浮選用オイルフリー空気圧縮機：鉱業および鉱物処理のための完全エンジニアリングガイド

🕒 12分で読めます | 2025年3月更新 | 18年以上のコンプレッサーエンジニアリングの専門知識

📷 Ever Power オイルフリー空気圧縮機シリーズ - 英国およびヨーロッパ全域の浮選および鉱物処理用途向けに特別に設計されています。

気泡核生成と表面化学

浮選法は、目的鉱物粒子と脈石の表面濡れ性の自然な違いを利用する。圧縮空気は、スパージャーパイプまたはインペラ・ステーターアセンブリを通して調整されたスラリーに導入され、直径0.5～1.5mm程度の微細な気泡の密な雲を生成する。選択性試薬であるコレクターによって疎水性になった鉱物表面は、上昇する気泡に優先的に付着する。鉱物を含む気泡の集合体はスラリー表面まで上昇し、安定した泡層を形成し、機械的に掻き取られるか、濃縮物ラウンダーに溢れ出る。親水性のままの脈石はスラリー中に残り、尾鉱となる。このプロセスの選択性は、表面化学の精密さに大きく依存しており、空気とともに導入されるあらゆる異物界面活性剤は、このプロセスを完全に阻害する可能性がある。

圧縮空気流量と圧力の役割

現代の大型浮選機（自吸式機械セル、強制空気タンクセル、カラム浮選装置）はすべて、大量の圧縮空気を消費します。その圧力は、スパージャー式システムでは一般的に0.4～0.8 bar(g)、高圧カラム式システムでは最大2.5 bar(g)です。空気流量は気泡表面積フラックス（Sb）を直接制御し、Sbは浮選速度定数と精鉱品位を予測する上で最も強力な指標の一つです。空気が不足すると回路が空になり回収率が低下し、空気が過剰になると大きくて不安定な気泡と湿った低品位の泡が発生します。したがって、この空気供給の安定性と清浄度は、その量と同じくらい重要です。そしてまさにこの点で、油潤滑式コンプレッサーは、厳密に制御された化学反応に制御不能な変数を持ち込むことになります。

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PTFE複合ローターコーティング

金属同士の接触を排除。オイル不要。負荷がかかった状態でも完全な自己潤滑を実現。

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封印された迷路の障壁

二重ラビリンス構造＋リン青銅製オイルバリア。エアエンドへのオイル漏れを完全に防止します。

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2段階インタークーリング

排出温度は80℃未満。試薬を保護し、水分の持ち込みを低減します。

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ISO 8573-1 クラス0認証取得済み

第三者機関による試験済み。あらゆる運転点において、油分は検出されませんでした。

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金属回収率の向上 ― 測定可能

浮選用空気供給から油分を除去することで、捕集剤の標的鉱物表面への吸着は、競合する油分による妨害を受けることなく進行します。英国の銅および鉛鉱山におけるプラント試験では、回収率が1.2～2.8パーセントポイント向上することが実証されており、これは処理鉱石1トンあたり大幅な追加収益に相当します。銅精鉱価格が1トンあたり7,000ポンドを超える場合、年間200万トンの操業で回収率が1%向上するだけでも、年間40万ポンド以上の追加収益が生み出されます。

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試薬消費量の削減

鉱物油が表面吸着において捕集剤分子と競合しない場合、一定の投与量でパルプ中の活性捕集剤の有効濃度が高くなります。オイルフリーの空気圧縮機に切り替えたほとんどの工場では、回収率を維持または向上させながら、キサントゲン酸塩またはジチオホスフェートの投与量を8～15%削減できることがわかっています。一般的な捕集剤のコストは1トンあたり800～2,500ポンドであるため、これは直接的に操業コストを削減し、処理トン当たりのコストを改善します。

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英国およびEUにおける完全な規制遵守

ISO 8573-1クラス0認証は、環境庁の油中水排出に関する環境許可条件、オイルミスト曝露に関するCOSHH評価、鉱業廃棄物指令のプロセス水質管理要件など、最も厳しい規制要件を満たしています。ISO 14001に基づく環境認証取得を目指す事業においては、オイルフリーの圧縮空気供給システムを採用することで、環境側面登録が大幅に簡素化されます。

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可変周波数駆動装置 - エネルギー効率

37kW以上のEP-OFモデルはすべて、標準でVFD（可変周波数駆動装置）を内蔵しており、コンプレッサーが吐出量を浮選の瞬間的な需要に正確に合わせることができます。鉱石の硬度や処理量が変動する操業において、これにより固定速度機特有の負荷/無負荷の繰り返し運転が回避され、比消費電力（kWh/m³）を15～25%削減できます。さらに、工場オプションとして搭載可能な熱回収機能（圧縮熱を回収してプロセス用水の加熱に利用）と組み合わせることで、総合的なエネルギー効率は非常に優れています。

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メンテナンス負荷の軽減

圧縮室からオイルが除去されることで、2,000時間ごとに交換するオイルセパレーターエレメント、オイル分析プログラム、有害廃棄物を発生させるオイル飽和フィルターエレメント、高温でのオイル重合による下流側スパージャーノズルの汚れといったリスクがなくなります。現場での経験から、制御された圧縮室環境で稼働するEP-OFシリーズ圧縮機では、主要メンテナンスの間隔を最大8,000運転時間とすることが可能です。

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よりクリーンな尾鉱と環境負荷の低減

浮選尾鉱流からリサイクルされる処理水は、供給空気が油分を含まない場合、炭化水素の含有量が大幅に減少します。これにより、浄水処理施設の負担が軽減され、最終処理段階におけるろ過材の寿命が延び、取水および排出許可条件への適合性を証明することが著しく容易になります。定期的な環境モニタリングおよび報告義務の対象となる操業においては、常に清浄な空気供給を実証できることは、操業上の大きな利点となります。

硫化銅の浮選

銅硫化物鉱物（黄銅鉱、斑銅鉱、輝銅鉱）は、気泡と粒子が効果的に付着する接触角の範囲が狭いため、油汚染に対して最も敏感な浮選原料の一つです。微量の鉱物油が接触角を5～10度ずらすだけでも、付着効率が臨界閾値を下回る可能性があります。散在斑岩型銅鉱床や多金属VMSシステムを処理する英国の事業所では、粗選浮選段階の標準設計要件として、オイルフリーの空気圧縮機供給を指定するケースが増えています。回収率の向上と試薬コストの削減により、200 t/hを超える処理量であれば、事業上のメリットは明らかです。

鉛亜鉛選択浮選

選択的浮選による鉛亜鉛分離は、精密な抑制・活性化サイクルを必要とする技術的に高度な操作です。通常、まずキサントゲン酸塩を用いて方鉛鉱を浮選し、閃亜鉛鉱を硫酸亜鉛とシアン化ナトリウムで抑制し、続いて硫酸銅で活性化し、第2段階で閃亜鉛鉱を浮選します。空気供給に油分が混入すると、両段階の活性化・抑制化学反応に悪影響を及ぼし、選択性を低下させ、最終精鉱中に複合粒子を生成して製錬所の支払額を減少させる可能性があります。北ペナイン山脈とウェールズのいくつかの鉛亜鉛処理場では、油分を含まない圧縮空気供給に切り替えた後、精鉱の品質が大幅に向上し、亜鉛品位が上昇し、亜鉛回路における鉛のペナルティが軽減されたことが報告されています。

石炭浮選（微粉炭回収）

微粉炭浮選（選炭プラントのスラリーから0.5 mm以下の石炭粒子を回収する工程）は、金属鉱石浮選と同様の空気流量と圧力で行われますが、空気供給の炭化水素特性に対する感度が高くなります。浮選用空気中の鉱物油は、本来疎水性である石炭粒子の表面に付着し、表面が均一ではなく不規則な疎水性パッチを形成することで、逆説的に浮選効率を低下させる可能性があります。ヨークシャーと南ウェールズの石炭選炭工場では、オイルフリーの空気圧縮機に切り替えることで、これまで容易に診断や制御ができなかった工程変動の原因を排除できることが分かりました。また、英国の集水域は生態系に対する感受性が高いため、石炭処理排水に関する環境規制も特に厳しくなっています。

リチウムおよびスポジュメンの浮選

電池製造におけるリチウムの戦略的重要性の高まりは、英国国内の鉱物処理への関心を再び高めており、スポジュメンをはじめとするリチウム含有鉱物に対するプロセス開発への多額の投資が行われている。スポジュメンの浮選は試薬に非常に敏感であり、プロセス環境における制御されていない界面活性剤に強く反応する。コーンウォールとスコットランドで開発中の新しいリチウム処理施設では、電池グレードのサプライチェーンが要求する最高級リチウム製品の仕様を達成するには浮選化学を完全に制御する必要があることを認識し、当初からオイルフリーの空気圧縮機設備を指定している。これは、後からオイルフリー設備を導入するのではなく、最初からオイルフリーを選択することが、技術的にも商業的にも最良の慣行となる分野である。

ISO 8573-1 : 2010 クラス0

圧縮空気の純度に関する国際的に認められた規格。クラス0は、検出可能な油分が全く含まれていないことを意味し、個々の顧客要件よりも厳しい基準です。EP-OFシリーズのコンプレッサーはすべて、第三者機関による試験を受け、このクラスの認証を取得しています。

BS EN 1012-1 : 2010

圧縮機に関する英国規格の安全要件。EP-OF社の全製品は、英国の鉱物処理環境で使用される圧縮機に関するBS EN 1012-1規格に準拠するように設計・製造されています。

HSE EH40 職業曝露

英国保健安全庁（HSE）のEH40職場曝露限界値は、鉱物油ミストの8時間時間加重平均濃度（TWA）を1mg/m³と定めています。オイルフリーコンプレッサーは、浮選建屋やコンプレッサー室におけるこの曝露リスク源を排除し、COSHHリスク評価を簡素化するとともに、作業員の福祉を向上させます。

環境庁の排水許可

2016年環境許可規則に基づいて発行される環境許可証には、尾鉱および処理水排出における油分濃度に関する数値制限が通常含まれています。オイルフリーの圧縮空気供給システムを導入することで、許可証の遵守を裏付ける明確かつ監査可能な技術的管理措置を提供できます。

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私たちは長年、銅精錬機の粗選別におけるばらつきに悩まされてきました。エバーパワー社のオイルフリーコンプレッサーへの切り替えは、回収率の安定性とNRW環境モニタリング結果の両面において、この10年間で回路にもたらした最も大きな変化でした。試運転段階からの技術サポートは卓越していました。

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当社の微粉炭浮選回路は常に不安定で、空気の質が悪影響を及ぼしているのではないかと疑っていました。EP-OF 55の設置は簡単で、VFDによる省エネルギー効果は当初の予測を上回りました。現在では浮選製品の灰分含有量がはるかに安定しており、発電所のお客様からも大変好評をいただいています。

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指定する オイルフリーエアコンプレッサー ペナイン山脈に新設した鉛亜鉛電解回路に関しては、議論の余地すらありませんでした。閃亜鉛鉱活性化工程における試薬の感度を考えると、これは事実上必須条件だったからです。エバーパワー社のアプリケーションエンジニアリングチームは、当社の冶金技術者と共に2日間現場に滞在し、空気需要の計算と配管設計に取り組みました。サプライヤーからこれほどの技術的な関与を得られることは稀です。

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圧力範囲：0.3～40 bar(g)

低圧スパージャー供給から高圧カラム浮選まで。お客様のご要望に応じた圧力比を設計いたします。

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ATEXゾーン1およびゾーン2バージョン

爆発性雰囲気区域における工場ATEX認証。地下のカリウム、塩、石炭採掘事業に関連します。

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工場出荷前検査（FAT）

全機種において、立会人による工場出荷前検査（FAT）を実施可能です。オイルフリーコンプレッサーには、ISO 1217およびISO 8573-1に準拠した性能試験証明書が付属します。

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コンテナ型モジュール式スキッドユニット

配線済み、配管済み、工場試験済みのスキッドパッケージは、最小限の土木工事で英国または海外の遠隔地の鉱山現場に展開可能です。

英国における硫化銅の泡浮選回路に最適なオイルフリー空気圧縮機の種類は何ですか？また、圧力と流量はどの程度指定すればよいでしょうか？

硫化銅の浮選には、VFDを内蔵したツインスクリュー式オイルフリーロータリーコンプレッサーが最も広く推奨されている構成です。運転圧力は、スパージャーまたはエアレーターの仕様に合わせる必要があります。ほとんどの機械式浮選セルでは、スパージャー入口で0.4～0.8 bar(g)が必要ですが、カラムセルでは最大2.5 bar(g)が必要になる場合があります。総流量需要は、すべてのセルの空気需要と分配損失の合計から計算し、20%の設計マージンを設ける必要があります。12個の標準粗選セルを備えた650 t/hの運転の場合、一般的なシステムは、N+1冗長構成で並列接続された3つの75 kWユニットで構成される可能性があります。Ever Powerのアプリケーションエンジニアリングチームは、英国のあらゆる浮選回路の自由流量と圧力の計算を提供します。セルモデル、セル数、鉱石処理量をお知らせください。

浮選プラント用のオイルフリー空気圧縮機の価格はいくらですか？また、英国の鉱山事業における典型的な投資収益率はどのくらいですか？

浮選サービスに適したオイルフリーコンプレッサーの初期費用は、出力クラスによって12,000ポンドから85,000ポンドの範囲で、英国の中規模事業向けの完全なシステム（複数のユニット、配管、制御装置）の設置費用は80,000ポンドから250,000ポンドです。銅または亜鉛製品を扱う金属鉱業では、回収率の向上、試薬費の削減、メンテナンスコストの削減により、投資回収は通常18～30ヶ月以内に達成されます。55～75kWのユニットの場合、VFD運転によるエネルギー節約だけでも、年間6,000ポンドから18,000ポンドの電気料金削減につながります。下記の見積もりリンクを使用して、お客様の事業に特化した詳細な投資収益率分析をご依頼ください。

鉱物浮選作業において、油分を含まない圧縮空気の使用を義務付けている、または推奨している英国の規制はどれですか？また、英国安全衛生庁（HSE）はこれに関して具体的なガイダンスを提供していますか？

現在、英国には浮選用途すべてにおいてオイルフリー圧縮空気の使用を義務付ける法令はないが、複数の規制要因により、実際にはオイルフリー圧縮空気の使用が事実上求められている。環境庁の環境許可規則2016に基づく環境許可には、一般的に水中油分排出制限（通常5～20 mg/L）が含まれており、コンプレッサーオイルの持ち越しで汚染された処理水によってこの制限を超える可能性がある。英国保健安全庁（HSE）のEH40表では、作業場における鉱物油ミストの8時間時間加重平均値を1 mg/m³と定めている。オイルフリーコンプレッサーの認証規格であるISO 8573-1クラス0は、英国の鉱物処理技術者によって、新規プラント設計仕様における契約要件として指定されることが増えている。英国の国家サプライチェーンセキュリティフレームワークの下でリチウムやその他の重要鉱物を処理する操業においては、オイルフリー空気の供給は、もはや選択肢ではなく、設計要件となりつつある。

オイルフリーのロータリースクリューコンプレッサーは、オイルフリーのスクロールコンプレッサーや遠心コンプレッサーと比べて、泡浮選においてどのような違いがあり、英国の大規模鉱山現場にとってどちらがよりコストパフォーマンスに優れているのでしょうか？

総空気需要が 3 m³/分を超える大規模な浮選プラントでは、ツインスクリュー式オイルフリーコンプレッサーが、初期費用、部分負荷効率 (VFD 経由)、圧力の柔軟性、粉塵の多い鉱山環境における堅牢性において最適な組み合わせを提供します。オイルフリースクロ​​ールコンプレッサーは 2 m³/分未満では優れていますが、大規模な浮選回路に必要な効率と圧力範囲が不足しています。オイルフリー遠心式 (ターボ) コンプレッサーは 30 m³/分を超えると競争力を持ち、メンテナンスが非常に少ないですが、設備投資コストが高く、70% 未満のターンダウン比では苦労します。5 ～ 20 m³/分の範囲の英国の鉱物処理業務の大部分では、VFD 付きツインスクリュー式オイルフリーコンプレッサーが技術的にも経済的にも最適な選択肢となります。

英国で、泡浮選用途を理解し、試運転時に技術サポートを提供できる、信頼できるオイルフリー空気圧縮機のサプライヤーはどこで見つけられますか？

Ever Powerは、銅、鉛亜鉛、石炭、工業用鉱物浮選回路における現場経験を持つアプリケーションエンジニアリングチームを通じて、英国の鉱物処理事業向けにオイルフリー空気圧縮機を供給・サポートしています。プロジェクト前の空気需要計算、システム設計レビュー、工場受入試験、現場での試運転、継続的なメンテナンスサポートを提供しています。当社のチームは、スコットランド、ウェールズ、イングランド北部、コーンウォール、ミッドランズを含む英国全土をカバーしています。浮選圧縮機プロジェクトについてのご相談は、直接お問い合わせください。 sales@レーザーカッター用エアーコンプレッサー.com ―英国からのお問い合わせにはすべて1営業日以内にご返信いたします。

鉛亜鉛浮選プラントにおいて、油潤滑式コンプレッサーから無油式コンプレッサーへのアップグレードはいつ行うべきか、また、油汚染が浮選性能に影響を与えている兆候はどのようなものか？

浮選回路に油汚染の影響が出ている可能性を示す最も明確な兆候としては、以下のようなものがあります。一見類似した鉱石原料で回収率に説明のつかない変動が見られること。品位目標を維持するために捕集剤の投与量が増加していること。処理水モニタリングで炭化水素濃度が上昇していること。試薬の変更に起因しない泡の不安定性や異常な気泡サイズ分布が見られること。鉛/亜鉛の選択性目標値を達成するのが難しくなっていること。回収率が安定しているように見えても、予防策としてコンプレッサーオイルの持ち越し量（ISO 8573-1に準拠した空気中油分試験キットで測定）の監査を実施することをお勧めします。持ち越し量が0.5 mg/m³を超え、鉱石が硫化物に敏感な系である場合、アップグレードは36か月の期間でほぼ確実に経済的にプラスになります。

浮力調整用のオイルフリー空気圧縮機にはどのようなメンテナンススケジュールが必要ですか？また、オイル潤滑式の機械のメンテナンスと比較してどうですか？

浮選サービス用のオイルフリー回転式スクリューコンプレッサーは、通常、2,000～3,000 時間ごとにエアフィルターエレメントの交換、4,000 時間ごとにベアリンググリースの補充、16,000～20,000 時間ごとにローターコーティングの検査とベアリングの交換を含むフルサービスが必要です。オイル交換、オイルセパレーターエレメントの交換、オイル分析の要件、オイル関連のフィルター廃棄は不要です。1,000～2,000 時間ごとにオイル交換、2,000 時間ごとにセパレーターエレメントの交換、オイルフィルターの交換が必要な同サイズのオイル潤滑式機械と比較すると、オイルフリーユニットのメンテナンス負担とそれに伴うダウンタイムは、通常、5 年間で 30 ～ 501 トン少なくなります。使用済み潤滑油が有害廃棄物として排出されないため、環境規制への対応も簡素化されます。

鉱物処理工場にある特定の浮選機に必要な圧縮空気の流量と圧力はどのように計算すればよいですか？

浮選における空気需要の計算は、メーカーが指定するセルごとの空気流量（通常はスパージャー入口圧力での m³/分）から始まります。同時に稼働するすべてのセル（粗選機、スカベンジャー、精選機）の需要を合計して、プロセス全体の需要を求めます。配管摩擦と分配ネットワーク全体のバルブ損失として 15 ～ 20% を加算します。将来の回路拡張や、困難な鉱石処理作業中の空気投入量の増加に備えて、さらに 10% の運転マージンを加算します。その結果が、定格圧力での最小コンプレッサー FAD（自由空気供給量）となります。圧力については、コンプレッサーの定格をスパージャー入口圧力に分配圧力降下（通常 0.1 ～ 0.3 bar）とレギュレーターのヘッドルームを加算した値に設定します。Ever Power では、ご要望に応じて浮選用途向けの空気需要計算シートを無料で提供しています。セルモデルと回路レイアウトをメールでお送りください。