Study of froth conductivity In flotation process by using electrical impedance tomography
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2014-06-03
Department
Major/Subject
Materiaalien prosessointi
Mcode
MT3002
Degree programme
MTE - Materiaalitekniikana koulutusohjelma
Language
en
Pages
77 + 6
Series
Abstract
This thesis studies the correlations between of different adjustable process parameters and the electrical conductivity of froth in copper concentration process. The experimental part of the thesis took part at Pyhäsalmi concentrator plant and was performed using a 200-litre test flotation cell by GTK. The electrical conductivity was measured with Outotec’s EIT (electrical impedance tomography) test probe placed inside the cell. The measured adjustable process parameters were bubble size, airflow rate, froth bed level depth, frother concentration and concentrate copper and zinc content. The achieved results enable surveying future possibilities of process control and automation through EIT technology. The theory part of this thesis presented the mechanism of flotation process and focused on the froth behaviour, structure and factors affecting them. Additionally, the theory part introduces the principles of EIT technology and other applications of it. The experimental part was divided into two phases: firstly, a study of different frothers’ foamability and conductivity was made using different airflow rates at Aalto University, Department of Materials Science and Engineering. Secondly, the experiments continued at Pyhäsalmi concentrator plant, where the feed to the testing cell was pumped from the feed box of the first copper rougher. Airflow rate, froth bed level depth and Nasfroth 250 –frother concentration were tested. During each measurement, a froth sample was taken and sent to Pyhäsalmi laboratory for the analysis of copper and zinc content. Additionally, Outotec’s FrothSense camera filmed the surface of the froth and the bubble size was calculated from the achieved data. Through all measurements, an EIT probe was installed inside the cell and it measured the electrical conductivity of froth and slurry continuously. The conductivity values and trend curve were examined and according to them, correlations between different parameters and conductivity were discovered. The results show that the airflow rate and bubble size have an important correlation with the electrical conductivity of the froth. Froth bed level depth also is correlated to conductivity. The results show that the EIT probe works in a systematic way and that further research should be executed. In the last parts of the thesis, different factors that interfered with the potential results are discussed and suggestions for future research are given.Tässä diplomityössä tutkittiin erilaisten muunnettavien prosessiparametrien vaikutusta vaahdon sähkönjohtavuuteen kuparin rikastusprosessissa. Kokeellinen osio toteutettiin Pyhäsalmen rikastamolla GTK:n 200-litraisella testikennolla. Sähkönjohtavuus mitattiin Outotecin vaahdotuskennoon sijoitettavalla EIT-sauvalla (EIT = sähköinen impedanssitomografia). Diplomityön tarkoituksena oli löytää erilaisia korrelaatioita vaahdon sähkönjohtavuuden sekä vaahdon kuplakoon, ilmavirran, vaahtopatjan paksuuden, vaahdotteen pitoisuuden sekä muiden muunneltavien prosessitekijöiden välillä. Saatujen tulosten avulla kartoitettiin tulevaisuuden mahdollisuuksia prosessin kontrolloimiseen ja automaatioon EIT-teknologian avulla. Diplomityön teoriaosassa tutustuttiin vaahdotusprosessin mekanismiin ja käsiteltiin erityisesti vaahdon muodostumista, rakennetta sekä niihin liittyviä tekijöitä. Lisäksi teoriaosa esittelee EIT-teknologian periaatteet sekä muut käyttösovellukset. Kokeellisen osion mittaukset tehtiin kahdessa osassa: ensin tutustuttiin eri vaahdotteiden vaahdotuskykyyn eri ilmamäärillä Aalto-yliopiston Materiaalitekniikan laitoksen testikennolla, jonka jälkeen varsinaiset mittaukset toteutettiin Pyhäsalmella. Syöte testikennoon johdettiin kuparin esivaahdotuskennosta, ja ilmamäärää, vaahtopatjan paksuutta sekä Nasfroth 250-vaahdotteen eri pitoisuuksia testattiin. Lisäksi kunkin mittauksen aikana vaahdosta otettiin näyte, jonka kupari- ja sinkkipitoisuudesta teetettiin analyysi Pyhäsalmen laboratoriossa. Lisäksi vaahdon pintaa kuvattiin Outotecin FrothSense –kameralla, jonka avulla laskettiin pinnan kuplakoko. Koko mittausten ajan kennoon oli asetettu EIT-testisauva, joka mittasi vaahdon sekä lietteen johtavuutta jatkuvatoimisesti. Eri mittauksissa saavutettuja vaahdon sähkönjohtavuuden arvoja seurattiin ja näiden perusteella selvitettiin korrelaatiot mitattujen parametrien välillä. Tulosten perusteella nähdään, että syötetyllä ilmamäärällä sekä kuplakoolla on merkittävä vaikutus vaahdon johtavuuteen. Lisäksi vaahtopatjan paksuus korreloi johtavuuden kanssa. Diplomityön lopun pohdinnassa käydään läpi tekijöitä, jotka vaikeuttivat tulosten saavuttamista ja annetaan ehdotuksia jatkotutkimukselle.Description
Supervisor
Heiskanen, KariThesis advisor
Kourunen, JariKeywords
froth flotation, froth conductivity, impedance tomography in minerals processing, EIT, vaahdotus, vaahdon johtavuus, impedanssitomografia mineraalitekniikassa, EIT