야금 플랜트에서 슬러리를 온라인으로 분석할 때 공정 제어 관련 고려 사항에 대한 FAQ

A: 가장 적합한 구성을 선택할 때 고려해야 하는 공정 제어 요소는 다음과 같습니다.

• 분석할 원소. 예를 들어, PGNAA(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis) 기법을 사용하는 분석기는 주기율표의 칼슘보다 낮은 경원소를 측정할 수 있어 X-선 형광 기법을 사용하는 분석기보다 뚜렷한 장점이 있습니다.
• 공정 제어 전략에 따른 분석 빈도(분석 업데이트 시간)
• 업스트림 공정의 체류 시간
• 전체 제어 전략에서 스트림의 중요성
• 분석 기반 제어 결정에서 필요한 신뢰도

A:  다음 세 가지 플랜트 배치를 고려해야 합니다.

1. 1차 시료채취기에서 중앙 집중식 분석기 장치로 이어지는 직경이 작은 시료 수송 배관의 길이. (멀티 스트림 슬러리 XRF 분석기 참조)
2. 시료 수송(공급과 회수)에 필요한 펌프 수 (멀티 스트림 슬러리 XRF 분석기 참조)
3. 시료 펌프가 필요하지 않도록 스트림 수송에 중력이 사용될 수 있는지 여부로 시료 가용성이 개선되고 운영비가 절감됩니다.

플랜트의 물리적 배치는 분석 시스템 선택에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 다중 스트림 분석기를 사용할 때 1차 샘플러에서 분석기로 이어지는 직경이 작은 시료 수송 배관 및 호스의 길이를 최소화하려고 합니다. 지속적인 유지보수 관점에서 볼 때 플랜트에서 한 스트림과 다른 여러 스트림의 거리가 멀면, 본래 이 스트림은 가용성이 낮고 운영비가 많이 들기 때문에 먼 거리로 소량 슬러리 시료를 수송하기 보다는 이 스트림 전용 분석기를 사용하고 중요한 공정 데이터를 디지털로 전송하는 것이 현명할 것입니다.

지속적인 유지보수를 더욱 최소화하려면 시료 채취한 스트림을 수송하는 데 필요한 펌프 수를 최소화할 수 있도록 멀티 스트림 분석기 장치를 배치해야 합니다. 원칙적으로 하위 스트림이 중력을 받거나 이 스트림을 가져온 주요 라인의 압력을 받아 분석기로 흐르고 나서 중력을 통해 공정에서 편리한 지점으로 다시 보낼 수 있도록 분석기를 배치해야 합니다.

플랜트에서 측정해야 할 스트림 간 거리가 먼 경우, 이중 펌프 시료 채취 시스템이 필요한 단일 중앙 집중식 멀티플렉스 분석기가 아닌 무리 지어 있는 시료 채취 지점 근처에 중앙 집중식 분석기 여러 대를 배치하는 것이 현명할 것입니다. 설비투자 비용이 운영비보다 높을 수도 있지만, 가용성 및 활용률을 보면 지속적인 유지보수 비용이 상당히 절감되어 그러한 비용을 상쇄하고도 남을 것입니다. 작업 중단시간이 최소화되고 가용성이 높아지기 때문에 활용률이 향상되고 투자의 충분한 ROI를 실현할 수 있습니다.

A:  최적의 온라인 분석 시스템을 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 자본 제약이 있으며, 그 예는 다음과 같습니다.

• 자본 출자,
• 예상되는 경제적 이익
• 지속적인 유지보수 비용
• 시스템 모듈 유연성
• 중요도가 낮은 분석의 증분이익.

수동이든 완전 자동화든 간에 온라인 분석 시스템과 제어 시스템을 연결하여 사용할 때 얻을 수 있는 경제적 이익에는 금속 회수 증가, 농축 등급 및 불순물 제어 개선, 시약 사용량 감소, 운영 비용 절감, 운영 안정성 개선 등이 있습니다.

이러한 이점은 분석 시스템의 자본 출자뿐 아니라 기계 수리, 시료 채취 펌프 정비 또는 교체, 시료 수송 시스템 문제 해결, 전자식 수리, 분석기 작업 중단시간, 보정을 포함한 지속적인 유지보수 비용과 비교하여 검토해야 합니다. 매우 중요한 스트림의 전용 분석기와 중요도가 낮은 스트림용 멀티 스트림 분석기로 구성된 하이브리드 시스템의 유연성을 통해 각 플랜트에서 가장 비용 효율적인 분석 시스템을 선택할 수 있습니다. 측정해야 할 스트림을 계획할 때 의사 결정 과정에 도움이 되도록 비용 편익 분석을 수행해야 합니다.

A:  온라인 분석 시스템을 선택하기 전에 공정에서 예상되는 광물 및 입자 크기 변동을 감안하여 경원소를 측정해야 하는지, 그리고 측정 기법을 특정 방식으로 처리할 수 있는지 고려해야 합니다. 또한 측정할 스트림을 살펴보고 다음 질문을 해야 합니다.

• 공정 제어에 중요한 요소는 무엇인가?(일반적으로 Feed, Final Tail, Concentrate 포함)
• 공정 내에서 추이를 파악할 필요가 있는가?(일반적으로 Rougher Concentrate 및 Cleaner Tails 포함)
• 각 스트림에서 측정할 요소는 무엇인가?

이 정보를 토대로 중앙 집중식 분석기와 전용 분석기 간의 모든 요소, PGNAA(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis )와 X-선 형광(XRF) 기법, 자본 및 유지보수 비용 등을 고려한 다양한 상충관계를 파악하여 특정 플랜트에 최적인 시스템 구성에 대한 권장 사항을 제공할 수 있습니다.

예를 들어, 니켈 농축기에서는 농축물 스트림의 탈크(또는 MgO) 농도를 반드시 조절해야 합니다. 농축물에서 탈크의 농도를 조절하려면 이 농축물 간에 적절한 농도 구배를 최적화하고 시약 사용을 최소화하기 위해 각 단계에서 Ni/탈크 비율을 극대화할 수 있도록 각 피드, 러퍼 농축물과 최종 농축물 스트림에서의 Ni와 탈크를 측정해야 합니다. 또한 피드 스트림에서 Fe와 S를 측정하는 것이 유용할 수 있습니다. 이러한 측정은 플랜트로 유입되는 니켈 광물의 특성을 나타낼 수 있기 때문입니다. 다른 모든 스트림에서는 Ni 회수를 모니터링하는 데에만 사용되기 때문에 Ni만 측정해야 합니다. 따라서, PGNAAA는 세 개의 주요 스트림의 다중화에서 필요하고, 다른 스트림에서는 (XRF 기술을 사용한) 멀티 스트림 분석기가 필요할 수 있습니다.

A:  분석할 원소는 공정 제어 전략의 목표와 이전 야금 테스트 작업에서 예상된 특정 야금 문제에 따라 결정됩니다. 필요한 분석 빈도는 흔히 검사 업데이트 시간이라고 하며 다음 기준에 따라 달라집니다.

• 직접적인 업스트림 공정 체류 시간을 고려한 특정 공정 스트림에서의 분석 변동
• 회로 안정성
• 중요한 스트림용 분석기의 분석 업데이트 시간은 최소한 이전 공정 단계 유지 시간의 절반 미만이어야 합니다.

따라서 유지 시간이 5분인 셀의 스캐빈저 뱅크(scavenger bank)에서 나오는 테일링 스트림에서 등급은 업셋 조건이나 공정 제어 조치에 대한 반응 도중 2분 내에 상당히 달라질 것으로 예상되므로 온라인 분석은 이보다 짧은 간격으로 수행해야만 실시간 플랜트 성능의 가시성을 최대한 확보할 수 있습니다. 이러한 종류의 분석 업데이트 시간을 확보하려면 공정 시료 채취 지점 근처에 몇 개의 스트림만 있는 전용 분석기나 중앙 집중식 분석기가 필요합니다.

A:  위의 기준에 따라 매우 중요한 스트림을 자주 모니터링하는 경우 운영자는 최소 비용으로 전체 안정성과 최고의 야금 결과를 제공하기 위해 플랜트를 제어할 수 있어야 합니다. 그러고 나면 중요도가 낮은 중간 스트림을 낮은 빈도로 모니터링하여 회로를 미세 조정할 수 있습니다.

분석 기반 제어 결정에 필요한 신뢰도를 알고 있어야 합니다. 플랜트 제어에 더 중요한 스트림은 더 자주 모니터링해야 합니다. 그 후에는 플랜트 성능 추이가 더 자세히 표시되어 등급에 대한 제어 조치의 효과를 실시간으로 보여주어 제어 결정에 대한 신뢰도가 높아집니다. 예를 들어, 비금속 농축기에서 주요 목적은 세정기의 특정 농축 등급을 생산하는 동시에 일차 부유에서 금속 손실을 최소화하는 것입니다. 또한, 테스트 작업에서 재순환하는 부하가 세척 단계에서 축적되는 경향이 있고, 그 결과 러퍼 농축물에서 과도한 맥석이 회수됩니다. 테일링 등급의 연속 분석은 러퍼 부유선별 작업에서 중요한 도구를 제공합니다.  농축물의 온라인 분석은 세정기에서 등급-회수를 관리하고 불순물을 보다 효과적으로 통제하여 제련소 요구 사항에 부합할 수 있는 도구를 제공합니다. 

A:  재순환하는 부하를 완벽하게 모니터링하려면 러퍼 및 스캐빈저 농축물과 세정기 테일링 스트림도 모니터링해야 합니다. 재순환하는 부하는 시간이 지날수록 서서히 축적되기 때문에 이러한 분석은 분 단위로 필요하지 않으므로 스트림당 비용이 낮은 중앙 집중식 분석기로 이 스트림을 모니터링할 수 있습니다.