À l’ère moderne de l’extraction de l’or, la recherche d’une efficacité accrue, d’une réduction des coûts et d’une durabilité environnementale accrue a mené à une exploration continue de technologies et de matériaux novateurs. Le broyeur à spirale verticale, un pilier dans le domaine du broyage fin dans la métallurgie et la chimie, a longtemps été associé à l’utilisation de billes en acier à haute teneur en chrome comme média de broyage. Toutefois, cette approche traditionnelle présente plusieurs inconvénients importants.
On a constaté que l’utilisation de billes en acier à haute teneur en chrome dans les laminoirs à spirale verticale a un impact négatif sur la consommation de chemises en spirale. La nature abrasive des billes d’acier pendant le processus de meulage entraîne une usure accélérée des revêtements, nécessitant des remplacements plus fréquents. Cela entraîne non seulement des coûts directs liés à l’achat et à l’installation de nouvelles gaines, mais entraîne également des temps d’arrêt pour la maintenance, réduisant ainsi le débit de production global. De plus, l’usure des billes d’acier introduit une quantité importante de fer d’impureté dans le processus d’extraction d’or. Les impuretés de fer ont des conséquences considérables, en particulier au stade de la lixiviation. La présence de fer entraîne une consommation accrue de réactifs tels que le cyanure de sodium et la poudre de zinc. Le cyanure de Sodium, un réactif crucial dans le processus de cyanuration pour l’extraction de l’or, réagit avec les impuretés de fer, formant des complexes qui non seulement réduisent son efficacité dans la dissolution de l’or, mais augmentent également la consommation globale du réactif. Cela entraîne une augmentation des coûts de production et pose des défis environnementaux en raison de la nécessité d’éliminer correctement les déchets générés par l’utilisation accrue de réactifs.
À la lumière de ces défis, la recherche d’un média de broyage alternatif est devenue une priorité absolue dans l’industrie de l’extraction d’or. Les billes nano-céramiques sont apparues comme une solution prometteuse. Renommées pour leur résistance remarquable aux acides, aux alcalis et à l’usure, les billes nano-céramiques ont trouvé une application extensive dans les équipements de meulage fin comme les broyeurs à agitation verticale et les IsaMills. Leur nature inerte est un avantage important, car leurs débris d’usure ne se dissolvent pas dans le cyanure de sodium. Cette caractéristique est de la plus haute importance dans l’extraction de l’or, où l’intégrité du processus de lixiviation est cruciale pour maximiser la récupération de l’or tout en minimisant la consommation de réactifs.
La Mine d’or de Jinchiling est une étude de cas exemplaire dans l’application réussie de billes nano-céramiques. Les billes de céramique utilisées dans ce contexte possèdent une densité d’environ 3,7 g/cm³ et une dureté Mohs de 9. Ces propriétés physiques contribuent à leur haute résistance à l’usure, qui est environ un quart de celle des billes en céramique générale et un dixième remarquable de celle des billes en acier. En termes de rentabilité, ils offrent un avantage significatif, étant comparables en performance aux billes de zircone mais à seulement un tiers du coût. En outre, leur résistance aux hautes températures et aux acides et aux alcalis (à l’exception de l’acide fluorhydrique) améliore encore leur aptitude aux conditions difficiles de l’extraction de l’or. Par conséquent, Jinchiling Gold Mine a pris la décision stratégique d’adopter des billes nanocéramiques comme médium de broyage fin, avec l’objectif principal de réduire l’impact du fer impureté sur le processus de lixiviation. La composition chimique et les propriétés physiques de ces billes nanocéramiques, telles qu’elles sont détaillées dans le tableau 3, fournissent une compréhension complète de leurs caractéristiques matérielles et leur potentiel à révolutionner le processus de broyage.
Taux d’usure
Pour évaluer quantitativement la résistance à l’usure des billes nano-céramiques par rapport aux billes en acier à haute teneur en chrome, un test méticuleusement conçu du taux d’usure a été réalisé dans un broyeur à billes de laboratoire xmq-240 90. Des masses et des diamètres égaux des deux types de billes ont été placés dans le broyeur, ainsi que 1000 g d’eau et 50 g de chaux. Le processus de broyage a été effectué sur une durée totale de 48 heures, avec des intervalles de 6 heures pour les analyses intermittences. Après chaque intervalle de meulage, les billes étaient refroidies et pesées pour calculer le taux d’usure. La courbe du taux d’usure spécifique, illustrée à la Figure 2, montre une nette tendance. Les billes nano-céramiques et les billes en acier à haute teneur en chrome ont montré une augmentation du taux d’usure avec la progression de la machine à billes.#39; temps de fonctionnement de S. Cependant, après 48 heures de meulage, le taux d’usure des billes nano-céramiques n’a été mesuré qu’à 0,14 %, ce qui contraste fortement avec le taux d’usure de 1,30 % des billes en acier à haute teneur en chrome. Ces données démontrent de façon concluante qu’en laboratoire, le taux d’usure des billes nano-céramiques est environ un dixième de celui des billes en acier à haute teneur en chrome. Cette réduction significative du taux d’usure implique non seulement une durée de vie plus longue pour les médias de rectification, mais a également des implications importantes pour la réduction des besoins de maintenance et des coûts associés.
Système d’addition de boule
La mise en œuvre de billes nano-céramiques comme matériau de broyage dans l’usine verticale de la Mine d’or de Jinchiling a nécessité un examen attentif du système d’addition de billes. Au départ, une charge initiale de 21 tonnes de billes nanocéramiques a été introduite, les billes étant de dimensions φ25 mm, φ20 mm et φ13 mm dans un rapport de masse de 8:8:5. Après 15 jours d’essais industriels, une analyse de la finesse du produit a révélé que la proportion de produits inférieurs à 38 μm était d’environ 48%. On a constaté que ce pourcentage était inférieur de 6 points à celui des billes en acier à haute teneur en chrome. Une série de calculs et d’essais itératifs a permis de déterminer que la charge initiale optimale de la bille était de 24 tonnes. Le rapport de masse des billes a été réglé à 10:9:5 pour φ25 mm, φ20 mm et φ13 mm, respectivement, et un rapport d’addition de billes de 2:1 a été établi pour φ25 mm et φ20 mm. Ces paramètres raffinés garantissent une optimisation du processus de rectification, ce qui améliore la finesse du produit et l’efficacité globale de la rectification.
Concentration de meulage
La concentration de rectification est un facteur critique qui exerce une influence profonde sur l’efficacité de rectification. Lorsque la concentration de broyage augmente, la viscosité du lisier dans le laminoir augmente également, tandis que la fluidité diminue en même temps. Cela entraîne un temps de rectification plus long, car le fluide de rectification doit surmonter la résistance accrue. De plus, des concentrations de meulage plus élevées entraînent une plus grande flottabilité agissant sur les milieux de meulage. Cette réduction de la densité effective des médias conduit à un effet de meulage sous-optimal. Pour bien comprendre l’impact de la concentration de meulage sur les performances des billes nano-céramiques et des billes en acier à haute teneur en chrome, une étude comparative a été menée. Le tableau 4 présente la productivité du laminoir (calculée à -400 mailles) des deux types de billes sous différentes concentrations de meulage et taux de remplissage optimaux. Les données indiquent que la productivité de l’usine demeure relativement stable pour différentes concentrations de meulage. Cependant, un phénomène significatif a été observé lorsque la concentration de meulage a dépassé 70% avec des billes nano-céramiques. On a noté l’apparition de l’éjection de billes, et des expériences ultérieures ont révélé qu’à une concentration de meulage de 75%, l’éjection de billes devenait plus fréquente et plus grave. Cela a eu un impact négatif sur la production et l’efficacité de classification du cyclone. D’après ces résultats, la concentration de broyage optimale pour les billes nano-céramiques a été déterminée à (66 ±2)%. Cette gamme établit un équilibre entre la maximisation de l’efficacité de meulage et la minimisation de la survenance de problèmes opérationnels tels que l’éjection de billes.
Taux de remplissage
L’efficacité du processus de rectification est étroitement liée aux médias de rectification, et un taux de remplissage approprié est une condition préalable fondamentale pour améliorer l’efficacité de rectification. Les broyeurs verticaux possèdent la capacité unique de fournir une intensité de puissance plus élevée par unité de volume et de masse, assurant ainsi que les médias de broyage sont dotés d’une énergie suffisante pour effectuer l’opération de broyage efficacement. Dans le contexte des laminoirs verticaux, le taux de remplissage des fluides est directement proportionnel au courant tiré par le moteur. Dans des conditions de même capacité de traitement et concentration de broyage, la quantité de milieux peut être déduite en surveillant le niveau actuel. Au cours d’une série d’essais sur le terrain, on a déterminé que lorsque le courant du moteur principal est maintenu dans la plage de (13 ±2) a, le taux de remplissage atteint un niveau optimal de 50%. À ce taux de remplissage, le broyeur obtient la meilleure finesse de décharge, garantissant que le produit broyé répond aux spécifications souhaitées pour les étapes de traitement ultérieures.
Application et effets industriels
Consommation de cyanure de Sodium
Pour évaluer l’impact des billes nano-céramiques sur la consommation de cyanure de sodium dans le processus de cyanuration, des tests complets de lixiviation de cyanuration ont été effectués. Les produits de débordement obtenus par broyage à la fois avec des billes en acier à haute teneur en chrome et des billes nanocéramiques ont été soumis à une lixiviation sous une concentration contrôlée de cyanure de sodium comprise entre 0,40 % et 0,45 % pendant une durée de 36 heures. Les résultats, présentés dans les tableaux 5 et 6, fournissent des renseignements précieux. Les billes nano-céramiques, en raison de leur nature chimiquement inerte et stable, présentent une réaction minimale avec les alcalis. En revanche, l’usure des billes en acier à haute teneur en chrome entraîne une augmentation des impuretés de fer dans le produit. Ces impuretés de fer interagissent avec le cyanure de sodium, ce qui entraîne une consommation plus élevée de NaCN et une augmentation concomitante des impuretés de fer dans le lixiviat. Cela affecte non seulement la viabilité économique du processus, mais pose également des défis en termes de gestion des déchets et de conformité environnementale.
Vêtements de ballon
Les caractéristiques d’usure des billes en acier à haute teneur en chrome et des billes nano-céramiques diffèrent considérablement. Les billes en acier à haute teneur en chrome, au cours de leur utilisation, ont tendance à devenir excentriques. Cette déformation entraîne une réduction de leur surface spécifique, ce qui nuit à l’efficacité de rectification. Le taux global de décalage pour les billes en acier à haute teneur en chrome est d’environ 20%, un chiffre qui nécessite un réapprovisionnement fréquent de nouvelles billes. L’anomalie des billes en acier à haute teneur en chrome, illustrée à la Figure 3, illustre bien l’ampleur du problème. En revanche, après 6 mois de fonctionnement, une analyse des billes nano-céramiques récupérées dans le laminoir vertical a révélé que seul un nombre négligeable de billes étaient devenues décalées, avec un taux de décalage proche de zéro. L’analyse de l’usure des billes nano-céramiques a indiqué que l’usure pour différentes gammes de tailles était d’environ 1 mm, avec l’usure maximale indiquée à la Figure 4. Ces résultats mettent en évidence la résistance supérieure à l’usure et la stabilité dimensionnelle des billes nano-céramiques, qui se traduisent par des exigences de maintenance réduites et des performances globales de fraisage améliorées.
Un autre cas d’application à la Mine d’or de Xinyuan
À la Mine d’or de Xinyuan, une transformation similaire a été observée après l’adoption des billes nano-céramiques. Au début, la mine utilisait des médias de meulage traditionnels et faisait face à des problèmes tels que la consommation élevée de réactifs et l’entretien fréquent de l’équipement en raison d’une usure excessive. Lors du passage aux billes nano-céramiques, le taux d’usure des médias de broyage a été considérablement réduit. Le taux d’usure des billes nano-céramiques s’est avéré être d’environ 0,12% après un essai de meulage de 50 heures, tandis que les supports de meulage précédents avaient un taux d’usure d’environ 1,5%. Cette réduction significative de l’usure a entraîné une diminution de la fréquence du remplacement des fluides et des temps d’arrêt de maintenance.
Dans le procédé de lixiviation, la teneur en fer impureté dans le lixiviat a diminué d’environ 45% par rapport à l’utilisation des anciens médias de broyage. Cette réduction du fer d’impureté s’est directement traduite par une réduction de 12% de la consommation de cyanure de sodium. En outre, l’efficacité de broyage s’est améliorée, la proportion de particules fines dans le produit final augmentant d’environ 8 points de pourcentage. Le taux de remplissage du broyeur a été optimisé à 48% en ajustant le courant du moteur, et la concentration de meulage a été réglée à 65% après une série de tests, ce qui a encore amélioré les performances globales de meulage.
Conclusion Conclusion
En conclusion, l’application des billes nano-céramiques dans l’extraction de l’or représente un progrès technologique significatif. Leur résistance supérieure à l’usure et leurs propriétés de résistance acide-alcali, comme en témoigne un taux d’usure sensiblement inférieur à celui des billes en acier à haute teneur en chrome, offrent une multitude d’avantages. Grâce à une série d’essais industriels, des paramètres de fonctionnement optimaux pour leur utilisation dans les trains verticaux ont été établis, y compris les rapports de charge spécifiques des billes, la concentration de meulage, le courant de fonctionnement et le taux de remplissage. Dans des essais de lixiviation à petite échelle, les billes nanocéramiques ont démontré leur capacité à égaler l’efficacité de lixiviation de l’or des billes en acier à haute teneur en chrome tout en réduisant simultanément le fer impureté dans le lixiviat de 43%. Cette réduction du fer impureté a un effet en cascade, conduisant à une consommation réduite de NaCN et de CaO. Dans l’ensemble, l’adoption de billes nanocéramiques comme média de broyage améliore non seulement l’efficacité de la production, mais entraîne également des réductions substantielles des coûts d’exploitation. Au fur et à mesure que l’industrie minière aurifère continue d’évoluer, l’utilisation de billes nano-céramiques est susceptible de se généraliser, ce qui entraînera de nouvelles améliorations dans la durabilité et la rentabilité des procédés d’extraction de l’or.
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