Weight reduction of froth flotation cells through systematic material selection and structural analysis

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2024-05-20
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
74+6
Series
Abstract
The mining and minerals industry produces significant carbon emissions that contribute to climate change. Part of the emissions can be attributed to the materials used in the mining equipment. As the use of renewable energy sources increase, the emissions related to materials become more prominent. The goal of this thesis was to determine whether the sustainability of mining industry froth flotation devices can be improved by the means of weight reduction. An integrated approach of systematic material selection and structural analysis was adopted for the weight reduction process. Significant weight savings were achieved in the studied flotation cell structures. Some of the suggested structural changes would require the change from S235 structural steel to higher strength S355 structural steel. The weight reduction procedure provided a formula that can be replicated with flotation cells of varying sizes. The weight reduction achieved in this thesis increased the sustainability of the flotation devices. The weight savings alone decrease the emissions through lower material usage. The sustainability of the flotation cells could potentially be improved even further by utilizing fossil free steel products. The weight reduction also leads to cost savings in materials and possibly in logistics.

Kaivos- ja mineraaliteollisuus tuottaa merkittäviä hiilipäästöjä, jotka myötävaikuttavat ilmaston lämpenemiseen. Osa näistä päästöistä johtuu kaivosalan laitteissa käytetyistä materiaaleista. Kun uusiutuvan energian käyttö lisääntyy, näistä materiaaleihin liittyvistä päästöistä tulee merkityksellisempiä. Tämän työn tavoitteena oli selvittää pystytäänkö kaivosteollisuudessa käytettävien vaahdotuskennojen ympäristöystävällisyyttä parantaa keventämällä niiden painoa. Menetelmäksi valittiin yhdistelmä systemaattista materiaalin valintaa ja rakenteiden analyysia. Vaahdotuskennojen rakenteessa saavutettiin merkittäviä painon pudotuksia. Materiaali täytyi vaihtaa S235-rakenneteräksestä S355-rakenneteräkseen tietyissä komponenteissa, jotta painon pudotus olisi mahdollinen. Käytetty painonpudotusmenetelmä voidaan toistaa eri kokoisille vaahdotuskennoille. Tässä työssä saavutettu painonpudotus parantaa vaahdotuskennojen ympäristöystävällisyyttä. Kevennetty paino itsessään johtaa pienempään materiaalin kulutukseen, joka vähentää päästöjä. Tuotteen ympäristöystävällisyyttä voisi olla mahdollista parantaa entisestään käyttämällä fossiilivapaita teräksiä. Tuotteen painonpudotus johtaa myös kustannussäästöihin materiaaleissa ja mahdollisesti logistiikassa.
Description
Supervisor
Tuhkuri, Jukka
Thesis advisor
Neuvonen, Riku
Keywords
froth flotation, sustainability, material selection, structural analysis, structural steel, finite element analysis
Other note
Citation