on-line Überwachung von Korngröße und Partikelkonzentration in Erzsuspensionen
Die Gewinnung mineralischer Rohstoffen beginnt mit dem Abbau der wertstoffhaltigen Erze, die anschließend in Brech- und Mahlwerken zerkleinert werden. Die anfänglich tonnenschweren Gesteinsbrocken werden auf wenige Zehntelmillimeter herunter gemahlen. Diese Zerkleinerung, die oft sechs Zehnerdekaden in der Partikelgröße überstreicht, erfolgt in mehreren Verfahrensschritten. Klassischen Brecher übernehmen die Grobzerkleinerung. Die primäre und sekundäre Vermahlung findet in autogenen (AG) oder semiautogenen (SAG) Mühlen und in Kugel- oder Stabmühlen statt. Liegt der Rohstoff hinreichend fein verteilt vor, wird er in nasschemischen Flotationszellen nach Wertstoff und taubem Gestein (Restmineral) klassiert. Das gewonnene Wertstoffsubstrat wird als Konzentrat bezeichnet.
Typische Partikelgrößenverteilungen gemessen am Austrag einer SAG-Mühle zur Vorzerkleinerung und am Mühlenausgang der finalen Kugelmühle (Konzentrat)
Der Partikelgröße kommt bei diesem Prozess eine besondere Bedeutung zu. Sind die Partikel zu groß, können unerwünschte Begleitmineralien nicht vom Erz getrennt werden. Das gewonnene Erzkonzentrat besitzt nur eine geringe Reinheit. Eine Übermahlung hingegen verursacht hohe Mahlkosten bei geringem Durchsatz sowie einen erhöhten Chemikalienbedarf in der Flotation. Weiterhin reagieren Flotationszellen sensitiv auf Feststoffüberladung. Ein weiterer relevanter Prozessparameter ist somit auch die Feststoffkonzentration der den Flotationszellen zugeführten Erzsuspensionen.
Verlauf der Partikelgrößen über einige Tage hinweg: Feinanteile <45µm bzw. <75µm sind gegenläufig zur Feststoffkonzentration | Steigt der Feststoffanteil (Überfrachten der Mühle) geht der Feinanteil im Erzschlamm zurück und umgekehrt
Die Einhaltung der idealen Korngröße sowie der Feststoffbeladungen im Übergang von der letzten Mahlstufe zur Flotationszelle setzt eine Überwachung der Erzsuspension in Echtzeit voraus. Diese messtechnische Aufgabe stellt hohe Anforderungen an die anzuwendende Technologie. So gilt es zum einen relevante und repräsentative Probenmengen aus den gewaltigen Hauptproduktströmen zu erfassen. Zum anderen erfordern die mit hoher Geschwindigkeit strömenden, abrasiven Mineralschlämme eine robuste und verschleißfeste Sensorik.
- Bestimmung der Reinheit des Erzkonzentrates anhand der Partikelgröße
- kontinuierliche und zeitnahe Kontrolle von Partikelgröße und Feststoffkonzentration beim Mahlen und Sichten
- Vermeidung von Übermahlung und Reduzierung des Energieverbrauchs
- Prozessoptimierung und Anlagensteuerung in Echtzeit durch Anbindung der Messtechnik an Prozessleitsysteme
- Kontrolle der Feststoffkonzentration in der Flotation
Bessere Partikel mit besten Instrumenten
Das auf Ultraschallextinktion basierende Messsystem OPUS erfüllt diese Anforderungen und leistet eine simultane Echtzeitanalyse – sowohl der Partikelgrößenverteilung als auch der Feststoffkonzentration. Die akustische Messmethode erlaubt das Eintauchen der Ultraschallmesssonde direkt in den Volumenstrom und analysiert auf diese Weise bis zu 300 Liter unverdünnten und unkonditionierten Mineralschlamm binnen weniger Minuten.
Um mehrere Mahllinien mit nur einem einen OPUS-Sensor überwachen zu können, kommt in der Praxis häufig eine Kombination von Primärprobenehmern und einem MULTIPLEXER zur Anwendung. Dabei werden zunächst Teilströme aus bis zu vier Hauptproduktströmen abgezweigt und auf den MULTIPLEXER geführt. Dieser sorgt vollautomatisch für eine geordnete Probenzuführung auf den OPUS-Sensor, der nahtlos in den MULTIPLEXER integriert ist. Der Einsatz des MULTIPLEXERs sorgt weiterhin für einen reduzierten Produktstrom in der Messzone des OPUS-Sensors, was die bereits sehr guten Standzeiten weiter deutlich erhöht.
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Applikationsstärken
- hohe statistische Sicherheit durch große Probenmengen | bis zu 300 l je Analyse
- Analysen im vollen Volumenstrom ohne Probenverdünnung
- klassische Auflösung in 31 Größenklassen
- simultane Analyse von Feststoffkonzentration und Partikelgröße
- robustes Design ohne bewegte Teile
- verschleißarme Ultraschallwandler
- multiplexfähig | Kontrolle mehrerer Mahllinien
- gute Vergleichbarkeit mit Ergebnissen einer Siebanalyse
Kundennutzen
- optimale Ausbringung bei hoher Konzentratgüte
- Reduzierung des Energieverbrauchs durch Vermeidung von Übermahlen sowie während der Flotationsprozesse
- optimale Flotation mit reduziertem Chemikalieneinsatz dank konstanter Suspensionsqualität | Verbesserung der Rohstoffeffizienz
- Havarie-Vermeidung in den Flotationszellen
- Kontrolle und Steuerung des Mühlenzulaufs bei schwankender Zusammensetzung des Aufgabegutes
