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Una società mineraria messicana ottimizza le proprie operazioni grazie a sei decantatori

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Una grande società mineraria messicana aveva bisogno di migliorare il recupero delle acque di processo per fornire acqua riciclata al proprio circuito di flottazione, finalizzato alla separazione e all'estrazione dei materiali.

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I giacimenti minerari di tutto il mondo vengono sfruttati per estrarne i minerali di cui c’è grande bisogno. La crescita demografica, le nuove tecnologie e l’impegno per migliorare la situazione climatica stanno spingendo le miniere a fornire una maggiore quantità di minerali per alimentare il mondo di oggi. I processi di lavorazione dei minerali utilizzano l’acqua come mezzo per favorire la miscelazione, la lisciviazione, il trasporto o la trasformazione dei minerali presenti nel minerale grezzo. A livello globale l’acqua è una delle nostre risorse più preziose e l’industria mineraria si assume con serietà la responsabilità di riutilizzarla e di restituirla al suo stato naturale.

Contesto
Questa grande società mineraria è leader mondiale nell’estrazione dei prodotti fluorurati che svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare la vita quotidiana in una vasta gamma di applicazioni, tra cui l’edilizia, le batterie, i polimeri, i refrigeranti, i dispositivi medici e i principi attivi farmaceutici, tra gli altri.

L’azienda fornisce soluzioni per una varietà di mercati attraverso un’ampia gamma di applicazioni di prodotto: Metspar, Acidspar, acido fluoridrico, anidrite, trifluoruro di alluminio, refrigeranti, propellenti per uso medico, accumulo di energia e propellenti tecnici. I prodotti sono adatti a una vasta gamma di applicazioni, tra cui cure mediche, refrigerazione commerciale, settore automobilistico, edilizia e servizi pubblici.

In qualità di maggiore produttore mondiale di fluorite, con una quota superiore al 20% dell’offerta globale, e di circa il 10% dell’offerta globale di acido fluoridrico, questi prodotti vengono utilizzati da centri di produzione in Messico, Regno Unito, Stati Uniti e Giappone. La struttura «dalla miniera al mercato» garantisce una catena di approvvigionamento sicura per i clienti in un’ampia gamma di applicazioni e settori.

La sfida
L’attività mineraria con sede in Messico non riusciva a ottenere i risultati di produzione richiesti utilizzando addensatori e idrocicloni convenzionali. L’azienda estrae il prodotto in una località con risorse idriche molto limitate per le proprie operazioni. Il modo più intelligente per farlo è riciclare l’acqua. Tuttavia, in quel processo, l’azienda aveva utilizzato una vasta area di bacini di decantazione. Nel corso di circa 25 anni, nel circuito idrico si era accumulato un grande volume di materiale molto fine che si depositava scarsamente in modo naturale.

L’azienda mineraria doveva trovare una soluzione, in parte perché sosteneva una spesa enorme (1 milione di dollari al mese) per l’acquisto dell’acqua. Quell’acqua potenziava il processo e consentiva il proseguimento della produzione, ma alla fine l’azienda iniziò a esaurire lo spazio di stoccaggio per i volumi di acqua fuori specifica, carica di particelle fini. Il prodotto di valore veniva trattato in vari modi. I tassi di sedimentazione dei solidi erano inaccettabili e gli addensatori a gravità e gli idrocicloni funzionavano in modo irregolare. In generale, una percentuale del materiale, ovvero le frazioni più grandi e più dense, si depositava a velocità accettabili, ma i tassi di sedimentazione della frazione fine consentivano a queste particelle di uscire dal sistema ancora in sospensione. Nel tempo, questa situazione ha generato enormi volumi d’acqua che non potevano essere riutilizzati né scaricati. Era necessaria una soluzione in grado di facilitare l’estrazione delle particelle a sedimentazione rapida e di catturare le particelle fini in un unico passaggio con un’elevata portata: qualcosa di unico e tecnicamente avanzato, dotato di sofisticate possibilità di regolazione ma anche di una struttura robusta con soluzioni avanzate di protezione dall’usura, per resistere alle dure condizioni del settore minerario.

La soluzione
La società mineraria ha collaborato con Flottweg per trovare la soluzione. Sia il team della miniera che quello di Flottweg hanno prelevato campioni dettagliati durante l’intero processo, che sono stati inviati ai laboratori di Flottweg in Germania per un’analisi approfondita. Gli ingegneri di processo hanno esaminato le esigenze specifiche della miniera, nonché i parametri dell’impianto e del processo, calcolando una serie di risultati attesi in varie condizioni.

Lo sforzo congiunto tra il team di ingegneri della miniera e Flottweg ha portato all’installazione di una centrifuga decantatrice Z92 a grandezza naturale nell’impianto minerario in Messico. Sotto la supervisione dei tecnici altamente qualificati di Flottweg, presenti in loco e collegati in tempo reale con la Germania, la società mineraria è riuscita a raggiungere il massimo livello di efficienza e produttività. Flottweg ha fornito una centrifuga a ingombro ridotto per recuperare in modo continuo ed efficiente l’acqua di processo di valore e ridurre il carico di solidi trascinati. Da allora, l’azienda ha aggiunto diverse macchine per espandere le proprie capacità di trattamento per il recupero dell’acqua. Dopo un periodo pilota di grande successo, l’apparecchiatura di prova Flottweg (modello Z92) è stata convertita in installazione permanente nel 2019.

Durante la conversione, sono stati sviluppati piani per realizzare un impianto su larga scala composto da sei (6) decantatori, in grado di gestire l’intero flusso di sterili dell’operazione. Un anno dopo sono state installate e messe in servizio altre due macchine, mentre l’anno successivo ne sono state messe in funzione altre tre: attualmente sono quindi sei i decanter in funzione che producono in modo efficiente.

Gli obiettivi erano tre:

Recuperare quanta più acqua possibile per il riutilizzo operativo.
Ridurre il volume complessivo del materiale fine grazie all’acqua riutilizzata.
Rimuovere i solidi generati dall’attività mineraria. Ciò comporta l’estrazione sotterranea di roccia che viene portata in superficie e successivamente macinata in un materiale molto fine. Tale materiale viene poi collocato in un serbatoio con uno speciale materiale a base di tannino che permette al prodotto di valore di galleggiare. Rimane un residuo di altro materiale macinato, denominato «sterili».

Come funziona la tecnologia
Le forze rotazionali sviluppate all’interno del decanter accelerano le forze gravitazionali esercitate sui fluidi che attraversano il dispositivo. La forza applicata può accelerare la velocità di sedimentazione di centinaia o migliaia di volte rispetto alle condizioni statiche.
Il design modulare di questa centrifuga decantatrice consente una regolabilità tale da ottimizzare ogni tipo di operazione di separazione. Le centrifughe decantatrici Flottweg impiegate per questa applicazione di recupero delle acque di miniera consentono una moltitudine di regolazioni che aiutano a mettere a punto i risultati in base alle esigenze. Tra queste figurano regolazioni della velocità del tamburo su un ampio intervallo che determinano le forze di separazione applicate, variazioni della velocità della coclea di trasporto dei solidi per massimizzarne il trasporto e sbarramenti di deflusso dell’acqua regolabili meccanicamente per definire i livelli interni dei fluidi all’interno della macchina.

Queste tre caratteristiche consentono di personalizzare i risultati ottenuti dal processo. Le velocità del tamburo e della coclea possono essere configurate, tramite un sistema di automazione integrato, in modo da adattarsi alle variazioni del materiale in entrata, consentendo al macchinario di continuare a fornire un risultato standardizzato. Altri decantatori specializzati possono essere forniti con una girante regolabile. Normalmente, il liquido chiarificato defluisce dal decantatore senza pressione, verso la camera di raccolta a valle. In alternativa, è possibile convogliare il liquido chiarificato tramite una girante. Il fluido esce in un sistema chiuso sotto forma di flusso a bassa pressione. Questa variante offre la possibilità di effettuare regolazioni del livello del liquido in tempo reale, senza dover reimpostare l’altezza degli stramazzi, fornendo un’ulteriore funzionalità di ottimizzazione per mettere a punto le prestazioni di separazione. Una versione potenziata è dotata di un dispositivo elettronico di posizionamento della girante, per regolare la girante regolabile.

Risultati
La miniera in Messico si estende su oltre 1.000 acri ed è il più grande giacimento sotterraneo di fluorite al mondo. La maggior parte del materiale proviene da grandi giacimenti minerari sotterranei. Dall’installazione dei decantatori, i costi operativi e idrici sono diminuiti drasticamente. L’utilizzo delle apparecchiature ha ridotto i costi di almeno un terzo, con ulteriori soluzioni Flottweg in fase di sviluppo per ridurre ulteriormente tali costi.

L’azienda mineraria afferma che le macchine stanno funzionando esattamente come promesso, con risultati sempre più positivi. I loro obiettivi sono il miglioramento continuo della qualità dell’acqua di ritorno e il processo di recupero dell’acqua fuori specifica dai bacini di stoccaggio contaminati. L’azienda ha deciso di investire una quantità significativa di tempo e risorse per migliorare la propria gestione idrica. «Flottweg ci ha offerto tecnologie che inizialmente sembravano davvero valide, anche se eravamo scettici; ci hanno dimostrato i risultati e penso che il punto di forza più importante sia stato il modo in cui ci hanno aiutato a raggiungere l’ottimizzazione sia nel funzionamento della centrifuga che nei processi ad essa correlati», ha affermato un rappresentante dell’azienda. «Il vantaggio di accettare l’offerta di Flottweg di noleggiarci le loro apparecchiature, in modo da poterle utilizzare e usufruire di un servizio tecnico che dimostrasse non solo quanto fosse facile utilizzarle, ma anche l’effetto a catena che avrebbero avuto sul nostro sistema, è stato la chiave del successo. Pertanto, il successo di questo lavoro è consistito nella parte tecnica, ma anche e soprattutto in quella relativa all’assistenza. Un elemento chiave è stata la proposta di Flottweg di effettuare una prova in loco delle apparecchiature. Ritengo che questo sia stato l’aspetto più importante. E abbiamo individuato una sinergia davvero significativa che ci ha aiutato a ottenere risultati che hanno superato di gran lunga le nostre aspettative.”

Autore:

Terry Ostrom è responsabile del settore minerario e dei minerali presso Flottweg Separation Technology, Inc. Vanta una vasta esperienza nel campo delle apparecchiature di trattamento, tra cui pompe, sistemi di reagenti e centrifughe. Questo, unito alla sua esperienza nell’ingegneria dei processi minerari, lo rende la figura ideale per supportare questo settore.