لوكاس روخاس ميندوزا, معدات ش & التكنولوجيا, الولايات المتحدة الأمريكية
lrojasmendoza@steqtech.com
فرانك حراش, معدات ش & التكنولوجيا, الولايات المتحدة الأمريكية
فلين Kyle, معدات ش & التكنولوجيا, الولايات المتحدة الأمريكية
ابهيشيك غوبتا, معدات ش & التكنولوجيا, الولايات المتحدة الأمريكية
معدات ش & التكنولوجيا ذ م م (أبجد) وقد وضعت رواية تجهيز نظام يقوم على فصل الحزام tribo الالكتروستاتيكي توفر الصناعة التحويلية المعدنية وسيلة للمواد الدقيقة يحصل مع أحد تقنيات كفاءة الطاقة وجافة تماما. على عكس عمليات الفصل الكهروستاتيكي الأخرى التي تقتصر عادة على الجسيمات >75ميكرومتر في الحجم, فاصل الحزام triboelectric ستيت هي مناسبة للفصل بين جيد جداً (<1ميكرومتر) إلى اعتدال الخشنة (500ميكرومتر) الجسيمات, مع إنتاجية عالية جدا. تم استخدام تقنية STET tribo-electrostatic لمعالجة وفصل مجموعة واسعة من المعادن الصناعية وغيرها من المساحيق الحبيبية الجافة تجاريا. هنا, يتم تقديم نتائج على نطاق مقاعد البدلاء حول الاستفادة من غرامات خام الحديد منخفضة الجودة باستخدام عملية فصل حزام STET. أظهر الاختبار على نطاق واسع قدرة تقنية STET على استرداد Fe ورفض SiO2 في وقت واحد من خام itabirite مع D50 من 60μm ومخلفات خام Fe متناهية الصغر مع D50 من 20μm. يتم تقديم تقنية STET كبديل لغرامات خام الحديد المفيدة التي لا يمكن معالجتها بنجاح عبر دوائر التدفق التقليدية بسبب قياس الحبيبات والمعادن.
خام الحديد هو العنصر الرابع الأكثر شيوعاً في القشرة الأرضية [1]. الحديد ضروري لتصنيع الصلب ومادة أساسية للتنمية الاقتصادية العالمية وبالتالي [1-2]. الحديد يستخدم أيضا على نطاق واسع في البناء وصناعة السيارات [3]. وتتكون معظم موارد خام الحديد تشكيلات الحديد مندمجة ومغيرة (مؤسسة الإحسان الدولية) التي يوجد الحديد عادة في شكل أكاسيد, هيدروكسيدات، وإلى حد أقل الكربونات [4-5]. هي نوع خاص من تشكيلات الحديد مع ارتفاع كربونات محتويات إيتابيريتيس الدولميت التي هي نتاج دولوميتيزيشن وميتامورفيسم من رواسب مؤسسة الإحسان الدولية [6]. يمكن العثور على رواسب خام الحديد أكبر في العالم في أستراليا, الصين, كندا, أوكرانيا, الهند والبرازيل [5].
التركيب الكيميائي لخامات الحديد قد مجموعة واسعة بالظاهر في التركيب الكيميائي، خاصة بالنسبة لمحتوى الحديد والمعادن المرتبطة بها طمى [1]. هي المعادن الحديد الرئيسية المرتبطة بمعظم خامات الحديد الهيماتيت, جوزيت, ليمونيت وأكسيد الحديد الأسود [1,5]. الملوثات الرئيسية في خامات الحديد هي SiO2 و Al2O3 [1,5,7]. نموذجي السليكا واﻷلومينا تحمل المعادن الموجودة في خامات الحديد هي الكوارتز, كاولين, جيبسيتي, diaspore وأكسيد الألمونيوم. هذه كثيرا ما لوحظ أن الكوارتز السليكا يعني واضعة المعدنية وكاولين وجيبسيتي هي الألومينا اثنين الرئيسية تحمل المعادن [7].
استخراج خام الحديد يتم أساسا من خلال عمليات التعدين حفرة مفتوحة, أدى إلى توليد نفايات كبيرة [2]. نظام إنتاج خام الحديد ينطوي عادة على ثلاث مراحل: التعدين, تجهيز وإنتاج الكريات الأنشطة. من هذه, تجهيز يضمن أن يتحقق الدرجة الكافية من الحديد والكيمياء قبل مرحلة بيليتيزينج. ويشمل تجهيز سحق, تصنيف, الطحن وتركيز تهدف إلى زيادة محتوى الحديد مع تقليل كمية المعادن طمى [1-2]. كل الرواسب المعدنية بخصائصها الفريدة فيما يتعلق بالحديد وطمي تحمل المعادن, ومن ثم فإنه يتطلب تقنية تركيز مختلفة [7].
وعاده ما يستخدم الفصل المغناطيسي في إثراء خامات الحديد عاليه الدرجة حيث المعادن الحديدية المهيمنة هي الحديد والبارامغنطيسي [1,5]. الرطب والجاف لفصل المغناطيسية المنخفضة الكثافة (LIMS) وتستخدم تقنيات معالجة الخامات مع خصائص مغناطيسية قوية مثل أكسيد الحديد الأسود بينما الفاصل المغناطيسي عالية الكثافة الرطب يستخدم لفصل المعادن الحاملة للحديد بخصائص مغناطيسية ضعيفة مثل الهيماتيت من المعادن طمى. خامات الحديد مثل جوزيت وتوجد عادة في مخلفات ليمونيت ولا تفصل جيدا بأي أسلوب [1,5]. الطرق المغناطيسية تحديات من حيث قدراتها منخفضة والشرط لخام الحديد لتكون عرضه للحقول المغناطيسية [5].
تعويم, من جهة أخرى, يستخدم لتقليل محتوى الشوائب في خامات الحديد منخفض التخصيب [1-2,5]. خامات الحديد ويمكن أن تتركز أما عن طريق تعويم أنيونى مباشرة من أكاسيد الحديد أو عكس الموجبة تعويم السليكا, ومع ذلك يبقى التعويم الموجبة عكس مسار التعويم الأكثر شعبية المستخدمة في صناعة الحديد [5,7]. استخدام التعويم المحدودة بتكلفة المواد الكاشفة, وجود السليكا والاوحال الغنية بأكسيد الألومنيوم ووجود كربونات المعادن [7-8]. وعلاوة على ذلك, تعويم يتطلب معالجة المياه المستعملة واستخدام نزح المياه المصب للتطبيقات النهائية الجافة [1].
استخدام التعويم لتركيز الحديد ينطوي أيضا على ديسليمينج كعائم حضور نتائج الغرامات في انخفاض كفاءة وتكاليف عالية كاشف [5,7]. ديسليمينج حاسمة بشكل خاص لإزالة الألومينا كفصل جيبسيتي عن الهيماتيت أو جوزيت بأي وكلاء سطحها من الصعب جداً [7]. معظم الألومينا تحمل المعادن يحدث في نطاق المساحة الدقيقة (<20Umm) السماح لأزاله من خلال desliming. العام, تركيز عال من الغرامات (<20Umm) والالومينا يزيد من جرعه جامع موجب المطلوبة ويقلل من الانتقائية بشكل كبير [5,7].
وعلاوة على ذلك, وجود معادن الكربونات - كما هو الحال في الإيتابيريت الدولوميت- يمكن أن يؤدي أيضا إلى تدهور انتقائية التعويم بين معادن الحديد والكوارتز لأن خامات الحديد التي تحتوي على كربونات مثل الدولوميت لا تطفو بشكل انتقائي للغاية. تمتص أنواع الكربونات الذائبة على أسطح الكوارتز مما يضر بانتقائية التعويم [8]. يمكن أن يكون التعويم فعالا بشكل معقول في ترقية خامات الحديد منخفضة الدرجة, لكنها تعتمد بشدة على علم المعادن الخام [1-3,5]. سيكون تعويم خامات الحديد التي تحتوي على نسبة عالية من الألومينا ممكنا عن طريق إزالة الكبريت على حساب الاسترداد الكلي للحديد [7], في حين أن تعويم خامات الحديد التي تحتوي على معادن الكربونات سيكون تحديا وربما غير ممكن [8].
قد تشمل دوائر المعالجة الحديثة للمعادن الحاملة للحديد كلا من خطوات التعويم والتركيز المغناطيسي [1,5]. على سبيل المثال, يمكن استخدام التركيز المغناطيسي على تيار الغرامات من مرحلة إزالة التعويم قبل التعويم وعلى رفض التعويم. يسمح دمج المكثفات المغناطيسية منخفضة وعالية الكثافة بزيادة الاسترداد الكلي للحديد في دائرة المعالجة عن طريق استعادة جزء صغير من معادن الحديد الحديدية والبارامغناطيسية مثل المغنتيت والهيماتيت [1]. عادة ما يكون Goethite هو المكون الرئيسي للعديد من تيارات رفض مصانع الحديد بسبب خصائصه المغناطيسية الضعيفة [9]. في حالة عدم وجود مزيد من المعالجة النهائية لتيارات الرفض من التركيز المغناطيسي والتعويم, سيتم التخلص من الغرامات المرفوضة في سد المخلفات [2]. أصبح التخلص من المخلفات ومعالجتها أمرا بالغ الأهمية للحفاظ على البيئة واستعادة الأشياء الثمينة من الحديد, التوالي, وبالتالي نمت أهمية معالجة مخلفات خام الحديد في صناعة التعدين [10].
وضوح, تمثل معالجة المخلفات من دوائر إثراء الحديد التقليدية ومعالجة الإيتابيريت الدولوميت تحديا عبر مخططات التدفق التقليدية للتركيز المغناطيسي لإزالة التعويم بسبب علم المعادن وقياس الحبيبات, وبالتالي فإن تقنيات الإثراء البديلة مثل الفصل الثلاثي الكهروستاتيكي الذي يكون أقل تقييدا من حيث علم المعادن الخام والذي يسمح بمعالجة الغرامات قد يكون ذا أهمية.
يستخدم الفصل الكهربائي ثلاثي المدى اختلافات الشحن الكهربائي بين المواد التي تنتجها ملامسة السطح أو الشحن ثلاثي الأقطاب. بطرق مبسطة, عندما اثنين من المواد هي على اتصال, المادة ذات الميل الأعلى للإلكترون تكتسب إلكترونات وبالتالي شحناتها سالبة, بينما المواد مع انخفاض رسوم الإلكترون تقارب إيجابي. من حيث المبدأ, يمكن ترقية غرامات خام الحديد منخفضة الجودة والإيتابيريت الدولوميت غير القابلة للمعالجة عن طريق التعويم التقليدي و / أو الفصل المغناطيسي من خلال استغلال خاصية الشحن التفاضلي لمعادنها [11].
نقدم هنا فصل الحزام الثلاثي الكهروستاتيكي STET كطريق إثراء محتمل لتركيز مخلفات خام الحديد متناهية الصغر والاستفادة من معدن الإيتابيريت الدولوميت. توفر عملية STET لصناعة معالجة المعادن قدرة فريدة خالية من الماء لمعالجة الأعلاف الجافة. يمكن للعملية الصديقة للبيئة أن تلغي الحاجة إلى المعالجة الرطبة, معالجة مياه الصرف الصحي في اتجاه مجرى النهر والتجفيف المطلوب للمواد النهائية. بالإضافة, تتطلب عملية STET القليل من المعالجة المسبقة للالمعادن وتعمل بسعة عالية - حتى 40 نغمات في الساعة. استهلاك الطاقة أقل من 2 كيلووات/ساعة لكل طن من المواد المعالجة.
المواد
واستخدمت خامات الحديد منخفضة الدرجة غرامة اثنين في هذه السلسلة من التجارب. ركاز الأولى تتألف من نموذج نفايات خام الحديد أظهرت مع D50 من 20 ميكرومتر والعينة الثانية عينة ركاز الحديد إيتابيريتي مع D50 من 60 ميكرومتر. كلا عينات تحديات خلال الاستفادة بهم ولا يمكن معالجة كفاءة من خلال دوائر تركيز ديسليمينج التعويم-المغناطيسية التقليدية نظراً للحبيبات وعلم المعادن. كل العينات التي تم الحصول عليها من عمليات التعدين في البرازيل.
العينة الأولى التي تم الحصول عليها من حلبة تركيز ديسليمينج تعويم-مغناطيسية الموجودة. وجمعت العينة من سد بقاياه, ثم تجفف, تجانس ووجبات. النموذج الثاني من تشكيل حديد إيتابيريتي في البرازيل. سحقت العينة وفرزها حسب الحجم والكسر الجميلة التي تم الحصول عليها من مرحلة التصنيف في وقت لاحق خضع لعدة مراحل من ديسليمينج حتى D98 من 150 وقد تحقق ميكرومتر. وكان ثم تجفف العينة, تجانس ووجبات.
توزيع حجم الجسيمات (مديرية الأمن العام) كانت مصممة على استخدام محلل حجم جسيمات حيود الليزر, ماستيرسيزير مالفيرن 3000 ه. كلا عينات اتسمت أيضا بالخسارة في الاشتعال(لوي), XRF وزرد. الخسارة الناتجة عن الاشتعال (لوي) يتحدد وضع 4 جرام من عينة في 1000 فرن درجة مئوية عن 60 دقائق والإبلاغ في لوي على أساس أنها تلقت. تم إكمال تحليل التركيب الكيميائي باستخدام طول موجي Fluorescence الأشعة السينية المشتتة (WD-XRF) بتقنية زرد التحقيق الصك والمراحل الرئيسية البلورية.
التركيب الكيميائي ولوي للعينة بقاياه (بقاياه), و للحصول على نموذج تشكيل الحديد إيتابيريتي (إيتابيريتي), ويرد في الجدول 1 ويبين توزيع حجم الجسيمات لكل العينات التين 1. للحصول على نموذج بقاياه هي المراحل الرئيسية القابلة للاسترداد Fe جوزيت والهيماتيت, والمعدنية طمى الرئيسي هو الكوارتز (التين 4). للحصول على نموذج إيتابيريتي هي المراحل الرئيسية القابلة للاسترداد الحديد الهيماتيت, والمعادن طمى الرئيسية هي الكوارتز ودولوميت (التين 4).
الجدول 1. نتيجة التحليل الكيميائي للعناصر الرئيسية في مستودعات وعينات إيتابيريتي.
| عينة | الصف (وزن) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | MnO | Mgo | الحظر | خطاب النوايا * * | الاخرين | |
| بقاياه | 30.3 | 47.4 | 4.3 | 1.0 | * | * | 3.4 | 13.4 |
| إيتابيريتي | 47.6 | 23.0 | 0.7 | 0.2 | 1.5 | 2.2 | 4.0 | 21.0 |
توزيعات حجم الجسيمات
أساليب
صممت سلسلة من التجارب للتحقيق في تأثير معلمات مختلفة على حركة الحديد في كلا عينات الحديد باستخدام تكنولوجيا فاصل الحزام tribo الالكتروستاتيكي الملكية ستيت. أجريت تجارب باستخدام فاصل حزام tribo الالكتروستاتيكي مقاعد البدلاء على نطاق, الآخرة يشار 'benchtop فاصل'. اختبار مقياس مقاعد البدلاء هو المرحلة الأولى من عملية تنفيذ ثلاث مراحل التكنولوجيا (انظر الجدول 2) بما في ذلك مقاعد البدلاء-نطاق التقييم, اختبار النطاق التجريبي والتنفيذ على نطاق تجاري. فاصل benchtop يستخدم للكشف عن أدلة الشحن الالكتروستاتيكي tribo وتحديد ما إذا كانت مادة مرشح جيد للاستفادة الالكتروستاتيكي. وترد في الجدول الاختلافات الرئيسية بين كل قطعة من المعدات 2. وفي حين المعدات المستخدمة داخل كل مرحلة يختلف في الحجم, مبدأ العملية بشكل أساسي نفس.
الجدول 2. تنفيذ ثلاث مراحل عملية استخدام التكنولوجيا فاصل الحزام الكهربائي tribo ستيت
| المرحله | تستخدم: | القطب ابعاد (W x L) سم | نوع عمليه |
|---|---|---|---|
| ميزان المقاعد التقييم | النوعيه التقييم | 5*250 | الدفعه |
| مقياس تجريبي اختبار | الكميه التقييم | 15*610 | الدفعه |
| التجاري نطاق تنفيذ | التجاري الانتاج | 107 *610 | المستمر |
STET مبدا العملية
مبدا التشغيل من الفاصل يعتمد علي الشحن الكهربائي tribo. في الفاصل الحزام tribo الالكتروستاتيكي (الأرقام 2 و 3), يتم تغذيه المواد في الفجوة الضيقة 0.9 – 1.5 سم بين قطبين مستو مواز. يتوجب الجزيئات تريبوليكتريكالي بالاتصال إينتيربارتيكلي. المعدنية مشحونة إيجابيا(s) والمعدنية مشحونة سلبا(s) ينجذب إلى عكس أقطاب. داخل الجسيمات الفاصلة واجتاحت بواسطة حزام المتحركة المستمرة مفتوحة شبكه ونقلها في الاتجاات المعاكسة. يرصد الحزام من المواد البلاستيكية ويحرك الجزيئات المجاورة لكل قطب نحو الأطراف المتقابلة من الفاصل. التدفق الحالي العداد من الجزيئات الفاصلة والشحن المستمر البرق ل بواسطة اصطدام الجسيمات الجسيمات يوفر للفصل متعدد المراحل والنتائج في نقاء ممتازة والانتعاش في وحده تمريره واحده. وتستخدم تكنولوجيا فاصل الحزام triboelectric لفصل مجموعة واسعة من المواد بما في ذلك الخلائط الومينوسيليكاتيس/كربون زجاجي (الرماد المتطاير), كالسيت/الكوارتز, التلك/والمغنسيت, والكوارتز/كبريتات الباريوم.
العام, تصميم فاصل بسيط نسبيا مع حزام وبكرات المرتبطة بها باعتبارها الأجزاء المتحركة فقط. أقطاب كهربائية ثابتة وتتألف من مادة دائمة على نحو ملائم. طول القطب الفاصل تقريبا 6 متر (20 متر.) وعرض 1.25 متر (4 متر.) للوحدات التجارية الحجم الكامل. سرعه حزام عاليه تمكن عاليه جدا من البداية يضع, تصل إلى 40 طن في الساعة لكامل حجم الوحدات التجارية. استهلاك طاقة أقل من 2 كيلوواط ساعة لكل طن من المواد المجهزة مع معظم الطاقة المستهلكة من قبل اثنين من المحركات التي تقود الحزام.
التخطيطي triboelectric حزام فاصل
التفاصيل من منطقة الفصل
كما يمكن رؤيته في الجدول 2, الفرق الرئيسي بين الفاصل العلوي وفواصل المقياس التجريبي والنطاق التجاري هو ان طول الفاصل العلوي هو تقريبا 0.4 مرات طول النطاق التجريبي والتجاري على نطاق الوحدات. كالفاصل الكفاءة دالة لطول قطب كهربائي, اختبار البدلاء على نطاق لا يمكن استخدامها كبديل لاختبار النطاق التجريبي. اختبار النطاق التجريبي ضروري لتحديد مدى الفصل التي يمكن تحقيق عملية ستيت, وتحديد إذا كانت عملية ستيت يمكن تلبية المنتج يستهدف تحت نظراً لمعدلات تغذية. وبدلاً من ذلك, يتم استخدام الفاصل benchtop استبعاد المواد المرشحة التي من غير المحتمل أن تبدي أي فصل هام على مستوى النطاق التجريبي. وستكون النتائج التي حصلت على مقاعد البدلاء-المقياس غير محسنة, وهو فصل لوحظ أقل من الذي سوف يكون الاحتفال في فاصل ستيت حجم التجاري.
الاختبار في المعمل التجريبي ضروري قبل نشر النطاق التجاري, ومع ذلك, يتم تشجيع الاختبار علي نطاق الطاولة باعتباره المرحلة الاولي من عمليه التنفيذ لأي ماده معينه. وعلاوة على ذلك, في الحالات التي يكون فيها توافر المواد محدودا, الفاصل العلوي يوفر أداه مفيده لفحص المشاريع الناجحة المحتملة (اي., المشاريع التي يمكن ان تتحقق فيها أهداف جوده العملاء والصناعة باستخدام تكنولوجيا STET).
اختبار مقياس المقاعد
تم اجراء التجارب العملية القياسية حول هدف محدد لزيادة تركيز الحديد والحد من تركيز المعادن شوائب. تم استكشاف متغيرات مختلفه لتعظيم حركه الحديد وتحديد اتجاه حركه المعادن المختلفة. اتجاه الحركة التي لوحظت أثناء اختبار سطح المقعد يدل على اتجاه الحركة في المصنع التجريبي والنطاق التجاري.
وشملت المتغيرات التي تم التحقيق فيها الرطوبة النسبية (Rh), درجه الحراره, قطبية القطب, سرعة الحزام والجهد المطبق. من هذه, RH ودرجة الحرارة وحدها يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الشحن التريبو التفاضلي وبالتالي على نتائج الفصل. وب التالي, تم تحديد الظروف المثلى لـ RH ودرجة الحرارة قبل التحقيق في تأثير المتغيرات المتبقية. تم استكشاف مستويين من الاستقطاب: أنا) أعلى القطب القطبية إيجابية وii) أعلى القطب القطبية السلبية. لفاصل STET, تحت ترتيب قطبية معينة وتحت ظروف الصحة الإنجابية ودرجة الحرارة المثلى, سرعة الحزام هو مقبض التحكم الأساسي لتحسين درجة المنتج واسترداد الكتلة. يساعد الاختبار على فاصل مقاعد البدلاء على تسليط الضوء على تأثير بعض المتغيرات التشغيلية على الشحن ثلاثي الكهربي لعينة معدنية معينة, وبالتالي يمكن استخدام النتائج والاتجاهات التي تم الحصول عليها, إلى درجة معينة, تضييق عدد المتغيرات والتجارب التي يتعين إجراؤها على نطاق المصنع التجريبي. الجدول 3 يسرد نطاق شروط الفصل المستخدمة كجزء من المرحلة 1 عملية تقييم لمخلفات وعينات itabirite.
الجدول 3 يسرد نطاق شروط الفصل
| المعلمه | وحدات | نطاق القيم | |
|---|---|---|---|
| بقاياه | إيتابيريتي | ||
| أعلى القطب قطبيه | - | ايجابيه- السلبيه | ايجابيه- السلبيه |
| الجهد الكهربائي | -كيلوفولت/+كيلو فولت | 4-5 | 4-5 |
| نسبي الأعلاف الرطوبه (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| تغذية درجة الحرارة | °f (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| سرعة الحزام | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| فجوة القطب الكهربائي | بوصه (مم) | 0.400 (10.2 مم) | 0.400 (10.2 مم) |
أجريت الاختبارات على فاصل سطح المقعد في ظل ظروف الدفعي, مع عينات من الأعلاف 1.5 Lbs. لكل اختبار. تشغيل تدفق باستخدام 1 رطل. من المواد التي أدخلت في بين الاختبارات لضمان أن أي تأثير ترحيل ممكن من الشرط السابق لم ينظر. قبل بدء الاختبار تم تجانس المواد وإعداد أكياس العينة التي تحتوي على كل من تشغيل وتدفق المواد. في بداية كل تجربة درجة الحرارة والرطوبة النسبية (Rh) تم قياس باستخدام Vaisala HM41 باليد الرطوبة ودرجة الحرارة التحقيق. وكان نطاق درجة الحرارة وRH عبر جميع التجارب 70-90 °f (21.1-32.2 (° C) و 1-39.6%, التوالي. لاختبار انخفاض RH و / أو ارتفاع درجة الحرارة, تم الاحتفاظ عينات الأعلاف وتدفق في فرن التجفيف في 100 °C للأوقات بين 30-60 دقائق. في المقابل, تم تحقيق قيم أعلى RH عن طريق إضافة كميات صغيرة من المياه إلى المواد, متبوعاً بالتجانس. بعد RH ودرجة الحرارة تم قياسها على كل عينة تغذية, كانت الخطوة التالية هي ضبط قطبية القطب, سرعة الحزام والجهد إلى المستوى المطلوب. تم الحفاظ على قيم الفجوة ثابتة عند 0.4 بوصة (10.2 مم) خلال حملات اختبار المخلفات وعينات إيتابيريت.
قبل كل اختبار, تم جمع عينة فرعية صغيرة من العلف تحتوي على حوالي 20 جرام (تم تعيينها باسم "تغذية"). عند تعيين كافة متغيرات العملية, تم تغذية المواد في فاصل benchtop باستخدام التغذية هزاز كهربائي من خلال وسط فاصل benchtop. تم جمع عينات في نهاية كل تجربة وأوزان نهاية المنتج 1 (تم تعيينها باسم "E1") ونهاية المنتج 2 (تم تعيينها باسم "E2") تم تحديد باستخدام مقياس العد القانوني للتجارة. بعد كل اختبار, عينات فرعية صغيرة تحتوي على ما يقرب من 20 كما تم جمع g من E1 و E2. يتم وصف غلة الكتلة إلى E1 و E2 بواسطة:
حيثYE1 و YE2 هي غلة الكتلة ل E1 و E2, التوالي; وهي أوزان العينة التي تم جمعها لمنتجات الفاصل E1 و E2, التوالي. لكلا العينتين, تم زيادة تركيز الحديد إلى المنتج E2.
لكل مجموعة من العينات الفرعية (اي., تغذية, E1 و E2) تم تحديد خطاب النوايا وتكوين الأكاسيد الرئيسية بواسطة XRF. Fe2 يا3 تم تحديد المحتويات من القيم. بالنسبة لعينة المخلفات ، سيرتبط خطاب النوايا مباشرة بمحتوى goethite في العينة حيث تتأكسد مجموعات الهيدروكسيل الوظيفية في goethite إلى ح2 ياز [10]. العكس, بالنسبة لعينة إيتابيريت ، سيرتبط خطاب النوايا مباشرة باحتواء الكربونات في العينة, حيث أن كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم سوف تتحلل إلى أكاسيدها الرئيسية مما يؤدي إلى إطلاق أول أكسيد الكربون2ز ووزن فقدان العينة المتسلسلة الفرعية. تم تحضير حبات XRF عن طريق الخلط 0.6 غرام من عينة معدنية مع 5.4 غرام من رباعي الليثيوم, الذي تم اختياره بسبب التركيب الكيميائي لكل من عينات المخلفات و itabirite. تم تطبيع تحليل XRF لخطاب النوايا.
وأخيراً, انتعاش الحديد هFe إلى المنتج (E2) و سيو2 رفض Qسي تم حسابها. هFe هي النسبة المئوية للحديد المستعاد في المركز بالنسبة المئوية لعينة العلف الأصلية و Qسيو2 هي النسبة المئوية للإزالة من عينة التغذية الأصلية. هFe و Qسي موصوفة بالعلاقة::
حيث جأنا,(تغذية,ه١,ه٢) هي نسبة التركيز الطبيعية للمكون I للعينة الفرعية (مثل., Fe, سيو2)
عينات Mineralogy
يظهر نمط XRD الذي يوضح المراحل المعدنية الرئيسية للمخلفات وعينات الإيتابيريت في الشكل 4. بالنسبة لعينة المخلفات ، فإن المراحل الرئيسية القابلة للاسترداد من Fe هي goethite, الهيماتيت والمغنتيت, والمعدنية طمى الرئيسي هو الكوارتز (التين 4). بالنسبة لعينة إيتابيريت ، فإن المراحل الرئيسية القابلة للاسترداد من الحديد هي الهيماتيت والمغنتيت ومعادن الشوائب الرئيسية هي الكوارتز والدولوميت. يظهر المغنتيت بتركيزات ضئيلة في كلتا العينتين. الهيماتيت النقي, جوزيت, والمغنتيت تحتوي على 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, التوالي.
أنماط D. أ - عينة المخلفات, ب - عينة إيتابيريت
تجارب على نطاق مقاعد البدلاء
تم إجراء سلسلة من الاختبارات على كل عينة معدنية تهدف إلى تعظيم الحديد وتقليله سيو2 المحتوي. ستكون الأنواع التي تركز على E1 مؤشرا على سلوك الشحن السلبي بينما تركيز الأنواع إلى E2 إلى سلوك شحن إيجابي. كانت سرعات الحزام الأعلى مواتية لمعالجة عينة المخلفات; ومع ذلك, وجد أن تأثير هذا المتغير وحده أقل أهمية بالنسبة لعينة إيتابيريت.
يتم عرض متوسط نتائج المخلفات وعينات الإيتابيريت في الشكل 5, التي تم حسابها من 6 و 4 التجارب, التوالي. التين 5 يعرض متوسط الكتلة الغلة والكيمياء للأعلاف والمنتجات E1 و E2. بالإضافة, كل قطعة تقدم التحسن أو النقصان في التركيز (E2- تغذية) لكل مكون عينة على سبيل المثال, Fe, سيو2 ترتبط القيم الإيجابية بزيادة التركيز على E2, بينما ترتبط القيم السالبة بانخفاض التركيز إلى E2.
الشكل 5. متوسط غلة الكتلة والكيمياء للأعلاف, منتجات E1 و E2. تمثل أشرطة الخطأ 95% فترات الثقة.
بالنسبة لعينة المخلفات ، تم زيادة محتوى الحديد من 29.89% إلى 53.75%, في المتوسط, في العائد الشامل YE2 - أو التعافي الجماعي العالمي – من 23.30%. هذا يتوافق مع استرداد الحديد ( ورفض السيليكا (QE2 ) قيم 44.17% و 95.44%, التوالي. تمت زيادة محتوى خطاب النوايا من 3.66% إلى 5.62% مما يشير إلى أن الزيادة في محتوى Fe مرتبطة بزيادة محتوى goethite (التين 5).
بالنسبة لعينة إيتابيريت ، تم زيادة محتوى Fe من 47.68% إلى 57.62%, في المتوسط, في العائد الشامل YE2 -من 65.0%. هذا يتوافق مع استرداد الحديد هFe( ورفض السيليكا (Qسيو2) قيم 82.95% و 86.53%, التوالي. خطاب النوايا, تمت زيادة محتويات MgO و CaO من 4.06% إلى 5.72%, 1.46 إلى 1.87% ومن 2.21 إلى 3.16%, التوالي, مما يشير إلى أن الدولوميت يتحرك في نفس اتجاه المعادن الحاملة للحديد (التين 5).
لكلا العينتين,آل2 يا3 , يبدو أن MnO و P يشحنان في نفس اتجاه المعادن الحاملة للحديد (التين 5). في حين أنه من المرغوب فيه تقليل تركيز هذه الأنواع الثلاثة, التركيز المشترك ل سيو2, آل2 , يا3 , YE2 MnO و P يتناقص لكلتا العينتين, وبالتالي فإن التأثير الكلي الذي تم تحقيقه باستخدام فاصل الطاولة هو تعزيز في درجة Fe المنتج وانخفاض في تركيز الملوثات.
العام, أظهر اختبار الطاولة دليلا على الشحن الفعال وفصل جزيئات الحديد والسيليكا. تشير النتائج الواعدة على نطاق المختبر إلى أنه يجب إجراء اختبارات النطاق التجريبي بما في ذلك النجاحات الأولى والثانية.
مناقشة
تشير البيانات التجريبية إلى أن فاصل STET أدى إلى زيادة مهمة في محتوى Fe مع تقليل الوقت نفسه سيو2 المحتوي.
بعد إثبات أن الفصل الكهروستاتيكي يمكن أن يؤدي إلى زيادة كبيرة في محتوى الحديد, مناقشة حول أهمية النتائج, على الحد الأقصى من محتويات الحديد القابلة للتحقيق وعلى متطلبات التغذية للتكنولوجيا مطلوبة.
للبدء, من المهم مناقشة سلوك الشحن الواضح للأنواع المعدنية في كلتا العينتين. بالنسبة لعينة المخلفات ، كانت المكونات الرئيسية هي أكاسيد الحديد والكوارتز وأظهرت النتائج التجريبية أن أكاسيد الحديد تتركز إلى E2 بينما يتركز الكوارتز إلى E1. بطرق مبسطة, يمكن القول أن جزيئات أكسيد الحديد اكتسبت شحنة موجبة وأن جزيئات الكوارتز اكتسبت شحنة سالبة. يتوافق هذا السلوك مع الطبيعة الكهروستاتيكية لكلا المعدنين كما هو موضح من قبل فيرغسون (2010) [12]. الجدول 4 يوضح السلسلة الكهربية الظاهرة لمعادن مختارة بناء على الفصل الاستقرائي, ويظهر أن الكوارتز يقع في الجزء السفلي من سلسلة الشحن بينما goethite, يقع المغنتيت والهيماتيت أعلى في السلسلة. تميل المعادن الموجودة في الجزء العلوي من السلسلة إلى الشحن الإيجابي, في حين أن المعادن في القاع تميل إلى الحصول على شحنة سالبة.
من جهة أخرى, بالنسبة لعينة إيتابيريت ، كانت المكونات الرئيسية هي الهيماتيت, الكوارتز والدولوميت وأشارت النتائج التجريبية إلى أن أكاسيد الحديد والدولوميت تتركز إلى E2 بينما تركز الكوارتز إلى E1. يشير هذا إلى أن جزيئات الهيماتيت والدولوميت اكتسبت شحنة موجبة بينما اكتسبت جزيئات الكوارتز شحنة سالبة. كما يمكن رؤيته في الجدول 4, توجد الكربونات في الجزء العلوي من سلسلة الترايبو الكهروستاتيكي, مما يشير إلى أن جزيئات الكربونات تميل إلى اكتساب شحنة موجبة, ونتيجة لذلك يتم تركيزها على E2. تم تركيز كل من الدولوميت والهيماتيت في نفس الاتجاه, مما يشير إلى أن التأثير الكلي لجزيئات الهيماتيت في وجود الكوارتز والدولوميت هو الحصول على شحنة موجبة.
اتجاه حركة الأنواع المعدنية في كل عينة له أهمية قصوى, لأنه سيحدد أقصى درجة Fe يمكن تحقيقها والتي يمكن الحصول عليها عن طريق مسار واحد باستخدام تقنية فاصل الحزام الثلاثي الكهروستاتيكي.
بالنسبة للمخلفات وعينات الإيتابيريت ، سيتم تحديد الحد الأقصى لمحتوى Fe القابل للتحقيق من خلال ثلاثة عوامل: أنا) كمية الحديد في المعادن الحاملة للحديد; الثاني) الحد الأدنى من الكوارتز (سيو2 ) المحتوى الذي يمكن تحقيقه و; الثالث) عدد الملوثات التي تتحرك في نفس اتجاه المعادن الحاملة للحديد. بالنسبة لعينة المخلفات ، فإن الملوثات الرئيسية التي تتحرك في نفس اتجاه المعادن الحاملة للحديد هي آل2 يا3 MnO تحمل المعادن, بينما بالنسبة لعينة إيتابيريت ، فإن الملوثات الرئيسية هي الحظر Mgo آل2 يا3 تحمل المعادن.
| اسم المعدنية | الرسوم المكتسبة (ظاهر) |
|---|---|
| الأباتيت | +++++++ |
| الكربونات | ++++ |
| المونازيت | ++++ |
| تيتانوماغنيتيت | . |
| إلمنيت | . |
| روتيل | . |
| ليوكوكسين | . |
| المغنتيت / الهيماتيت | . |
| الإسبنيل | . |
| لعل | . |
| ستوروليت | - |
| الإلمنيت المعدل | - |
| جوثيت | - |
| الزركون | -- |
| إبيدوت | -- |
| تريموليت | -- |
| السيليكات المائية | -- |
| الألومينوسيليكات | -- |
| التورمالين | -- |
| الأكتينوليت | -- |
| بيروكسين | --- |
| تيتانيت | ---- |
| الفلسبار | ---- |
| مرو | ------- |
الجدول 4. سلسلة كهربية واضحة لمعادن مختارة تعتمد على الفصل الاستقرائي. معدل من D.N فيرغسون (2010) [12].
لعينة المخلفات, تم قياس محتوى الحديد عند 29.89%. تشير بيانات XRD إلى أن المرحلة السائدة هي goethite, يليه الهيماتيت, وبالتالي فإن الحد الأقصى لمحتوى Fe الذي يمكن تحقيقه إذا كان الفصل النظيف ممكنا سيكون بين 62.85% و 69.94% (التي هي محتويات الحديد من goethite النقي والهيماتيت, التوالي). الآن, الفصل النظيف غير ممكن لأن آل2, يا3 MnO والمعادن الحاملة ل P تتحرك في نفس اتجاه المعادن الحاملة للحديد, وبالتالي فإن أي زيادة في محتوى الحديد ستؤدي أيضا إلى زيادة هذه الملوثات. ثم, لزيادة محتوى الحديد, يجب تقليل كمية الكوارتز إلى E2 بشكل كبير إلى النقطة التي تعوض حركة , MnO و P إلى المنتج (E2). كما هو موضح في الجدول 4, الكوارتز لديه ميل قوي للحصول على شحنة سالبة, وبالتالي في حالة عدم وجود معادن أخرى لها سلوك شحن سلبي واضح ، سيكون من الممكن تقليل محتواها بشكل كبير إلى المنتج (E2) عن طريق المرور الأول باستخدام تقنية فاصل الحزام الكهروستاتيكي.
على سبيل المثال, إذا افترضنا أن كل محتوى Fe في عينة المخلفات مرتبط ب goethite (FeO(اوه)), وأن أكاسيد الشوائب الوحيدة هي سيو2, آل2يا3 و MnO, ثم يتم إعطاء محتوى Fe للمنتج بواسطة:
Fe(%)=(100-سيو2 – (آل2 يا3 + MnO*0.6285
حيث, 0.6285 هي النسبة المئوية للحديد في القوثيت النقي. يصور Eq.4 الآلية المتنافسة التي تحدث لتركيز Fe ك آل2يا3 + MnO يزيد بينما سيو2 يقلل.
بالنسبة لعينة إيتابيريت ، تم قياس محتوى Fe عند 47.68%. تشير بيانات XRD إلى أن المرحلة السائدة هي الهيماتيت وبالتالي فإن الحد الأقصى لمحتوى Fe الذي يمكن تحقيقه إذا كان الفصل النظيف ممكنا سيكون قريبا من 69.94% (وهو محتوى الحديد من الهيماتيت النقي). كما تمت مناقشته لعينة المخلفات ، لن يكون الفصل النظيف ممكنا لأن CaO, Mgo, آل2 يا3 المعادن الحاملة تتحرك في نفس اتجاه الهيماتيت, وبالتالي لزيادة محتوى الحديد سيو2 يجب تقليل المحتوى. بافتراض أن محتوى الحديد بأكمله في هذه العينة مرتبط بالهيماتيت (Fe2يا3) وأن الأكاسيد الوحيدة الموجودة في معادن الشوائب هي سيو2, الحظر, Mgo, آل2يا3 و MnO; ثم يتم إعطاء محتوى Fe في المنتج بالعلاقة::
Fe(%)=(100-سيو2-CaO + MgO +آل2يا3+MnO+لوي*0.6994
حيث, 0.6994 هي النسبة المئوية للحديد في الهيماتيت النقي. تجدر الإشارة إلى أن Eq.5 يتضمن خطاب النوايا, في حين أن Eq.4 لا. لعينة إيتابيريت, يرتبط خطاب النوايا بوجود الكربونات بينما يرتبط بالنسبة لعينة المخلفات بالمعادن الحاملة للحديد.
الواضح, لكل من المخلفات وعينات itabirite ، من الممكن زيادة محتوى Fe بشكل كبير عن طريق تقليل محتوى سيو2; ومع ذلك, كما هو موضح في Eq.4 و Eq.5, سيكون الحد الأقصى لمحتوى Fe القابل للتحقيق محدودا باتجاه الحركة وتركيز الأكاسيد المرتبطة بمعادن الشوائب.
من حيث المبدأ, يمكن زيادة تركيز Fe في كلتا العينتين عن طريق مرور ثان على فاصل STET حيث الحظر,Mgo آل2 يا3 و MnOيمكن فصل المعادن الحاملة عن المعادن الحاملة للحديد. سيكون هذا الفصل ممكنا إذا تمت إزالة معظم الكوارتز في العينة أثناء المرور الأول. في غياب الكوارتز, يجب أن تشحن بعض معادن الشوائب المتبقية من الناحية النظرية في الاتجاه المعاكس للجويثيت, الهيماتيت والمغنتيت, مما قد يؤدي إلى زيادة محتوى الحديد. على سبيل المثال, لعينة إيتابيريت ومقرها في موقع الدولوميت والهيماتيت في سلسلة الترايبوإلكتروستاتيكية (انظر الجدول 4), يجب أن يكون فصل الدولوميت / الهيماتيت ممكنا لأن الدولوميت لديه ميل قوي للشحن الإيجابي فيما يتعلق بالهيماتيت.
بعد مناقشة الحد الأقصى لمحتويات Fe القابلة للتحقيق ، هناك حاجة إلى مناقشة متطلبات التغذية للتكنولوجيا. يتطلب فاصل الحزام الكهروستاتيكي STET أن تكون مادة التغذية جافة ومطحونة ناعما. يمكن أن يكون لكميات صغيرة جدا من الرطوبة تأثير كبير على الشحن التفاضلي ، وبالتالي يجب تقليل رطوبة التغذية إلى <0.5 wt .%. بالإضافة, يجب أن تكون مادة التغذية مطحونة بشكل جيد بما يكفي لتحرير مواد الشوائب ويجب أن تكون على الأقل 100% شبكة عابرة 30 (600 Umm). على الأقل لعينة المخلفات, يجب نزع الماء من المادة متبوعة بمرحلة تجفيف حراري, بينما بالنسبة لطحن عينة إيتابيريت إلى جانب, أو تابع, سيكون التجفيف الحراري ضروريا قبل الإثراء باستخدام فاصل STET.
تم الحصول على عينة المخلفات من دائرة تركيز مغناطيسية موجودة لإزالة المخلفات والتعويم وجمعها مباشرة من سد المخلفات. يجب أن تكون رطوبة المعجون النموذجية من المخلفات موجودة 20-30% وبالتالي يجب تجفيف المخلفات عن طريق الفصل بين السائل والصلب (نزح المياه) يليه التجفيف الحراري وإزالة التكتل. يتم تشجيع استخدام نزح المياه الميكانيكي قبل التجفيف لأن الطرق الميكانيكية لها استهلاك منخفض نسبيا للطاقة لكل وحدة من السائل الذي تمت إزالته مقارنة بالطرق الحرارية. عن 9.05 مطلوب وحدة حرارية بريطانية لكل رطل من الماء يتم التخلص منه عن طريق الترشيح أثناء التجفيف الحراري, من جهة أخرى, يتطلب حوالي 1800 وحدة حرارية بريطانية لكل رطل من الماء المتبخر [13]. تعتمد التكاليف المرتبطة بمعالجة مخلفات الحديد في النهاية على الحد الأدنى من الرطوبة التي يمكن تحقيقها أثناء نزح المياه وعلى التكاليف النشطة المرتبطة بالتجفيف.
تم الحصول على عينة إيتابيريت مباشرة من تكوين حديد إيتابيريت ، وبالتالي لمعالجة هذه العينة ، ستحتاج المادة إلى الخضوع للتكسير والطحن متبوعا بالتجفيف الحراري وإزالة التكتل. أحد الخيارات الممكنة هو استخدام مطاحن الأسطوانة التي اجتاحتها الهواء الساخن, حيث يمكن تحقيق الطحن والتجفيف المزدوج في خطوة واحدة. تعتمد التكاليف المرتبطة بمعالجة خام إيتابيريت على رطوبة العلف, قياس حبيبات الأعلاف والتكاليف النشطة المرتبطة بالطحن والتجفيف.
بالنسبة لكلتا العينتين ، يكون إزالة التكتل ضروريا بعد تجفيف المادة لضمان تحرير الجسيمات من بعضها البعض. يمكن إجراء إزالة التكتل بالتزامن مع مرحلة التجفيف الحراري, السماح بنقل الحرارة بكفاءة وتوفير الطاقة.
توضح النتائج المعروضة هنا أدلة قوية على شحن وفصل المعادن الحاملة للحديد من الكوارتز باستخدام فصل الحزام الكهروستاتيكي.
بالنسبة لعينة المخلفات ، تم زيادة محتوى الحديد من 29.89% إلى 53.75%, في المتوسط, عند العائد الكتلي 23.30%, الذي يتوافق مع قيم استرداد الحديد ورفض السيليكا ل 44.17% و 95.44%, التوالي. بالنسبة لعينة إيتابيريت ، تم زيادة محتوى Fe من 47.68 % إلى 57.62%, في المتوسط, عند العائد الكتلي 65.0%, الذي يتوافق مع قيم استرداد الحديد ورفض السيليكا ل 82.95% و 86.53%, التوالي. تم الانتهاء من هذه النتائج على فاصل أصغر وأقل كفاءة من الفاصل التجاري STET.
تشير النتائج التجريبية إلى أنه بالنسبة لكل من عينات المخلفات وعينات الإيتابيريت ، فإن الحد الأقصى لمحتوى الحديد القابل للتحقيق سيعتمد على الحد الأدنى من محتوى الكوارتز القابل للتحقيق. بالإضافة, قد يكون من الممكن تحقيق درجات Fe أعلى عن طريق المرور الثاني على فاصل حزام STET.
وقد أظهرت نتائج هذه الدراسة انه يمكن رفع مستوي الغرامات المنخفضة الجودة لخام الحديد بواسطة فاصل الحزام الكهربائي STET tribo. يوصى بمزيد من العمل على نطاق المصنع التجريبي لتحديد درجة تركيز الحديد والاسترداد الذي يمكن تحقيقه. بناء على الخبرة, استرداد المنتج و/أو الصف سوف تتحسن بشكل كبير في معالجه المقياس التجريبي, بالمقارنة مع جهاز اختبار مقياس المقاعد المستخدمة خلال هذه التجارب ركاز الحديد. قد توفر عملية الفصل الكهروستاتيكي STET مزايا كبيرة على طرق المعالجة التقليدية لغرامات خام الحديد.
