Измерение проводимости для концентрации минералов в процессе вод: подход Shanghai ChiMay

Концентрация минералов в процессе водах горного дела напрямую влияет на восстановление флотации, кинетику выщелачивания и последующую экстракцию растворителем. Общие растворенные вещества, сульфаты и специфические ионы все влияют на химию, а самым простым и надежным индикатором общего ионного нагрузки является проводимость. Тем не менее, многие горнодобывающие предприятия рассматривают проводимость как вторичное измерение, установленное для соблюдения норм, а не для контроля процесса. Инженеры Shanghai ChiMay считают проводимость самым недоиспользуемым измерением в инструменте минераловедения, и эта техническая заметка объясняет, почему и как ее использовать.

Основные выводы для металлургов и процессных инженеров

• Проводимость сильно коррелирует с общими растворенными веществами и является быстрым, надежным сигналом процесса
• Правильный тип датчика зависит от жидкости: тороидальный для загрязненных услуг, контактный для чистых потоков
• Компенсация температуры должна быть правильно настроена для доминирующих ионных видов
• Тенденции проводимости предсказывают производительность флотации и выщелачивания более надежно, чем выборочные пробы
• Скоординированная сеть проводимости по всему заводу более ценна, чем любое отдельное измерение

Что проводимость говорит металлургу

В процессе флотации цветных металлов проводимость несет информацию о:

• Общей нагрузке электролита от процессной воды, воды для восстановления и добавления реагентов
• Концентрации сульфатов, которая влияет на химию пульпы и потребление реагентов
• Ионах жесткости, которые взаимодействуют с коллекторными и депрессантами
• Непреднамеренном разбавлении или изменениях концентрации, которые влияют на качество и восстановление

В процессе выщелачивания проводимость отслеживает потребление кислоты или цианида, кинетику выщелачивания и накопление растворенных металлов. В каждом случае сигнал быстрый, надежный и дешевле по сравнению с химическим анализом. Ограничение заключается в интерпретации, а не в измерении.

Выбор правильной технологии датчиков

В минераловедении используются две основные группы датчиков проводимости:

Тороидальные (безэлектродные) датчики проводимости – Используют два связанных тороида для индукции и измерения тока в жидкости. Поскольку нет открытых электродов, загрязнение и покрытие оказывают гораздо меньшее влияние на точность. Тороидальные датчики являются правильным выбором для подводящих линий, выщелачивающих суспензий и линий воды для восстановления, где ожидается загрязнение.

Контактные (на основе электродов) датчики проводимости – Используют платиновые или графитовые электроды в прямом контакте с жидкостью. Они более точны при низкой проводимости и дешевле, но быстро выходят из строя в загрязненных условиях. Контактные датчики подходят для чистой процессной воды, конденсата и финального сброса после полировки.

Типичный завод по переработке минералов использует оба типа, с тороидальными датчиками в секциях обработки суспензий и контактными датчиками в системах чистой воды. Shanghai ChiMay предлагает обе технологии в промышленных передатчиках, разработанных для интеграции на заводе.

Компенсация температуры: деталь, которая имеет значение

Проводимость изменяется с температурой примерно на два процента на градус Цельсия, но точный коэффициент зависит от ионных видов в жидкости. Завод, который сообщает проводимость при “референсной температуре 25 градусов” без указания алгоритма компенсации, производит значение, которое колеблется в зависимости от сезона.

Лучшие практики в минераловедении:

• Используйте линейную компенсацию температуры только для потоков, доминируемых простыми солями
• Переключитесь на нелинейный или химически специфический алгоритм для воды, богатой сульфатами
• Настройте передатчик с фактическим коэффициентом, измеренным на образцах завода
• Документируйте конфигурацию, чтобы будущие операторы могли интерпретировать исторические данные

Передатчики Shanghai ChiMay поддерживают несколько алгоритмов компенсации и позволяют пользователю вводить пользовательский коэффициент, что имеет значение, когда стандартная библиотека не соответствует химии завода.

Сеть точек проводимости

Одно измерение проводимости информативно, но ограничено. Скоординированная сеть гораздо более мощная. Для типичного концентратора рекомендуемые точки измерения:

1. Подача пресной воды на мельницу
2. Резервуар процессной воды после добавления реагента
3. Вода для восстановления из хвостового пруда
4. Подача в каждую ячейку флотации, где химия значительно варьируется
5. Финальная линия хвостов
6. Точка соблюдения сброса

С этой сетью металлург может быстро отличить проблему флотации, вызванную химией воды для восстановления, от проблемы, вызванной изменчивостью руды или дозировкой реагентов. Инвестиции в дополнительные датчики невелики по сравнению со значением одной точки восстановления.

Использование проводимости для предсказания восстановления

Не существует универсальной корреляции между проводимостью и восстановлением флотации, но для любого данного типа руды и схемы связь обычно сильная. Шахты, которые инвестировали в непрерывное измерение проводимости, обычно обнаруживают:

• Восстановление заметно падает, когда проводимость воды для восстановления превышает порог, специфичный для руды
• Порог можно определить из шести до девяти месяцев парных данных
• Как только порог известен, проводимость становится операционным сигналом тревоги
• Оперативный ответ на колебания проводимости может сохранить от одного до двух процентов восстановления

В операции с производительностью 30,000 тонн в день одно до двух процентов восстановления на руде цветных металлов является значительным числом. Инвестиции в парк датчиков многократно окупаются за счет улучшенной металлургической производительности.

Общие ошибки в измерении проводимости

Горные предприятия, которые испытывали трудности с измерением проводимости, обычно совершали одну или несколько из следующих ошибок:

• Использовали контактный датчик в загрязненных условиях; показания колебались в течение нескольких недель
• Пропустили настройку компенсации температуры; данные корректны только в один сезон
• Установили в застойной зоне; показание отражает мертвый объем, а не живой поток
• Пропустили калибровку после установки; абсолютное значение ненадежно
• Рассматривали сигнал как самостоятельный; нет интеграции с историком или интерфейсом оператора

Каждую из этих ошибок можно исправить, но для этого требуется целенаправленное внимание на этапе закупки и ввода в эксплуатацию.

Заметки по установке и обслуживанию

Правильно установленный датчик проводимости:

• Находится в полностью турбулентной зоне, ниже смешивания
• Установлен под углом, способствующим самоочистке, где это возможно
• Имеет изоляционный клапан или инструмент для вставки для удаления в процессе работы
• Калибруется с использованием стандартного раствора, отслеживаемого до признанного эталона
• Проверяется ежемесячно по сравнению с портативным эталоном для абсолютной точности

Тороидальные датчики требуют менее частой очистки, чем контактные датчики, но ни один из них не является свободным от обслуживания. Документированный график очистки и калибровки необходим для надежных данных.

Сравнение проводимости с альтернативными измерениями

Для концентрации минералов в процессной воде альтернативы проводимости включают:

• Общие растворенные вещества по гравиметрическому анализу – Точные, но медленные и трудоемкие
• Ионоизбирательные электроды для специфических ионов – Полезны, когда один ион доминирует, но дорогие и требовательные
• Показатель преломления – Ограничен чистыми потоками, неподходящими для суспензий
• Плотность – Полезна для суспензий, но плохой прокси для ионной нагрузки

В каждом сравнении проводимость выигрывает по скорости, надежности и стоимости. Ограничение заключается в том, что это общее измерение, а не специфическое для ионов. Для большинства операционных вопросов это ограничение не имеет значения; для некоторых требуется дополнить проводимость целевым анализом.

Заключение

Проводимость является самым экономически эффективным измерением процесса в реальном времени в минераловедении, и она остается недоиспользуемой на многих горных участках. Технологические решения хорошо понятны, требования к установке просты, а ценность для металлурга велика. Датчики и передатчики проводимости Shanghai ChiMay созданы для диапазона услуг, встречающихся в заводе по переработке минералов, от чистой пресной воды до загрязненных линий для восстановления и суспензий, а технический подход, описанный здесь, отражает то, что последовательно работает на действующих заводах, а не то, что выглядит привлекательно в брошюре.