Лабораторный барабан для окомкования руды

Кучное выщелачивание гораздо чаще проваливается на проницаемости, чем на химии. Дроблёная руда с высоким содержанием мелочи, увлажнённая и уложенная в штабель, проседает в непроницаемую массу; раствор идёт по нескольким предпочтительным путям и обходит большую часть штабеля. Окомкование существует, чтобы этого не было: мелочь связывается с более крупными частицами влагой и связующим, слой сохраняет структуру пустот под нагрузкой, и раствор фильтруется достаточно равномерно, чтобы кинетика выщелачивания что-то значила.

Скорость барабана — расчёт, а не предпочтение

Критическая скорость — та, при которой содержимое начинает центрифугироваться к стенке и перестаёт перекатываться: Nc = 42,3 / √D, об/мин при D в метрах. У барабана 0,4 м критическая равна 67 об/мин; работа при 30–50 % даёт 20–33 об/мин. Вне этого окна материал либо недостаточно перекатывается (ниже), либо прилипает к стенке (выше), и в обоих случаях окатыши выходят плохо сформированными.

Именно поэтому лабораторный барабан имеет частотный привод и тахометр: скорость — не регулировка для удобства, а переменная, определяющая интенсивность смешения, и её нужно уметь записать и повторить.

Влага — переменная с самым узким окном

При возможном диапазоне 9–25 % влаги рабочее окно для руды цветных металлов лежит между 12 и 16 %, и вне его результат меняется заметно: ниже — мелочь не связывается и остаётся пылью, которая осыпается; выше — масса становится пастой, и окатыши слипаются в слишком крупные шары.

Практика — пройти сетку: 10, 12, 14 и 16 %, и судить по распределению крупности окатышей и по тому, сколько материала налипает на барабан, а не только по внешнему виду. Оптимум обычно лежит в более узкой полосе, чем подсказывает сетка, и найти его — цель опыта.

Химия связующего, и почему обычно это известь

Известь делает две вещи: связывает мелочь пуццолановой реакцией при наличии кремнезёма и глинозёма и поднимает pH слоя. Для золота и большинства цветных металлов повышенный pH желателен: он снижает расход цианида или стабилизирует железо. Типичная доза 5–15 кг/т, а избыток виден по слою, который становится хрупким и даёт мелочь при орошении.

Цемент вводится, когда ограничением является механическая прочность — некоторые никелевые латериты и окислы меди — при 5–10 кг/т и гидратации 24 часа до укладки. Есть схемы, где применяют и то и другое: известь для pH, цемент для прочности.

Что должен измерить цикл опытов

• Распределение крупности окатышей при каждой влажности и дозе, с долей ниже 1 мм — именно она разрушается в штабеле.
• Прочность во влажном состоянии: сброс с фиксированной высоты или мягкое мокрое просеивание, до и после имитации орошения.
• Скорость фильтрации в колонне при высоте слоя промышленного штабеля, а не лабораторного.
• Фактический расход связующего на тонну со взвешиванием извести и руды.
• Время пребывания в барабане: в производстве 1–3 минуты, в лабораторной партии 3–9.
• Сравнение с той же рудой без окомкования: без этой базы непонятно, что дал барабан.

Масштабирование не прямое: промышленный барабан намного больше, и интенсивность смешения отличается. Масштабируют по влажности, дозе связующего и получаемой прочности, а затем подтверждают скорость фильтрации в колонне. Размер барабана в итоге — расчёт времени пребывания.