Abstract

This report describes the tests done in TEKES Green Mining program research project called Energy and Chemicals Saving Flotation Concentration (EnSaCo). The report presents the action, ie. the theory and practical work in accordance with the project objectives. During the project many different kind of ore and side rock types were tested using laboratory scale mechanical and flotation tests. Outcomes from several tests during this project are presented as a pictures and tables in appendixes (38 pieces).

In introduction of this report the project partners and objectives are presented, the present state of comminution and development requirements are described and also the theory of micro cracks formation in material and their effect on material breakage are gone through. In Research material paragraph the companies where the studied material was got are shortly presented, geology and mineralogy of the ore deposits are described and the ore and the rock samples are presented. Standard tests leading principles are shortly described and new Geometallurgical Comminution Test and devices used for the researched material tests are gathered the in Experimental devices and methods section. In following paragraphs the devices and methods for analyzing samples of this project are presented, like FESEM in electronic microscopy. Moreover the software for monitoring, studying and managing measurement data of experiments and modelling the enrichment process are presented. Execution of experiments describes how analyses and tests of this research are done in practice, followed by the results and conclusions in Results and discussion. At the end of this report theory and all test results are summarized in Conclusion paragraph.

As a result of this project a lot of information and data from researched material has been collected and obtained from literature and experimentation. Most of the practical test results verify the theoretical behaviour, nature and substance of material. Outcome of mineralogical study of ore is that from researched material can be said that texture characteristics affect mechanical behaviour of rock (for example direction of schistosity and occurrence of hard minerals affect fractional strength). LIF and hyperspectral imaging methods gives information about rock and it can be analyzed and further processed. Handled data can be utilized in controlling and managing grinding processes, for example in sorting stage.

In this research, preliminary tests of laboratory grinding mill monitoring have been done. In tests have been occurred that grinding efficiency of the rod mill can be measured and monitored with the help of energy consumption, vibrations and voice. Grinding of the material in batch grinding was observed by acceleration sensors data and sieve analyses. Combining the measuring parameters data it is possible to observe and control the behaviour of grinding process.

In this project the effect of feed amount and fine fraction on flotation results has been researched by flotation tests. From gold ore results it can be concluded that the best outcome was when process feed was 38 t/h. In both researched ore cases the fine fraction contains plenty of valuable minerals. In flotation process especially floatability of the fine material fraction should be taken into account.

Oulu Mining School minipilot enrichment process has been modelled using HSC Sim software. Models have been done for steady-state and dynamic process behaviour and they based on experimental operations. Using these models the behaviour of process can be studied and they can be used as an aid tools for controlling the process.

Tiivistelmä

Tässä raportissa kerrotaan TEKES Green Mining -ohjelman tutkimusprojektin Energiaa ja kemikaaleja säästävä vaahdotusrikastus, Energy and Chemicals Saving Flotation Concentration (EnSaCo) tutkimuksista. Raportissa esitellään projektin tavoitteiden mukaisia toimia eli teoriaa ja käytännön tekemistä. Projektin aikana toteutettiin monentyyppistä malmien ja sivukivien testaamista laboratoriomitassa mekaanisten testien ja vaahdotuskokeiden avulla. Projektissa tehtyjen monien erilaisten testaamisten tuloksia on esitetty kuvina ja taulukoina liitteissä (38 kpl).

Johdannossa esitellään projektin osapuolet ja tavoitteet, kerrotaan hienonnuksen nykytilasta ja kehittämistarpeesta sekä käydään läpi teoriaa mikrohalkeamien muodostumisesta materiaaliin ja niiden vaikutuksesta materiaalin rikkoutumiseen. Tutkittava materiaali -kappaleessa esitellään lyhyesti yritykset, joista projektin tutkittavat materiaalit saatiin, kerrotaan malmiesiintymien geologiasta ja mineralogiasta sekä käydään läpi tutkimuksissa käytettävät malmi- ja kivinäytteet. Koelaitteet ja -menetelmät -osiossa esitellään tutkittavien materiaalien testauksissa käytettävien laitteiden lisäksi lyhyesti standardimenetelmien pääperiaatteita ja esitellään uusi geometallurginen hienonnustesti. Seuraavissa kappaleissa esitellään projektissa tehtyjen näytteiden analysointiin käytetyt laitteet ja menetelmät, kuten elektronimikroskopiaan käytetty FESEM, ja esitellään ohjelmistot, joilla tarkasteltiin ja käsiteltiin saatuja mittaustietoja sekä mallinnettiin rikastusprosessia. Kokeiden suorituksessa käydään läpi miten tutkimuksessa tehdyt analyysit ja testaukset käytännössä tehtiin, jonka jälkeen tulokset ja johtopäätökset kerrotaan Tulokset ja niiden tarkastelu -kappaleessa. Raportin lopuksi teoria ja kaikkien kokeiden tulokset kootaan yhteen Johtopäätökset-kappaleessa.

Projektin tuloksena tutkittavista materiaaleista on kerätty ja saatu laajasti tietoa kirjallisuudesta ja koetoiminnasta. Suurin osa käytännön kokeiden tuloksista vahvistaa materiaalin teorioiden mukaista käyttäytymistä ja olemusta. Malmin mineralogisen tarkastelun tuloksena materiaaleista voidaan todeta, että tekstuuriominaisuudet vaikuttavat kiven mekaaniseen käyttäytymiseen (esim. liuskeisuuden suunta ja kovien mineraalien esiintyminen murtolujuuteen). LIF- ja hyperspektrikuvausmenetelmillä kivestä saadaan tietoa, jota voidaan jatkokäsitellä (analysoida) niin, että sitä voidaan käyttää hyödyksi jopa hienonnusprosessin ohjauksessa (esim. lajittelussa).

Tässä tutkimuksessa on tehty alustavia testauksia jauhatusmyllyn monitorointiin liittyen. Kokeissa on havaittu, että jauhatusmyllyn jauhatustehokkuutta voidaan mitata ja monitoroida energian, tärinän ja äänen avulla. Kiihtyvyysanturien datan ja seula-analyysien avulla on seurattu materiaalin hienontumista panosjauhatuksessa. Mittausparametrien tietojen yhdistämisellä on mahdollista tarkkailla ja ohjata jauhatusprosessin käyttäytymistä.

Tämän projektin vaahdotuskokeilla on tutkittu syöttömäärän ja hienoaineen vaikutusta vaahdotustulokseen. Kultamalmin osalta tuloksista voidaan todeta, että paras tulos saadaan prosessisyötöllä 38 t/h ja että hienoaines sisältää molempien malmien tapauksessa paljon arvoainesta. Vaahdotuksessa hienoaineksen vaahdottumiseen tulisi kiinnittää erityistä huomiota.

OMS minipilot-rikastusprosessia on mallinnettu HSC Sim -ohjelmiston avulla. Mallit on tehty rikastusprosessin tasapainotilan ja dynaamisesta käyttäytymisestä, jotka perustuvat kokeelliseen toimintaan. Mallien avulla voidaan tutkia prosessin käyttäytymistä ja niitä voidaan käyttää prosessin hallinnan apuvälineenä.