鉱物処理用凝集剤を使用した増粘剤の性能向上

ON 26 . Feb . 2026

凝集剤は増粘剤の性能を向上させることができます。 アンダーフロー密度が 15 ～ 40% 向上し、整定時間が 30 ～ 60% 短縮されます。 適切に選択され、投与された場合。適切な凝集剤ポリマーの種類、分子量、および電荷密度は、鉱物処理作業における粒子の凝集、沈降速度、および清澄効率に直接影響します。

増粘剤は鉱物処理プラントにおける重要な単位操作であり、多額の資本コストと運用コストを消費します。シックナーの性能が低いと、スループットの低下、過剰な水の消費、下流の処理の問題が発生します。凝集剤は、微粒子をより大きく、より速く沈降する凝集体に架橋することにより、これらのシステムを最適化するための主要な化学ツールとして機能します。

増粘剤用途における凝集剤の選択基準

適切な凝集剤を選択するには、鉱石の鉱物学、粒度分布、スラリーの化学的性質、および望ましい性能結果を理解する必要があります。鉱物系が異なれば、凝集剤の特性に対する反応も異なります。

一般用途向けアニオン性凝集剤

アニオン性ポリアクリルアミドは、 鉱物の増粘に使用される凝集剤の 70 ～ 80% 。これらのポリマーは、ほとんどの酸化鉱石、石炭、卑金属精鉱に対して効果的に作用します。中電荷密度 (20 ～ 40%) の高分子量アニオン性凝集剤 (1,200 ～ 2,000 万ダルトン) は、通常、銅および金の尾鉱の濃縮に最適な性能を発揮します。

チリの銅鉱山では、1,500 万ダルトンの凝集剤から 1,800 万ダルトンの製品に切り替えることにより、アンダーフロー密度を固形分 58% から 68% に増加させ、同時に投与量を 45 g/t から 38 g/t に削減しました。

カチオン性および非イオン性の代替品

カチオン性凝集剤は、粒子表面がマイナス電荷を帯びている粘土が豊富な系で優れています。リン酸塩、カリ砂、およびオイルサンドの作業では、分子量が 500 ～ 1200 万ダルトンのカチオン性ポリマーが頻繁に使用されます。非イオン性凝集剤は、高塩分環境や水の化学的性質が大きく変動する場所で使用されます。

凝集剤の投与量と添加方法の最適化

投与量の最適化により、性能向上と化学薬品コストのバランスがとれます。過剰な投与量はお金を無駄にし、再安定化や上澄みの濁度の増加などの過剰投与効果を引き起こして実際にパフォーマンスを損なう可能性があります。

さまざまな鉱物処理用途における一般的な凝集剤の投与量範囲
アプリケーションの種類	投与量範囲 (g/t)	一般的なアンダーフロー密度
銅の尾鉱	25-50	固形分50～65%
ゴールドテール	30-60	固形分45～55%
鉄鉱石精鉱	15-35	固形分65～75%
石炭尾鉱	20-45	固形分35～50%
リン酸スライム	40-80	固形分25～40%

希釈と混合の要件

凝集剤を適切に調製することは、性能に大きな影響を与えます。標準的な実践には、次の場所でソリューションを準備することが含まれます。 活性ポリマー濃度 0.05 ～ 0.2% 。熟成タンクを備えた 2 段階希釈システムは、1 段階システムよりも優れたポリマー活性化を実現します。ポリマーを完全に水和させるには、エージング時間は 30 ～ 60 分にする必要があります。

添加点の位置は凝集効率に大きく影響します。凝集剤の添加ポイントをフィードウェルの 3 ～ 5 メートル前に設置し、穏やかなインライン混合により、フロックを損傷する過度のせん断を発生させずに十分な接触時間を確保できます。西オーストラリア州でニッケル事業を達成 オーバーフローの明瞭さが 22% 向上 追加ポイントを移動し、スタティックミキサーを設置することによって。

増粘剤の性能の測定と監視

体系的なパフォーマンス監視により、データ主導の最適化と問題の早期検出が可能になります。主要業績評価指標は、継続的または定期的に追跡する必要があります。

重要なパフォーマンス指標

アンダーフロー密度: 増粘剤の性能を示す主な指標。核密度計を使用して連続的に測定するか、マーシースケールを使用して手動で測定します。
オーバーフローの明瞭さ: 比濁濁度単位 (NTU) または浮遊物質濃度として測定され、目標値は通常 200 NTU 未満です
沈下速度: 沈降試験によって測定され、よく凝集したスラリーの場合の典型的な速度 15 ～ 40 m/h での凝集剤の有効性を示します。
ベッドレベル: 最適な操作のために増粘剤の深さの 30 ～ 50% に維持
トルク: すくいトルクの増加は、層の圧縮の問題または不適切な凝集を示しています

臨床検査プロトコル

定期的なジャー試験またはシリンダー沈降試験により、プラントの性能を検証し、代替凝集剤を選別します。標準的なテストプロトコルには次のものが含まれます。

植物飼料密度で代表的な飼料サンプルを収集する
試験用量の範囲は現在の植物用量の 50 ～ 150% で、25% ずつ増加します
初期の沈降速度 (最初の 30 秒) と 30 分後の最終的な沈降速度を測定します。
上澄みの透明度と沈降層の密度を分析します
フロックのサイズ、強度、形成速度に関する観察を文書化する

一般的な増粘剤のパフォーマンス問題のトラブルシューティング

性能の問題は、飼料の変動、水の化学変化、設備の問題、または最適ではない凝集剤の使用など、さまざまな原因から発生します。体系的な診断により、誤った是正措置が防止されます。

アンダーフロー密度が低い

アンダーフロー密度が目標を下回った場合は、次の要因を順番に調査します。

原料鉱石中の粘土含有量の増加により、浸透性が低下します（高分子量の凝集剤が必要）
凝集剤の投与量が不足しているか、混合が不十分なため、凝集が不完全になります
増粘剤の容量を超える過剰な油圧負荷
レーキ速度が高すぎると層の強化が妨げられます (先端速度を 10 ～ 15 m/h に下げます)

オーストラリアの金事業では、アンダーフロー密度が固形分 52% から 46% に低下していることが、鉱石の特性評価によって発見されました。 粘土含有量は8%から18%に増加しました 。超高分子量凝集剤 (2,200 万ダルトン) に切り替えると、アンダーフロー密度が固形分 54% に回復しました。

高いオーバーフロー濁度

濁ったオーバーフローは、不完全な粒子捕捉またはフロックの破損を示します。この問題は通常、次のことが原因で発生します。

凝集剤の過剰投与により電荷の反転と粒子の再安定化が引き起こされる
過剰な混合強度により形成されたフロックが破壊される (インペラ速度を下げるか、穏やかなスタティックミキサーを使用する)
粉砕回路変更による超微粒子発生（二次凝集剤添加）
表面電荷に影響を与える水の化学的変化 (pH、イオン強度、有機含有量)

高度な凝集剤技術と戦略

凝集剤の化学および応用方法の最近の発展により、従来の単一ポリマーによるアプローチを超えて大幅な性能向上の機会がもたらされています。

デュアルポリマーシステム

2 つの異なる凝集剤を順次添加すると、困難な用途において単一ポリマーよりも優れた性能を発揮できます。典型的なシステムでは、低分子量、高電荷密度のポリマーをコンディショナーとして使用し、続いて高分子量の架橋凝集剤を使用します。このアプローチにより達成されたのは、 沈降速度が 35% 向上し、薬品コストが 28% 削減 年間1,500万トンを処理するブラジルの鉄鉱石操業所。

コンディショニングポリマーは表面電荷を中和してマイクロフロックを形成し、一方、架橋ポリマーはこれらを凝集させて大きな、急速に沈降するフロックを形成します。重要な成功要因には、適切な投与量比 (通常、コンディショナーと架橋ポリマーの割合は 1:3 ～ 1:5) および添加点間の適切な混合が含まれます。

エマルジョンおよび分散ポリマー

エマルション凝集剤は、標準溶液と比較してより高い有効成分 (30 ～ 40%) を提供し、輸送コストと保管コストを削減します。分散ポリマーは、従来の製品では 30 ～ 60 分かかるのに対し、迅速な活性化 (10 分未満) を実現し、熟成タンクの小型化とより応答性の高いプロセス制御を可能にします。

カナダでの亜鉛鉛事業をエマルジョンポリマーに切り替えて実現 輸送費の削減と設備の小型化により、年間 180,000 ドルの節約 、増粘剤の性能は同等かわずかに向上しています。

自動投与量制御

高度な制御システムは、フィード特性と増粘剤の応答に基づいて、凝集剤の投与量をリアルタイムで最適化します。フィードフォワード制御 (供給量、密度、粒子サイズに基づいて投与量を調整) とフィードバック制御 (アンダーフロー密度およびオーバーフローの透明度に対応) を組み合わせたシステムにより、 凝集剤の消費量を 10 ～ 15% 削減 供給量の変動に対して安定した性能を維持しながら。

ストリーミング電流検出器は表面電荷状態をリアルタイムで測定し、正確な線量調整を可能にします。導入コスト 50,000 ～ 150,000 ドルは、化学薬品の節約と水回収の改善により、通常 6 ～ 18 か月以内に回収されます。