Zwei Bedeutungen der Auswahl von Titangeräten
Der Begriff „Auswahl von Titanausrüstung“ umfasst zwei unterschiedliche Kaufentscheidungen, die oft verwechselt werden. Das erste ist die Mineralverarbeitungsausrüstung, die zur Aufbereitung von titanhaltigen Erzen in ein verkaufsfähiges Konzentrat verwendet wird. Die Maschinen sind in der Regel konventionell konstruiert und das Auswahlproblem ist metallurgischer Natur. Bei der zweiten handelt es sich um aus Titan gefertigte Prozessausrüstung wie Wärmetauscher, Kolonnen, Tanks und Rohrleitungen in Chloriden oder oxidierenden Medien, bei denen das Auswahlproblem in der Material- und Fertigungsqualität liegt. Eine fundierte Auswahlübung trennt die beiden und beantwortet zunächst die metallurgische Frage, da der Erzkörper das Fließschema bestimmt und das Fließschema die Größe, die Verschleißleistung und die Anzahl der Einheiten bestimmt.
Beginnen Sie mit dem Erzkörper, nicht mit der Ausrüstungsliste
Titan ist in der Natur weit verbreitet und kommt nur selten in einer Form vor, die direkt verschifft werden kann. Deshalb beginnt die Auswahlarbeit mit der Mineralogie. Ilmenit mit der Formel FeTiO3 enthält theoretisch maximal etwa 52,7 Prozent Titandioxid, kommerzielle Konzentrate weisen jedoch aufgrund von Verwitterung, Ausscheidungen und Verwachsungen normalerweise niedrigere Werte auf. Rutil bietet einen viel höheren Gehalt, ist jedoch weitaus seltener vorhanden. Die eigentlichen Fragen bei der Geräteauswahl sind die Mineralzusammensetzung, der Anteil der gleichzeitig vorhandenen Mineralien und Ganggestein und vor allem die Freisetzungsgröße, also die Partikelgröße, bei der die eisenhaltigen und titanhaltigen Körner als Einkristalle getrennt werden können.
Zwei Erzkörper mit demselben Fördergehalt können eine völlig unterschiedliche Ausrüstung erfordern, wenn sich ihre Freisetzungsgrößen um den Faktor drei unterscheiden. Feine Verwachsungen treiben das Fließschema in Richtung Feinmahlung und anschließende Flotation, während grobes, gut gelöstes Material häufig allein durch Sieben, Schwerkraftkonzentration und Trockenabscheidung behandelt werden kann. Eine feinere Mahlung als die Freisetzungsgröße verschwendet Energie und erzeugt Schleim, der die nachgelagerte Gewinnung ruiniert. Daher ist ein Test mit geschlossenem Kreislauf im Pilotmaßstab die günstigste Versicherung, bevor man sich auf ein Fließschema einlässt.
Den Trennungsweg wählen
Titanmineralien reagieren auf mehrere physikalische Eigenschaften, und die meisten Konzentratoren kombinieren mindestens zwei davon.
Die Schwerkrafttrennung nutzt den Dichteunterschied zwischen Ilmenit und Silikat-Ganggestein und wird normalerweise in Spiralen, Kegeln oder Schütteltischen auf die grobe Fraktion angewendet.
Die hochintensive magnetische Trennung nutzt den paramagnetischen Charakter von Ilmenit. Es ist der Arbeitsschritt sowohl beim Schruppen als auch beim Reinigen und ermöglicht auch die Gewinnung von Eisenmineralien aus Rückständen.
Die elektrostatische Trennung basiert auf Leitfähigkeitsunterschieden und wird auf trockenes, engmaschiges Futtermittel angewendet, typischerweise auf die grobe Fraktion nach dem Sieben und Klassieren.
Die Feinstoffe werden flotiert, wobei Schwerkraft und Trockenabscheidung an Effizienz verlieren. Anionische Sammler sind die Standardchemie; Sammler auf der Basis von modifiziertem Teeröl sind weit verbreitet, fangen Ilmenit stark ein und können im Voraus für die Flotation bei Raumtemperatur vorbereitet werden, was sie zu effektiven und praktischen Sammlern macht.
Kombinierte Strömungen wie Schwerkraft, starke magnetische Strömung, Flotation und elektrische Trennung in Reihe werden verwendet, um Titan- und Eisenwerte aus alten Rückständen zu gewinnen, wo die Mineralogie komplexer ist.
Ein gemeldeter industrieller Versuch mit einem Sieb- und Klassifizierungskreislauf, gefolgt von einer elektrischen Trennung grober Partikel und einer Flotation feiner Partikel, ergab einen Titankonzentratgehalt von 47,65 Prozent mit einer Rückgewinnung von 78,34 Prozent in der Reinigungsstufe. Dabei handelt es sich um betriebsspezifische Zahlen, aber sie veranschaulichen den üblichen Kompromiss: Eine Erhöhung des Gehalts durch stärkere Reinigung führt tendenziell zu einer geringeren Ausbeute, daher muss das wirtschaftliche Optimum anhand der Spezifikation des Schmelzwerks oder der Pigmentanlage und nicht anhand des höchstmöglichen Gehalts bewertet werden.
Wenn das Erz einfach ist und die Multielementanalyse günstig ist, können vereinfachte Kreisläufe wie eine einstufige Schwerkrafttrennung oder eine einstufige hochintensive magnetische Trennung ein akzeptables Konzentrat aus Abraumhalden bei viel geringeren Kapital- und Betriebskosten erzeugen. Einfachheit sollte als Designziel und nicht als Kompromiss betrachtet werden.
Passende Kapazität, Zufuhrgröße und Wasserkreislauf
Sobald das Flussdiagramm festgelegt ist, ist die Auswahl der Ausrüstung eine Dimensionierungsübung. Die Auslegungskapazität sollte einen realistischen Spielraum über dem Nenndurchsatz der Anlage haben, da Titanerze häufig in Härte und Gehalt variieren. Die Verteilung der Zufuhrgrößen muss auf die Separatoren abgestimmt sein: Trockene elektrostatische Einheiten benötigen ein schmales, trockenes Größenband, Magnetabscheider benötigen eine definierte obere Größe, um eine Verstopfung der Matrix zu vermeiden, und Flotationszellen benötigen entschlammtes Zufuhrmaterial. Die Wasserqualität ist ebenso wichtig wie die Wassermenge, da hochgelöste Feststoffe und aus Eindickern recyceltes Prozesswasser die Flotation beeinträchtigen und den Kollektor verbrauchen können.
Ebenso konkret sind die kommerziellen Fragen. Der Energiebedarf pro Tonne, die Kosten für Verbrauchsmaterialien pro Tonne Konzentrat, die Verfügbarkeit von Ersatzteilen in der Region und die Möglichkeit, Einheiten parallel zu betreiben, sodass ein Ausfall nicht die gesamte Anlage lahmlegt, sind in der Regel entscheidender als die Gesamtwiederherstellungszahlen aus einem einzelnen Test. Modulare und mobile Einheiten ermöglichen den Start eines Projekts auf kleinem Raum und bei nachgewiesener Ressourcengröße.
Material- und Inspektionsprüfungen für Titan-Prozessausrüstung
Wenn die Ausrüstung selbst aus Titan besteht, ändern sich die Auswahlkriterien völlig. Die Auswahl der Güteklasse richtet sich nach der Korrosionsaufgabe: Güteklasse 2 für oxidierende und allgemeine Chloridanwendungen, Güteklasse 7, wenn reduzierende Bedingungen eine Palladiumstabilisierung erfordern, Güteklasse 12, bei der ein Molybdän- und Nickelzusatz für höhere Festigkeit in mäßig reduzierenden Medien verwendet wird, und Güteklasse 9, bei der ein Rohrmaterial mit höherer Festigkeit erforderlich ist. Röhrenwärmetauscher werden normalerweise nach ASTM B338 oder ASME SB338 und Plattenfertigungen nach ASTM B265 oder ASME SB265 bestellt.
Bei der Inspektion zeigen sich schwache Lieferanten. Fordern Sie ein nach EN 10204 3.1 ausgestelltes Materialzertifikat an, das sowohl die Chemie als auch die mechanischen Eigenschaften für jede Charge angibt. Bestätigen Sie, dass das Formen und Schweißen mit eisenfreien Werkzeugen und gereinigten Oberflächen durchgeführt wurde, dass die Schweißnähte ordnungsgemäß gereinigt wurden und dass das fertige Produkt einen hydrostatischen Test und eine Farbeindringprüfung oder Röntgenprüfung der kritischen Schweißnähte bestanden hat. Stellen Sie sicher, dass die gelieferten Wärmenummern mit dem Zertifikat übereinstimmen, bevor die Ausrüstung installiert wird, da ein Titan-Wärmetauscher, der den Lieferanten mit einer nicht identifizierten Wärme verlässt, in Zukunft nicht sicher repariert werden kann.
Häufig gestellte Fragen
F: Was ist der erste Schritt bei der Auswahl von Geräten zur Titanaufbereitung?
Bestimmen Sie die Mineralogie und die Freisetzungsgröße des Erzes. Jede nachgelagerte Entscheidung, von der Mahlgröße bis zum Separatortyp, ergibt sich aus diesen beiden Fakten.
F: Warum wird bei den Feinstoffen eine Flotation anstelle einer Schwerkraftabscheidung eingesetzt?
Schwerkraftmethoden verlieren unterhalb etwa des Feinsandbereichs an Effizienz, wo der Dichteunterschied nicht mehr ausgenutzt werden kann, während die Flotationschemie bei feinen freigesetzten Partikeln gut funktioniert.
F: Wie wähle ich zwischen einem High-Grade- und einem High-Recovery-Kreislauf?
Vergleichen Sie den Wert des zusätzlichen Konzentrats mit dem Verlust an zurückgewonnenen Einheiten und den zusätzlichen Reinigungskosten und testen Sie dann beide Optionen anhand der Spezifikationen der Verbraucheranlage.
F: Welche Titansorte sollte für einen Chlorid-Wärmetauscher verwendet werden?
Klasse 2 nach ASTM B338 ist der normale Ausgangspunkt für oxidierende und allgemeine Chloridanwendungen, der Übergang zu Klasse 7, wo reduzierende Bedingungen vorliegen.
F: Welche Dokumente sollten der Titanverarbeitungsausrüstung beiliegen?
Ein Wärme-für-Wärme-Materialzertifikat nach EN 10204 3.1 mit chemischen und mechanischen Ergebnissen, Schweißverfahren und Schweißerqualifikationsaufzeichnungen sowie den Berichten von Druck- und zerstörungsfreien Prüfungen.
F: Kann ein vereinfachter Kreislauf für die Wiederaufbereitung von Abraumhalden gerechtfertigt sein?
Ja. Wenn die Multielementanalyse eine einfache Zusammenstellung zeigt, kann eine einstufige Schwerkraft- oder einstufige hochintensive magnetische Trennung ein akzeptables Konzentrat zu einem Bruchteil der Investitionskosten liefern.
