Vælg sprog:
Lucas Rojas Mendoza, ST udstyr & Teknologi, USA
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST udstyr & Teknologi, USA
Kyle Flynn, ST udstyr & Teknologi, USA
Abhishek Gupta, ST udstyr & Teknologi, USA
ST udstyr & Technology LLC (STET) har udviklet en roman processing system baseret på tribo-elektrostatiske bælte adskillelse, der giver den mineralske forarbejdningsindustrien et middel til at beneficiate fine materialer med en energi-effektiv og fuldstændig tør teknologi. In contrast to other electrostatic separation processes that are typically limited to particles >75μm i størrelse, STET triboelektriske bælte separator er velegnet til separation af meget fine (<1µm) til moderat grov (500µm) Partikler, med meget høj overførselshastighed. The STET tribo-electrostatic technology has been used to process and commercially separate a wide range of industrial minerals and other dry granular powders. Her, bench-scale results are presented on the beneficiation of low-grade Fe ore fines using STET belt separation process. Bench-scale testing demonstrated the capability of the STET technology to simultaneously recover Fe and reject SiO2 from itabirite ore with a D50 of 60µm and ultrafine Fe ore tailings with a D50 of 20µm. The STET technology is presented as an alternative to beneficiate Fe ore fines that could not be successfully treated via traditional flowsheet circuits due to their granulometry and mineralogy.
Jernmalm er den fjerde mest almindelige element i jordskorpen [1]. Jern er afgørende for stål fremstilling og derfor et vigtigt materiale til global økonomisk udvikling [1-2]. Jern er også meget udbredt i konstruktion og fremstilling af køretøjer [3]. De fleste af jernmalm ressourcer er sammensat af metamorfoseret stribede jern formationer (BIF) hvori jern er almindeligt forekommende i form af oxider, hydroxider og i mindre grad karbonater [4-5]. En særlig type jern formationer med højere karbonat indholdet er Dolomitsand itabirites, som er et produkt af dolomitization og metamorphism BIF indbetalinger [6]. De største jernmalm indskud i verden kan findes i Australien, Kina, Canada, Ukraine, Indien og Brasilien [5].
Den kemiske sammensætning af jernmalm har en tilsyneladende bred vifte i kemiske sammensætning især for Fe indhold og tilknyttede gangbjergart mineraler [1]. Store jern mineraler forbundet med de fleste af jernmalm er hæmatit, goethit, limonit og magnetit [1,5]. De vigtigste forurenende stoffer i jernmalm er SiO2 og Al2O3 [1,5,7]. Typiske silica og aluminiumoxid forsynet med mineraler i jernmalm er kvarts, kaolinit, gibbsite, diaspore og korund. Af disse det er ofte observeret, at kvarts er den gennemsnitlige silica bærer mineral og kaolinit og gibbsite er to-main alumina forsynet med mineraler [7].
Iron ore ekstraktion foretages hovedsagelig gennem åben pit minedriften, resulterer i betydelige tailings generation [2]. Iron ore produktionssystem indebærer sædvanligvis tre faser: minedrift, forarbejdning og pelleteringen aktiviteter. Af disse, behandlingen sikrer, at en tilstrækkelig jern grade og kemi er opnået før den pelletizing fase. Behandling omfatter knusning, klassificering, fræsning og koncentration med henblik på at øge jernindhold samtidig reducere mængden af gangbjergart mineraler [1-2]. Hver mineralske indbetaling har sin egen unikke karakteristika med hensyn til jern og gangbjergart forsynet med mineraler, og det kræver derfor en anden koncentration teknik [7].
Magnetisk separation er typisk brugt i forberednings af høj kvalitet jernmalm hvor de dominerende jern mineraler er ferro og Paramagnetiske [1,5]. Våd og tør lavintensive magnetisk separation (LIMS) teknikker bruges til at behandle malm med stærke magnetiske egenskaber såsom magnetit, mens vådt højintensive magnetisk separation bruges til at adskille de Fe-bærende mineraler med svag magnetiske egenskaber såsom hæmatit fra gangbjergart mineraler. Jern malm sådan goethit og limonit er almindeligt forekommende i tailings og ikke adskille meget godt ved enten teknik [1,5]. Magnetiske metoder nuværende udfordringer med hensyn til deres lav kapacitet og kravet om jernmalm at være modtagelige for magnetfelter [5].
Flydeanordninger, På den anden side, bruges til at reducere indholdet af urenheder i lav kvalitet jernmalm [1-2,5]. Jernmalm kan være koncentreret enten ved direkte anioniske flotation af jernoxider eller tilbageføre kationiske flotation af silica, men omvendt kationiske flotation forbliver den mest populære flotation rute, der anvendes i jernindustrien [5,7]. Brug af flotation dens begrænsede omkostninger af reagenser, tilstedeværelsen af silica og aluminiumoxid-rige slimes og tilstedeværelsen af karbonat mineraler [7-8]. Desuden, flotation kræver spildevandsbehandling og brug af downstream afvanding for tør endelige programmer [1].
Brug af flotation for koncentrationen af jern omfatter også desliming som flydende i overværelse af bøder resultater i nedsat effektivitet og høj reagens omkostninger [5,7]. Desliming er særligt kritiske for fjernelse af aluminiumoxid som adskillelsen af gibbsite fra hæmatit eller goethit af enhver overfladeaktive stoffer er ganske vanskeligt [7]. De fleste af alumina forsynet med mineraler forekommer i de finere størrelsesområde (<20Um) giver mulighed for dens fjernelse gennem afslimning. Samlede, en høj koncentration af bøder (<20Um) og aluminiumoxid øger den krævede kationiske mikrokationisk samlerdosis og nedsætter selektiviteten dramatisk [5,7].
Desuden, the presence of carbonate minerals – such as in dolomitic itabirites- can also deteriorate flotation selectivity between iron minerals and quartz as iron ores containing carbonates such as dolomite do not float very selectively. Dissolved carbonates species adsorb on the quartz surfaces harming the selectivity of flotation [8]. Flotation can be reasonably effective in upgrading low-grade iron ores, but it is strongly dependent on the ore mineralogy [1-3,5]. Flotation of iron ores containing high alumina content will be possible via desliming at the expense of the overall iron recovery [7], while flotation of iron ores containing carbonate minerals will be challenging and possibly not feasible [8].
Modern processing circuits of Fe-bearing minerals may include both flotation and magnetic concentration steps [1,5]. F.eks., magnetic concentration can be used on the fines stream from the desliming stage prior to flotation and on the flotation rejects. The incorporation of low and high intensity magnetic concentrators allows for an increase in the overall iron recovery in the processing circuit by recovering a fraction of the ferro and paramagnetic iron minerals such as magnetite and hematite [1]. Goethite is typically the main component of many iron plant reject streams due to its weak magnetic properties [9]. In the absence of further downstream processing for the reject streams from magnetic concentration and flotation, the fine rejects will end up disposed in a tailings dam [2]. Tailings disposal and processing have become crucial for environmental preservation and recovery of iron valuables, Henholdsvis, and therefore the processing of iron ore tailings in the mining industry has grown in importance [10].
Clearly, the processing of tailings from traditional iron beneficiation circuits and the processing of dolomitic itabirite is challenging via traditional desliming-flotation-magnetic concentration flowsheets due to their mineralogy and granulometry, and therefore alternative beneficiation technologies such as tribo-electrostatic separation which is less restrictive in terms of the ore mineralogy and that allows for the processing of fines may be of interest.
Tribo-elektrostatisk adskillelse udnytter elektriske ladningsforskelle mellem materialer, der produceres ved overfladekontakt eller triboelektrisk opladning. På forenklede måder, når to materialer er i kontakt, the material with a higher affinity for electron gains electrons thus charges negative, mens materiale med lavere elektron affinitet afgifter positivt. I princippet, low-grade iron ore fines and dolomitic itabirites that are not processable by means of conventional flotation and/or magnetic separation could be upgraded by exploiting the differential charging property of their minerals [11].
Here we present STET tribo-electrostatic belt separation as a possible beneficiation route to concentrate ultrafine iron ore tailings and to beneficiate dolomitic itabirite mineral. The STET process provides the mineral processing industry with a unique water-free capability to process dry feed. The environmentally friendly process can eliminate the need for wet processing, downstream waste water treatment and required drying of final material. Derudover, STET-processen kræver kun ringe forbehandling af mineralet og fungerer ved høj kapacitet – op til 40 toner i timen. Energiforbruget er mindre end 2 kilowatt-timer pr. ton forarbejdet materiale.
Materialer
To fine lavkvalitetskul jernmalm blev brugt i denne serie af tests. Den første malm bestod af en ultrafine Fe malm tailings prøve med en D50 af 20 µm og den anden prøve en itabirite jernmalm prøve med en D50 af 60 µm. Begge prøver præsentere udfordringer under deres forberednings og ikke kan behandles effektivt via traditionelle desliming-flotation-magnetiske koncentration kredsløb på grund af deres kornstørrelse og mineralogi. Begge prøver blev indhentet fra minedrift i Brasilien.
Den første prøve blev indhentet fra en eksisterende desliming-flotation-magnetiske koncentration kredsløb. Prøven blev indsamlet fra en tailings dæmning, derefter tørret, homogeniseret og emballeret. Den anden prøve er fra en itabirite jern dannelse i Brasilien. Prøven blev knust og sorteret efter størrelse, og den fine fraktion, der blev opnået fra klassificeringsfasen, gennemgik senere flere stadier af desliming indtil en D98 af 150 μm blev opnået. Prøven blev derefter tørret, homogeniseret og emballeret.
Partikelstørrelsesfordelinger (Psd) blev bestemt ved hjælp af en laser diffraktion partikelstørrelse analysator, en Malvern's Mastersizer 3000 E. Begge prøver var også kendetegnet ved tab-på-tænding(LOI), XRF og XRD. Tabet ved antændelse (LOI) blev bestemt ved at placere 4 gram prøve i en 1000 ºC ovn til 60 referat og rapportering af LOI på grundlag af de modtagne. Analysen af den kemiske sammensætning blev afsluttet ved hjælp af en bølgelængdespredningssprednings-fluorescens (WD-XRF) instrument og de vigtigste krystallinske faser blev undersøgt ved XRD teknik.
Den kemiske sammensætning og LOI til tailingsprøven (Tailings), og for itabirite jern dannelse prøve (Itabirite), vises i Tabel 1 partikelstørrelsesfordelinger for begge prøver er vist i fig. 1. For tailings prøve de vigtigste Fe genindvindes faser er goethite og hæmatit, og de vigtigste gangue mineral er kvarts (Figen 4). For itabiriteprøven er de vigtigste Fe-genvindbare faser hæmatit, og de vigtigste gangue mineraler er kvarts og dolomit (Figen 4).
Tabel 1. Resultat af kemisk analyse for større elementer i tailings og Itabirite prøver.
| Prøve | Grade (wt%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | MnO | MgO | Cao | LOI** | Andre | |
| Tailings | 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 |
Fordeling af partikelstørrelse
Metoder
En serie af eksperimenter blev designet til at undersøge effekten af forskellige parametre på jern bevægelse i både jern prøver ved hjælp af STET proprietære tribo-elektrostatiske bælte separator teknologi. Eksperimenter blev udført ved hjælp af en bænk Skalaseparator tribo-elektrostatiske bælte, herefter benævnt 'benchtop seperator'. Bænk-skala test er den første fase af en tre-faset teknologi implementeringsprocessen (Se tabel 2) herunder bænkstørrelse evaluering, pilot-skala test og kommerciel målestok gennemførelse. Benchtopseparatoren anvendes til screening for tegn på tribo-elektrostatisk opladning og til at afgøre, om et materiale er en god kandidat til elektrostatisk beneficiation. De væsentligste forskelle mellem de enkelte udstyrselementer fremgår af tabel 2. Mens det udstyr, der anvendes i hver fase, varierer i størrelse, driftsprincippet er grundlæggende det samme.
Tabel 2. Trefaset implementeringsproces ved hjælp af STET tribo-elektrostatisk seleseparatorteknologi
| Fase | Bruges til: | Elektrode Dimensioner (W x L) cm | Type af Proces/ |
|---|---|---|---|
| Bænk skala Evaluering | Kvalitative Evaluering | 5*250 | Batch |
| Pilotskala Test | Kvantitative Evaluering | 15*610 | Batch |
| Kommercielle Skala Gennemførelsen | Kommercielle Produktion | 107 *610 | Kontinuerlig |
STET-driftsprincippet
Operation princip separator, der bygger på tribo-elektrostatisk opladning. I tribo-elektrostatiske bælte separator (Tal 2 og 3), materialet føres ind i den snævre kløft 0.9 – 1.5 cm mellem to parallelle plane elektroder. Partiklerne debiteres triboelectrically ved interparticle kontakt. De positivt ladede mineral(s) og den negativt ladede mineral(s) er tiltrukket af overfor elektroder. Inde separatoren er partikler fejet op af en kontinuerlig bevægelige open-mesh bælte og formidles i modsatte retninger. Bæltet er lavet af plastmateriale og flytter partiklerne ved siden af hver elektrode mod modsatte ender af separatoren. Modstrømsstrømmen af de adskillende partikler og kontinuerlig triboelektrisk opladning ved partikelpartikelkollisioner giver mulighed for en multistageadskillelse og resulterer i fremragende renhed og restitution i en enkeltpasenhed. Triboelektriske Belt separator teknologien er blevet brugt til at adskille en lang række materialer, herunder blandinger af glasholdige aluminosilicater/Carbon (flyveaske), calcite/kvarts, talc/magnesit, og barite/kvarts.
Samlede, separatordesignet er relativt enkelt med bæltet og tilhørende ruller som de eneste bevægelige dele. Elektroderne er stationære og består af en passende holdbart materiale. Separatorelektrodens længde er ca. 6 Meter (20 ft.) og bredden 1.25 Meter (4 ft.) for kommercielle enheder i fuld størrelse. Den høje remhastighed muliggør meget høje gennemløb, op til 40 tons i timen for kommercielle enheder i fuld størrelse. Strømforbruget er mindre end 2 kilowatt-timer pr. ton materiale, der forarbejdes med det meste af den effekt, der forbruges af to motorer, der driver bæltet.
Skematisk af triboelektriske bælte separator
Detalje af adskillelse zone
Som det kan ses i tabel 2, den væsentligste forskel mellem benchtop separator og pilot-skala og kommerciel-skala separatorer er, at længden af benchtop separator er ca 0.4 gange længden af pilot-skala og kommerciel-skala enheder. Som separatoren er effektivitet en funktion af elektrode længde, bænk-skala test kan ikke bruges som en erstatning for pilot-skala test. Pilot-skalatest er nødvendig for at bestemme omfanget af den adskillelse, som STET-processen kan opnå, og for at afgøre, om STET-processen kan opfylde produktmålene under givne. I stedet, benchtopseparatoren anvendes til at udelukke kandidatmaterialer, der sandsynligvis ikke vil påvise nogen væsentlig adskillelse på pilotskala-niveau. Resultater opnået på bænken-skalaen vil være ikke-optimeret, og den observerede adskillelse er mindre, end hvilken der ville blive observeret på en stetseparator af handelsstørrelse.
Test på pilotanlægget er nødvendig forud for udrulning i kommerciel skala, men, afprøvning på bænkskalaen fremmes som den første fase af implementeringsprocessen for et givet materiale. Desuden, i tilfælde, hvor materialetilgængeligheden er begrænset, benchtop separatoren er et nyttigt redskab til screening af potentielle vellykkede projekter (Dvs., projekter, hvor kunde- og industrikvalitetsmål kan opfyldes ved hjælp af STET-teknologi).
Test af bænkskala
Standardprocesforsøg blev udført omkring det specifikke mål om at øge Fe-koncentrationen og reducere koncentrationen af ganguemineraler. Forskellige variabler blev undersøgt for at maksimere jern bevægelse og for at bestemme retningen af bevægelse af forskellige mineraler. Den bevægelsesretning, der observeres under prøven på bordpladen, er tegn på bevægelsesretningen på pilotanlægget og den kommercielle skala.
De undersøgte variabler omfattede relativ luftfugtighed (Rh), Temperatur, elektrode polaritet, selehastighed og anvendt spænding. Af disse, RH og temperatur alene kan have en stor effekt på differential tribo-opladning og dermed på adskillelse resultater. Derfor, optimale RH- og temperaturforhold blev bestemt, før man undersøgte effekten af de resterende variabler. To polaritetsniveauer blev udforsket: Jeg) top elektrode polaritet positiv og ii) top elektrode polaritet negativ. Til STET-separatoren, under et givet polaritetsarrangement og under optimale RH- og temperaturforhold, bælte hastighed er det primære justeringshåndtaget for optimering produkt kvalitet og mass opsving. Test på bænken separator hjælper kaste lys virkningen af visse operationelle variabler på tribo-elektrostatisk opladning for en given mineral prøve, og derfor opnåede resultater og tendenser kan anvendes, vis grad, at indsnævre antallet af variabler og eksperimenter skal udføres på pilot plant skala. Tabel 3 viser rækken adskillelse betingelser anvendes som en del af fase 1 evalueringsprocessen for tailings og itabirite prøver.
Tabel 3 viser en liste over forskellige adskillelse forhold
| Parameter | Enheder | Værdiområde | |
|---|---|---|---|
| Tailings | Itabirite | ||
| Top elektrode Polaritet | - | Positiv- Negativ | Positiv- Negativ |
| Elektrodespænding | -kV/+kV | 4-5 | 4-5 |
| Feed-relativ Fugtighed (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Fodertemperatur | °F (°C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Bælte hastighed | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Elektrodegab | Inches (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Tests blev udført på benchtop separatoren batch betingelser, med feed prøver af 1.5 lbs. pr. test. En flush køres ved hjælp af 1 lb. materiale blev introduceret i mellem tests for at sikre, at enhver mulig fremførsel effekt fra den tidligere tilstand ikke var taget. Før testning blev startet materiale blev homogeniseret og prøve poser indeholdende både løbe og flush materiale blev udarbejdet. I begyndelsen af hvert eksperiment er temperaturen og den relative luftfugtighed (Rh) blev målt ved hjælp af en Vaisala HM41 håndholdt fugtigheds- og temperatursonde. Temperaturområdet og RH på tværs af alle eksperimenter blev 70-90 °F (21.1-32.2 (°C) og 1-39.6%, Henholdsvis. Sådan testes en lavere RH- og/eller højere temperatur, foder- og skylleprøver blev opbevaret i en tørreovn ved 100 °C for tider mellem 30-60 Minutter. I modsætning hertil, højere RH-værdier blev opnået ved at tilsætte små mængder vand til materialet, efterfulgt af homogenisering. Efter RH og temperatur blev målt på hver feed prøve, det næste skridt var at indstille elektrode polaritet, bælte hastighed og spænding til det ønskede niveau. Kløften værdier blev holdt konstant på 0.4 inches (10.2 mm) under de prøvning kampagner for tailings og itabirite prøver.
Forud for hver test, en lille feed delprøve indeholder ca 20 g blev indsamlet (udpeget som "Foder"). Efter indstilling af alle operation variabler, materialet blev ført ind i benchtop separatoren ved hjælp af en elektrisk vibrerende feeder gennem midten af benchtop separator. Der blev indsamlet prøver ved afslutningen af hvert forsøg, og vægtene af produktets 1 (betegnet som 'E1') og produktets afslutning 2 (betegnet som 'E2') blev bestemt ved hjælp af en juridisk-for-handel tælle skala. Efter hver test, små underprøver, der indeholder ca. 20 g af E1 og E2 blev også indsamlet. Masseudbyttet til E1 og E2 er beskrevet af:
HvorYE1 og YE2 er masseudbyttet til E1 og E2, Henholdsvis; og er de prøvevægte, der indsamles til separatorprodukterne E1 og E2, Henholdsvis. For begge prøver, Fe-koncentrationen blev øget til produkt E2.
For hvert sæt underprøver (Dvs., Feed, E1 og E2) LOI og XRF's sammensætning af hovedoxider blev bestemt. Fe2 O3 indholdet blev bestemt ud fra de værdier,. For tailings-prøven vil LOI direkte vedrøre indholdet af goetit i prøven, da de funktionelle hydroxylgrupper i goetit oxideres til H2 OG [10]. Tværtimod, for itabiritprøven vil LOI direkte vedrøre integren af karbonater i prøven, calcium- og magnesiumcarbonater nedbrydes til deres hovedoxider, hvilket resulterer i frigivelse af Co2G og sub sekventiel prøvetabsvægt. XRF perler blev fremstillet ved at blande 0.6 gram mineralprøve med 5.4 gram lithium tetraborat, som blev udvalgt på grund af den kemiske sammensætning af både tailings og itabirite prøver. XRF analyse blev normaliseret for LOI.
Endelig, Fe opsving EFe til produkt (E2) og Sio2 Afvisning QSi blev beregnet. EFe er den procentdel af Fe, der er genvundet i koncentratet til den oprindelige foderprøve, og Qsio2 er procentdelen af, der er fjernet fra den oprindelige foderprøve. EFe og QSi er beskrevet af:
Hvor CJeg,(Feed,E1,E2) er den normaliserede koncentrationsprocent for delprøvens i-komponent (F.eks., Fe, Sio2)
Prøver Mineralogi
XRD-mønsteret, der viser større mineralfaser for tailings- og itabiriteprøverne, er vist i Fig. 4. For tailings prøve de vigtigste Fe genindvindes faser er goethite, hæmatit og magnetit, og de vigtigste gangue mineral er kvarts (Figen 4). For eksemplet itabirite Fe Genoprettelige hovedfaser er hæmatit og magnetit og de vigtigste gangbjergart mineraler er kvarts og dolomit. Magnetit vises i spor koncentrationer i begge prøver. Ren hæmatit, goethit, og magnetit indeholder 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Henholdsvis.
D mønstre. A – tailings prøve, B – Itabirite prøve
Bænk-skala eksperimenter
Der blev udført en række testkørsler på hver mineralprøve med det formål at maksimere Fe og Sio2 Indhold. Arter, der koncentrerer sig om E1, vil være tegn på en negativ opladningsadfærd, mens artskoncentrationen til E2 til en positiv opladningsadfærd. Højere bæltehastigheder var gunstige for behandlingen af tailings-prøven; men, virkningen af denne variabel alene viste sig at være mindre signifikant for itabiriteprøven.
Gennemsnitsresultaterne for tailings- og itabiriteprøverne præsenteres i fig. 5, som blev beregnet ud fra 6 og 4 Eksperimenter, Henholdsvis. Figen 5 udviser gennemsnitligt masseudbytte og kemi for foder og produkter E1 og E2. Derudover, hver plot præsenterer forbedring eller fald i koncentrationen (E2- Feed) for hver prøve komponent F.eks., Fe, Sio2 Positive værdier er knyttet til en forøgelse af koncentrationen til E2, mens negative værdier er knyttet til et fald i koncentration til E2.
Fig.5. Gennemsnitlige masse udbytter og kemi for foder, E1 og E2 produkter. Fejllinjer udgør 95% konfidensintervaller.
For mindstekartofler blev Fe eksempelindhold forøget fra 29.89% til 53.75%, i gennemsnit, ved et masseudbytte YE2 – eller global massegenopretning – af 23.30%. Dette svarer til Fe opsving ( og silica afvisning (QE2 ) værdier af 44.17% og 95.44%, Henholdsvis. LOI-indholdet er blevet forhøjet fra 3.66% til 5.62% hvilket indikerer, at stigningen i Fe-indhold er relateret til en stigning i goethite-indhold (Figen 5).
For itabirite prøve Fe indhold blev øget fra 47.68% til 57.62%, i gennemsnit, ved et masseudbytte YE2 -af 65.0%. Dette svarer til Fe opsving EFe( og silica afvisning (Qsio2) værdier af 82.95% og 86.53%, Henholdsvis. Loi-programmet, MgO- og CaO-indholdet blev øget fra 4.06% til 5.72%, 1.46 til 1.87% og fra 2.21 til 3.16%, Henholdsvis, hvilket indikerer, at dolomit bevæger sig i samme retning som febærende mineraler (Figen 5).
For begge prøver,Al2 O3 , MnO og P ser ud til at oplade i samme retning som Fe-bærende mineraler (Figen 5). Selv om det ønskes at mindske koncentrationen af disse tre arter, den samlede koncentration af Sio2, Al2 , O3 , YE2 MnO og P er faldende for begge prøver, og derfor den samlede effekt opnås ved hjælp af benchtop separator er ekstraudstyr i produkt Fe klasse og et fald i den forurenende stoffer koncentration.
Samlede, benchtop test påvist bevis af effektiv opladning og adskillelse af jern og silica partikler. Lovende laboratorium skala resultaterne tyder på, at pilotstørrelse tests herunder første og anden passerer bør udføres.
Diskussion
De eksperimentelle data tyder på, at STET-separatoren resulterede i en betydelig stigning i Fe-indholdet, samtidig med at Sio2 Indhold.
Efter at have påvist, at triboelektrisk adskillelse kan resultere i en betydelig stigning i Fe-indholdet, en diskussion om betydningen af resultaterne, om det maksimalt opnåelige Fe-indhold og om teknologiens foderbehov er nødvendig.
Sådan startes, det er vigtigt at diskutere den tilsyneladende opladningsadfærd af mineralarter i begge prøver. For tailings-prøven var hovedkomponenterne feoxider og kvarts, og eksperimentelle resultater viste, at Fe-oxider koncentrerede sig til E2, mens kvarts koncentrerede sig om E1. På forenklede måder, man kan sige, at feoxidpartikler fik en positiv ladning, og at kvartspartikler fik en negativ ladning. Denne adfærd er i overensstemmelse med den triboelectrostatic karakter af begge mineraler som vist af Ferguson (2010) [12]. Tabel 4 viser den tilsyneladende triboelektriske serie for udvalgte mineraler baseret på induktiv adskillelse, og det viser, at kvarts er placeret i bunden af opladningsserien, mens goethite, magnetit og hæmatit er placeret højere oppe i serien. Mineraler i toppen af serien vil have en tendens til at opkræve positive, mens mineraler i bunden vil have tendens til at erhverve en negativ ladning.
På den anden side, for itabiriteprøven var hovedkomponenterne hæmatit, kvarts og dolomit og eksperimentelle resultater viste, at feoxider og dolomit koncentrerede sig til E2, mens kvarts koncentrerede sig til E1. Dette indikerer, at hæmatitpartikler og dolomit fik en positiv ladning, mens kvartspartikler fik en negativ ladning. Som det kan ses i tabel 4, karbonater er placeret øverst i den tribo-elektrostatiske serie, hvilket indikerer, at karbonatpartikler har tendens til at opnå en positiv, og som følge heraf skal koncentreres til E2. Både dolomit og hæmatit var koncentreret i samme retning, indikerer, at den samlede effekt for hæmatitpartikler i nærværelse af kvarts og dolomit var at opnå en positiv ladning.
Den mineralogiske arts bevægelsesretning i hver prøve er af afgørende betydning, da det vil bestemme den maksimalt opnåelige Fe-kvalitet, der kan opnås ved hjælp af et enkelt gennemløb ved hjælp af tribo-elektrostatisk bælteseparatorteknologi.
For tailings- og itabiriteprøverne bestemmes det maksimalt opnåelige Fe-indhold af tre faktorer: Jeg) Mængden af Fe i Fe-bærende mineraler; Ⅱ) minimumskvarts (Sio2 ) indhold, der kan opnås, og; Iii) Antallet af forurenende stoffer i den samme retning som Fe-bærende mineraler. For eksemplet tailings er de vigtigste forurenende stoffer i den samme retning af Fe-bærende mineraler Al2 O3 MnO forsynet med mineraler, mens de vigtigste forurenende stoffer for itabiriteprøven er Cao MgO Al2 O3 forsynet med mineraler.
| Mineralnavn | Opkrævet afgift (Tilsyneladende) |
|---|---|
| Apatit | +++++++ |
| Karbonater | ++++ |
| Monazite | ++++ |
| Titanomagnetite | . |
| Ilmenite | . |
| Rutile | . |
| Leucoxene | . |
| Magnetit/hæmatit | . |
| Spinels | . |
| Granat | . |
| Staurolite | - |
| Ændret ilmenite | - |
| Goethite | - |
| Zircon | -- |
| Epidote | -- |
| Tremolite | -- |
| Hydrous silikater | -- |
| Aluminosilicates | -- |
| Tourmaline | -- |
| Actinolit | -- |
| Pyroxen | --- |
| Titanit | ---- |
| Feldspat | ---- |
| Kvarts | ------- |
Tabel 4. Tilsyneladende triboelektriske serien for udvalgte mineraler baseret på induktive adskillelse. Ændret fra DN Ferguson (2010) [12].
For eksemplet mindstekartofler, Fe indhold blev målt på 29.89%. XRD data indikerer, at den fremherskende fase goethit, efterfulgt af hæmatit, og derfor ville det maksimalt opnåelige Fe-indhold, hvis en ren adskillelse var mulig, være mellem 62.85% og 69.94% (som er Fe indholdet af ren goethite og hæmatit, Henholdsvis). Nwo, en ren adskillelse er ikke mulig, da Al2, O3 MnO og P-bærende mineraler bevæger sig i samme retning som de Fe-bærende mineraler, og derfor vil enhver stigning i Fe-indholdet også resultere i en stigning i disse forurenende stoffer. Derefter, for at øge Fe-indholdet, mængden af kvarts til E2 skal reduceres betydeligt til det punkt, det opvejer bevægelsen af , MnO og P til produkt (E2). Som vist i tabel 4, kvarts har en stærk tendens til at erhverve en negativ ladning, og derfor vil det i mangel af andre mineraler, der har en tilsyneladende negativ opladningsadfærd, være muligt at reducere indholdet til produktet betydeligt (E2) ved hjælp af en første gennemløb ved hjælp af triboelectrostatic bælte separator teknologi.
F.eks., hvis vi antager, at alt Fe-indholdet i tailings-prøven er forbundet med goethite (Feo(Åh)), og at de eneste gangueoxider er Sio2, Al2O3 og MnO, så fe indhold til produkt vil blive givet af:
Fe(%)=(100-Sio2 – (Al2 O3 + MnO*0.6285
Hvor, 0.6285 er procentdelen af Fe i ren goethite. Eq.4 skildrer den konkurrerende mekanisme, der finder sted for at koncentrere Fe som Al2O3 + MnO stiger, mens Sio2 Falder.
For itabiriteprøven blev Fe-indholdet målt ved 47.68%. XRD-data viser, at den fremherskende fase er hæmatit, og derfor ville det maksimalt opnåelige Fe-indhold, hvis en ren adskillelse var mulig, være tæt på 69.94% (som er Fe indholdet af ren hæmatit). Da det blev diskuteret for tailings prøve en ren adskillelse vil ikke være muligt som CaO, MgO, Al2 O3 bærende mineraler bevæger sig i samme retning som hæmatit, og derfor at øge Fe-indholdet Sio2 indholdet skal reduceres. Hvis det antages, at hele Fe-indholdet i denne prøve er forbundet med hæmatit (Fe2O3) og at de eneste oxider, der er indeholdt i ganguemineraler, er Sio2, Cao, MgO, Al2O3 og MnO; derefter vil Fe-indholdet i produktet blive givet af:
Fe(%)=(100-Sio2-CaO+MgO+Al2O3+MnO+LOI*0.6994
Hvor, 0.6994 er procentdelen af Fe i ren hæmatit. Det skal bemærkes, at Eq.5 omfatter LOI, mens Eq.4 ikke. For itabirite prøve, LOI er forbundet med tilstedeværelsen af karbonater, mens den for tailingsprøven er forbundet med febærende mineraler.
Åbenbart, for både tailings- og itabiriteprøver er det muligt at øge Fe-indholdet betydeligt ved at reducere indholdet af Sio2; men, som vist i Eq.4 og Eq.5, det maksimalt opnåelige Fe-indhold vil blive begrænset af bevægelsesretningen og koncentrationen af oxider, der er forbundet med ganguemineraler.
I princippet, koncentrationen af Fe i begge prøver kunne øges yderligere ved hjælp af en anden pass på STET-separatoren, hvor Cao,MgO Al2 O3 og MnObærende mineraler kan adskilles fra fe-bærende mineraler. En sådan adskillelse ville være mulig, hvis det meste af kvarts i prøven blev fjernet under et første gennemløb. I mangel af kvarts, nogle af de resterende gangue mineraler bør i teorien afgift i den modsatte retning af goethite, hæmatit og magnetit, hvilket ville resultere i øget Fe-indhold. F.eks., for eksemplet itabirite og baseret på placeringen af Dolomit og hæmatit i triboelectrostatic-serien (Se tabel 4), dolomit/hæmatit adskillelse bør være muligt som dolomit har en stærk tendens til at opkræve positive i forhold til hæmatit.
At have drøftet den maksimalt opnåelige Fe indholdet er en diskussion på de foder krav for teknologi nødvendig. STET tribo-elektrostatiske bælte separator kræver fodermiddel skal være tørt og fint formalet. Meget små mængder fugt kan have en stor effekt på differentialtrisk tribo-opladning, og derfor bør foderfugtigheden reduceres til <0.5 wt.%. Derudover, the feed material should be ground sufficiently fine to liberate gangue materials and should be at least 100% passing mesh 30 (600 Um). At least for the tailings sample, the material would have to be dewatered followed by a thermal drying stage, while for the itabirite sample grinding coupled with, or follow by, thermal drying would be necessary prior to beneficiation with the STET separator.
The tailings sample was obtained from an existing desliming-flotation-magnetic concentration circuit and collected directly from a tailings dam. Typical paste moistures from tailings should be around 20-30% and therefore the tailings would need to be dried by means of liquid-solid separation (dewatering) followed by thermal drying and deagglomeration. The use of mechanical dewatering prior to drying is encouraged as mechanical methods have relative low energy consumption per unit of liquid removed in comparison to thermal methods. About 9.05 Btu are required per pound of water eliminated by means of filtration while thermal drying, På den anden side, requires around 1800 Btu per pound of water evaporated [13]. The costs associated with the processing of iron tailings will ultimately depend on the minimum achievable moisture during dewatering and on the energetic costs associated with drying.
The itabirite sample was obtained directly from an itabirite iron formation and therefore to process this sample the material would need to undergo crushing and milling followed by thermal drying and deagglomeration. One possible option is the use of hot air swept roller mills, in which dual grinding and drying could be achieved in a single step. The costs associated with the processing of itabirite ore will depend on the feed moisture, feed granulometry and on the energetic costs associated to milling and drying.
For both samples deagglomeration is necessary after the material have been dried to ensure particles are liberated from one another. Deagglomeration can be performed in conjunction to the thermal drying stage, allowing for efficient heat transfer and energy savings.
De bænk-skala resultater præsenteret her viser stærke beviser for opladning og adskillelse af Fe-bærende mineraler fra kvarts ved hjælp af triboelectrostatic bælte adskillelse.
For mindstekartofler blev Fe eksempelindhold forøget fra 29.89% til 53.75%, i gennemsnit, med et masseudbytte på 23.30%, hvilket svarer til Fe-værdierne for genvinding og afvisning af silica 44.17% og 95.44%, Henholdsvis. For itabirite prøve Fe indhold blev øget fra 47.68 % til 57.62%, i gennemsnit, med et masseudbytte på 65.0%, hvilket svarer til Fe-værdierne for genvinding og afvisning af silica 82.95% og 86.53%, Henholdsvis. Disse resultater blev afsluttet på en separator, der er mindre og mindre effektiv end STET kommercielle separator.
Eksperimentelle resultater viser, at for både tailings- og itabiriteprøver vil det maksimalt opnåelige Fe-indhold afhænge af det opnåelige mindste kvartsindhold. Derudover, opnå højere Fe kvaliteter kan være muligt ved hjælp af en anden pass på STET bælte separator.
Resultaterne af denne undersøgelse viste, at lavkvalitets bøder for jernmalm kan opgraderes ved hjælp af STET tribo-elektrostatisk bælteseparator. Yderligere arbejde på pilotanlægget skala anbefales at bestemme jernkoncentrat kvalitet og nyttiggørelse, der kan opnås. Baseret på erfaring, produktgenvinding og/eller -kvalitet vil blive væsentligt forbedret ved pilotbehandling, sammenlignet med den prøveanordning, der anvendes på bænken, og som anvendes under disse jernmalmforsøg. STET tribo-elektrostatisk adskillelse proces kan give betydelige fordele i forhold til konventionelle forarbejdningsmetoder for jernmalm bøder.
