Che cos'è un serbatoio di miscelazione minerario e come ottimizza la lavorazione dei minerali

Nella lavorazione dei minerali e nei circuiti idrometallurgici, ottenere una sospensione uniforme della pasta ad alto contenuto di solidi e un'efficiente dispersione dei reagenti di flottazione è un fattore critico per migliorare i tassi di recupero dei minerali e i gradi dei concentrati. Essendo l'apparecchiatura di agitazione principale per il condizionamento della polpa, la miscelazione dei reagenti e i processi di lisciviazione prima della flottazione, la progettazione idraulica e l'integrità strutturale del serbatoio di miscelazione mineraria influiscono direttamente sui successivi parametri di separazione. Di fronte a paste ad alta densità e altamente abrasive con distribuzioni complesse delle dimensioni delle particelle, una profonda comprensione della configurazione del nucleo e delle dinamiche del campo di flusso di questa apparecchiatura può risolvere efficacemente problemi pratici di produzione come grave usura da cavitazione, deposizione di solidi e miscelazione irregolare in loco.

Progettazione del campo di flusso e selezione della girante per paste ad alta concentrazione

La funzione principale del Serbatoio di miscelazione minerario è fornire una fluidodinamica sufficiente attraverso l'agitazione meccanica per contrastare la velocità di sedimentazione delle particelle minerali. Nei processi di arricchimento, i design delle giranti sono chiaramente differenziati in base a requisiti di processo distinti:

• Girante a flusso assiale : Questa tipologia genera prevalentemente una circolazione assiale all'interno del fluido, come le giranti a profilo aliscafo ad alta efficienza. Questi progetti possono produrre massicce portate di circolazione a basse velocità di taglio, ottenendo la sospensione dal fondo delle particelle solide in tutto il serbatoio con un consumo energetico estremamente basso. È particolarmente adatto per serbatoi di stoccaggio della polpa di grandi volumi e per l'agitazione della lisciviazione.
• Girante a flusso radiale : Il fluido si irradia verso l'esterno dal centro della girante, generando forti forze di taglio elevate, come le giranti delle turbine Rushton a sei pale. Durante l'aggiunta dei reagenti e la fase di condizionamento della flottazione, questo campo di flusso ad alto taglio può rapidamente tagliare i collettori non solubili in acqua in goccioline di dimensioni micron, aumentando significativamente la probabilità di collisione tra reagenti e particelle minerali e migliorando l'effetto di adsorbimento.

Per evitare che la pasta minerale formi una rotazione monolitica all'interno del corpo del serbatoio, riducendo così l'efficienza di miscelazione, è necessario configurare dei deflettori verticali all'interno del Mining Mixing Tank. Tipicamente, quattro deflettori verticali sono installati simmetricamente sulla parete interna del serbatoio cilindrico. La larghezza dei deflettori è generalmente un dodicesimo del diametro del serbatoio e viene mantenuto un certo spazio tra i deflettori e la parete del serbatoio per eliminare il vortice centrale e convertire il flusso tangenziale in forti flussi di circolazione assiale superiore e inferiore.

Tecnologie dei materiali chiave per la protezione dall'usura e dalla corrosione

I macchinari minerari sono soggetti a usura abrasiva a lungo termine causata da particelle solide ad alta durezza e corrosione chimica da reagenti acidi e alcalini. La chiave per mantenere il funzionamento stabile a lungo termine del serbatoio di miscelazione mineraria risiede nella tecnologia di protezione della superficie del corpo del serbatoio e del sistema di agitazione:

• Fodera in gomma ad alta resistenza all'usura : Vengono applicati processi di incollaggio a freddo o vulcanizzazione a caldo per avvolgere la parete interna del serbatoio e la superficie della girante con gomma altamente elastica e resistente all'usura. La deformazione elastica della gomma può assorbire efficacemente l'energia d'impatto delle particelle solide. Quando si tratta di paste ordinarie con dimensioni delle particelle inferiori a 1 mm e concentrazioni di peso solido inferiori al 30%, la sua durata supera di gran lunga quella del normale acciaio al carbonio.
• Acciai Alto Legati e Rivestimenti Speciali : In ambienti di lisciviazione fortemente acidi, il corpo del serbatoio e l'albero di trasmissione devono essere costruiti in acciaio inossidabile 316L, acciaio inossidabile duplex o spruzzati in superficie con politetrafluoroetilene per prevenire cedimenti strutturali causati da vaiolatura locale e corrosione intergranulare.

Confronto dei parametri tecnici chiave

Quando si valuta o si configura un serbatoio di miscelazione per l'estrazione mineraria, è fondamentale abbinare le dimensioni meccaniche, la potenza di trasmissione e la capacità di lavorazione della pasta. Quello che segue è un confronto dei parametri tecnici per le specifiche comuni dei serbatoi di agitazione nelle applicazioni industriali:

Nella scelta ingegneristica attuale, il rapporto d'aspetto (H/D) del corpo del serbatoio è solitamente controllato tra 1,0 e 1,2. Se l'altezza è eccessiva, una girante monostadio non sarà in grado di garantire l'effetto di sospensione nella parte superiore del serbatoio. In questi casi, è necessario progettare un sistema di girante a doppio o multistadio per garantire che l'uniformità di concentrazione della pasta in tutto il serbatoio raggiunga oltre il 95%.

Progettazione ingegneristica di sistemi di azionamento e avviamento per carichi pesanti

Il meccanismo di azionamento del serbatoio di miscelazione minerario è tipicamente composto da un motore elettrico per carichi pesanti, un riduttore di superficie a denti duri e un alloggiamento del cuscinetto principale migliorato. A causa di condizioni improvvise come interruzioni di corrente o interruzioni di manutenzione nelle miniere, le particelle solide nel serbatoio possono depositarsi rapidamente in un breve periodo e seppellire la girante, provocando il fenomeno della sabbiatura del serbatoio.

Per risolvere il problema del riavvio sotto carichi pesanti o anche in condizioni di sabbiatura, la configurazione dell'apparecchiatura deve considerare un elevato coefficiente di coppia di spunto. Il calcolo della resistenza dell'albero di trasmissione non deve solo soddisfare la coppia nominale ma anche resistere alle forze radiali alternate generate dal campo di flusso irregolare della pasta quando la girante ruota. Configurando un sistema di azionamento a frequenza variabile, la velocità della girante può essere regolata dinamicamente in base alle fluttuazioni del flusso e della concentrazione della pasta durante il processo di produzione per ridurre il consumo di energia. Inoltre, può fornire una modalità di avvio graduale a bassa velocità e coppia elevata, proteggendo efficacemente gli ingranaggi del riduttore e l'albero principale dai danni del carico d'impatto.