Feasibility study of apex water injection in hydrocyclone classification for improving particle size distribution of ground ore

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2021-01-26

Department

Major/Subject

Sustainable Metals Processing

Mcode

CHEM3026

Degree programme

Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering

Language

en

Pages

55

Series

Abstract

Beneficiation of low-grade ores requires cost-effective mineral processing. Grinding is one of the most energy and cost-intensive processing steps. Furthermore, the particle size distribution (PSD) of the ground ore affects the flotation performance: both too coarse and too fine particles cause issues in flotation. This claim was verified by sampling a flotation circuit and assessing the effects of particle size on recovery and concentrate quality. The experimental part of the thesis was conducted at Kevitsa copper-nickel mine. Cyclone classification efficiency, namely fine bypass and separation sharpness, affects the PSD in a closed grinding circuit. Apex water injection is a technology that reduces cyclone fine bypass and thus improves classification efficiency. This thesis assessed the feasibility of apex water injection in a closed grinding circuit for improving the product PSD. The initial hypothesis was that reduced fine bypass would limit over grinding and improve the PSD of the ground ore. Hydrocyclone performance and ground ore PSD was investigated by sampling hydrocyclones with and without apex water injection. The results were compared with each other and the produced ground ore PSDs were compared with the results obtained from the flotation circuit survey. Apex water injection was not able to improve the PSD of ground ore. It was able to reduce fine (less than 30 microns) material bypass, but the separation sharpness was lower compared to cyclones without apex water injection. Reduced separation sharpness outweighed the reduced fine bypass, which resulted in higher circulation back to the mill in the size range 30-100 microns. The thesis emphasizes the importance of controlling the shape of PSD to achieve optimal flotation results. Further research is still required to determine ways to improve the PSD of ground ore, and research and development should be expanded to also cover the grinding method in addition to the classification efficiency. Recommendations regarding these issues were given to the client.

Matalapitoisten malmien hyödyntäminen vaatii kustannustehokasta prosessointia. Jauhatus on yksi energia kuuluttavimmista ja kalleimmista osaprosesseista. Lisäksi, jauhetun malmin raekokojakauma vaikuttaa vaahdotustuloksiin. Sekä liian karkeat että hienot partikkelit aiheuttavat ongelmia vaahdotuksessa. Tämä vahvistettiin ottamalla näytteitä vaahdotuspiiristä ja arvioimalla raekoon vaikutuksia saanteihin ja rikastelaatuihin. Diplomityön kokeellinen osuus tehtiin Kevitsan kupari-nikkelikaivoksella. Syklonin luokitustehokkuus, tarkemmin hienojen rakeiden kierto ja erotusterävyys, vaikuttavat raekokojakaumaan suljetussa jauhatuspiirissä. Alitepesu (eng. apex water injection) vähentää hienojen rakeiden kiertoa ja siten parantaa luokitustehokkuutta. Diplomityö arvio alitepesun kannattavuutta raekokojakauman parantamiseen suljetussa jauhatuspiirissä. Hypoteesi oli, että vähentynyt hienojen rakeiden kierto rajoittaisi ylijauhaantumista ja näin parantaisi jauhetun malmin raekokojakaumaa. Hydrosyklonien toimintaa ja jauhetun malmin raekokojakaumaa tutkittiin ottamalla näytteitä sekä sykloneista joissa oli käytössä alitepesu, että sykloneista ilman alitepesua. Tuloksia vertailtiin keskenään ja vaahdotuspiirin näytteenotosta saatuihin tuloksiin. Alitepesulla ei ollut jauhetun malmin raekokojakaumaa parantavaa vaikutusta. Se vähensin hienojen (alle 30 mikronin) rakeiden kiertoa, mutta erotusterävyys oli alhaisempi verrattuna sykloneihin ilman alitepesua. Alhaisempi erotusterävyys kumosi vähentyneen hienojen rakeiden kierron, minkä vuoksi kierto takaisin myllyyn lisääntyi 30-100 mikronin kokoluokassa. Diplomityö painottaa raekokojakauman muodon tärkeyttä optimaalisten vaahdotustulosten saavuttamiseksi. Lisätutkimukset raekokojaukauman parantamiseksi ovat tarpeen ja tutkimus- ja kehitystyön tulisi ottaa huomioon jauhatustapa luokitustehokkuuden lisäksi. Työssä annettiin suositukset työn tilaajalle aiheeseen liittyen.

Description

Supervisor

Serna Guerrero, Rodrigo

Thesis advisor

Musuku, Benjamin

Keywords

classification, hydrocyclone, classification efficiency, apex water injection, particle size distribution, cyclowash

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202101311774

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM