Un'azienda mineraria messicana migliora le operazioni con sei decanter

Una grande azienda messicana operante nel settore minerario aveva bisogno di migliorare il recupero dell'acqua per uso industriale per fornire acqua riciclata al suo circuito di flottazione per la separazione ed estrazione dei materiali.

I materiali metalliferi di tutto il mondo vengono estratti per i loro richiestissimi minerali. La crescita della popolazione, le nuove tecnologie e la volontà di migliorare il clima stanno spingendo le miniere a fornire più minerali per far funzionare il mondo odierno. I processi minerari utilizzano l'acqua come agente per miscelare, lisciviare, trasportare o trasformare i minerali dal minerale metallifero. A livello globale, l'acqua è una delle nostre risorse più preziose e il settore minerario si assume seriamente la responsabilità di riutilizzarla e riportarla al suo stato naturale. 

Contesto

Questa grande azienda mineraria è leader mondiale nell'estrazione di prodotti fluorurati che svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare la vita quotidiana in una vasta gamma di applicazioni, tra cui anche l'edilizia, le batterie, i polimeri, i refrigeranti, i dispositivi medici e gli ingredienti farmaceutici attivi, ma non solo.

L'azienda fornisce soluzioni per una varietà di mercati attraverso un'ampia gamma di applicazioni di prodotti: metspar, acidspar, acido fluoridrico, anidrite, trifluoruro di alluminio, refrigeranti, propellenti medicali, stoccaggio energetico, e propellenti tecnici. I prodotti sono adatti per una vasta gamma di applicazioni, tra cui il trattamento medico, la refrigerazione commerciale, l'automotive, l'edilizia e i servizi pubblici.

Si tratta del maggior produttore di fluorite al mondo, che rappresenta oltre il 20% dell'approvvigionamento globale e produce circa il 10% dell'approvvigionamento globale di acido fluoridrico. Questi prodotti sono utilizzati da centri di produzione in Messico, Regno Unito, Stati Uniti e Giappone. La struttura diretta, dalla miniera al mercato, garantisce una catena di fornitura sicura per i clienti in un'ampia gamma di applicazioni e settori per il prodotto.

La sfida

L'attività mineraria con sede in Messico non è stata in grado di ottenere i risultati di produzione richiesti utilizzando ispessitori e idrocicloni convenzionali. L'azienda estrae un prodotto in un sito con una quantità molto limitata di acqua, necessaria invece per il suo funzionamento. La cosa più intelligente da fare è riciclare l'acqua. Tuttavia, in questo processo veniva usata un'ampia superficie di bacini di decantazione dell'acqua. Nel corso di circa 25 anni, si è accumulato un grande volume di materiale molto fine nel circuito dell'acqua, depositandosi in modo poco naturale. 

L'azienda mineraria aveva bisogno di trovare una soluzione, in parte perché spendeva moltissimo (1 milione di dollari al mese) per l'acquisto dell'acqua. L'acqua potenziava il processo e consentiva di proseguire la produzione, ma alla fine iniziarono a esaurire lo stoccaggio a causa dei volumi di acqua non conforme alle specifiche e con posa fine. Il prodotto di valore è stato elaborato in vari modi. I tassi di sedimentazione dei solidi erano inaccettabili e imprevedibili per gli ispessitori e gli idrocicloni a forza di gravità. In generale, una percentuale del materiale, composta dalle frazioni più grandi e più dense, si è stabilizzata a tassi accettabili, mentre invece i tassi di stabilizzazione della frazione fine hanno portato alla sua uscita dal sistema ancora in sospensione. Questa condizione nel tempo ha creato enormi volumi di acqua che non potevano essere riutilizzati o scaricati. L'azienda aveva bisogno di una soluzione che potesse facilitare l'estrazione delle particelle a rapida deposizione e catturare le particelle fini in un unico passaggio ad alta portata volumetrica, qualcosa di unico e tecnicamente orientato con una sofisticata regolabilità ma dotato di una struttura robusta e soluzioni avanzate di proiezione dell'usura per resistere alle difficili realtà del settore minerario. 

La soluzione

L'azienda mineraria ha collaborato con Flottweg per trovare una soluzione. Il team Flottweg e quello della miniera hanno prelevato campioni dettagliati durante l'intero processo, che sono stati inviati ai laboratori Flottweg in Germania per un'analisi approfondita. Gli ingegneri di processo hanno esaminato le esigenze uniche della miniera e i parametri dell'impianto e del processo e hanno calcolato una serie di risultati attesi in varie condizioni. 

L'impegno reciproco tra il team di ingegneri della miniera e Flottweg ha portato all'installazione di una centrifuga decanter Z92 di grandi dimensioni nelle operazioni della miniera in Messico. Sotto la supervisione di tecnici Flottweg altamente qualificati, sia in loco che collegati simmetricamente in Germania, l'azienda mineraria è stata in grado di raggiungere il massimo livello di efficacia e produttività. Flottweg ha fornito una centrifuga a ingombro ridotto per recuperare in modo continuo ed efficiente la preziosa acqua per uso industriale e ridurre il carico di solidi trascinati. Da allora, hanno aggiunto diverse macchine per ampliare le loro capacità di preparazione per il recupero idrico. Dopo un periodo pilota che ha portato enormi risultati, nel 2019 l'apparecchiatura di prova Flottweg (modello Z92) è stata convertita in un'installazione permanente. 

Durante la conversione, sono stati sviluppati piani per accogliere una costruzione su larga scala composta da sei (6) decanter, facilitando la preparazione del flusso totale di residui dell'operazione. Un anno dopo sono state installate e messe in servizio altre due macchine e l'anno successivo sono state messe in servizio altre tre macchine, per un totale di sei decanter attualmente in funzione e in assistenza.

Gli obiettivi erano tre: 

• Recuperare quanta più acqua possibile per il riutilizzo operativo.
• Ridurre il volume complessivo di materiale fine con l'acqua riutilizzata.
• Rimuovere i solidi generati dall'operazione mineraria. Ciò comporta l'estrazione sotterranea di roccia che sale in superficie e viene quindi macinata in un materiale molto fine. Questo materiale viene quindi collocato in un serbatoio con uno speciale materiale contenente tannino che consente al prodotto di valore di galleggiare. Rimane un residuo di altro materiale macinato: si tratta degli sterili.

Come funziona la tecnologia

Le forze di rotazione sviluppate all'interno del decanter accelerano le forze gravitazionali impartite ai fluidi che passano attraverso il dispositivo. La forza applicata può accelerare i tassi di assestamento centinaia o migliaia di volte rispetto alle condizioni statiche. 
Il design modulare di questa centrifuga decanter consente la regolabilità per ottimizzare tutti i tipi di attività di separazione. I decanter Flottweg impiegati per questa applicazione di recupero dell'acqua mineraria consentono una moltitudine di regolazioni che aiutano a perfezionare i risultati secondo necessità. Comprendono regolazioni del numero di giri del tamburo su un ampio spettro che stabilisce le forze di separazione applicate, variazioni della velocità della coclea di trasporto dei solidi per massimizzare il trasporto dei solidi e stramazzi per l'uscita dell'acqua regolati meccanicamente per definire i livelli di fluido interni nella macchina. 
 

Queste tre caratteristiche aiutano a personalizzare i risultati derivanti dall'operazione. Le velocità del tamburo e della coclea possono essere impostate, attraverso l'automazione integrata, per adattarsi alle variazioni dell'alimentazione in ingresso, consentendo alla macchina di continuare a fornire un risultato standardizzato. Altri decanter speciali possono essere forniti con una pompa centripeta regolabile. Normalmente, il liquido chiarificato fuoriesce da un decanter senza pressione nella successiva camera di raccolta. In alternativa, è possibile trasportare il liquido chiarificato utilizzando una girante. Il fluido esce in un sistema chiuso come flusso a bassa pressione.  Questa variante offre la possibilità di effettuare regolazioni del livello del liquido in tempo reale, senza resettare le altezze dello stramazzo, fornendo un'ulteriore funzione di ottimizzazione per regolare con precisione la potenza di separazione.  La versione migliorata è dotata di un dispositivo elettronico di posizionamento della pompa centripeta, per posizionare la pompa centripeta regolabile. 
 

Risultati

La miniera messicana si estende su oltre 1.000 acri ed è il più grande deposito sotterraneo di fluorite al mondo. La maggior parte del materiale proviene da grandi depositi minerali nel sottosuolo. Dall'installazione dei decanter, le spese operative e idriche sono diminuite drasticamente. L'uso delle attrezzature ha ridotto i costi di almeno un terzo, a cui si aggiunge il risparmio proveniente dall'inserimento di ulteriori soluzioni Flottweg nel processo. 

L'azienda mineraria afferma che le macchine funzionano esattamente come promesso con risultati sempre più positivi. I loro obiettivi sono il miglioramento continuo della qualità dell'acqua di ritorno e del processo per recuperare l'acqua non conforme alle specifiche dai serbatoi di stoccaggio contaminati. L'azienda ha deciso di investire una notevole quantità di tempo e risorse per migliorare la propria economia idrica. "Flottweg ci ha offerto tecnologie che dall'inizio ci sono sembrate davvero buone, anche se non credevamo che avessero portato risultati. Penso che l'argomento di vendita più importante sia stato il modo in cui ci hanno aiutato a ottenere l'ottimizzazione sia del funzionamento della centrifuga che dei processi circostanti", ha affermato un rappresentante dell'azienda. "Il vantaggio derivante dall'aver accettato l'offerta di Flottweg di noleggiare la loro attrezzatura in modo da poterla utilizzare e fornire un'assistenza tecnica per mostrare non solo quanto sia facile utilizzare l'attrezzatura, ma anche l'effetto a cascata che avrebbe avuto nel nostro sistema, è stato la chiave del successo. Quindi, il successo di questo lavoro è stato la parte tecnica, ma anche e soprattutto la parte relativa all'assistenza. Un componente chiave è stata la proposta di Flottweg di testare l'attrezzatura in loco. Penso che questa sia stata la cosa più importante, oltre all'aver trovato una sinergia davvero molto forte che ci ha aiutato a ottenere risultati che hanno superato di gran lunga le nostre aspettative."

Redatto da:

Terry Ostrom è responsabile del settore minerario e dei minerali presso Flottweg Separation Technology, Inc. Ha un'ampia esperienza nelle attrezzature di preparazione, comprese pompe, sistemi di reagenti e centrifughe. Questo, insieme alla sua esperienza nell'ingegneria dei processi minerari, lo rende adatto a supportare questo settore.