A study of the Particle Size Distribution (PSD), effect on primary flotation process

Abstract

Ingrid Vik has written this master thesis with the title: “A study of the Particle SizeDistribution (PSD), effect on primary flotation process”. This report has been written at the Department of Geology and Mineral Resources Engineering, NTNU and has a total of 102 pages.

Hustadmarmor uses flotation as a separation method where the mineralogical impurities are removed from the calcite and into the tailings. This method has been used for many years, and the primary flotation process flow sheet was designed for a different raw material than of today. There are several flotation steps at the plant, starting with the coarse flotation. The feed for the coarse flotation step contain particles as big as mm size, and in this thesis it has been evaluated if the flotation feed particle size distribution (PSD) is optimum or if the feed should be treated before the flotation.

For this work the coarse flotation process at the plant has been examined and different batchlaboratory flotation tests have been performed at the laboratory at Hustadmarmor. Several sieve analyses have been performed in order to get the particle size distribution, and also acidinsoluble residue analyses have been performed. These results from laboratory tests and the plant process have been compared. The laboratory flotation tests gave better results than the plant flotation process, but as a function of particle size both gave the same trends.

Laboratory flotation tests were also performed to examine the material aging, and time interval tests to get an idea about the needed flotation time and to examine how the flotation of different particle size fractions is as a function of time.

The main flotation laboratory tests were tests where the coarse fractions, +250 μm, +315 μmand 500 μm, were removed. The results from these tests and from the plant flotation showed that only a small amount of mineralogical impurities in the coarsest fractions were removed in the flotation process. The laboratory tests gave a better result than the plant process, but the tailings recovery as a function of particles size showed the same trend for both flotation processes. Both trends show a drop in the recovery for the fraction 315 – 500 μm or in thefraction +315 μm. About 35 % of the feed to the coarse flotation cell is coarser than 315 μm.

Based on the results from this report it is recommended to make some alterations with the coarse flotation process at Hustadmarmor. The coarsest particles, +315 μm, should be removed before the flotation process, and in this report there are three different suggestions for a new flow sheet at the coarse flotation:

1. Place an industrial sieve in front of the flotation cell, which makes a cut at 315 μm.Coarser particles than 315 μm will then go directly to the next milling step before itenters a flotation process.

2. Decrease the sieve opening on the industrial sieve after the first mill to 315 μm,meaning there is no need for an extra sieve before the flotation cell. This means that more material is fed in to the mill, maybe too much in order to get a good milling result.

3. There is also a possibility of decreasing the sieve opening of the sieve after the first mill, maybe to 500 μm, and in addition have an extra sieve with a cut of 315 μm before the flotation cell.

Denne masteroppgaven er skrevet av Ingrid Vik med tittel: ”En studie av kornstørrelsesfordeling, påvirkning på flotasjons ytelsen.” Rapporten har blitt skrevet ved Institutt for geologi og bergmekanikk ved NTNU og har totalt 102 sider.

Hustadmarmor bruker flotasjon som separasjonsmetode der forurensningen blir fjernet fra kalksteinen i avgangen. Denne metoden har blitt brukt i mange år, og flotasjonsprosessen er designet for en annen type rå material enn den de har i dag. I fabrikken har de flere flotasjonssteg, som starter med grovflotasjon. Matingen til grov flotasjonen inneholder partikler opp til mm størrelse, og i denne oppgaven har flotasjonsmatingens kornfordeling blitt evaluert med tanke på om denne er optimal eller bør bli behandlet før flotasjonen

For dette arbeidet har grovflotasjonen i fabrikken blitt undersøkt og flere ulike laboratoriumflotasjons forsøk har blitt utført på laboratoriet på Hustadmarmor. Flere sikteanalyser har blitt utført for å undersøke kornfordelingen i tillegg til syrerest analyser. Resultatene fra laboratorium testene har blitt sammenlignet med flotasjonsprosessen i fabrikken og viser at laboratorium flotasjons testene gir bedre resultat enn fabrikkprosessen.

Videre ble det utført laboratorium flotasjon tester for å undersøke aldringen til materialet, ogtidsintervall forsøk for å vite mer om flotasjonstiden og hvordan ulike fraksjoner floterer med ulik tid.

Hovedflotasjon forsøket var et forsøk der den groveste fraksjonen, +250 μm, +315 μm og+500 μm, ble fjernet før flotasjonen. Resultatet fra disse testene og fra flotasjonen i fabrikken viste at for grovere partikler ble mindre av forurensningen fjernet. Laboratoriums forsøkene ga bedre resultat enn fabrikkprosessen, men gjenvinningen som en funksjon av partikkel størrelse viste samme trend for begge flotasjonsprosessene. Begge trendene viser et betydelig fall i gjenvinningen for fraksjonen 315-500 μm. Rundt 35 % av matingen til grovflotasjonener grovere enn 315 μm.

Ut fra resultatene i denne rapporten er det flere anbefalinger om videre arbeid for å optimalisere grovflotasjonen på Hustadmarmor. Den groveste fraksjonen bør fjernes før flotasjonsprosessen, og i denne rapporten er det tre ulike forslag til nytt flytskjema:

1. Sett inn et sikt foran flotasjonscella med et kutt på 315 μm. Grovere materiale enn 315μm går utenom flotasjonscellen, og direkte til et nytt nedmalingssteg før neste flotasjonssteg.

2. På siktet etter første stavmølle og før mellomvaretanken kan man minskesikteåpningen til 315 μm, og det vil derfor ikke være nødvendig med ekstra sikt. Dette vil føre til at mer materiale vil gå gjennom stavmøllen, kanskje for mye med tanke på å få et godt nedmalings resultat.

3. I tillegg til disse to forslagene er det mulig å gjøre en kombinasjon av de to. Man kan minske sikteåpningen på det allerede eksisterende siktet til 500 μm og i tillegg sette inn et nytt sikt før grovflotasjonen som vil fjerne partikler grovere enn 315 μm.