Impact des billes d’alumine sur le broyage et la flottation du concentré brut de cuivre

1. Introduction Introduction

Dans le domaine complexe du traitement du minerai de cuivre, les étapes de broyage et de flottation jouent un rôle essentiel dans la détermination de l’efficacité et de la rentabilité globales de l’opération. Le choix traditionnel des médias de broyage, tels que les billes d’acier, est depuis longtemps la norme. Cependant, avec la demande croissante pour une efficacité accrue, des coûts réduits et des pratiques plus durables dans l’industrie minière, d’autres médias de broyage sont à l’étude. Les billes d’alumine, avec leurs propriétés uniques, ont émergé comme un changement de jeu potentiel. Cette étude approfondie approfondit l’impact de l’utilisation de billes d’alumine au lieu de billes d’acier pour le remoulage du concentré brut de cuivre, analysant divers aspects de l’efficacité de meulage et le taux d’usure à la consommation d’énergie et la performance de flottation.

2. Améliorer l’efficacité de meulage avec des billes d’alumine

2.1 expériences de taux de remplissage

L’utilisation de billes d’alumine pour le remoulage du concentré brut de cuivre a été méticuleusement évaluée selon différents taux de remplissage: 20%, 25%, 30%, 33% et 35%. Ces taux ont été choisis pour comprendre de façon exhaustive comment la proportion de médias de broyage dans le broyeur affecte le processus de broyage. Les résultats ont été remarquables. Lorsque le taux de remplissage a atteint 35%, il a fourni l’efficacité de broyage la plus élevée. À ce rythme, une étonnante 95,32% des particules étaient ≤76μm et 71,36% étaient ≤ 38,5μm. En comparant ces chiffres à ceux obtenus avec des billes d’acier, on a constaté que les billes d’alumine à un taux de remplissage de 35% présentaient des améliorations significatives. On a observé une augmentation de 3,63% de la proportion de particules ≤76μm et une augmentation de 7,45% de la proportion de particules ≤ 38,5μm. Ceci indique que les billes d’alumine, remplies de manière optimale, peuvent obtenir un produit à grain plus fin, ce qui est crucial pour les processus de flottation ultérieurs.

2.2 avantages de l’usure et de la consommation d’énergie

En plus de la distribution granulométrique améliorée, les billes d’alumine ont démontré d’autres avantages remarquables. Leur usure a diminué de 82,14 % par rapport aux billes d’acier. Cette réduction de l’usure est d’une grande importance car elle a un impact direct sur les coûts d’exploitation. Les billes d’acier, en raison de leur corrosion mécanique et électrochimique pendant le processus de meulage humide, ont tendance à se dégrader avec le temps. Cette dégradation affecte non seulement leur efficacité de rectification, mais nécessite également des remplacements fréquents. Avec les billes d’alumine, la nécessité de tels remplacements fréquents est considérablement réduite.
De plus, la consommation d’énergie a été réduite de 56,70 % lors de l’utilisation de billes d’alumine. Dans une industrie où les coûts énergétiques peuvent représenter une part importante des dépenses globales, cette réduction est une aubaine majeure. La réduction de la consommation d’énergie permet non seulement de réaliser des économies de coûts, mais s’aligne également sur l’importance croissante accordée à des pratiques minières durables à l’échelle mondiale. Ainsi, les billes d’alumine s’avèrent être une alternative très efficace et rentable aux billes d’acier dans le broyage du concentré brut de cuivre.

3. Défis dans le remoulage des concentrés bruts de cuivre

3.1 questions relatives à la bille d’acier

Les méthodes traditionnelles de rectification par voie humide qui reposent sur des billes d’acier font face à de nombreux défis. Les forces mécaniques en jeu lors du meulage, combinées à la corrosion électrochimique dans l’environnement humide, causent une usure importante des billes d’acier. Au fil du temps, l’usure continue entraîne une dégradation de la forme et de la taille des billes d’acier. Ceci a, à son tour, un effet néfaste sur l’efficacité de rectification. Les billes en acier de forme irrégulière et usée ne sont plus en mesure de broyer le concentré brut de cuivre aussi efficacement que lorsqu’elles étaient neuves.
Pour maintenir un certain niveau d’efficacité de meulage, les billes d’acier doivent être remplacées fréquemment. Ce remplacement fréquent implique non seulement le coût d’achat de nouvelles balles, mais aussi le travail et le temps requis pour le processus de remplacement. De plus, les temps d’arrêt pendant la période de remplacement perturbent davantage le flux de production, ce qui entraîne une augmentation globale des coûts d’exploitation.

3.2 la promesse des billes d’alumine

Pour relever ces défis et améliorer l’efficacité du broyage tout en réduisant les coûts, d’autres médias de broyage tels que les billes en céramique d’alumine ont fait l’objet d’études approfondies. Les billes d’alumine sont réputées pour leur haute résistance, leur dureté, leur résistance à l’usure et leur stabilité chimique. Ces propriétés les rendent très appropriés pour diverses industries. Dans l’industrie de la céramique, leur résistance à l’usure garantit des performances durables dans le meulage des matériaux céramiques. Dans l’industrie du verre, ils peuvent broyer efficacement les matières premières en verre sans contaminer le produit en raison de leur stabilité chimique. Dans l’industrie chimique, ils peuvent résister à des environnements chimiques difficiles lors des processus de broyage.
Dans le secteur minier, l’adoption des billes d’alumine augmente progressivement. Leur durabilité et leurs performances supérieures offrent une solution viable aux problèmes associés aux billes en acier. Cette étude se concentre spécifiquement sur la façon dont les billes d’alumine à 95% peuvent améliorer l’efficacité de broyage et les performances de flottation dans le remoulage de concentré de cuivre brut, offrant une alternative durable et économique pour l’industrie minière.

4. Remoulage - procédé de flottation pour concentré brut de cuivre

4.1 le procédé de l’usine de traitement de Sizhou de la Mine de cuivre Dexing (Phase II)

L’usine de traitement de la Mine de cuivre de Dexing Sizhou (Phase II) est une opération à grande échelle qui traite 20 000 tonnes de minerai par jour. Le processus de remoulage est ici une opération à plusieurs étapes et hautement coordonnée.
Le premier stade du concentré brut subit une pré-classification. Cette première étape est cruciale car elle sépare les particules grossières et fines du concentré rugueux. Le refoulement, constitué de particules plus grosses, est ensuite dirigé vers le broyeur à boulets pour le rebroyage. Le broyeur à boulets est l’endroit où la réduction de taille réelle des particules a lieu. Le rejet du procédé de remoulage, ainsi que les concentrés de deux étapes de récupération, entrent dans la classification d’inspection. Cette étape permet d’affiner la répartition granulométrique, en veillant à ce que seules les particules de taille optimale avancent dans le processus. Le trop-perçu provenant de la classification d’inspection fusionne ensuite avec le trop-perçu de préclassification avant de passer à l’étape de séparation cuivre-soufre. Cette séparation cuivre-soufre est une étape critique dans l’obtention du concentré de cuivre final.
Ce processus à plusieurs étapes est conçu pour assurer une distribution granulométrique optimale pour la flottation et la récupération ultérieure des métaux. Chaque étape est soigneusement orchestrée pour maximiser l’efficacité du processus global et la qualité du concentré de cuivre final.

5. Installation expérimentale

5.1 performances des supports de meulage à billes d’acier

Les billes de meulage en acier, avec leur haute densité, ont certaines caractéristiques qui affectent le processus de meulage. Leur densité augmente la charge du broyeur, ce qui peut initialement sembler bénéfique pour le broyage. Cependant, au fil du temps, ils subissent une usure et une déformation importantes. Les données de l’étude montrent que le taux d’usure moyen des billes d’acier est de 28g/t.
Dans l’essai de meulage des billes d’acier, on a utilisé des billes de 35mm avec un taux de remplissage de 35%. Les résultats de cet essai étaient les suivants: dans le débordement de préclassification, 95,06% des particules étaient ≤76μm et 75,95% étaient ≤ 38,5μm. Dans le cas du trop-plein de la classification d’inspection, 85,43% des particules étaient ≤76μm et 52,44% étaient ≤ 38,5μm. Le débordement total comportait 91,69% de particules ≤76μm et 63,91% ≤ 38,5μm. L’efficacité de meulage a été mesurée à 0,887 t/(mm°·h).
Les billes d’acier, en raison de leur haute densité, ont tendance à surmoudre les matériaux. Ce surmeulage conduit à la génération de particules fines excessives. Ces particules fines excessives peuvent avoir un impact négatif sur les performances de flottation. De plus, la corrosion des milieux de meulage en acier entraîne la libération d’ions de fer. Ces ions de fer peuvent modifier la chimie du lisier, ce qui réduit l’efficacité de flottation.

5.2 essai de broyage à billes d’alumine

Pour l’essai de broyage à billes d’alumine, on a utilisé des billes de broyage à l’alumine de 15mm, 25mm et 35mm avec un rapport de charge initial de 3:4:3. Une fois le taux de remplissage optimal déterminé, seules les billes d’alumine de 35mm ont été remplies. Les conditions d’essai pour les billes de meulage en acier et en alumine ont été maintenues identiques pour assurer une comparaison précise et équitable.
Les billes d’alumine, avec leur densité plus faible et leur résistance à l’usure plus élevée, créent un environnement de rectification unique. Leur faible densité signifie qu’ils ne surbroient pas les matériaux autant que les billes d’acier, réduisant ainsi la production de particules fines inutiles. Leur haute résistance à l’usure garantit qu’ils conservent leur forme et leur taille pendant une plus longue période, offrant des performances de rectification plus cohérentes. Cette combinaison de propriétés contribue à assurer des conditions optimales de remoulage pour le concentré de cuivre brut.

6. Principales conclusions

6.1 effet du taux de remplissage sur l’efficacité de meulage

L’étude a testé des taux de remplissage de billes d’alumine de 20%, 25%, 30%, 33% et 35%, tout en conservant des billes d’acier à un taux de remplissage de 35% à des fins de comparaison. Les résultats ont clairement démontré l’impact du taux de remplissage sur l’efficacité de meulage.
Avec un taux de remplissage de 20%, le rendement des billes d’alumine était légèrement inférieur à celui des billes d’acier. Comme le taux de remplissage augmentait mais restait inférieur à 35%, la teneur en particules fines dans le débordement des billes d’alumine était inférieure à celle des billes d’acier. Cependant, lorsque le taux de remplissage atteint 35%, la finesse de débordement des billes d’alumine est supérieure à celle des billes d’acier. Avec 95,32% de particules ≤76μm et 71,36% ≤ 38,5μm, les billes d’alumine à ce taux de remplissage ont obtenu un produit à grain plus fin.
Ces résultats suggèrent une corrélation positive entre l’augmentation des taux de remplissage des billes d’alumine et l’amélioration de l’efficacité de meulage. De plus, la stabilité chimique des billes d’alumine joue un rôle crucial. Il empêche la libération d’ions métalliques indésirables, ce qui aide à maintenir un environnement de lisier plus stable pour le processus de flottation subséquent. Un environnement stable de lisier est essentiel pour une flottation efficace car il permet aux réactifs de flottation d’interagir plus efficacement avec les particules de cuivre.

6.2 taux d’usure des billes de meulage de l’alumine

Un essai de suivi d’un demi-mois A été effectué pour déterminer le taux d’usure des billes d’alumine. Les résultats ont été étonnants. On a constaté que le taux d’usure moyen des billes d’alumine était de 4,7g /t, ce qui est nettement inférieur au taux d’usure de 28g/t des billes d’acier. Cela représente une réduction de l’usure de 83,21 %.
Cette réduction substantielle de l’usure a plusieurs conséquences. Tout d’abord, elle permet de réaliser d’importantes économies de coûts. Avec un taux d’usure inférieur, la consommation de médias de meulage est réduite, ce qui signifie moins d’argent doit être dépensé pour l’achat de nouvelles balles. Deuxièmement, le taux d’usure plus faible minimise les temps d’arrêt requis pour le réapprovisionnement de la bille. Dans une exploitation minière continue, minimiser les temps d’arrêt est crucial pour maintenir une productivité élevée. Ainsi, le taux d’usure plus faible des billes d’alumine réduit non seulement les coûts, mais améliore également l’efficacité globale du processus.

6.3 consommation d’énergie des billes de broyage d’alumine

La consommation d’énergie du processus de broyage est une préoccupation majeure dans l’industrie minière. L’étude a comparé la consommation d’énergie du broyeur à billes en alumine et du broyeur à billes en acier. Le broyeur à billes d’alumine a fonctionné pendant 2738,7 heures et a consommé 190 734,48 kWh, avec une consommation unitaire d’énergie de 0,084 kWh/t. En revanche, le train à billes en acier a fonctionné pendant 2773,18 heures et a consommé 502.208,96 kWh, avec une consommation unitaire d’énergie de 0,194 kWh/t.
Le passage aux billes d’alumine a entraîné une réduction de 56,70 % de la consommation d’énergie. Cette réduction de la consommation d’énergie est non seulement bénéfique du point de vue des économies de coûts, mais aussi du point de vue de la durabilité environnementale. Une consommation d’énergie réduite signifie une empreinte carbone réduite, ce qui est conforme aux efforts mondiaux visant à rendre l’industrie minière plus respectueuse de l’environnement.

6.4 Impact sur les performances de flottation

Une étude de 20 jours A été effectuée pour comparer les indicateurs de flottation avant et après le passage aux billes d’alumine. Les résultats ont montré que l’interrupteur avait un impact minimal sur les performances de flottaison. En fait, la qualité finale du concentré de cuivre et le taux de récupération du cuivre ont été légèrement améliorés par rapport à l’utilisation de billes d’acier.
L’amélioration des performances de flottaison peut être attribuée à plusieurs facteurs. Les billes d’alumine produisent moins de particules ultrafines lors du broyage. Les particules ultrafines peuvent parfois interférer avec le processus de flottation en provoquant une agglomération indésirable ou en étant trop petites pour être captées efficacement par les bulles de flottation. En outre, la stabilité chimique des billes d’alumine aide à maintenir la chimie stable des boues. Une chimie stable du lisier est essentielle au bon fonctionnement des réactifs de flottation, qui sont responsables de la séparation sélective des particules de cuivre de la gangue.

7. Conclusion Conclusion

En conclusion, les billes d’alumine se sont avérées être un remplacement efficace des billes d’acier dans le remoulage du concentré brut de cuivre, offrant une multitude d’avantages significatifs.
Avec un taux de remplissage de 35%, les billes d’alumine ont obtenu des résultats de meulage plus fins que les billes d’acier. Avec 95,32% de particules ≤76μm et 71,36% ≤ 38,5μm, ils ont surclassé les billes d’acier en termes de distribution de la taille des particules, ce qui est crucial pour une flottation efficace.
Le taux d’usure des billes d’alumine a chuté de 83,21 % par rapport aux billes d’acier. Cette réduction de l’usure réduit non seulement les coûts d’exploitation, mais augmente également la longévité des supports de rectification, réduisant la fréquence des remplacements et minimisant les temps d’arrêt.
La consommation d’énergie a été réduite de 56,70 % en utilisant des billes d’alumine. Cette réduction de la consommation d’énergie contribue à la fois à la rentabilité et à la durabilité environnementale, ce qui rend l’exploitation minière plus rentable et plus respectueuse de l’environnement.
Malgré les changements importants dans les milieux de broyage, les performances de flottation sont demeurées stables, avec de légères améliorations dans la teneur finale du concentré de cuivre et le taux de récupération. Cela indique que le passage aux billes d’alumine n’a pas d’incidence négative sur le processus global de récupération du cuivre.
En résumé, l’adoption de billes de broyage en alumine dans le traitement du concentré de cuivre offre une efficacité de broyage supérieure, des coûts d’exploitation inférieurs et une durabilité accrue. Leur utilisation dans les opérations minières représente une avancée significative vers des solutions de traitement des minéraux efficaces, rentables et écologiques. Alors que l’industrie minière continue de chercher des moyens d’améliorer ses procédés et de réduire son impact environnemental, les billes d’alumine sont susceptibles de jouer un rôle de plus en plus important à l’avenir.