero con una granulometria troppo grossa, occorre invece considerare il recupero anticipato tramite riscossione nel circuito di macinazione.
In terzo luogo, la presenza di elementi interferenti.
Nei minerali contenenti arsenico è necessario inibire la formazione di arsenopite o effettuare una flottazione separata del concentrato di arsenico-oro; nei minerali contenenti carbonio occorre inibire l\'effetto di “sequestro dell\'oro” da parte delle sostanze carbonacee; nei minerali polimetallici associati occorre valutare se privilegiare la flottazione separata o quella mista. Questi fattori determinano direttamente il regime chimico e la struttura del processo.
Il criterio di valutazione è uno solo: prelevare campioni rappresentativi di minerale per eseguire prove di flottazione a circuito aperto/chiuso, lasciando che siano i dati relativi al tasso di recupero e al tenore del concentrato a parlare. Copiare direttamente la scheda dei reagenti della miniera vicina senza effettuare prove è una delle cause più comuni di scarsi risultati nella flottazione.
II. Finezza di macinazione: la prima variabile della flottazione
La finezza di macinazione determina il grado di liberazione dei minerali auriferi e costituisce la prima variabile che influenza il tasso di recupero nella flottazione.
Grana insufficiente
i solfuri auriferi e la ganga non si separano, gli agglomerati presentano una scarsa flottabilità e l\'oro finisce negli sterili;
Macinazione eccessivamente fine
i solfuri vengono macinati eccessivamente fino a trasformarsi in fango, la selettività della flottazione diminuisce, il consumo di reagenti aumenta e il tenore del concentrato non riesce a essere mantenuto.
La finezza di macinazione dei minerali auriferi solfidici deve essere determinata congiuntamente tramite prove di macinazione e prove di flottazione; solitamente il punto di equilibrio è rappresentato dalla completa disgregazione dei solfuri auriferi senza la produzione di grandi quantità di fango minerale secondario.Per i minerali con disseminazione a grana grossa si può ricorrere alla macinazione e alla separazione in fasi: macinazione grossolana seguita da flottazione per lo scarto dei residui, poi rimacina e riselezione del concentrato grezzo, in modo da ridurre la macinazione eccessiva.
Per la macinazione e la classificazione si utilizza un circuito chiuso composto da mulino a sfere e classificatore a spirale o idrociclone; la polvere fine conforme viene inviata alla flottazione, mentre la sabbia grossolana viene rimandata alla rimacinazione. Seguendo il principio «frantumare di più, macinare di meno», la fase di frantumazione svolge un lavoro maggiore, mentre quella di macinazione consuma meno energia elettrica.
III. Regime di dosaggio dei reagenti: la variabile fondamentale per l\'efficacia della flottazione
Il regime dei reagenti determina la selettività della flottazione ed è di fondamentale importanza nella progettazione del processo di flottazione dei minerali di oro solfuro; la composizione dei reagenti si articola in quattro categorie:
1. Agenti di regolazione del pH.
Si utilizzano comunemente calce o carbonato di sodio per regolare il pH della poltiglia minerale, influenzando così l\'elettricità superficiale dei minerali e l\'azione degli agenti chimici. La calce ha anche la funzione di inibire la pirite e stabilizzare la schiuma; il dosaggio deve essere determinato tramite prove: un eccesso potrebbe inibire gli stessi solfuri auriferi.
2. Attivanti/inibitori.
Gli attivatori (come il solfato di rame) servono ad attivare i solfuri inibiti; gli inibitori servono a inibire i minerali di ganga, l\'arsenopite o le sostanze carbonacee.Nei minerali contenenti arsenico è necessario inibire l\'arsenopite o flottare separatamente il concentrato di arsenico-oro; nei minerali contenenti carbonio è necessario inibire l\'effetto di sequestro dell\'oro da parte delle sostanze carbonacee. La scelta e il dosaggio degli inibitori determinano direttamente il tenore del concentrato.
3. Agenti raccoglitori.
Per l\'oro contenuto nei minerali solfuri, la scelta preferenziale ricade sugli aglutinanti del tipo xantato (xantato etilico, butilico, isopentilico) o sui composti zolfo-azotati, che presentano un forte potere di aglutinazione nei confronti dei minerali solfuri.Quando un singolo agglutinante non riesce a garantire contemporaneamente sia il tasso di recupero che la selettività, si ricorre a una combinazione di agglutinante principale e agglutinante ausiliario: gli xantati garantiscono il tasso di recupero, mentre l\'aggiunta di piccole quantità di esteri o oli neutri migliora la capacità di agglutinazione dell\'oro a grana fine e degli aggregati. Le proporzioni della combinazione devono essere determinate tramite prove di flottazione.
4. Agenti schiumogeni.
L\'olio di pino e l\'MIBC influenzano la struttura e la stabilità della schiuma. Se la schiuma è troppo fragile, il concentrato tende a staccarsi; se è troppo viscosa, si verifica il trascinamento di ganga con conseguente calo del tenore.
Anche il punto e l\'ordine di dosaggio sono fondamentali: aggiungere prima gli agenti di regolazione del pH e, solo dopo che hanno agito a sufficienza, aggiungere i colettori e gli agenti schiumogeni; la distribuzione dei reagenti nelle fasi di selezione grossolana, selezione di pulizia e selezione fine deve seguire un andamento graduale: nella selezione di pulizia si aggiunge una dose supplementare di colettore per garantire il tasso di recupero, mentre nella selezione fine si aggiunge una quantità ridotta o non si aggiungono reagenti per preservare il tenore.Il regime di dosaggio deve essere ottimizzato tramite prove di flottazione a circuito aperto/chiuso e non può essere applicato in modo standardizzato.
IV. Struttura del processo: come combinare la selezione grossolana, la selezione di pulizia e la selezione fine
La struttura del processo di flottazione del minerale di oro solfuro presenta configurazioni comuni che vanno da una selezione grossolana, due di raffinazione e due di pulizia fino a una selezione grossolana, tre di raffinazione e tre di pulizia; il numero specifico di sezioni viene determinato in base alla flottabilità del minerale e ai requisiti di tenore:
- Selezione grossolana: garantire il tasso di recupero, facendo galleggiare il più possibile i solfuri auriferi;
- Selezione di pulizia: recupera gli agglomerati e l\'oro a grana fine presenti negli sterili della selezione grossolana; il numero di cicli di selezione di pulizia determina il tenore degli sterili;
- Selezione fine: aumenta il tenore del concentrato; un numero eccessivo di cicli di selezione fine comporta una perdita di tasso di recupero, mentre un numero insufficiente non consente di raggiungere il tenore desiderato;
- Ritorno del minerale intermedio: il punto di ritorno del minerale intermedio (residui della selezione fine, concentrato della selezione di pulizia) deve essere ragionevole, per evitare che gli agglomerati con scarsa flottabilità si accumulino nel ciclo di lavorazione, causando instabilità del processo.
Nel caso di minerali polimetallici associati, occorre inoltre scegliere tra flottazione prioritaria (flottazione prima del rame e poi dello zolfo, ecc.) o flottazione mista (flottazione congiunta di rame e zolfo, con successiva separazione del concentrato), a seconda del tenore dei singoli minerali, delle differenze di flottabilità e dei requisiti di fusione; tale scelta deve essere determinata tramite prove comparative.
Adeguamento dei parametri delle apparecchiature di flottazione: la portata di aerazione della flottatrice, la velocità di rotazione della girante e la profondità della vasca influenzano la sospensione della poltiglia e lo stato della schiuma.Per quanto riguarda la scelta degli impianti, i modelli SF ad autoaspirazione sono adatti alla selezione grossolana e alla fase iniziale della selezione di pulizia (senza necessità di ulteriori dispositivi di aspirazione), mentre i modelli XCF/KYF ad aerazione sono adatti a configurazioni di vasche a flusso continuo di grandi dimensioni; i modelli BF e JJF vanno abbinati in base alla capacità di trattamento e ai requisiti di aerazione. È possibile combinarli per formare unità di selezione grossolana, selezione di pulizia e selezione fine.
V. Destinazione del concentrato di flottazione: fusione o cianurazione
La flottazione è solo un metodo di arricchimento; la destinazione del concentrato determina l\'integrità dell\'intero impianto:
Percorso 1: il concentrato viene inviato alla fusione.
Il concentrato d\'oro viene venduto direttamente a un impianto di fusione; si tratta del processo più breve e meno costoso, adatto a progetti con concentrato ad alto tenore e buone condizioni di trasporto. È necessario dotarsi di denso-densificatori e filtratori a pressione per la disidratazione, affinché il panello del concentrato soddisfi i requisiti di trasporto.
Percorso 2: cianurazione del concentrato.
Il concentrato, dopo essere stato rimacinato, viene sottoposto a lisciviazione con cianuro (CIL/CIP) per il recupero dell\'oro.Adatto a progetti in cui il concentrato contiene arsenico o carbonio e richiede un pretrattamento, oppure in cui si desidera ottenere oro di qualità in loco. Rispetto alla cianurazione del minerale grezzo, la capacità di trattamento della cianurazione del concentrato è notevolmente ridotta; le dimensioni delle vasche di lisciviazione e degli impianti di desorbimento elettrolitico sono più piccole e l\'investimento è inferiore. Si tratta di un percorso combinato “flottazione + cianurazione” comune nei giacimenti di oro solfuro.
Percorso 3: Cianurazione dopo il pretrattamento del concentrato.
I concentrati difficili da trattare, contenenti arsenico e carbonio, vengono prima sottoposti a un processo di disaggregazione mediante agenti chimici esclusivi, calcinazione, ossidazione sotto pressione o ossidazione biologica, per poi essere sottoposti alla cianurazione. È qui che il valore della flottazione si manifesta in modo più evidente: riducendo l\'enorme quantità di minerale grezzo che necessita di pretrattamento a una piccola quantità di concentrato, si ottengono una notevole riduzione degli investimenti nel pretrattamento e dei costi di trattamento.
Se nel minerale coesistono oro libero a grana grossa e solfuri auriferi a grana fine, è possibile integrare un separatore centrifugo nel circuito di macinazione per recuperare in anticipo l\'oro a grana grossa, formando un processo combinato “separazione gravitazionale + flottazione (+ cianurazione)”, che consente di “recuperare presto e in quantità maggiore” l\'oro a grana grossa, evitando la perdita dovuta a una macinazione eccessiva.
VI. Elenco delle attrezzature del pacchetto completo
Linea di produzione completa basata principalmente sulla flottazione di minerali auriferi solfuri (esempio con una capacità giornaliera di 200-500 tonnellate):
Sezione di frantumazione e macinazione:
alimentatore vibrante → frantoio a mascelle (frantumazione grossolana) → frantoio a cono (frantumazione media-fine) → vaglio vibrante circolare → mulino a sfere (primo stadio a griglia + secondo stadio a sfioro) → classificatore a spirale/ciclone idraulico a circuito chiuso.
Sezione di preparazione della sospensione e dosaggio degli additivi:
Miscelazione nella vasca di miscelazione → Sistema di preparazione e dosaggio dei reagenti (aggiunta puntuale di regolatori di pH, attivatori, inibitori, agenti di raccolta e agenti schiumogeni).
Sezione di flottazione:
Gruppo di flottatori (selezione grossolana, selezione intermedia, selezione fine; numero di sezioni determinato in base alle prove) → Pompa di ritorno del prodotto intermedio → Vasca del concentrato.
Sezione di disidratazione del concentrato:
densificatore → filtro a piastre e telaio (il panello del concentrato viene venduto o convogliato alla sezione di trattamento al cianuro).
Sezione di trattamento degli sterili:
Densificatore degli sterili → Filtropressa (scarico a secco degli sterili) → Sistema di ricircolo dell\'acqua.
Tre criteri chiave per la configurazione degli impianti:
In primo luogo, il processo e le attrezzature devono essere gestiti dallo stesso team. Solo dopo aver definito il numero di sezioni di flottazione e il regime di dosaggio dei reagenti è possibile stabilire le specifiche dei flottatori e la configurazione degli impianti. Se la progettazione del processo e la produzione delle attrezzature non sono coordinate, si verificherà il problema della “mancata corrispondenza tra i parametri dei disegni e le prestazioni delle attrezzature”.
In secondo luogo, la personalizzazione in base alle caratteristiche del minerale. Per i minerali altamente silicei e abrasivi, le piastre di rivestimento dei frantoi, dei mulini a sfere e delle parti a contatto con il fluido nelle flottatrici devono essere sostituite con leghe ad alto contenuto di cromo o gomma resistente all\'usura; i processi che trattano minerali contenenti arsenico e carbonio devono prevedere interfacce per il pretrattamento; i progetti all\'estero devono essere dotati di gruppi elettrogeni a diesel e di sistemi di avviamento graduale per ridurre l\'impatto della corrente di avviamento.
In terzo luogo, un impianto completo è preferibile a un insieme di componenti assemblati alla bell\'e meglio. Se i separatori per flottazione, le vasche di agitazione, i sistemi di dosaggio dei reagenti e i densificatori provengono da produttori diversi, le interfacce e i parametri potrebbero non essere compatibili, compromettendo la stabilità della flottazione. La fornitura di un impianto completo garantisce la sinergia del sistema e, in caso di problemi, individua un unico soggetto responsabile.
VII. Sequenza di analisi in caso di indicatori di flottazione non ottimali
In caso di scarsi risultati di flottazione in loco, procedere alla ricerca dei guasti secondo la seguente sequenza:
- Controllare il minerale: verificare se le proprietà del minerale sono cambiate (tasso di ossidazione, fango, tipo di solfuri) e prelevare campioni per una nuova analisi;
- Verifica della macinazione: verificare se la finezza soddisfa gli standard, se l\'efficienza di classificazione è normale e se si verificano fenomeni di macinazione eccessiva o fango;
- Controllare i reagenti: verificare se il tipo e il dosaggio degli agenti di raccolta siano adeguati, se i punti e la sequenza di dosaggio siano ragionevoli e se il pH sia stabile;
- Verifica del processo: numero di sezioni di flottazione, ritorno del prodotto intermedio, necessità o meno di disidratazione;
- Infine, controllare le apparecchiature: quantità di aerazione, velocità di rotazione, stato delle vasche.
Una modifica mirata è più economica rispetto alla sostituzione cieca delle apparecchiature: in molti casi di “scarsa efficacia della flottazione”, il problema risiede nella finezza di macinazione e nel regime di dosaggio dei reagenti; la sostituzione della flottatrice non risolve il problema alla radice.
VIII. Riferimenti sugli investimenti e durata del progetto
Stima degli investimenti: la composizione delle attrezzature della linea di flottazione è diversa da quella delle linee CIP/CIL; i prezzi devono essere calcolati separatamente in base al progetto di processo. È possibile fare riferimento alle attrezzature principali complete delle linee CIP/CIL (in migliaia di dollari USA, esclusi lavori di costruzione, installazione, logistica e materiali ausiliari):per una capacità giornaliera di 100 tonnellate circa 350.000-500.000, per 200 tonnellate circa 450.000-750.000, per 300 tonnellate circa 600.000-900.000 e per 500 tonnellate circa 900.000-1.350.000.L\'investimento per una linea combinata “flottazione + cianurazione del concentrato” si colloca a metà strada tra quello di una linea di flottazione pura e quello di una linea di cianurazione del fango grezzo; per i dettagli si fa riferimento al preventivo specifico.
Durata del progetto: di norma 8-15 mesi — Progettazione di processo e soluzione tecnica 7-15 giorni → Progettazione ingegneristica 20-30 giorni → Produzione delle attrezzature 60-120 giorni → Logistica 30-60 giorni → Installazione e messa a punto 60-150 giorni.Per i minerali difficili da trattare contenenti arsenico e carbonio è necessario aggiungere fasi di sperimentazione e pretrattamento, con un conseguente prolungamento dei tempi.
IX. Flottazione come processo principale, affiancata dal “tris” composto da “agenti chimici + processo + attrezzature”
Per i minerali di oro solfuro, la flottazione è l\'approccio principale e la direzione è corretta, ma l\'efficacia della flottazione dipende dall\'interazione di tre fattori: la finezza di macinazione che garantisce la dissociazione, il regime di dosaggio dei reagenti che garantisce la selettività e la struttura del processo che garantisce il tasso di recupero e il tenore. Se uno qualsiasi di questi tre elementi è fuori sincrono, anche la migliore flottatrice non potrà raggiungere gli obiettivi prefissati.
La sequenza corretta è: prelievo di campioni rappresentativi → esecuzione di prove di flottazione in circuito aperto/chiuso per ottimizzare il regime di dosaggio dei reagenti e il numero di fasi del processo → configurazione dell\'impianto di flottazione completo in base ai parametri sperimentali → determinazione della destinazione del concentrato (fusione o cianurazione) → presenza in loco di un ingegnere per la messa a punto e l\'ottimizzazione dei parametri.
Se disponete di un giacimento di oro solfuro, se il tasso di recupero per flottazione o il tenore del concentrato non sono soddisfacenti, oppure se state progettando una linea di produzione basata principalmente sulla flottazione, non esitate a contattare GoldProcessingPlant per l\'analisi dei campioni e le prove di flottazione, al fine di individuare soluzioni sia a livello di regime di dosaggio che di struttura del processo.