___________________________________________________________________________
Ocena możliwości zastosowania nowoczesnych technik
separacji do wstępnego wzbogacania rudy Zn-Pb
Andrzej Wieniewski1), Edward Szczerba1), Alona Nad1), Rafał Łuczak1), Jacek Kołacz2), Artur Szewczuk2)
1)
Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice, e-mail: andrzejw@imn.gliwice.pl 2)
COMEX Polska Sp. z o.o., Kraków, e-mail: jacek.kolacz@comex-group.com
Streszczenie
W referacie dokonano przeglądu nowoczesnych technik sortowania (sensor based sorting), koncentrując się na sortowaniu z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego. Istota sortowania w urządzeniach wykorzystujących promieniowanie Roentgena polega na pozy-skiwaniu frakcji surowca o określonej strukturze wewnętrznej i gęstości na podstawie współ-czynnika absorpcji promieniowania. Zaprezentowano konstrukcję separatora rentgenowskie-go serii CXR (Comex X-ray sorting) firmy Comex, wykorzystującerentgenowskie-go technologię XRT (X-Ray Transmission). Postawiono tezę, że sortowanie z wykorzystaniem technologii XRT może stanowić alternatywę dla wstępnego wzbogacania rud Zn-Pb realizowanego we wzbogacalni-kach cieczy ciężkiej zawiesinowej. Badaniom poddano rudę cynkowo-ołowiową z kopalni Olkusz Pomorzany o uziarnieniu 60-20 mm, stanowiącą nadawę do wzbogacalnika bębnowego oraz produkty rozdziału (frakcję pływającą i frakcję tonącą), będące efektem wstępnego wzbogacania. Produkty te poddano także sortowaniu w separatorze serii CXR-1000 firmy Comex. Wszystkie produkty poddano badaniom densymetrycznym w cieczy cięż-kiej jednorodnej oraz analizie chemicznej w zakresie metali głównych (Zn, Pb). Wyniki badań wykazały, że stosując sortowanie w separatorze rentgenowskim, z rudy zawierającej: 1,8% Zn oraz 0,8% Pb, można uzyskać 13-24% materiału o zawartości: Zn od 10,96% do 5,86% z uzyskiem w granicach 79-81%, Pb od 5,42% do 2,89% z uzyskiem na poziomie 87-90%, jako odpowiednik frakcji tonącej wzbogacalnika z cieczą ciężką zawiesinową. Wyniki badań wyka-zały, że zastosowanie technologii sortowania rentgenowskiego pozwala na osiągnięcie zbli-żonych wyników do tych, które uzyskiwane są metodą wzbogacania w cieczy zawiesinowej. Uproszczenie wstępnego wzbogacania poprzez stosowanie technologii suchych pozwoli na istotne obniżenie kosztów tych operacji. Optymalizacja warunków separacji winna wpłynąć na wysoką sprawność proponowanej technologii. Badania będą kontynuowane.
Słowa kluczowe: sortowanie, technologia XRT, ruda Zn-Pb, uzysk metali
Evaluation of the application possibilities of modern separation
techniques for pre-concentration
of the Zn-Pb ore
AbstractThe article presents the review of modern sensor-based sorting techniques, focusing on the X-ray sorting. The principle of the sorting process which uses X-ray technology is separation of a fraction ofthe raw material with a specific internal structure and density, basedon radia-
tion absorption coefficient. The construction of the X-ray separator CXR series (Comex X-ray sorting) produced by Comex AS that uses XRT technology (X-Ray Transmission) is de-scribed. There is a thesis that the sorting process using the XRT technology may be an al-ternative for pre-concentration of Zn-Pb ore which takes place in the heavy media drum separator. For this research the zinc-lead ore from the Olkusz Pomorzany mine of grain size 60-20 mm was prepared. The tests were carried out on the feed for the heavy media drum separator and products of separation (floating fraction and sinking fraction) being the effect of pre-concentration. These products were also separated in the Comex CXR-1000 series sorter. All products have been submitted to densimetric analysis in heavy homogenous liquid and chemical analysis of Zn and Pb content. The results showed that by using sorting in the X-ray separator for the Zn-Pb ore containing 1.8% Zn and 0.8% Pb, it can be achieved 13- -24% of material with a content of Zn from 10.96% to 5.86% with a recovery 79-81%, a con-tent of Pb from 5.42% to 2.89% with a recovery 87-90%, as an equivalent of sinking fraction of heavy medium separator. The tests data have proved that the use of X-ray sorting tech-nology allows achieving similar results to those which are obtained by enrichment in a heavy media separator. Simplifying the pre-concentration through the use of dry technology will significantly reduce the cost of these operations. Optimization of separation conditions should affect the high efficiency of the proposed technology. The research will be continued.
Key words:sorting process, XRT technology, Zn-Pb ore, recovery of metals
Wstęp
W ostatnim dziesięcioleciu nastąpił znaczny rozwój metod sortowania z zasto-sowaniem czujników. Coraz większe możliwości obliczeniowe oraz stosowanie róż-norodnych sensorów pozwala na zastosowanie tych metod do wielu aplikacji. Sor-towanie z zastosowaniem czujników stosowane było dotychczas głównie w recyklingu szkła, tworzyw sztucznych czy metali. W przypadku surowców mineral-nych sortowaniu poddawano magnezyty, kalcyt, talk, minerały szlachetne. Światowe firmy prowadzą zaawansowane badania nad wprowadzaniem sortowników do wzbo-gacania, np. węgla kamiennego, rud żelaza czy cynku i ołowiu.
W referacie przedstawiono wyniki badań, mających na celu ocenę możliwości zastosowania sortowania z wykorzystaniem technologii XRT. Wśród dostępnych systemów sortowania z zastosowaniem czujników skoncentrowano się na systemie wykorzystującym technikę transmisji promieni rentgenowskich (XRT – X-Ray Transmission), umożliwiającą identyfikację i sortowanie poszczególnych ziaren ma-teriałów w oparciu o ich specyficzną gęstość atomową. Testy sortowania wykonano w separatorze rentgenowskim serii CXR (Comex X-Ray sorting) firmy Comex, wyko-rzystującym technologię XRT. Postawiono tezę, że sortowanie z wykorzystaniem technologii XRT może stanowić alternatywę dla wstępnego wzbogacania rud Zn-Pb, realizowanego we wzbogacalnikach cieczy ciężkiej zawiesinowej.
1. Sortowanie z zastosowaniem czujników w wzbogacaniu surowców
mineralnych
Zastosowanie czujników w operacjach sortujących pozwala na wykrywanie różnych cech materiałów, takich jak: kolor, kształt, rozmiar, tekstura powierzchniowa, przezro-czystość, przewodność cieplna, przewodność właściwa, indukcja elektromagnetyczna,
fluorescencja rentgenowska oraz związany z gęstością stopień pochłaniania promie-niowania rtg, który to obecnie wydaje się najbardziej obiecujący w szerokim zasto-sowaniu. Dla zwiększenia skuteczności rozdziału stosowane są często dwa urzą-dzenia z różnymi rodzajami czujników, ustawione szeregowo. Ponadto stosowane są również urządzenia, wykorzystujące jednocześnie co najmniej dwa rodzaje czuj-ników rozpoznających różne cechy materiału. Rozdział w urządzeniach sortujących odbywa się poprzez precyzyjne usunięcie ze strumienia materiału zidentyfikowanych obiektów za pomocą zaworów powietrznych lub urządzeń mechanicznych. Dostęp-ne rodzaje czujników stosowanych w sortownikach przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Dostępne czujniki w zakresie widma elektromagnetycznego w zależności od długości fali [1, 2, 4-8]
Rodzaj czujnika Wykrywane właściwości
materiałów Zastosowanie
Radiometria (RM) Radioaktywność Uran, metale szlachetne
Prześwietlanie promieniami
rentgenowskimi (XRT) Właściwa gęstość atomowa
Metale podstawowe, węgiel, minerały przemysłowe
(np. baryt) Luminescencja (XRL) pobudzaniu rentgenowskim Widmo luminescencji przy Diamenty Fluorescencja rentgenowska
(XRF) Skład elementarny Materiały zawierające Fe, Hg
CMOS/CCD Czujnik kolorów (KOLOR)
Barwa w zakresie kolorów:
czerwo-ny, zielony i niebieski Metale podstawowe, minerały Spektrometria światła
widzialnego (VIS)
Widzialne spektrum materiałów przezroczystych i nieprzezroczystych
Metale podstawowe, diamenty
Czujnik fotometryczny (PM) odbicie/absorpcja promieniowania monochromatycznego
Minerały przemysłowe, diamenty Spektrometria bliskiej
podczerwieni (NIR)
Specjalne właściwości spektralne odbijanego światła w spektrum
bliskiej podczerwieni
Metale podstawowe, minerały przemysłowe Czujnik IR (IR) Przewodność i rozpraszanie cieplne Metale podstawowe i szlachetne Czujnik elektromagnetyczny
(EM)
Właściwości elektromagnetyczne,
jak przewodność i przenikalność Metale podstawowe, magnetyt
Do światowych producentów urządzeń sortujących, wykorzystujących technologie czujników, należą firmy: RADOS(Rosja) [5], TOMRA Sorting Solutions (Norwegia, Niemcy) [7], REDWAVE(BT- Wolfgang Binder GmbH, Austria) [6], COMEX (SIM Investment Group) oraz SINTEF Materials Technology, Norwegia) [4].
Podstawowe typy urządzeń to:
rentgenowski system sortujący serii CXR optyczny system sortujący serii OSX
zintegrowany optyczno-rentgenowski system sortujący serii OCXR specjalizowane rozwiązania sortujące m.in. VSX dla rolnictwa.
W badaniach zastosowano układ sortujący typu OCXR firmy Comex SA. Schemat zintegrowanego optyczno-rentgenowskiego urządzenia sortującego serii OCXR przed-stawiono na rys.1. Materiał jest zasilany przez podajnik wibracyjny, gdzie pojedyncze
skały są rozpraszane na płycie ześlizgowej, zanim opadną na poziomy podajnik taśmowy. W początkowej fazie transportu materiał stabilizuje się, a następnie jest przemieszczony do jednostki analizującej promieniowaniem rentgenowskim (CXG) i modułu optycznego. Na podstawie zebranych obrazów jednostka sterująca doko-nuje analizy i aktywuje odpowiednie dysze odrzucające, znajdujące się w strefie swobodnego spadku tuż za końcowym bębnem taśmociągu. Przyjęte rozwiązanie z taśmociągiem zapewnia dużą stabilność ruchu ziaren w strefie spadku swobodnego i ich powtarzalne/przewidywalne odwzorowanie względem zebranego obrazu, co z kolei ma bezpośredni wpływ na możliwość uzyskania bardzo precyzyjnego procesu odrzucania, nawet przy dużym zagęszczeniu ziaren.
Zidentyfikowane do odrzucenia ziarna materiału są uderzane strumieniem powie-trza i kierowane dalej, do strumienia odrzutu. W zależności od składu sortowanego materiału i konkretnego procesu można odrzucać odpad lub produkt. Przyjęta logika jest dowolna i ściśle zależy od konkretnej aplikacji.
Rys. 1. Układ sortujący typu OCXR firmy Comex SA [4]
Obrazy zbierane są za pomocą kamery optycznej (kamera linijkowa) i linijkowego analizatora rentgenowskiego. Sortownik CRX obsługiwany jest przez system stero-wania oparty na przemysłowym komputerze wykorzystującym algorytm separacji działający według wybranych kryteriów separacji. Każda cząstka może być zidenty-fikowana pod względem jej rozmiarów, kształtu, struktury, a jej pozycja na taśmie jest rejestrowana w celu ewentualnego późniejszego odrzutu. Rezultaty obróbki obrazu mogą być przedstawione za pomocą wielu różnych parametrów opisujących właściwości materiału. Oprócz barwy materiału i wewnętrznej struktury może być rozpatrywane ponad 50 parametrów (takich jak średnica, obwód, punkt ciężkości, moment bezwładności, orientacja ziarna, wskaźnik wydłużenia itd.), zwykle używa-nych do identyfikacji kształtu ziaren, a dodatkowe kombinacje tych parametrów mo-gą być użyte do rozróżnienia interesujących ziaren.
Każde z ziaren ma określoną pozycję i kształt na taśmie, więc możliwe jest pre-cyzyjne użycie mechanizmu odrzucającego (dysze sprężonego powietrza) do odse-parowania ich ze strumienia materiału.
Do badań rudy Zn-Pb wykorzystany został układ OCXR z wyłączonym modułem optycznym, czyli układ pracował jako klasyczny system CXR. W tym przypadku konfiguracja systemu odpowiadała typowi CXR-1000N, co oznacza, że system jest wyposażony w przenośnik taśmowy o szerokości 1000 mm i dysze pneumatyczne, jako elementy odrzucające, których ilość wynosi 110. Rozdzielczość układu analizu-jącego to 1,5 mm, a napięcie źródła promieniowania to 160 kV.
Technologia sortowania z zastosowaniem czujników nabiera coraz większego znaczenia w górnictwie. Z powodzeniem można zaadaptować urządzenia do sorto-wania surowców mineralnych, w tym również do wstępnego wzbogacania rud w ramach istniejących schematów technologicznych zakładów wzbogacania.
Korzyści wynikające z zastosowania technologii czujników to poprawa efektyw-ności i obniżenie kosztów wzbogacania.
2. Laboratoryjne badania nadawy oraz produktów rozdziału
z separatora Wemco w jednorodnych cieczach ciężkich
Aktualnie przerób rudy w DPM „Olkusz – Pomorzany” prowadzony jest z zastosowaniem technologii grawitacyjno-flotacyjnej, której głównymi operacjami są:
klasyfikacja wstępna, rozdrabianie oraz klasyfikacja wtórna wraz z prze-mywaniem,
wzbogacanie w cieczach ciężkich zawiesinowych klasy ziarnowej 60-20 mm,
flotacja selektywna galeny i blendy.
Celem pracy była ocena możliwości wydzielenia z rudy Zn-Pb (o uziarnieniu 20-60 mm) skały płonnej oraz wzbogacenie frakcji kierowanej do flotacji poprzez sortowanie z wykorzystaniem separatora rentgenowskiego.
Badania wydzielenia gruboziarnistej frakcji dolomitowej na drodze rozdziału ma-teriału za pomocą technologii wykorzystującej czujniki wykonano z użyciem sortow-nika firmy Comex. Badania przeprowadzono na rudzie cynkowo-ołowiowej z kopal-ni ZGH Olkusz Pomorzany. Pobrano trzy produkty procesu wstępnego wzbogacakopal-nia rudy w cieczy ciężkiej zawiesinowej, tj. rudę surową o uziarnieniu 60-20 mm, kiero-waną do wzbogacalnika bębnowego, oraz produkty rozdziału (frakcję pływającą i frakcję tonącą).
Rys. 2. Miejsca poboru prób do badań w ZGH Olkusz Pomorzany
Laboratoryjne badania składu densymetrycznego pobranych prób przeprowa-dzono w cieczy ciężkiej jednorodnej z zastosowaniem bromoformu (CHBr3). W pra-cy prowadzono rozdział rudy w cieczach o ciężarach 2,70, 2,75, 2,.80 i 2,85 g/cm3, dzieląc ją na 5 frakcji. Produkty otrzymane w wyniku rozdziału w cieczy jednorodnej kierowano do analizy chemicznej, oznaczając w nich Zn, Pb i Fe. Wyniki analiz chemicznych produktów rozdziału w cieczy jednorodnej zestawiono w tabelach 2-4.
Badana ruda charakteryzuje się wysoką porowatością, co odzwierciedlają pod-wyższone zawartości Zn i Pb we frakcji o gęstości poniżej 2,70 g/cm3 we wszystkich trzech produktach. Przy rozdziale rudy surowej 20-60 mm w cieczy jednorodnej o ciężarze 2,85 g/cm3 otrzymuje się około 16% frakcji ciężkiej oraz 84% frakcji lek-kiej – odpadowej (tabela 2). We wzbogaconej frakcji tonącej otrzymano wysokie zawartości metali, wynoszące Zn 9,7% i 5,18% Pb (tabela 3). Po rozdziale frakcji lekkiej w cieczy jednorodnej uzyskuje się wychód frakcji o gęstości poniżej 2,85 g/cm3 na poziomie 98% i zawartości Zn = 0,41% oraz Pb = 0,06% (tabela 4). Przy takim rozdziale wychód frakcji o gęstości powyżej 2,85 g/cm3 jest znikomy, co świadczy o dobrej regulacji procesu rozdziału w separatorze Wemco. We frakcji tonącej jest ok. 25% frakcji o gęstości poniżej 2,85 g/cm3 (tabela 3).
Wzbogacalnik c. c. Wemco
Nadawa
Ruda 20-60mm
1 2Frakcja pływająca
Frakcja tonąca
3Tabela 2. Rozdział w cieczy ciężkiej jednorodnej nadawy na Wemco (60-20 mm)
Tabela 3. Rozdział w cieczy ciężkiej jednorodnej frakcji tonącej z Wemco
Tabela 4. Rozdział w cieczy ciężkiej jednorodnej frakcji pływającej z Wemco
Frakcja ciężarowa
[g/dm3]
Wychód[%]
Zawartość[%] Straty[%] wg danych analitycznych od całości od ca-łości od ope-racji Zn Pb Fe Zn Pb Fe < 2,70 31,10 38,46 0,41 0,076 1,30 7,10 2,95 9,66 2,70-2,75 11,21 13,86 0,31 0,080 1,09 1,93 1,12 2,92 2,75-2,80 20,16 24,93 0,26 0,031 1,04 2,92 0,78 5,01 2,80-2,85 16,91 20,90 0,64 0,058 1,24 6,03 1,22 5,01 > 2,85 1,50 1,85 0,85 0,083 1,77 0,71 0,16 0,63 Suma 80,87 100,00 0,41 0,06 1,20 18,69 6,23 23,23 Frakcja ciężarowa [g/dm3] Wychód [%] od operacji Zawartość[%] Rozdział [%] wg danych analitycznych Zn Pb Fe Zn Pb Fe < 2,70 31,52 0,42 0,08 1,31 7,40 3,05 9,93 2,70-2,75 11,82 0,31 0,08 1,10 2,05 1,23 3,12 2,75-2,80 20,89 0,28 0,03 1,09 3,23 0,85 5,44 2,80-2,85 19,86 0,79 0,06 1,31 8,75 1,42 6,26 > 2,85 15,91 8,87 4,70 19,73 78,57 93,44 75,25 Suma 100,00 1,80 0,80 4,17 100,00 100,00 100,00 Frakcja ciężarowa [g/dm3] Wychód [%]
Zawartość[%] Uzysk [%] wg danych analitycznych od całości od całości od operacji Zn Pb Fe Zn Pb Fe < 2,70 0,42 2,18 1,27 0,19 2,42 0,30 0,10 0,24 2,70-2,75 0,62 3,22 0,34 0,15 1,30 0,12 0,12 0,19 2,75-2,80 0,73 3,81 0,76 0,054 1,74 0,31 0,05 0,30 2,80-2,85 2,95 15,43 1,66 0,072 2,38 2,73 0,27 1,68 > 2,85 14,41 75,35 9,70 5,18 21,60 77,86 93,24 74,36 Suma 19,13 100,00 7,63 3,93 16,80 81,31 93,77 76,77
Przenośnik taśmowy
Rejestracja energii promienio-wania rentgenowskiego Pochłanianie promieniowania rentgenowskiego przez materiał Ziarno materiału
Promieniowanie rentgenowskie
3. Technologiczne testy rozdziału rudy Zn-Pbw urządzeniu serii CXR-1000 firmy Comex
W celu wykonania prób rozdziału rudy Zn-Pb do firmy Comex zostały dostarczone reprezentatywne próby pobrane w punktach 1, 2, 3 (rys. 2). W laboratoryjnym urzą-dzeniu rentgenowskim serii CXR-1000 firmy Comex wykonano wstępne próby iden-tyfikacji materiału, w celu określenia podstawowych parametrów, niezbędnych do stworzenia matematycznego modelu separacji rentgenowskiej danego typu rudy.
Technologia XRT zastosowana w urządzeniu serii CXR oparta na promieniach rentgenowskich umożliwia identyfikację i sortowanie materiałów w oparciu o ich właściwą gęstość atomową. Technologia ta pozwala uzyskać wysoki poziom czysto-ści sortowanych materiałów, niezależnie od wilgotnoczysto-ści lub zapylenia powierzchni.
Podczas przejścia materiału przez komorę rentgenowską odbywa się napromie-niowanie pojedynczych ziaren materiału wiązką promieni rentgenowskich (rys. 3). Ziarno materiału po przejściu przez strefę napromieniowania rentgenowskiego jest identyfikowane w oparciu analizę współczynnika pochłaniania promieniowania w różnych zakresach energetycznych promieniowania X.
Obraz do analizy uzyskuje się przez akwizycję natężenia promieniowania, odbie-ranego przez poszczególne elementy jednostkowe detektorów na ścieżce przenika-nia promieniowaprzenika-nia między tymi elementami a źródłem promieniowaprzenika-nia. Detektory umieszczone są bezpośrednio pod taśmociągiem, a źródło centralnie nad linią de-tektorów.
Rys. 3. Uproszczony schemat analizy materiału za pomocą promieniowania rentgenowskiego
Minerały o różniej gęstości mają pewien rozkład energii pochłaniania promieni rentgenowskich. Im wyższa gęstość minerału, tym bardziej blokowane są promienie rentgenowskie. Zależność pomiędzy ilością pochłanianej energii a gęstością mate-riału nie jest liniowa. Dla jej określania stosuje się metody numeryczne. Dla każdej badanej partii materiału dokonywana jest indywidualna kalibracja urządzenia dla zapewnienia optymalnego rozdziału w oparciu o wyspecyfikowane kryterium. Kali-bracja urządzenia odbywa się metodą empiryczną przez poszukiwanie granicznych gęstości materiału (gęstość minimalna oraz gęstość maksymalna). Po określeniu zakresu minimalnych i maksymalnych wartości gęstości próbek program zadaje gęstość względną
(ρ
min< ρ
wzg<ρ
max),
która jest pierwszymparametrem rozdziału materiału.W przypadku krajowych rud Zn-Pb występuje duża różnica gęstości pomiędzy skałą płonną (głównie dolomit o gęstości ok. 2,67 g/cm3) oraz minerałami kruszconośnymi (ρZnS = 4 g/cm3, ρPbS = 7,5 g/cm3), co korzystnie wpływa na zdolność rozdziału
mate-riału w urządzeniu rentgenowskim. Na rys. 4 pokazano analizę produktów rozdziału rud Zn-Pb po wzbogacaniu w separatorze Wemco (frakcja tonąca i frakcja pływają-ca) za pomocą promieniowania rentgenowskiego w urządzeniu firmy Comex. Na obrazie wyraźnie widać różnicę w gęstości (jasny kolor – wysoka gęstość, ciemny – niska) oraz zanieczyszczenie frakcji tonącej przez ziarna o niskiej gęstości. Frakcja pływająca nie zawiera materiału o wysokiej gęstości.
Dla przeprowadzenia prób gęstość rozdziału została zadana na poziomie 25% gęstości względnej. Drugim wskaźnikiem rozdziału jest udział procentowy po-wierzchni pojedynczego ziarna (S), który ma mniejszą lub większą względną gę-stość rozdziału. W przypadku przeprowadzenia separacji nadawy zostało ustalone odrzucanie ziaren o większej gęstości. Parametry rozdziału: gęstość rozdziału po-wyżej 25% gęstości względnej, S = od 40% do 100%. Oznacza to, że wszystkie ziarna, w których powierzchnia od 40% do 100% ma zakres gęstości względnej od 25% do 100% powinny przejść do koncentratu (zostaną odrzucone, jako produkt ciężki).
Rys. 4. Analiza produktów rozdziału rudy Zn-Pb po wzbogacaniu w separatorze Wemco za pomocą promieniowania rentgenowskiego w firmie Comex
Parametry rozdziału materiału w półprzemysłowym urządzeniu serii CXR-1000 firmy Comex zostały dobrane na podstawie wyników badań laboratoryjnych rozdzia-łu rudy w cieczy ciężkiej jednorodnej oraz wstępnych testów sortowania w urządze-niu rentgenowskim. Parametry rozdziału podano w tabeli 5.
Tabela 5. Parametry prowadzenia testów separacji nadawy na Wemco w urządzeniu serii CXR-1000
Parametry rozdziału Test 1 masowy [%] Rozdział
gęstość względna, % 25 fr. pływająca (lekka) 75,89
powierzchnia ziarna, % 30-100 fr. tonąca (ciężka) 24,11 Produkt odrzucany Oddzielane ziarna, w których od 30 do 100% powierzchni ma gęstość względna powyżej
25%
Parametry rozdziału Test 2 Rozdział
masowy [%]
gęstość względna, % 25 fr. pływająca (lekka) 87,00
powierzchnia ziarna, % 40-100 fr. tonąca (ciężka) 13,00 Produkt odrzucany Oddzielane ziarna, w których od 40 do 100% powierzchni ma gęstość względna powyżej
25%
Rozdział rudy Zn-Pb o uziarnieniu 20-60 mm w urządzeniu sortującym serii CXR--1000 został przeprowadzony w taki sposób, aby uzyskać następujące wychody frakcji ciężkiej: 24% masowo – Test 1 (zgodnie z rozdziałem w separatorze Wemco, gdzie rozdział jest na poziomie 20%) oraz 13% masowo – Test 2 (według badań nadawy na Wemco w cieczach jednorodnych, gdy wychód frakcji o gęstości powyżej 2,85 g/dm3 kształtuje się na poziomie 16%). Schemat przeprowadzenia prób przed-stawiono na rys. 5-6.
Rys. 5. Schemat przeprowadzenia testu 1 na urządzeniu serii CXR-1000 w firmie Comex
Rozdział metodą XRT
Test I
Materiał o wysokiej gęstości Materiał o niskiej gęstościNadawa
Ruda 20-60mm
24%
76%
Rys. 6. Schemat przeprowadzenia testu 2 na urządzeniu serii CXR-1000 w firmie Comex
Wyniki rozdziału w cieczy ciężkiej jednorodnej w IMN produktów separacji rent-genowskiej w urządzeniu serii CXR-1000 rudy surowej Zn-Pb o uziarnieniu 20-60 mm, będącej nadawą na separator Wemco, pracujący w Dziale Przeróbki Mechanicznej, podano w tabelach 6-9. W przypadku pierwszego testu w wyniku separacji rentgenowskiej z nadawy otrzymano masowo ok. 24% materiału o wyso-kiej gęstości i o średniej zawartości Zn ok. 6% i Pb ok. 3%. Analizując wyniki, zaob-serwowano, że materiał ten jest mocno zanieczyszczony ziarnami o niskiej gęstości. Około 24% stanowi frakcja w zakresie gęstości 2,80-2,85 g/dm3, która zawiera ok. 2% Zn i 0,28% Pb, natomiast frakcja ciężka wynosi niecałe 45% (tabela 6).
Tabela 6. Rozdział w cieczy ciężkiej jednorodnej materiału o wysokiej gęstości otrzymanego z nadawy surowej po separacji w CXR-1000 (test I)
Frakcja ciężarowa
[g/dm3]
Wychód[%]
Zawartość[%] Uzysk [%] wg danych
analitycznych od całości od całości od operacji Zn Pb Fe Zn Pb Fe < 2,70 3,04 12,60 0,59 0,21 1,67 1,03 0,82 1,84 2,70-2,75 1,76 7,31 0,52 0,10 1,90 0,53 0,23 1,22 2,75-2,80 2,87 11,89 0,54 0,06 0,93 0,89 0,22 0,97 2,80-2,85 5,70 23,67 1,99 0,28 1,40 6,51 2,06 2,90 > 2,85 10,74 44,54 11,70 6,25 13,90 71,98 86,66 54,22 Suma 24,11 100,00 5,86 2,89 6,98 80,93 89,99 61,15 Rozdział metodą XRT
Test II
Materiał o wysokiej gęstości Materiał o niskiej gęstościNadawa
Ruda 20-60mm
13%
87%
Tabela 7. Rozdział w cieczy ciężkiej jednorodnej materiału o niskiej gęstości otrzymanego z nadawy surowej po separacji w CXR-1000 (test I)
Frakcja ciężarowa
[g/dm3]
Wychód[%]
Zawartość[%] Straty[%] wg danych analitycznych od całości od całości od operacji Zn Pb Fe Zn Pb Fe < 2,70 26,06 34,34 0,32 0,16 1,37 4,78 5,39 12,97 2,70-2,75 15,84 20,87 0,41 0,05 1,38 3,72 1,08 7,94 2,75-2,80 13,93 18,36 0,51 0,06 1,33 4,07 1,13 6,73 2,80-2,85 17,51 23,07 0,30 0,09 1,14 3,01 2,01 7,25 > 2,85 2,54 3,35 2,39 0,12 4,27 3,48 0,39 3,95 Suma 75,89 100,00 0,44 0,10 1,41 19,07 10,01 38,85
W przypadku drugiego testu rozdziału za pomocą technologii XRT z nadawy otrzymano masowo 13% materiału o wysokiej gęstości i o średniej zawartości Zn ok. 11% i Pb ok. 5,5%. Otrzymany materiał ciężki zawiera ponad 64% frakcji ciężkiej o bardzo wysokiej zawartości metali Zn ok. 16% i Pb ok. 8% (tabela 8). Zawartość cynku w odpadach w obu testach kształtuje się na poziomie 0,44-0,43% (tabela 7 i 9) i jest zbliżona do zawartości cynku we frakcji pływającej, otrzymanej z wzboga-calnika Wemco. Natomiast zawartość ołowiu w odpadach dla testu drugiego (tabela 9) jest wyższa niż we frakcji pływającej otrzymanej w Wemco.
Tabela 8. Rozdział w cieczy ciężkiej jednorodnej materiału o wysokiej gęstości otrzymanego z nadawy surowej po separacji w CXR-1000 (test II)
Frakcja ciężarowa [g/dm3] Wychód[%] Zawartość[%] Uzysk
[%] wg danych analitycznych od całości od całości od operacji Zn Pb Fe Zn Pb Fe < 2,70 0,67 5,19 0,36 0,07 0,53 0,13 0,06 0,10 2,70-2,75 1,08 8,28 1,20 0,09 0,89 0,72 0,12 0,26 2,75-2,80 1,19 9,12 0,98 0,66 1,76 0,65 0,97 0,56 2,80-2,85 1,68 12,89 1,54 0,18 2,97 1,43 0,37 1,33 > 2,85 8,39 64,52 16,36 8,26 22,80 76,23 85,60 51,16 Suma 13,00 100,00 10,96 5,42 15,36 79,16 87,12 53,40Tabela 9. Rozdział w cieczy ciężkiej jednorodnej materiału o niskiej gęstości otrzymanego z nadawy surowej po separacji w CXR-1000 (test II)
Frakcja ciężarowa
[g/dm3]
Wychód[%]
Zawartość[%] Straty[%] wg danych analitycznych od całości od całości od operacji Zn Pb Fe Zn Pb Fe < 2,70 28,16 32,37 0,49 0,16 1,62 7,67 5,57 12,20 2,70-2,75 5,96 6,85 0,26 0,07 1,62 0,86 0,49 2,58 2,75-2,80 27,14 31,20 0,22 0,06 1,02 3,32 1,95 7,41 2,80-2,85 21,02 24,16 0,31 0,07 1,13 3,62 1,84 6,35 > 2,85 4,72 5,42 2,05 0,52 14,30 5,37 3,03 18,05 Suma 87,00 100,00 0,43 0,12 2,00 20,84 12,88 46,60 Podsumowanie badań
Wyniki badań wykazały, że zastosowanie technologii sortowania rentgenowskiego XRT pozwala na osiągnięcie porównywalnych wyników do tych, które uzyskiwane są metodą wzbogacania w cieczy ciężkiej zawiesinowej. Stosując sortowanie w separa-torze rentgenowskim z rudy zawierającej 1,8% Zn oraz 0,8% Pb, uzyskano masowo 13% (test II) materiału wzbogacanego o zawartości 10,95% Zn z uzyskiem 79% oraz 5,42% Pb z uzyskiem 87%. Z rozdziału w cieczy ciężkiej zawiesinowej otrzy-mano 19% materiału wzbogacanego o zawartości 7,63% Zn z uzyskiem 81% i 3,93% Pb z uzyskiem 93%. Nieco wyższe uzyski metali w cieczy ciężkiej osiąga się przy znacznie wyższym wychodzie produktu wzbogacanego (19% wychód w cieczy wobec 13% wychód przy rozdziale za pomocą XRT) i przy niższych zawartościach metali w tym produkcie: 7,63% Zn wobec 10,96% i 3,93% Pb wobec 5,42%. Należy nadmienić, że kontynuowane są badania przedmiotowej rudy nad optymalizacją warunków separacji, z zastosowaniem techniki rentgenowskiej XRT, dla podwyż-szenia efektywności proponowanej technologii. Zastąpienie wstępnego wzbogaca-nia w cieczy ciężkiej zawiesinowej przez zastosowanie suchych metod separacji umożliwi znaczne ograniczenie zużycia energii oraz wyeliminowanie obciążnika cieczy ciężkiej (żelazokrzemu). W efekcie istotnemu obniżeniu mogą ulec koszty wzbogacania.
Bibliografia
[1] Pretz T., Wotruba H.: Sensor Based Sorting 2012, Heft 128 der Schriftenreihe der GDMB Gesellschaft für Bergbau, Metallugrie, Rohstoff- und Umwelttechnik.
[2] Wotruba H., 2008, Stand der Technik der sensorgestützten Sortierung, BHM, 153. Jg., Heft 6.
[3] Wieniewski A., 2013, Raport – Projekt kluczowy nr POIG.01.03.01-24-019/08-00, Zada-nie 1, PodzadaZada-nie 1.4, Etap 2.
[4] http://www.comex-group.com [5] http://www.mintek.co
[6] http://www.redwave.at [7] https://www.tomra.com
