P29

Die Mineralverarbeitung hat sich in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt und ermöglicht es Bergbauunternehmen, Erze mit niedrigeren Gehalten und anspruchsvolleren Erzen zu verarbeiten. Vieles davon wurde jedoch durch eine Steigerung der Effizienz durch verfeinerte Konzepte erreicht, die im Grunde dieselben Grundprozesse sind, die es schon seit vielen Jahrzehnten und in manchen Fällen über einem Jahrhundert gibt, sei es Zerkleinerung, Flotation, Eindickung oder Filtration. Es kommt nicht oft vor, dass in der mineralverarbeitenden Industrie ein echter Schritt in Richtung einer völlig neuartigen Lösung geschieht.

Aber CiDRA Minerals scheint dies mit seiner neuartigen P29 Technology™-Plattform geschafft zu haben, die nach der Ordnungszahl 29 für Kupfer benannt ist, da sie in der Kupferbergbauindustrie liegt, wo ein Großteil ihres anfänglichen Potenzials und Schwerpunkts liegt. Die Technologie wurde kürzlich in einem Artikel von McKinsey mit dem Titel „Überbrückung der Kupferversorgungslücke“ erwähnt, in dem es heißt: „Das System basiert auf der Entwicklung eines innovativen neuen Materials, das als sogenannter Kupferschwamm fungiert und mineralisierte Partikel anzieht und festhält.“ auf den gleichen hydrophoben Eigenschaften, die dazu führen, dass sie während der Flotation aufschwimmen. Im Gegensatz zu Systemen, die weiter stromabwärts wirksam werden, bietet das Aufrauen im Mahlkreislauf die Möglichkeit, die Umlauflast in Kugelmühlen direkt zu reduzieren und so den Durchsatz der Kugelmühle um bis zu 20 % zu erhöhen konstante Mahlgröße.“ Weiter heißt es: „Betreiber müssen entscheiden, wie sie die Vorteile der gesteigerten Effizienz der Kugelmühle nutzen wollen, was als Chance angesehen werden könnte, entweder den Durchsatz zu steigern oder die Mahlgröße zu reduzieren und die Ausbeute bei konstantem Durchsatz zu erhöhen. Die optimale Wahl hängt davon ab.“ Die Eigenschaften des Erzkörpers und die bestehende Konfiguration der Verarbeitungsanlage hängen davon ab. Doch selbst unter Berücksichtigung der weiteren Reinigung des von P29 geförderten Konzentrats und der Berücksichtigung anderer häufiger Systemengpässe könnte die Schruppaufbereitung im Mahlkreislauf 1,2 bis 4,6 Millionen Tonnen hinzufügen jährliche Kupferproduktion bis 2032.“

Verwendung eines Mediums als Substrat

Wie funktioniert es also im Detail? Die Technologie, Methoden und Potenziale werden in einem neuen Whitepaper beschrieben, das gerade von CiDRA veröffentlicht wurde.ICH BINsprach auch mit Bob Maron, Chief Commercial Officer von CiDRA, um mehr über die Technologie und ihr Potenzial zu erfahren: „Am Anfang suchten wir nach einer Alternative zur herkömmlichen Flotation. Wie könnten wir Partikel besser einfangen als mit der aktuellen Flotationstechnologie mit Blasen, die das hat?“ gibt es schon seit über 100 Jahren? Dabei wird ein Medium als Substrat verwendet. Wir begannen mit Kugeln und haben uns zu einem offenzelligen Polyurethanschaum in 12,5-mm-Würfeln weiterentwickelt. Eine technische hydrophobe Beschichtung wird auf das Substrat aufgetragen, um dies zu ermöglichen zieht hydrophobe Partikel auf die gleiche Weise an wie eine Blase. Allerdings tut es das viel stärker als eine Blase; es platzt nicht wie eine Blase; und da es sich um offenzelligen Schaum handelt, beträgt die Oberfläche pro Volumeneinheit viel höher. Der von uns verwendete Substratschaum liegt in Form kleiner Würfel vor, die in einer rotierenden Trommel mit der Erzaufschlämmung vermischt werden. Die Aufschlämmung dringt um den Schaum herum und durch ihn hindurch und kommt mit der Schaumoberfläche und der Reagenzchemikalie in Kontakt, ähnlich wie bei der Verwendung in Flotation zieht die hydrophoben Partikel an.“

Maron sagt, es sei auch ein großer Unterschied zur dichten Medientrennung, bei der immer noch ein Luft-Wasser-Gemisch verwendet werde – P29 habe keinen separaten Luft- (oder Wasser-) Eingang, sondern nur die beschichteten Schaummedien und die Aufschlämmung. „Durch die Verwendung dieses Mediensubstrats mit einer technischen Beschichtung können wir die Anziehung und das Halten der Partikel getrennt von ihrem Transport und ihrer Freisetzung steuern. Dies steht im Gegensatz zu einer Flotationsblase, die die Partikel anziehen und dann transportieren muss, ohne sie zu verlieren.“ , und schließlich loslassen. Dies alles hängt von der Zerbrechlichkeit der Luftblase ab. Die Anziehungskräfte sind nicht so groß und die Blase kann platzen. Partikel können abfallen und der Auftrieb der Blase ist begrenzt, wenn sie mit Partikeln überladen ist Der Flotationsprozess leidet auch unter der hydraulischen Mitnahme von freien Ganggesteinspartikeln, was erhebliche Auswirkungen auf die Anforderungen der Weiterverarbeitung haben kann. P29 beseitigt alle diese Flotationseinschränkungen. Dies liegt daran, dass die Anziehungskraft extrem stark ist, was auch bedeutet, dass Sie es leicht transportieren können, ohne es zu verlieren Diese Partikel. Die endgültige Trennung erfolgt über ein biologisch abbaubares nichtionisches Tensid, das die hydrophobe Anziehungskraft aufhebt. P29 bietet die Möglichkeit, technische Hebel zu nutzen, um jeden Schritt des Mineraltrennungsprozesses unabhängig zu steuern und zu optimieren. Außerdem können sowohl feine als auch grobe Partikel zurückgewonnen werden, wohingegen bei der Flotation unterschiedliche Zelltypen für diese getrennten Aufgaben verwendet werden.“

Wiederherstellung eines gröberen Mahlgrads

Angesichts der weltweiten Nachfrage nach Kupfer und der Tendenz zu „umweltfreundlicheren Mineralien“ besteht das höhere Wertversprechen für P29 derzeit darin, sehr grobe Partikel zu gewinnen – viel gröbere Partikel, als sie derzeit durch Flotation gewonnen werden können, bis zu 3 mm. Obwohl die Technologie theoretisch das Potenzial hat, die Flotation zu ersetzen, befasst sich CiDRA Minerals zunächst mit der unmittelbarsten Anwendung, die seinen Kunden den höchsten Wert bringen kann, und hat daher eine neuartige Lösung zur Mineraltrennung namens Grind Circuit Rougher™ (GCR) entwickelt. die die P29 Technology™-Plattform (P29) nutzt.

Dadurch kann ein erheblicher Strom grober Partikel aus dem Unterlauf des Hydrozyklons entnommen werden, der normalerweise zur Kugelmühle zurückfließt, und die Partikel werden zurückgewonnen, die wertvolle Mineralien enthalten, bis hin zu sehr geringen Kupfergehalten. Der Rest dieser Gangart kann dann aussortiert werden, und die kupferhaltigen Partikel können einer leichten Mahlung und dann dem endgültigen Konzentrat zugeführt werden. Sie sparen Materialvolumen beim Durchlauf durch die Mühle und erzielen somit erhebliche Energieeinsparungen. Die 10–20 % des Materials, die Sie dem Mühlenfutter entnehmen, können Sie dann durch frisches Futter ersetzen. Dies bedeutet auch, dass der Strom, der zur Flotation geleitet wird, etwas feiner ist, sodass die Flotationsanlage effizienter und mit höherer Rückgewinnung arbeitet.

OZ Minerals und CiDRA haben kürzlich eine Front-End-Engineering- und Designstudie (FEED) für eine vollständige Implementierung der Grind Circuit Rougher-Technologie von CiDRA in der Carrapateena-Mine in Auftrag gegeben, um grobes Material aus der Umlauflast des Mahlkreislaufs zu entfernen und so eine Steigerung des Anlagendurchsatzes zu ermöglichen. Worley, ein globaler Projektabwicklungs- und Anlagendienstleister, wird Front-End-Engineering-Design-Services (FEED) für das Projekt bereitstellen. OZ Minerals ist ein idealer Hauptkunde für GCR, da das Bergbauunternehmen seit langem für seine Offenheit für Innovationen bekannt ist. Eine zusätzliche Vereinbarung umfasst eine Demonstrationsanlage bei OZ Minerals, die andere Bergleute besuchen und besichtigen können. CiDRA arbeitet auch mit einigen großen Kupferunternehmen zusammen, die gerne prüfen möchten, wie P29 ihren Minen dabei helfen kann, ihren Durchsatz zu steigern und die Ausbeute zu maximieren.

Maron fügt hinzu: „Seit mehreren Jahren führen wir Kampagnen mit Labortests für eine Reihe von Minenbetreibern durch – viele davon in Chile angesichts der Größe der dortigen Kupferindustrie. GCR hat sich sowohl im Labormaßstab als auch in der Praxis vor Ort bewährt.“ im Pilotmaßstab, obwohl der erfolgreiche Feldpilot zufällig in einer Scavenger-Anwendung stattfand, bei der P29 auch gut funktioniert, liegt der größere Nutzen nur in der Verwendung mit GCR.“

ICH BIN sprach auch mit Mark Holdsworth, der jetzt CiDRA VP Application Development ist, zuvor aber im Laufe seiner 22-jährigen Karriere beim globalen Bergbauunternehmen zahlreiche Spitzen- und Innovationspositionen in der Mineralverarbeitung bei Rio Tinto innehatte. Er kommentierte P29: „P29 kann die Flotation ersetzen, daher ist es keine Übertreibung zu sagen, dass es einen neuen Zweig der Mineralientrennung darstellt. Es ist außerdem so konstruiert, dass wir Sammlung, Transport und Rückgewinnung unabhängig voneinander optimieren können. Die Launch-GCR-Anwendung ist dazu in der Lage.“ Reduzieren Sie die Mahlenergie um bis zu 50 %, da so große grobe Partikel zurückgewonnen werden können. Das P29-Verfahren zeichnet sich durch eine sehr kurze Verweilzeit, eine geringe Massenausbeute und ein hohes Aufwertungsverhältnis aus. Was den zukünftigen Weg betrifft, ist es derzeit auf alles zugeschnitten, was Sie benötigen kann durch Sulfidflotation gewonnen werden, da es sich jedoch tatsächlich um eine Feststoff-zu-Feststoff-Grenzfläche handelt, haben wir das Potenzial, Forschungs- und Entwicklungschemie durchzuführen, um die Gewinnung von Mineralien zu ermöglichen, die derzeit nicht durch Flotation gewonnen werden können, und daher zuvor unwirtschaftliche Erzkörper freizusetzen. Die Flotation wird durch Reagenzien begrenzt, die dies getan haben in Wasser löslich zu sein, was Ihren chemischen Anwendungsbereich wirklich einschränkt. P29 hat das Potenzial, schädliche Mineralien, die in vielen großen Lagerstätten mit Kupfer in Zusammenhang stehen, selektiv zurückzugewinnen oder die Mitnahme erheblich zu reduzieren. Es ist nicht übertrieben zu sagen, dass P29 ein wichtiger Bestandteil des Konzentrators der Zukunft sein wird – weniger Energie, weniger Wasser, bessere Wasserrückgewinnung und technische Rückgewinnungsmechanismen für Metalle, die in Mineralien gebunden sind, die heute nicht wirtschaftlich sind.“

Diese neuartige Technologie wurde speziell entwickelt, um viele der kritischen Herausforderungen der Bergbauindustrie zu bewältigen, und ist durch ein breites Patentportfolio der P29-Kerntechnologie und ihres Anwendungsbereichs abgedeckt. Niedrigere Fördergehalte, härteres Erz, steigende Energiekosten, Wasserknappheit, prognostizierte Versorgungsdefizite bei Basismetallen und der Trend zu einem umweltfreundlicheren Bergbau zwingen die Branche zu Anpassungen. P29 hat das Potenzial, das Kupfer freizusetzen, das die Welt benötigt, insbesondere für die Stromversorgung über Batteriestrom.

Das Schaumsubstrat kann mit unterschiedlichen Porengrößen konstruiert werden und die Medien können auf die Partikelgrößenverteilung für die spezifische Anwendung zugeschnitten werden. Die Porengröße im Medium definiert die verfügbare Oberfläche für die Mineralanlagerung und ist analog zur Blasenoberfläche bei der Schaumflotation. Der Vorteil technischer Schaummedien als Mineralsammelmechanismus besteht darin, dass sie hinsichtlich Haltbarkeit, Oberflächenenergie, Nachgiebigkeit und Flexibilität sowie Form und Größe der Medien optimiert werden können. Der industrielle Netzschaum wird durch branchenübliche Verfahren beschichtet und ausgehärtet; Die ausgehärteten Schaumstoffplatten werden dann in Würfel geschnitten und für den Versand vakuumverpackt.

Der Kontaktor ist ein einfaches Mischgerät, das dazu dient, die Mineralaufschlämmung mit dem Sammelmedium in Kontakt zu bringen. Ausführungsformen des Kontaktors sind ein Sumpf/eine Pumpe und ein Rohr oder eine horizontal rotierende Trommel. Die Konfiguration des Kreislaufs hängt von der Mineralogie, Rheologie und dem Anwendungsraum der Zufuhraufschlämmung ab. Das geladene Medium wird von der Aufschlämmung über ein Sieb getrennt, das entweder am Ende eines horizontalen Trommelkontaktors oder als eigenständiges Vibrationssieb angebracht ist. Eine Spülung mit recyceltem Wasser wird verwendet, um die mitgerissene Gangart aus dem Medium zu entfernen, was zu hohen Aufwertungsraten und geringen Massenausbeuten führt. Das Medium wird vor der Mineralentfernung entweder mit einem Vibrationssieb oder einer Korbzentrifuge mit niedrigem g entwässert. Das Mineral wird aus dem Medium entfernt, indem das beladene Medium und das Trennmittel durch eine Reihe von Scheibenpumpen geleitet werden. Das in der Mineralentfernungsstufe verwendete Trennmittel wird mithilfe einer Zentrifuge oder einer Nanofiltrationsstufe zurückgewonnen. Das zurückgewonnene Trennmittel wird dem Prozess wieder zugeführt.

Einfaches Flussdiagramm des CiDRA P29-Technologieprozesses, bei dem alle Vorgänge der Einheit mit branchenüblicher Ausrüstung durchgeführt werden

Auch sein potenzieller Einsatzbereich ist beeindruckend. P29 kann auf jede aktuelle Schaumflotationsanwendung angewendet werden und arbeitet vor allem mit einem breiteren Betriebsfenster als auf Schaumflotation basierende Technologien, vor allem bei einer sehr groben Partikelgröße, ohne dass eine Futtermittelvorbereitung erforderlich ist. Diese Vielseitigkeit in der Bedienbarkeit ermöglicht eine ESG-freundliche Technologieplattform mit einem breiten Anwendungsbereich, beispielsweise in bestehenden Betrieben mit GCR, aber auch als Teil von Brownfield-Erweiterungen, grober Flotationsspülung, Flotationsrückständen, saubererer Spülung und Wiederaufbereitung von Rückständen. Es kann ein breites Spektrum an Partikelgrößen mit hohem Feststoffanteil und minimaler Futteraufbereitung verarbeiten. In Greenfield-Minen können der Platzbedarf, der Wasserverbrauch und der Strombedarf radikal verringert werden, wobei ein grober Bergbau und marginale Lagerstätten rentabel werden.

Letztlich hat P29 das Potenzial, zusätzlich zu den bestehenden Schleifkreislaufanlagen, die derzeit in der gesamten Bergbauindustrie installiert sind, 3 Mio. Tonnen Kupfer pro Jahr zu liefern, was etwa 50 % des prognostizierten Versorgungsdefizits für 2030 entspricht. Dies wird durch die Fähigkeit von P29 ermöglicht, bei herkömmlichen Flotationsrückgewinnungen grobe Partikel aus der Zirkulationslast des Mahlkreislaufs zurückzugewinnen und so Energie im Mahlkreislauf freizusetzen, die für einen höheren Durchsatz und/oder eine geringere Mahlgröße genutzt werden kann, wodurch die spezifische Mahlenergie und der Kohlenstoff reduziert werden Fußabdruck einer produzierten Tonne Metall. Die Grobpartikelrückgewinnung mit einem weggeworfenen Grobpartikelrückstandstrom ermöglicht eine bessere Wasserrückgewinnung aus den Pflanzenrückständen und reduziert so den Wasserbedarf des Bergwerks erheblich. Ein gröberes Tailing ermöglicht auch neue und sicherere Designs bei der Aufstauung von Tailings, und bei einer Anwendung auf der grünen Wiese könnten die Tailings trocken gestapelt werden, sodass kein Tailings-Damm erforderlich ist. Die Reduzierung des Energie- und Wasserbedarfs pro Tonne produziertem Metall führt zu einem potenziell geringeren CO2-Fußabdruck, und bei einer Greenfield-Anwendung kann der voraussichtliche Energiebedarf für den Schleifkreislauf bis zu 50 % niedriger sein als bei aktuellen Designs.