Повышение извлечения, надежности и срока службы оборудования после модернизации контура флотации на руднике Nui Phao во Вьетнаме

Предыстория

Компания Masan Resources – одно из самых крупных предприятий добывающей промышленности в частном секторе Вьетнама. В 2010 году она приобрела контрольный пакет акций рудника Nui Phao, который является площадкой для реализации проекта по добыче полиметаллов на уровне мировых стандартов в северной части Вьетнама. В первом квартале 2014 года Masan Re­sources вышла на промышленную выработку и сохранила стабильные показатели извлечения и производительности, достигнутые в четвертом квартале 2014 г. 

На сегодняшний день Nui Phao является самым крупным производителем вольфрама за пределами Китая, а также одним из самых крупных в мире производителей флюорита, используемого для получения плавиковой кислоты. Компания Masan Resources предприняла ряд мер для повышения рентабельности производства на руднике Nui Phao, однако добиться требуемой эффективности контуров основной флотации меди и коллективной флотации сульфидов (КФС) не удавалось. 

После ввода контуров основной флотации меди и КФС в эксплуатацию на руднике Nui Phao их металлургические показатели не оправдывали ожиданий. В марте 2013 года содержание серы в хвостах КФС составляло 3,5% (в среднем), что существенно превышает расчетное значение <1,5%. Повышенное содержание серы в хвостах влияет на производительность последующих переделов, в частности, гравиокомплекса. В нем крупная сера и вольфрам конкурируют, в результате чего снижается и качество вольфрама, и уровень извлечения. Снижение извлечения серы (особенно при классе крупности +106 мкм) было связано с недостаточной производительностью флотации и слабой суспензией частиц («полосчатостью») во флотационных камерах. 

Меры, предпринятые руководством рудника Nui Phao, позволили снизить содержание серы в хвостах КФС до 2,5%. Однако в контуре флотации меди и КФС появилась структурная и механическая вибрация, которая сокращала срок службы механизма. Были разработаны краткосрочные варианты решения данной проблемы, однако требовалось долгосрочное решение.

Объем работ, выполненных Metso Outotec

В 2015 компания NMPC обратилась к Metso Outotec с запросом на изучение возможности оптимизации процесса извлечения в контурах флотации меди и КФС, а также снижения уровня вибрации конструкций и увеличения срока службы механизма. Помимо этого, Metso Outotec проанализировала варианты для увеличения показателей извлечения сульфидных минералов из потока хвостов основной КФС. Отчеты по минералогии указывали на наличие достаточно крупных сульфидных частиц, поддающихся извлечению, поэтому данный вопрос требовал дальнейшего изучения. Задача заключалась в том, что снизить содержание серы в хвостах КФС (питание для гравитационного цикла извлечения вольфрама) до уровня ≤1,5%. 

Модернизация с применением технологии FloatForce

Проанализировав существующие контуры флотации меди и КФС, специалисты Metso Outotec порекомендовали заменить внутренние компоненты камер Metso Outotec на смешивающий механизм FloatForce. В конструкции механизма Metso Outotec статор подвешен к нижнему валу, такое расположение и являлось причиной возникновения структурной и механической вибрации. В механизме FloatForce статор крепится к днищу чана при помощи болтовых соединений, что должно было существенно снизить уровень вибраций в контуре. Предполагалось, что замена механизма не отразится на металлургических показателях. 

В октябре 2015 года была проведена пробная модернизация одной флотокамеры Metso Outotec с применением технологии FloatForce, в результате чего уровень вибрации существенно снизился без ухудшения металлургических показателей. В марте 2016 года, во время трехдневного останова, механизмы FloatForce были установлены во все остальные камеры основной флотации меди и КФС (также были установлены новые подшипниковые узлы с приводными валами). 

Улучшение конструкции

Благодаря применению механизмов FloatForce значительно снизился уровень структурной и механической вибрации (см. Рис. 1). Согласно результатам ранее проведенного исследования, вибрации в контурах флотации меди и КФС, в 12 контрольных точках уровень вибрации достигал 6 – 17 мм/сек. В семи точках данный уровень превышал допустимый. После перехода на технологию FloatForce уровень вибрации конструкций во всех 12 точках снизился до <4 мм/сек и оставался в допустимых пределах. 

Экономия эксплуатационных затрат

Технология FloatForce существенно продлила срок службы механизма. До модернизации узлы ротора и статора в контуре флотации меди и КФС меняли один раз в полгода. Это значительно увеличивало эксплуатационные затраты на запчасти и рабочую силу. Применение технологии FloatForce позволило увеличить срок службы механизма с 6 до 15 месяцев. При этом механизм FloatForce работает с той же окружной скоростью ротора, что и прежняя конструкция. 

Металлургические показатели

В самом начале, после перехода на механизм FloatForce, в контуре основной КФС наблюдалась низкая степень суспензии частиц, что влияло на извлечение серных минералов. Специалисты Metso Outotec тесно сотрудничали с персоналом рудника Nui Phao, чтобы повысить производительность. К октябрю 2016 года были выполнены все рекомендуемые изменения (в том числе применение вторичного рабочего колеса FlowBooster, вертикальных перегородок, ребер для стабилизации пены). Содержание серы в хвостах основной КФС вернулось к целевому показателю в <2,5%. 

Флотомашина SkimAir для скоростной флотации

Специалисты Metso Outotec также рассмотрели возможность применения скоростной флотации (SkimAir SK500) в рамках модернизации контура КФС. Задача состояла в том, чтобы увеличить извлечение высвобожденных крупных (+106 мкм) серных минералов и дополнительно снизить ее содержание в хвостах КФС с <2,5% до ≤1,5%. 

Выбор в пользу скоростной флотации вместо стандартной был сделан на основании результатов минералогического исследования, проведенного компанией ALS. Крупные сульфидные минералы в хвостах были преимущественно высвобожденными, либо с высоким содержанием бинарных соединений. Таким образом, при оптимальных условиях флотации ожидалось, что для дополнительного увеличения показателей извлечения серы потребуется относительно короткое время пребывания. 

В мае 2015 года Outotec провела лабораторные опыты по скоростной флотации на руднике Nui Phao, после чего компания NPMC провела собственные полупромышленные испытания. Согласно результатам испытаний, извлечение серы составило 54% (в среднем) при содержании серы 27%, что соответствовало гарантийным показателям производительности компании Metso Outotec, поэтому был установлен полномасштабный контур скоростной флотации. Хвосты основной КФС перекачивались в новую батарею циклонов, а сгущенный продукт циклонов поступал в камеру скоростной флотации Metso Outotec. Полученный в результате скоростной флотации концентрат подавался на сгуститель концентрата, а хвосты объединялись со сливом циклона и перекачивались в гравитационный цикл извлечения вольфрама. Стоит отметить, что в этом отношении контур скоростной флотации рудника Nui Phao является уникальным, поскольку обычно камеры скоростной флотации располагаются в контуре измельчения. 

Улучшение металлургических показателей

В течение первых нескольких недель эксплуатации камер скоростной флотации металлургические показатели были значительно ниже ожидаемых. Согласно результатам исследования скоростной флотации, проведенного в апреле 2016 года, извлечение серы составило лишь 30% (в среднем), при этом прогнозируемые показатели извлечения серы составляли 50 – 60%. 

Во время визита на площадку специалисты Metso Outotec заметили, что скорость подачи пены в желоб концентрата была ниже необходимой. Результаты замеров подтвердили низкое извлечение крупной серы по сравнению с более мелкими фракциями. Было отмечено резкое падение извлечения крупных частиц, что не является характерным для контуров скоростной флотации. 

Оптимизация скоростной флотации

В целях повышения производительности специалисты Metso Outotec рекомендовали использовать новый двойной внутренний желоб концентрата с более крупным пенным конусом, чтобы уменьшить площадь поверхности пены и увеличить скорость ее уноса до оптимального значения. В июле 2016 года был установлен новый желоб концентрата, после чего сразу же произошло увеличение уровня извлечения. 

При удельной плотности питания 1,52 извлечение серы в контуре скоростной флотации возросло до 55%. Извлечение серы с гранулометрической фракцией -180 +150 мкм составило ~70%, что сопоставимо с показателями для тонких фракций. Результаты подтвердили, что применение нового пенного желоба успешно отразилось на извлечении крупных минералов серы. Вследствие этого содержание серы в отвальных хвостах КФС снизилось до уровня ≤1,5%. 

На Рис. 2 представлена контрольная карта кумулятивных сумм для извлечения в контуре вольфрама (с учетом среднемесячных значений), на которой видно увеличение уровня извлечения с марта 2016 года. Важно отметить, что в период с апреля по октябрь 2016 года были реализованы другие проекты по оптимизации контура вольфрама, в результате которых показатели его извлечения выросли на 4,5%. С октября 2016 года модернизация контура КФС позволила увеличить извлечение еще на 2,7%. 

Подведение итогов

Применение механизма перемешивания FloatForce компании Metso Outotec в существующих контурах основной флотации меди и КФС в сочетании с новым контуром скоростной флотации (SkimAir SK500) позволили увеличить металлургические показатели извлечения на руднике Nui Phao. Благодаря извлечению крупных частиц с высоким содержанием серы увеличилось извлечение серы. Общее извлечение серных минералов возросло на 4,7%, что позволило улучшить производительность гравитационного цикла извлечения вольфрама. С октября 2016 года уровень извлечения вольфрама увеличился на 2,7%. 

Кроме того, применение механизма FloatForce компании Metso Outotec, который работает с той же окружной скоростью ротора, что и прежняя конструкция, позволило добиться необходимых технологических улучшений. Уровень вибрации конструкций снизился до приемлемого (< 4,0 мм/сек), а эксплуатационные расходы уменьшились за счет увеличения срока службы механизма на 150%. Учитывая данные металлургические и эксплуатационные преимущества, можно с уверенностью сказать, что цели проекта по модернизации контура КФС были достигнуты, дальнейшая технологическая реконструкция данного передела не требуется.

* Компания Metso Outotec была создана 1 июля 2020 года посредством объединения предприятий Metso Minerals и Outotec. Данный пример из практики был описан до объединения, и в нем упоминается предыдущее название компании.