Miedź musi wypłynąć

Wydobywanie surowców mineralnych jest coraz trudniejsze. Złoża wysoko wydajne dawno się już wyczerpały lub są trudno dostępne. Zazwyczaj wydobywa się surowiec o małej zawartości składnika użytecznego. W przypadku polskich złóż miedzi zawartość podstawowego metalu - miedzi w rudzie wynosi zazwyczaj około 2 proc. W świecie eksploatuje się rudy o zawartości znacznie poniżej 1 proc. Oczywiście, nie można wysyłać do huty tak kiepskiej jakości surowca. Aby wzbogacić rudę, stosuje się bardzo rozbudowane i złożone technologie oraz urządzenia.

Z kopalni miedzi wydobywane są ogromne ilości surowca skalnego, w przypadku złóż polskich zazwyczaj w postaci dolomitu, piaskowca, czasami łupka, które to frakcje zawierają tylko niewielkie żyłki lub wpryśnięcia minerałów użytecznych. Ruda poddawana jest wstępnej przeróbce: rozkruszaniu do frakcji 25-40 mm, a następnie mieleniu do frakcji 75 mikrometrów - to już jest mączka. Wszystko to odbywa się w środowisku wodnym. Na szczęście, obecnie stosuje się zamknięty obieg wody. Tak zmielony materiał jest klasyfikowany w hydrocyklonach, z których otrzymujemy materiał do właściwego wzbogacania rudy, które odbywa się w procesie flotacji. Flotacja to - najprościej mówiąc - wypłukiwanie. Odbywa się ono w zbiornikach o specjalnej konstrukcji, zwanych maszynami flotacyjnymi.

Miedziana pianka

Urządzenia takie są projektowane i produkowane przez Zakład Przeróbki Surowców Mineralnych i Utylizacji Odpadów, którym kieruje dr Andrzej Wieniewski. Tutaj w latach 60. opracowano znaczną część maszyn stosowanych do chwili obecnej w zakładach wzbogacania rud KGHM Polska Miedź. W związku z tym, że stare typy maszyn są wyeksploatowane, a przy tym nie spełniały obecnych standardów techniczno-technologicznych, w końcu lat 90. uruchomiono w Instytucie Metali Nieżelaznych program opracowania nowej generacji konstrukcji maszyn flotacyjnych dużych objętości i rozpoczęto ich produkcję. Otrzymały one symbol IF. Opracowano i wdrożono siedem typów flotowników nowej generacji o pojemności od 9 do 57 m3. Są one używane w różnych stadiach procesu flotacji.

Flotacja to rozdzielenie ziaren składników użytecznych od skały płonnej. Do maszyny trafia drobno zmielony i odpowiednio przygotowany materiał, którego cząstki są tak małe, że miedź jest już w zasadzie oddzielona od skały płonnej. Jednak nadal w tej mieszaninie jest tylko 2 proc miedzi. Aby ją pozyskać, wykorzystuje się różnice w zwilżalności minerału użytecznego i skały płonnej. Do materiału dodawane są odczynniki flotacyjne, które sprawiają, że zmienia się zwilżalność obecnych w mieszaninie ziaren. Aby zmusić wciąż ciężką przecież miedź do wypłynięcia, wykorzystano zdolność przylegania cząstek minerałów miedzi do bąbelków powietrza. Dzięki temu wypływają one w postaci gęstej piany na powierzchnię mieszaniny powstałej w maszynie flotacyjnej. Tę pianę trzeba zebrać i osuszyć, aby powstał proszek - koncentrat rudy miedzi o zawartości 25-30 proc. minerału. W tej postaci ruda trafia do huty. Zazwyczaj proces flotacji jest wieloetapowy. Mamy do czynienia z flotacją wstępną, potem główną i w końcu - czyszczącą. Z tego m.in. powodu potrzebne są różne typy i wielkości flotowników.

Aeratory i flotowniki

Zespół inżynierów z IMN, pod kierunkiem dr. inż. Andrzeja Wieniewskiego, opracował konstrukcje, które mogą konkurować z urządzeniami czołowych firm światowych. Głównymi konstruktorami polskich flotowników typu IF są: mgr inż. Zbigniew Myczkowski, inż. Jerzy Komorowski i mgr inż. Jerzy Mańka. Za ich wykonanie odpowiada w zespole mgr inż. Jan Gramała.

Polskie maszyny flotacyjne dają dobre rezultaty technologiczne. Powodują wysoki odzysk wzbogacanego surowca, wytwarzają znakomitej jakości koncentrat, wymagają stosunkowo niewielkiego zużycia energii. Dość powiedzieć, że w stosunku do używanych dotychczas maszyn IZ nowe urządzenia pozwalają zaoszczędzić 2 kilowatogodziny energii na tonie surowca. Średnio rocznie w koncernie Polska Miedź przerabia się 30 milionów ton rudy, co oznacza oszczędności rzędu 60 milionów kilowatogodzin energii rocznie. Łatwo to przeliczyć na gotówkę.

Wysoką jakość urządzeń polscy konstruktorzy uzyskali m.in. dzięki nowym typom aeratorów, które odpowiadają za to, w jaki sposób zostanie wprowadzone do mieszaniny powietrze i jak ono zostanie zdyspergowane, a od tego zależy przebieg procesu flotacji. Dotychczas wybudowano 49 nowego typu urządzeń: 48 dla Polskiej Miedzi, a jedno do flotowania mułu węglowego. Do roku 2017 przewiduje się budowę 200 flotowników, najwięcej w latach 2005-08. KGHM wyłoży na te urządzenia 132 mln zł. Konstruktorzy z IMN opracowali także dwa flotowniki dla kopalni cynku i ołowiu.

Tylko niewielka część pieniędzy, jakie zapłacą za maszyny odbiorcy, trafi do instytutu, gdzie je opracowano. Urządzenia te nie powstają bowiem w całości w IMN. Poszczególne podzespoły wytwarzane są w specjalistycznych zakładach. Fachowcy z instytutu stworzyli konstrukcję maszyn, koordynują ich budowę, dobierają odpowiednie do zadań parametry flotowników, zapewniają nadzór nad ich instalacją oraz nadzorują rozruch urządzeń i w końcu - gwarantują utrzymanie parametrów technologicznych pracy.