Closed water systems in mineral operations

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Heiskanen, Kari
dc.contributor.author Tarkkio, Katariina
dc.date.accessioned 2017-02-24T10:50:34Z
dc.date.available 2017-02-24T10:50:34Z
dc.date.issued 2017-01-31
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/24670
dc.description.abstract Minerals processing industry is determined to lower the freshwater intake and discharge of process water to surrounding waterbodies. Further studies and technical innovations are required to resolve challenges associated with water reuse and recirculation systems in mineral unit operations as well as to stabilize the process water quality. One solution to this problem is managing the water systems inside the mineral operation plants: closed water systems. Closed water systems could eliminate the fresh water intake and discharge of mineral operation plants. The aim of this thesis is to determine the feasibility of using a closed water system for mineral unit operations which involves selective multi stage flotation circuit. Closed water system approach will be assessed in terms of the effects of the system on the performance of mineral unit processes and the stability of the water quality in closed water circuits. Another aim is to identify the key performance parameters in order to develop a research protocol that would enable further development of this approach in practice. In order to understand the effects of the water quality variations when recycling the process waters in flotation circuits, laboratory locked-cycle experiments were implemented at Outotec Research Center in Pori, Finland. Three locked-cycle tests were conducted with three different water types; tap water, synthetic process water and artificially aged tap water. Each locked cycle contained four kinetic flotation rounds and thereby total of 12 froth flotation tests were implemented. The main objects of the experimental work was to study the effect of flotation on the process water quality: accumulating fines, pH reduction and major changes of the ion concentration and effect of water quality on copper sulphide ores flotation performance. Locked cycle experiments with tap water and artificially aged tap water showed that flotation performance increased with water that had accumulated alkaline earth metal, metal and sulphur cations, anions (Cl-, S2O32-, SO42-) and dissolved organic carbon. CWC3: artificially aged tap water simulated mineral processing plant behaviour due to the mixing, settling and aeration of water. Furthermore, the experiments with highly concentrated synthetic water indicated that an excessive amount of ions in the slurry decreased copper grade and recovery and in the worst case scenario prevented frothing and thereby required excess flotation reagents. Therefore, closed water circuits require efficient water treatment units to purify the process water to an acceptable level and separated streams for different water qualities. One of the main reasons for this is the usage of flotation reagents and controlling the pulp pH in different flotation stages. en
dc.description.abstract Kaivos- ja mineraaliteollisuudessa on sisäinen tarve vähentää makean veden sisäänottoa sekä puhdistetun prosessiveden laskemista rikastamoa ympäröiviin vesistöihin. Lisätutkimuksia sekä teknisiä innovaatioita vaaditaan erityisesti veden uudelleenkäytössä ja kierrätyksessä rikastusprosesseissa samoin kuin prosessiveden laadun stabiloimisessa. Eräs innovaatio veden kierrättämiseen ja uudelleenkäyttöön on vesijärjestelmien käsittely rikastamoiden sisällä. Tällaisilla suljetuilla vesijärjestelmillä voitaisiin eliminoida makean veden sisäänotto sekä lasku ympäröiviin vesistöihin. Työn tavoitteena on määrittää rikastamoissa käytettävien suljettujen vesijärjestelmien vaikutusta vaahdotusprosessiin ja rikasteen laatuun. Suljettujen vesijärjestelmien kannattavuutta tarkastellaan lietteen stabiiliuden, veden laadun, lopputuotteen laadun näkökulmasta. Lisäksi kriittisimmät veden laadun parametrit määritettiin, jotta suljettuja vesijärjestelmiä ja niistä aiheutuvia vaikutuksia voitaisiin realistisesti mallintaa eri malmilaaduilla. Työn kokeellisessa osuudessa pyrittiin ymmärtämään prosessivedenlaadun muuttumista vaahdotuskokeiden aikana Outotecin tutkimuskeskuksen rikastuslaboratoriossa Porissa. Kolme suljettua vaahdotuskoesarjaa suoritettiin eri vesityypeillä: hanavedellä, erittäin konsentroituneella synteettisellä prosessivedellä sekä keinotekoisesti vanhennetulla hanavedellä. Jokainen suljettu vaahdotuskoesarja sisälsi neljä kineettistä vaahdotuskierrosta ja näin ollen yhteensä 12 vaahdotuskoetta suoritettiin. Kokeellisen osuuden päätavoite oli tutkia muuntuvan veden laadun vaikutusta kuparikiisua sisältävän malmin vaahdotustulokseen. Veden laadusta seurasimme kriittisimpiä parametreja kuten pH:ta ja veden ionitasapainon muuntumista. Hanavedellä ja keinotekoisesti vanhennetulla hanavedellä suoritetuissa suljetuissa vaahdotuskoesarjoissa prosessiveteen kertyi alkalimetalli, metalli ja rikki kationeita, anioneita (Cl-, S2O32-, SO42-) ja liuennutta orgaanista hiiltä (DOC). Näillä konsentroituneemmilla vesilaaduilla vaahdotustulos parani tiettyyn pisteeseen saakka. Erittäin konsentroituneella synteettisellä prosessivedellä tehdyt suljetut vaahdotuskoesarjat osoittivat, että prosessiveden liian suuri ionikonsentraatio pienentää kuparin saantoa ja pitoisuutta. Pahimmassa tapauksessa prosessiveden liian suuri ionikonsentraatio estää vaahdotuksen kokonaan, jolloin on pakko käyttää ylimäärin vaahdotuskemikaaleja. Tästä johtuen, suljetut vesijärjestelmät rikastamoissa vaativat riittävät veden puhdistusmenetelmät, jotta prosessivesi saadaan puhdistettua tuotteen laadun maksimoinniksi. Lisäksi rikastamon ja kaivoksen eri vesivirrat tulisi ohjata omiin suljettuihin vesikiertoihinsa, jotta minimoidaan vedenpuhdistukseen suunnattavien prosessivesivirtojen määrä. Toinen pääsyy omiin suljettuihin vesikiertoihin on vaahdotuskemikaalien hyödyntäminen monivaiheisessa vaahdotuspiirissä sekä lietteen pH:n stabilisointi eri vaahdotusvaiheissa. fi
dc.format.extent 90+15
dc.language.iso en en
dc.title Closed water systems in mineral operations en
dc.title Suljetut vesijärjestemät rikastamoissa fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword water usage in minerals processing en
dc.subject.keyword water recycling en
dc.subject.keyword closed water circuits en
dc.subject.keyword mine water balance en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201702242553
dc.programme.major Materiaalien prosessointi fi
dc.programme.mcode MT3002 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Serna Guerrero , Rodrigo
dc.programme Materiaalitekniikan tutkinto-ohjelma fi
dc.location PK fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account