Seleccioneu idioma:
Lucas Rojas Mendoza, ST equips & Tecnologia, EUA
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST equips & Tecnologia, EUA
Kyle Flynn, ST equips & Tecnologia, EUA
Abhishek Gupta, ST equips & Tecnologia, EUA
ST equips & Tecnologia LLC (STET) ha desenvolupat una novel·la basada en la separació de cinturó funda Tribó-electrostàtica que proporciona la indústria càrnia minerals un mitjà per materials nobles beneficiate amb una tecnologia totalment sec i l'eficiència energètica sistema de processament. A diferència d'altres processos de separació electrostàtica que normalment es limiten a partícules >75μm en grandària, el separador de cinturó triboelèctric STET és adequat per separació de molt fina (<1µm) a un gruix moderat (500µm) Partícules, amb un rendiment molt alt. La tecnologia triboelectrostàtica STET s'ha utilitzat per processar i separar comercialment una àmplia gamma de minerals industrials i altres pols granulars seques. Aquí, es presenten resultats a escala de banc sobre el benefici de minerals de Fe de baixa qualitat mitjançant el procés de separació de corretges STET. Les proves a escala de banc van demostrar la capacitat de la tecnologia STET per recuperar simultàniament Fe i rebutjar SiO2 del mineral d'itabirita amb un D50 de 60 μm i residus de mineral de Fe ultrafins amb un D50 de 20 μm. La tecnologia STET es presenta com una alternativa per beneficiar els minerals de Fe que no es podien tractar amb èxit mitjançant els circuits tradicionals de diagrama de flux a causa de la seva granulometria i mineralogia.
Mineral de ferro és l'element més comú en quart lloc en l'escorça de la terra [1]. Ferro és essencial per a la fabricació d'acer i per tant un material essencial per al desenvolupament econòmic global [1-2]. Ferro és àmpliament utilitzat en la construcció i la fabricació de vehicles [3]. La majoria de recursos de mineral de ferro es componen de formacions de ferro bandat transformat (BIF) en el qual ferro es troba comunament en forma d'òxids, hidròxids i en menor mesura carbonats [4-5]. Un tipus particular de les formacions amb més alt contingut de carbonat de ferro són itabirites dolomític que són un producte de la dolomitization i metamorfisme dels dipòsits BIF [6]. Els dipòsits de mineral de ferro més gran del món es pot trobar a Austràlia, Xina, Canadà, Ucraïna, L'Índia i Brasil [5].
La composició química de minerals de ferro té un ventall aparent composició química especialment per a continguts de Fe i minerals associades gangue [1]. Minerals de ferro més importants associats amb la majoria dels minerals de ferro són Hematites Veure, goethite, web i magnetita [1,5]. Els principals contaminants en minerals de ferro són SiO2 i Al2O3 [1,5,7]. El típic sílice i alúmina tenint minerals presents en els minerals de ferro són Quars, caolinita, gibbsite, diaspore i Corindó. D'aquests sovint s'observa que el quars és el sílice mitjana tenint minerals i caolinita i gibbsite són les dues principals alúmina tenint minerals [7].
Extracció de mineral de ferro es realitza principalment mitjançant les operacions mineres de pou obert, resultant en la generació de residus importants [2]. El sistema de producció de mineral de ferro en general implica tres etapes: mineria, processament i activitats de pellet. D'aquests, processament assegura que un grau adequat de ferro i química s'aconsegueix abans de l'escenari pelletizing. Tramitació inclou aixafament, classificació, mòlta i concentració per a augmentar el contingut de ferro mentre que la reducció de la quantitat de minerals de gangue [1-2]. Cada dipòsit mineral té unes característiques úniques pel que fa al ferro i gangue tenint minerals, i per tant requereix una tècnica diferent concentració [7].
La separació magnètica s'utilitza típicament en la beneficiació de minerals de ferro d'alt grau on els minerals de ferro dominants són ferro i paramagnètic [1,5]. Seques i humides baixa intensitat separació magnètica (LIMS) tècniques s'utilitzen per processar els minerals amb propietats magnètiques forts com magnetita mentre humida alta intensitat separació magnètica s'utilitza per separar tenint Fe minerals amb propietats magnètiques febles com Hematites partir de gangue minerals. Minerals de ferro tal goethite i web trobem comunament en runams i no se molt bé amb qualsevol tècnica [1,5]. Mètodes magnètiques presenten reptes pel que fa a les seves capacitats baixes i pel que fa a la necessitat de mineral de ferro de ser susceptible de camps magnètics [5].
Flotació, D'altra banda, s'utilitza per reduir el contingut d'impureses en minerals de ferro de baixa qualitat [1-2,5]. Minerals de ferro pot ser concentrada ja sigui per la directa anionic flotació d'òxids de ferro o inversa cationic flotació de sílice, però inversa cationic flotació segueix sent la ruta de flotació més popular utilitzat en la indústria del ferro [5,7]. L'ús de flotació seu limitat pel cost de reactius, la presència de sílice i alúmina ric llots de depuradora i la presència de minerals de carbonat [7-8]. D'altra banda, flotació requereix tractament d'aigües residuals i l'ús de dewatering aigües avall per a aplicacions de finals secs [1].
L'ús de flotació per a la concentració de ferro implica també desliming com surant en presència de resultats multes en disminució de l'eficiència i costos d'alt reactiu [5,7]. Desliming és especialment crític per a la retirada d'alúmina com la separació de gibbsite de l'hematita o goethite per qualsevol agents tensoactives és molt difícil [7]. Majoria d'alúmina tenint minerals que es produeix en el rang de mida més fines (<20Um) permetent la seva eliminació a través de. Global, una alta concentració de multes (<20Um) i l'alúmina augmenta la dosi de col·lector cationic requerida i disminueix dramàticament la selectivitat [5,7].
D'altra banda, la presència de minerals carbonatats, com en itabirites dolomítiques- també pot deteriorar la selectivitat de flotació entre minerals de ferro i quars, ja que els minerals de ferro que contenen carbonats com la dolomita no suren de manera molt selectiva. Les espècies de carbonats dissolts s'adsorben a les superfícies de quars perjudicant la selectivitat de la flotació [8]. La flotació pot ser raonablement eficaç en l'actualització de minerals de ferro de baixa qualitat, però depèn fortament de la mineralogia del mineral [1-3,5]. La flotació de minerals de ferro amb alt contingut d'alúmina serà possible mitjançant descalcificació a costa de la recuperació global de ferro [7], mentre que la flotació de minerals de ferro que contenen minerals carbonatats serà un repte i possiblement no factible [8].
Els circuits moderns de processament de minerals que contenen Fe poden incloure passos de flotació i concentració magnètica [1,5]. Per exemple, La concentració magnètica es pot utilitzar en el flux de fines de l'etapa de descalcificació abans de la flotació i en els rebuigs de flotació. La incorporació de concentradors magnètics de baixa i alta intensitat permet augmentar la recuperació global de ferro en el circuit de processament recuperant una fracció dels minerals de ferro i ferro paramagnètics com la magnetita i l'hematita [1]. La goethita és típicament el component principal de molts corrents de rebuig de plantes de ferro a causa de les seves febles propietats magnètiques [9]. En absència de més processament aigües avall per als fluxos de rebuig de la concentració magnètica i la flotació, Els rebuigs de la multa acabaran disposats en una presa de residus [2]. L'eliminació i el processament de residus s'han convertit en crucials per a la preservació del medi ambient i la recuperació d'objectes de valor de ferro, respectivament, i per tant el processament de residus de mineral de ferro a la indústria minera ha crescut en importància [10].
Clarament, El processament de residus de circuits tradicionals d'aprofitament de ferro i el processament d'itabirita dolomítica és un repte a través dels fluxos tradicionals de descalcificació-flotació-concentració magnètica a causa de la seva mineralogia i granulometria, i per tant poden ser d'interès tecnologies alternatives de beneficiament com la separació triboelectrostàtica, que és menys restrictiva pel que fa a la mineralogia del mineral i que permet el processament de fins..
La separació tribo-electrostàtica utilitza diferències de càrrega elèctrica entre materials produïts pel contacte superficial o la càrrega triboelèctrica.. De manera simplista, Quan dos materials estan en contacte, El material amb una major afinitat per electrons guanya electrons per tant càrregues negatives, mentre que el material amb menor afinitat electrònica carrega positiu. En principi, Els refinats de mineral de ferro de baixa qualitat i les itabirites dolomítiques que no es poden processar mitjançant flotació convencional i/o separació magnètica es podrien millorar explotant la propietat de càrrega diferencial dels seus minerals [11].
Aquí presentem la separació del cinturó tribo-electrostàtic STET com una possible via de benefici per concentrar residus de mineral de ferro ultrafins i per beneficiar el mineral d'itabirita dolomítica. El procés STET proporciona a la indústria de processament de minerals una capacitat única sense aigua per processar pinsos secs. El procés respectuós amb el medi ambient pot eliminar la necessitat de processament humit, tractament aigües avall i assecat necessari del material final. A més a més, El procés STET requereix poc tractament previ del mineral i funciona a alta capacitat, fins a 40 tons per hora. El consum d'energia és inferior a 2 quilowatts-hora per tona de material processat.
Material
Dos minerals de ferro mica fina van ser utilitzats en aquesta sèrie de proves. El primer mineral consistia en una mostra de residus de mineral de Fe ultrafines amb un D50 de 20 µm i la segona Mostra d'una mostra de mineral de ferro itabirite amb un D50 de 60 µm. Ambdues mostres presenten reptes durant la seva beneficiation i no es pot processar eficaçment a través de circuits de la tradicional concentració desliming flotació-magnètics per la seva granulometria i mineralogia. Ambdues mostres van ser obtingudes de les operacions mineres al Brasil.
La primera Mostra obtenia un circuit desliming flotació-magnètics concentració existent. La mostra es va recollir d'una presa runams, llavors seques, homogeneïtzada i ple. La segona mostra prové d'una formació de ferro itabirite al Brasil. La Mostra va ser aixafat i ordenats per la mida i la fracció fina obtinguda a la fase de classificació més tard es va sotmetre a diverses etapes de desliming fins a un D98 de 150 es va aconseguir µm. La Mostra va ser assecada llavors, homogeneïtzada i ple.
Distribucions de mida de partícula (PSD) van ser determinats utilitzant un analyzer de mida de partícula de difracció de làser, Mastersizer de un Malvern 3000 E. Ambdues mostres també es van caracteritzar per pèrdua-en-ignició(LOI), XRF i DRX. La pèrdua en ignició (LOI) estava decidit posant 4 grams de Mostra en un 1000 Forn º c per a 60 minuts i informar la LOI en una base tan rebudes. L'anàlisi de composició química es va completar amb una longitud d'ona dispersiva de raigs x de fluorescència (WD-XRF) instrument i les principals fases cristal·lines van ser investigats per la tècnica DRX.
La composició química i LOI per a la Mostra de runams (Runams), i per a la Mostra de formació de ferro itabirite (Itabirite), es mostra en la taula 1 i distribucions de mida de partícula per ambdues mostres es mostren en la figura 1. Per a la Mostra de residus les principals fases recuperables Fe són goethite i Hematites Veure, i el mineral de gangue principal és de quars (Figa 4). Per a la Mostra de itabirite les principals fases recuperables Fe són Hematites Veure, i minerals gangue principals són quars i dolomita (Figa 4).
Taula 1. Resultat d'anàlisi química d'elements principals en runams i mostres de Itabirite.
| Mostra | Grau (WT) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | MnO | MgO | CaO | LOI** | Altres | |
| Runams | 30.3 | 47.4 | 4.3 | 1.0 | * | * | 3.4 | 13.4 |
| Itabirite | 47.6 | 23.0 | 0.7 | 0.2 | 1.5 | 2.2 | 4.0 | 21.0 |
Distribucions de mida de partícules
Mètodes
Una sèrie d'experiments van ser dissenyats per investigar l'efecte de diferents paràmetres en moviment de ferro en ambdues mostres de ferro utilitzant tecnologia de separador STET privatiu cinturó funda Tribó-electrostàtica. Experiments es van fer mitjançant un separador de Banc-escala cinturó funda Tribó-electrostàtica, més enllà es referia com "benchtop separador". Escala-Banc de proves és la primera fase d'un procés d'implantació de tecnologia de tres fases (Veure taula 2) avaluació de Banc-escala incloent, escala pilot de proves i implementació comercial-escala. El separador de la banqueta s'utilitza per al cribratge d'evidència de càrrega tribo-electrostàtica i per determinar si un material és un bon candidat per al benefici electrostàtic.. Les principals diferències entre cada equip es presenten a la taula 2. Mentre que l'equip utilitzat dins de cada fase difereix en la mida, El principi de funcionament és fonamentalment el mateix..
Taula 2. Procés d'implementació trifàsic mitjançant tecnologia de separador de cinturó tribo-electrostàtic STET
| Fase | S'utilitza per: | Elèctrode Dimensions (W x L) cm | Tipus de Procés/ |
|---|---|---|---|
| Escala de banc Avaluació | Qualitatiu Avaluació | 5*250 | Fornada |
| Escala pilot Proves | Quantitatiu Avaluació | 15*610 | Fornada |
| Comercial Escala Implementació | Comercial Producció | 107 *610 | Continu |
Principi de funcionament STET
El principi d'operació del separador depèn de la càrrega electrostàtica tribu. En el separador de cinturó funda Tribó-electrostàtica (Figures 2 i 3), material s'alimenta en l'estreta escletxa 0.9 - 1.5 cm entre dos elèctrodes planars paral·lel. Les partícules triboelectrically paguen per contacte interparticle. El mineral carregat positivament(s) i el mineral carregat negativament(s) són atrets a davant elèctrodes. Dins el separador partícules són escombrats per un cinturó de xarxa oberta en moviment continu i transmès en direccions oposades. El cinturó està fet de material plàstic i mou les partícules adjacents a cada elèctrode cap als extrems oposats del separador. El flux de contracorrent de les partícules separadores i la càrrega triboelèctrica contínua per col·lisions partícula-partícula proporcionen una separació en diverses etapes i donen com a resultat una excel·lent puresa i recuperació en una unitat d'un sol pas. La tecnologia de separador de corretja triboelèctrica s'ha utilitzat per separar una àmplia gamma de materials, incloses les mescles d'aluminosilicats vidriosos / carboni (cendra volant), Calcita / quars, talc/magnesita, i barita/quars.
Global, El disseny del separador és relativament senzill amb el cinturó i els rodets associats com a úniques parts mòbils. Els elèctrodes són estacionaris i formada per un material durable adequadament. La longitud de l'elèctrode del separador és aproximadament 6 metres (20 peus.) i l'amplada 1.25 metres (4 peus.) per a unitats comercials de mida completa. L'alta velocitat de la cinta permet rendiments molt alts, fins a 40 tones per hora per a unitats comercials de mida completa. El consum d'energia és menor que 2 quilowatts-hora per tona de material processat amb la major part de l'energia consumida per dos motors que accionen la corretja.
Esquema del separador de cinturons triboelèctrics
Detall de la zona de separació
Com es pot veure a la taula 2, la principal diferència entre el separador de la part superior del banc i els separadors a escala pilot i a escala comercial és que la longitud del separador de la part superior del banc és aproximadament 0.4 temps la longitud de les unitats a escala pilot i a escala comercial. Com que l'eficiència del separador és una funció de la longitud de l'elèctrode, Les proves a escala de banc no es poden utilitzar com a substitut de les proves a escala pilot. Les proves a escala pilot són necessàries per determinar l'abast de la separació que el procés STET pot aconseguir, i per determinar si el procés STET pot complir els objectius de producte sota les taxes d'alimentació donades. En canvi, el separador de la taula de banc s'utilitza per descartar materials candidats que és poc probable que demostrin una separació significativa a nivell pilot.. Els resultats obtinguts a escala de banc no estaran optimitzats, i la separació observada és menor del que s'observaria en un separador STET de mida comercial.
Les proves a la planta pilot són necessàries abans del desplegament a escala comercial, No obstant això, es fomenta la prova a escala de banc com a primera fase del procés d'implementació de qualsevol material donat. D'altra banda, en els casos en què la disponibilitat material sigui limitada, el separador de sobres banc proporciona una eina útil per al cribratge de possibles projectes d'èxit (i.e., projectes en què es poden complir els objectius de qualitat del client i de la indústria mitjançant la tecnologia STET).
Proves a escala de bancs
Es van realitzar assajos de procés estàndard al voltant de l'objectiu específic d'augmentar la concentració de Fe i reduir la concentració de minerals de ganga. Es van explorar diferents variables per maximitzar el moviment del ferro i determinar la direcció del moviment de diferents minerals. La direcció del moviment observada durant les proves de sobretaula és indicativa de la direcció del moviment a la planta pilot i a escala comercial.
Les variables investigades van incloure la humitat relativa (RH), temperatura, polaritat de l'elèctrode, Velocitat de la corretja i tensió aplicada. D'aquests, L'humitat relativa i la temperatura per si soles poden tenir un gran efecte en la càrrega tribològica diferencial i, per tant, en els resultats de separació. Aquí, Es van determinar les condicions òptimes d'humitat relativa i temperatura abans d'investigar l'efecte de les variables restants. Es van explorar dos nivells de polaritat: Jo) polaritat de l'elèctrode superior positiva i ii) polaritat superior de l'elèctrode negatiu. Per al separador STET, sota una disposició de polaritat determinada i en condicions òptimes d'humitat relativa i temperatura, La velocitat de la corretja és el mànec de control principal per optimitzar la qualitat del producte i la recuperació de massa. Les proves al separador de banc ajuden a aclarir l'efecte de certes variables operatives en la càrrega triboelectrostàtica d'una mostra mineral determinada, i per tant es poden utilitzar els resultats i tendències obtinguts, fins a cert punt, Reduir el nombre de variables i experiments a realitzar a escala de planta pilot. Taula 3 enumera el rang de condicions de separació utilitzades com a part de la fase 1 Procés d'avaluació de les mostres de residus i itabirita.
Taula 3 enumera el rang de condicions de separació
| Paràmetre | Unitats | Rang de valors | |
|---|---|---|---|
| Runams | Itabirite | ||
| Elèctrode superior Polaritat | - | Positiu- Negatiu | Positiu- Negatiu |
| Tensió de l'elèctrode | -kV/+kV | 4-5 | 4-5 |
| Alimentació relativa Humitat (RH) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Temperatura d'alimentació | °F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Velocitat de la corretja | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Bretxa d'elèctrodes | Polzades (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Les proves es van dur a terme al separador de la banqueta en condicions de lot, amb mostres de pinsos de 1.5 Lliures. per prova. Una execució de rentat utilitzant 1 Lliures. de material entre proves per assegurar-se que no es considerés cap possible efecte d'arrossegament de la condició anterior. Abans de començar les proves, es va homogeneïtzar el material i es van preparar bosses de mostra que contenien material de tir i de rentat. Al començament de cada experiment la temperatura i la humitat relativa (RH) es va mesurar mitjançant una sonda d'humitat i temperatura de mà Vaisala HM41. El rang de temperatura i HR en tots els experiments va ser 70-90 °F (21.1-32.2 (° C) i 1-39.6%, respectivament. Per provar una humitat relativa més baixa i/o una temperatura més alta, les mostres de pinso i rentat es van mantenir en un forn d'assecat a 100 °C per a temps entre 30-60 Minuts. En canvi,, es van aconseguir valors d'humitat relativa més alts afegint petites quantitats d'aigua al material, seguit d'homogeneïtzació. Després es va mesurar l'humitat relativa i la temperatura a cada mostra d'alimentació, El següent pas va ser establir la polaritat de l'elèctrode, Velocitat i tensió del cinturó al nivell desitjat. Els valors de la bretxa es van mantenir constants a 0.4 polzades (10.2 mm) Durant les campanyes de proves de les mostres de residus i itabirita.
Abans de cada prova, Es va recollir una petita submostra d'alimentació que contenia aproximadament 20 g (designat com a "Feed"). En establir totes les variables d'operació, el material es va introduir al separador de la banqueta utilitzant un alimentador vibratori elèctric a través del centre del separador de la banqueta.. Es van recollir mostres al final de cada experiment i els pesos de l'extrem del producte 1 (Es tracta de "E1") Final del producte 2 (Es tracta de "E2") es van determinar utilitzant una escala de recompte legal per al comerç. Després de cada prova, petites submostres que contenen aproximadament 20 g d'E1 i E2 també es van recollir. Els rendiments de massa a E1 i E2 es descriuen per:
OnYE1 i YE2 són els rendiments de massa a E1 i E2, respectivament; i són els pesos de mostra recollits als productes separadors E1 i E2, respectivament. Per a ambdues mostres, La concentració de Fe es va augmentar al producte E2.
Per a cada conjunt de sub-mostres (i.e., Alimentació, E1 i E2) Es va determinar la LOI i la composició dels principals òxids per XRF. Fe2 O3 Els continguts es van determinar a partir dels valors. Per a la mostra de residus, la LOI es relacionarà directament amb el contingut de goethita de la mostra, ja que els grups hidroxil funcionals de la goethita s'oxidaran en H2 Og [10]. Contrari, per a la mostra d'itabirita, la LOI es relacionarà directament amb el contingut de carbonats a la mostra, a mesura que els carbonats de calci i magnesi es descompondran en els seus òxids principals, donant lloc a l'alliberament de CO2g i la pèrdua de pes de la mostra subseqüencial. Les perles XRF es van preparar barrejant 0.6 grams de mostra mineral amb 5.4 grams de tetraborat de liti, que es va seleccionar a causa de la composició química de les mostres de residus i itabirita. L'anàlisi XRF es va normalitzar per a la LOI.
Finalment, Recuperació de Fe EFe al producte (E2) i SiO2 rebuig QSi es van calcular. EFe és el percentatge de Fe recuperat en el concentrat al de la mostra de pinso original i QSIO2 és el percentatge d'eliminat de la mostra original del pinso. EFe i Qsi es descriuen per:
On CJo,(alimentar,E1,E2) és el percentatge de concentració normalitzat per al component i de la submostra (Ex., Fe, Sio2)
Mostres Mineralogia
El patró XRD que mostra les principals fases minerals per a les mostres de residus i itabirita es mostra a la figura 4. Per a la mostra de residus les principals fases recuperables de Fe són la goethita, hematita i magnetita, i el mineral de gangue principal és de quars (Figa 4). Per a la mostra d'itabirita les principals fases recuperables de Fe són l'hematita i la magnetita i els principals minerals de ganga són el quars i la dolomita. La magnetita apareix en concentracions de traces en ambdues mostres. Hematita pura, goethite, i magnetita contenen 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, respectivament.
Patrons D. A – Mostra de residus, B – Mostra d'itabirita
Experiments a escala de banc
Es van realitzar una sèrie de proves en cada mostra mineral amb l'objectiu de maximitzar el Fe i disminuir SiO2 contingut. Les espècies que es concentren a E1 seran indicatives d'un comportament de càrrega negatiu mentre que la concentració d'espècies a E2 a un comportament de càrrega positiu. Les velocitats més altes del cinturó van ser favorables per al processament de la mostra de residus; No obstant això, L'efecte d'aquesta variable sola va ser menys significatiu per a la mostra d'itabirita.
Els resultats mitjans de les mostres de residus i itabirita es presenten a la figura 5, que es van calcular a partir de 6 i 4 Experiments, respectivament. Figa 5 presenta el rendiment massiu mitjà i la química dels pinsos i productes E1 i E2. A més a més, Cada parcel·la presenta la millora o disminució de la concentració (E2- Alimentació) per a cada component de mostra p. ex., Fe, SiO2 Els valors positius s'associen a un augment de la concentració a E2, mentre que els valors negatius s'associen a una disminució de la concentració a E2.
Figura 5. Rendiment mitjà de massa i química per a pinsos, Productes E1 i E2. Les barres d'error representen 95% Intervals de confiança.
Per a la mostra de residus, el contingut de Fe es va incrementar a partir de 29.89% a 53.75%, de mitjana, amb un rendiment massiu YE2 – o la recuperació massiva global – de 23.30%. Això correspon a la recuperació de Fe ( i rebuig de sílice (QE2 ) valors de 44.17% i 95.44%, respectivament. El contingut de la LOI es va augmentar de 3.66% a 5.62% que indica que l'augment del contingut de Fe està relacionat amb un augment del contingut de goethita (Figa 5).
Per a la mostra d'itabirita, el contingut de Fe es va augmentar de 47.68% a 57.62%, de mitjana, amb un rendiment massiu YE2 -de 65.0%. Això correspon a la recuperació de Fe EFe( i rebuig de sílice (QSIO2) valors de 82.95% i 86.53%, respectivament. La LOI, Els continguts de MgO i CaO es van incrementar a partir de 4.06% a 5.72%, 1.46 a 1.87% i des de 2.21 a 3.16%, respectivament, que indica que la dolomita es mou en la mateixa direcció que els minerals que contenen Fe (Figa 5).
Per a ambdues mostres,AL2 O3 , MnO i P semblen estar carregant en la mateixa direcció que els minerals que contenen Fe (Figa 5). Tot i que es desitja disminuir la concentració d'aquestes tres espècies, la concentració combinada de SiO2, AL2 , O3 , YE2 MnO i P estan disminuint per a ambdues mostres, i per tant l'efecte total aconseguit amb el separador de sobretaula és una millora en el grau de Fe del producte i una disminució de la concentració de contaminants.
Global, Les proves de sobretaula van demostrar evidència de càrrega i separació efectiva de partícules de ferro i sílice. Els prometedors resultats a escala de laboratori suggereixen que s'han de realitzar proves a escala pilot que incloguin primeres i segones passades.
Discussió
Les dades experimentals suggereixen que el separador STET va donar lloc a un augment important del contingut de Fe alhora que va reduir SiO2 contingut.
Després d'haver demostrat que la separació triboelectrostàtica pot provocar un augment significatiu del contingut de Fe, Una discussió sobre la importància dels resultats, sobre el contingut màxim de Fe assolible i sobre els requisits d'alimentació de la tecnologia.
Per començar, És important discutir el comportament de càrrega aparent de les espècies minerals en ambdues mostres. Per a la mostra de residus, els components principals eren òxids de Fe i quars i els resultats experimentals van demostrar que els òxids de Fe es concentraven en E2 mentre que el quars es concentrava en E1. De manera simplista, es podria dir que les partícules d'òxid de Fe van adquirir una càrrega positiva i que les partícules de quars van adquirir una càrrega negativa. Aquest comportament és coherent amb la naturalesa triboelectrostàtica d'ambdós minerals, tal com mostra Ferguson (2010) [12]. Taula 4 mostra les sèries triboelèctriques aparents per a minerals seleccionats basats en la separació inductiva, i mostra que el quars es troba a la part inferior de la sèrie de càrrega mentre que goethita, La magnetita i l'hematita es troben més amunt en la sèrie. Els minerals a la part superior de la sèrie tendiran a cobrar positiu, mentre que els minerals a la part inferior tendiran a adquirir una càrrega negativa.
D'altra banda, Per a la mostra d'itabirita els components principals van ser l'hematita, quars i dolomita i els resultats experimentals van indicar que els òxids de Fe i la dolomita es concentraven en E2 mentre que el quars es concentrava en E1. Això indica que les partícules d'hematita i dolomita van adquirir una càrrega positiva mentre que les partícules de quars van adquirir una càrrega negativa. Com es pot veure a la taula 4, Els carbonats es troben a la part superior de la sèrie tribo-electrostàtica, el que indica que les partícules de carbonat tendeixen a adquirir una càrrega positiva, i en conseqüència concentrar-se a E2. Tant la dolomita com l'hematita es concentraven en la mateixa direcció, indicant que l'efecte global de les partícules d'hematita en presència de quars i dolomita era adquirir una càrrega positiva.
La direcció de moviment de les espècies mineralògiques en cada mostra és de gran interès, ja que determinarà el grau màxim de Fe assolible que es pot obtenir mitjançant una sola passada mitjançant la tecnologia de separador de cinturó tribo-electrostàtic.
Per a les mostres de residus i itabirita, el contingut màxim de Fe assolible estarà determinat per tres factors: Jo) La quantitat de Fe en minerals que contenen Fe; Ii) el quars mínim (SiO2 ) continguts que es poden aconseguir i; Iii) El nombre de contaminants que es mouen en la mateixa direcció que els minerals que contenen Fe. Per a la mostra de residus, els principals contaminants que es mouen en la mateixa direcció que els minerals que contenen Fe són Al2 O3 MnO Minerals que porten, mentre que per a la mostra d'itabirita els principals contaminants són CaO MgO Al2 O3 Minerals que porten.
| Nom del mineral | Càrrega adquirida (aparent) |
|---|---|
| Apatita | +++++++ |
| Carbonats | ++++ |
| Monazita | ++++ |
| Titanomagnetita | . |
| Ilmenita | . |
| Rutil | . |
| Leucoxè | . |
| Magnetita/hematita | . |
| Espinel·les | . |
| Granat | . |
| Estaurolita | - |
| Ilmenita alterada | - |
| Goethita | - |
| Zircó | -- |
| Epídota | -- |
| Tremolita | -- |
| Silicats hidratats | -- |
| Aluminosilicats | -- |
| Turmalina | -- |
| Actinolita | -- |
| Piroxè | --- |
| Titanita | ---- |
| Feldspat | ---- |
| Quars | ------- |
Taula 4. Sèries triboelèctriques aparents per a minerals seleccionats basades en separació inductiva. Modificat de D.N Ferguson (2010) [12].
Per a la mostra de residus, el contingut de Fe es va mesurar a 29.89%. Les dades XRD indiquen que la fase predominant és la goethita, seguit d'hematita, i, per tant, el contingut màxim de Fe assolible si fos possible una separació neta seria entre 62.85% i 69.94% (que són els continguts de Fe de goethita pura i hematita, respectivament). Ara, una separació neta no és possible com Al2, O3 MnO i els minerals que contenen P es mouen en la mateixa direcció que els minerals que contenen Fe, i, per tant, qualsevol augment en el contingut de Fe també resultarà en un augment d'aquests contaminants. Aleshores, per augmentar el contingut de Fe, la quantitat de quars a E2 s'haurà de reduir significativament fins al punt que compensi el moviment de , MnO i P al producte (E2). Com es mostra a la taula 4, El quars té una forta tendència a adquirir una càrrega negativa, i per tant, en absència d'altres minerals que tinguin un comportament de càrrega aparent negatiu, serà possible disminuir considerablement el seu contingut en producte (E2) mitjançant una primera passada mitjançant la tecnologia de separador de cinturó triboelectrostàtic.
Per exemple, si suposem que tot el contingut de Fe de la mostra de residus està associat a goethita (FeO(Oh)), i que els únics òxids de ganga són SiO2, Al2O3 i MnO, llavors el contingut de Fe al producte seria donat per:
Fe(%)=(100-SiO2 – (Al2 O3 + MnO*0.6285
On, 0.6285 és el percentatge de Fe en goethita pura. L'Eq.4 representa el mecanisme de competència que té lloc per concentrar Fe com a AL2O3 + MnO augmenta mentre que SiO2 Disminueix.
Per a la mostra d'itabirita es va mesurar el contingut de Fe a 47.68%. Les dades XRD indiquen que la fase predominant és l'hematita i, per tant, el contingut màxim de Fe assolible si fos possible una separació neta seria proper a 69.94% (que és el contingut de Fe de l'hematita pura). Com es va discutir per a la mostra de residus, una separació neta no serà possible com a CaO, MgO, Al2 O3 Els minerals que porten es mouen en la mateixa direcció que l'hematita, i per tant augmentar el contingut de Fe SiO2 S'ha de reduir el contingut. Suposant que la totalitat del contingut de Fe en aquesta mostra està associat a l'hematita (Fe2O3) i que els únics òxids continguts en els minerals de ganga són SiO2, CaO, MgO, Al2O3 i MnO; llavors el contingut de Fe en el producte seria donat per:
Fe(%)=(100-SiO2-CaO+MgO+Al2O3+MnO+LOI*0.6994
On, 0.6994 és el percentatge de Fe en hematita pura. Cal tenir en compte que l'Eq.5 inclou la LOI, mentre que l'Eq.4 no. Per a la mostra d'itabirita, la LOI s'associa a la presència de carbonats, mentre que per a la mostra de residus s'associa a minerals que contenen Fe.
Evidentment, tant per a les mostres de residus com per a les d'itabirita és possible augmentar significativament el contingut de Fe reduint el contingut de SiO2; No obstant això, com es mostra a l'Eq.4 i l'Eq.5, el contingut màxim de Fe assolible estarà limitat per la direcció del moviment i la concentració d'òxids associats als minerals de ganga.
En principi, la concentració de Fe en ambdues mostres es podria augmentar encara més mitjançant una segona passada del separador STET en la qual CaO,MgO Al2 O3 i MnOEls minerals que contenen es podrien separar dels minerals que contenen Fe. Aquesta separació seria possible si la major part del quars de la mostra s'eliminés durant una primera passada. En absència de quars, Alguns dels minerals de ganga restants haurien de carregar-se en la direcció oposada a la goethita, hematita i magnetita, que donaria lloc a un augment del contingut de Fe. Per exemple, per a la mostra d'itabirita i basat en la localització de dolomita i hematita en la sèrie triboelectrostàtica (Veure taula 4), La separació dolomita/hematita hauria de ser possible, ja que la dolomita té una forta tendència a carregar-se positivament en relació amb l'hematita.
Després d'haver discutit el contingut màxim de Fe assolible, cal una discussió sobre els requisits d'alimentació per a la tecnologia. El separador de cinturó tribo-electrostàtic STET requereix que el material d'alimentació estigui sec i mòlt finament. Quantitats molt petites d'humitat poden tenir un gran efecte sobre la càrrega tribo diferencial i, per tant, la humitat de l'alimentació s'ha de reduir a <0.5 wt.% (en anglès). A més a més, El material d'alimentació s'ha de moldre prou fi per alliberar materials de ganga i ha de ser com a mínim 100% Passant malla 30 (600 Um). Almenys per a la mostra de residus, el material s'hauria de deshidratar seguit d'una etapa d'assecat tèrmic, mentre que per a la mòlta de mostres d'itabirita juntament amb, o segueix per, seria necessari l'assecat tèrmic abans del benefici amb el separador STET.
La mostra de residus es va obtenir d'un circuit de concentració magnètica de descalçament-flotació-flotació existent i es va recollir directament d'una presa de residus. Les humitats típiques de la pasta dels residus haurien d'estar al voltant 20-30% i per tant els residus haurien de ser assecats mitjançant separació líquid-sòlid (deshidratació) seguit d'assecat tèrmic i desaglomeració. Es fomenta l'ús de la deshidratació mecànica abans de l'assecat, ja que els mètodes mecànics tenen un consum d'energia relativament baix per unitat de líquid eliminat en comparació amb els mètodes tèrmics. Sobre 9.05 Es requereixen Btu per lliura d'aigua eliminada per filtració durant l'assecat tèrmic, D'altra banda, requereix al voltant 1800 Btu per lliura d'aigua evaporada [13]. Els costos associats amb el processament de residus de ferro dependran en última instància de la humitat mínima possible durant la deshidratació i dels costos energètics associats a l'assecat.
La mostra d'itabirita es va obtenir directament d'una formació de ferro itabirita i, per tant, per processar aquesta mostra el material hauria de ser sotmès a trituració i mòlta seguits d'assecat tèrmic i desaglomeració. Una possible opció és l'ús de molins de rodets escombrats d'aire calent, en què es podia aconseguir la mòlta i l'assecat duals en un sol pas. Els costos associats al processament del mineral d'itabirita dependran de la humitat de l'alimentació, granulometria de pinsos i sobre els costos energètics associats a la mòlta i l'assecat.
Per a ambdues mostres és necessària la desaglomeració després que el material s'hagi assecat per garantir que les partícules s'alliberin les unes de les altres. La desaglomeració es pot realitzar conjuntament amb l'etapa d'assecat tèrmic, permetent una transferència de calor eficient i un estalvi d'energia.
Els resultats a escala de banc presentats aquí demostren una forta evidència de càrrega i separació de minerals que contenen Fe del quars mitjançant la separació de cinturons triboelectrostàtics.
Per a la mostra de residus, el contingut de Fe es va incrementar a partir de 29.89% a 53.75%, de mitjana, amb un rendiment massiu de 23.30%, que correspon als valors de recuperació de Fe i rebuig de sílice de 44.17% i 95.44%, respectivament. Per a la mostra d'itabirita, el contingut de Fe es va augmentar de 47.68 % a 57.62%, de mitjana, amb un rendiment massiu de 65.0%, que correspon als valors de recuperació de Fe i rebuig de sílice de 82.95% i 86.53%, respectivament. Aquests resultats es van completar amb un separador més petit i menys eficient que el separador comercial STET.
Les troballes experimentals indiquen que tant per a les mostres de residus com per a les mostres d'itabirita el contingut màxim de Fe assolible dependrà del contingut mínim de quars assolible. A més a més, aconseguir graus de Fe més alts pot ser possible mitjançant una segona passada del separador de cinturó STET.
Els resultats d'aquest estudi van demostrar que les multes de mineral de ferro de baix grau es poden actualitzar mitjançant el separador de cinturó tribo-electrostàtic STET. Es recomana més treballs a escala de planta pilot per determinar el grau de concentrat de ferro i la recuperació que es pot aconseguir. Basat en l'experiència, la recuperació i/o qualificació del producte millorarà significativament en el processament a escala pilot, en comparació amb el dispositiu de prova a escala de banc utilitzat durant aquests assajos de mineral de ferro. El procés de separació triboelectrostàtica STET pot oferir avantatges significatius respecte als mètodes convencionals de processament de minerals de ferro.
