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Lucas Rojas Mendoza, ST-Geräte & Technologie, VEREINIGTE STAATEN
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST-Geräte & Technologie, VEREINIGTE STAATEN
Kyle Flynn, ST-Geräte & Technologie, VEREINIGTE STAATEN
Abhishek Gupta, ST-Geräte & Technologie, VEREINIGTE STAATEN
ST-Geräte & Technology LLC (STET) entwickelte einen Roman Verarbeitungssystem basierend auf Tribo-elektrostatische Gürtel Trennung, die die Aufbereitungsindustrie Mittel zum edlen Materialien Tarifen eine energieeffiziente und dry Technologie bietet. Im Gegensatz zu anderen elektrostatischen Trennverfahren, die typischerweise auf Partikel beschränkt sind >75Größe von 'm', STET triboelektrische Gürtel Separator eignet sich für die Trennung von sehr feinen (<1µm) bis mäßig grob (500µm) Partikel, mit sehr hohem Durchsatz. Die STET Tribo-Elektrostatik-Technologie wurde verwendet, um eine breite Palette von Industriemineralien und anderen trockenen Granulatpulvern zu verarbeiten und kommerziell zu trennen. Hier, Ergebnisse im Labormaßstab werden zur Aufbereitung von minderwertigen Feinanteilen von Fe Erz mittels STET-Bandtrennverfahren vorgestellt. Tests im Labormaßstab demonstrierten die Fähigkeit der STET-Technologie, gleichzeitig Fe zu gewinnen und SiO2 aus Itabirterz mit einem D50 von 60 μm und ultrafeinen Fe-Erz-Abraumhalden mit einem D50 von 20 μm zurückzugewinnen und abzuweisen. Die STET-Technologie wird als Alternative zu Aufbereitungsfeinteilen vorgestellt, die aufgrund ihrer Granulometrie und Mineralogie nicht erfolgreich über herkömmliche Fließbildkreisläufe behandelt werden konnten..
Eisenerz ist das vierthäufigste Element in der Erdkruste [1]. Eisen ist wichtig, Stahlherstellung und daher ein wesentliches Material für die globale wirtschaftliche Entwicklung [1-2]. Eisen ist auch weithin in Konstruktion und Fertigung von Fahrzeugen verwendet. [3]. Die meisten der Eisenerz Ressourcen bestehen aus metamorphem banded Iron Formationen (BIF) in dem Eisen häufig in Form von Oxiden befindet, Hydroxide und in geringerem Maße Carbonate [4-5]. Eine bestimmte Art von Eisen-Formationen mit höheren Carbonat Inhalt sind dolomitischen Itabirites sind ein Produkt der Dolomitization und Metamorphismus BIF Einlagen [6]. Die größte Eisenerzvorkommen der Welt finden Sie in Australien, China, Kanada, Ukraine, Indien und Brasilien [5].
Die chemische Zusammensetzung von Eisenerzen hat eine scheinbare breite Palette in ihrer chemischen Zusammensetzung besonders für Fe-Inhalt und damit verbundenen Gangart Mineralien [1]. Großen Eisenminerale verbunden mit dem Großteil der Eisenerze sind Hämatit, Goethitgruppen, Limonit und Magnetit [1,5]. Die wichtigsten Schadstoffe in Eisenerze sind SiO2 und Al2O3 [1,5,7]. Die typische Kieselsäure und Tonerde mit Mineralien, die in Eisenerze sind Quarz, Kaolinit, gibbsite, farbwechselnden und Korund. Davon, was es wird häufig beobachtet, dass Quarz ist die mittleren Kieselsäure, wobei Mineral Kaolinit und Gibbsite sind die zwei-Main Tonerde mit Mineralien [7].
Eisen-Erz-Extraktion erfolgt hauptsächlich durch Tagebau Bergbau, was zu erheblichen Tailings-generation [2]. Das Eisen-Erz-Produktionssystem beinhaltet in der Regel drei Stufen: Bergbau, Verarbeitung und Granulierung Aktivitäten. Von diesen, Verarbeitung sorgt dafür, dass eine ausreichende Eisen Grade und Chemie wird vor der Granulierung Stufe erreicht. Verarbeitung umfasst zerkleinern, Klassifizierung, Fräsen und Konzentration, die Anreize zur Erhöhung des Eisengehalts und reduziert die Menge an Mineralien Gangart [1-2]. Jede Lagerstätte hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften in Bezug auf Eisen und Gangart mit Mineralien, und es erfordert daher eine unterschiedliche Konzentration-Technik [7].
Magnetische Trennung ist in der Regel in der Aufbereitung von hochwertigen Eisenerzen wo die dominierende Eisenminerale Ferro sind und paramagnetischen [1,5]. Nass- und geringer Intensität magnetische Trennung (LIMS) Techniken werden verwendet, um Erze mit starken magnetischen Eigenschaften wie Magnetit zu verarbeiten, während nasse hochintensive magnetische Trennung verwendet wird, um die Fe-Lager-Mineralien mit schwachen magnetischen Eigenschaften wie Hämatit von Gangart Mineralien zu trennen. Eisen Erze solche Goethitgruppen und Limonit sind üblicherweise in Tailings und trennt nicht sehr gut durch entweder Technik [1,5]. Magnetische Methoden Herausforderungen im Hinblick auf ihre geringen Kapazitäten und die Voraussetzung für das Eisenerz zu empfindlich auf magnetische Felder [5].
Flotation, Auf der anderen Seite, wird verwendet, um den Gehalt an Verunreinigungen in Low-Grade Eisenerze zu reduzieren [1-2,5]. Eisenerze kann entweder durch direkte anionischen Flotation von Eisenoxiden konzentriert sein oder umgekehrt kationische Flotation von Kieselsäure, umgekehrte kationische Flotation bleibt jedoch die beliebteste Flotation-Route in der Eisenindustrie verwendet [5,7]. Die Verwendung der Flotation ihre Limited durch die Kosten für Reagenzien, das Vorhandensein von Kieselsäure und Tonerde-reiche Slimes und das Vorhandensein von Carbonat Mineralien [7-8]. Außerdem, Flotation erfordert Behandlung von Abwasser und die Verwendung von nachgelagerten Entwässerung für trockene Endanwendungen [1].
Die Verwendung der Flotation für die Konzentration von Eisen gehört auch als schwimmende in Anwesenheit von Geldbußen Ergebnisse in verringerten Effizienz und hohe Reagenz Kosten Entschlämmung [5,7]. Entschlämmung ist besonders kritisch für die Beseitigung von Aluminiumoxid als die Trennung von Gibbsite aus Hämatit oder Goethitgruppen durch irgendwelche Netzmittel ist ziemlich schwierig [7]. Die meisten der Tonerde mit Mineralien tritt in den feineren Größenbereich (<20Umm) so dass für seine Entfernung durch Entschlämmung. Insgesamt, eine hohe Konzentration von Geldbußen (<20Umm) und Aluminiumoxid erhöht die erforderliche kationischen Sammler-Dosis und Selektivität erheblich verringert [5,7].
Außerdem, das Vorhandensein von Karbonatmineralien – z. B. in dolomitischen Itabiriten- kann auch die Flotationsselektivität zwischen Eisenmineralien und Quarz verschlechtern, da Eisenerze, die Karbonate wie Dolomit enthalten, nicht sehr selektiv schwimmen. Gelöste Karbonatspezies adsorbieren an den Quarzoberflächen und beeinträchtigen die Selektivität der Flotation [8]. Flotation kann bei der Aufwertung minderwertiger Eisenerze einigermaßen effektiv sein, es ist aber stark von der Erzmineralogie abhängig [1-3,5]. Flotation von Eisenerzen mit hohem Aluminiumoxidgehalt wird durch Entschlankung auf Kosten der gesamten Eisengewinnung möglich [7], während die Flotation von Eisenerzen, die Karbonatmineralien enthalten, eine Herausforderung darstellen und möglicherweise nicht durchführbar sein wird [8].
Moderne Verarbeitungskreisläufe von Fe-haltigen Mineralien können sowohl Flotations- als auch Magnetkonzentrationsschritte umfassen. [1,5]. Zum Beispiel, Magnetische Konzentration kann auf den Feinstaubstrom aus der Entschlankungsphase vor der Flotation und auf den Flotationsausschuss verwendet werden. Der Einbau von magnetischen Konzentratoren mit niedriger und hoher Intensität ermöglicht eine Erhöhung der gesamten Eisenrückgewinnung im Verarbeitungskreislauf durch die Rückgewinnung eines Teils der ferro- und paramagnetischen Eisenmineralien wie Magnetit und Hämatit [1]. Goethit ist aufgrund seiner schwachen magnetischen Eigenschaften typischerweise der Hauptbestandteil vieler Eisenpflanzen-Ausschussströme [9]. In Ermangelung einer weiteren nachgelagerten Verarbeitung für die Ausschussströme aus magnetischer Konzentration und Flotation, Der feine Ausschuss wird in einem Bergedamm entsorgt [2]. Die Entsorgung und Verarbeitung von Bergematerial ist für den Umweltschutz und die Rückgewinnung von Eisenwertgegenständen von entscheidender Bedeutung, Bzw, und damit hat die Verarbeitung von Eisenerzrückständen im Bergbau an Bedeutung gewonnen [10].
Klar, Die Verarbeitung von Tailings aus traditionellen Eisenaufbereitungskreisläufen und die Verarbeitung von dolomitischem Itabirit ist aufgrund ihrer Mineralogie und Granulometrie eine Herausforderung für traditionelle Desliming-Flotation-Magnetkonzentrations-Fließschemata., und daher können alternative Aufbereitungstechnologien wie die tribo-elektrostatische Trennung, die in Bezug auf die Erzmineralogie weniger restriktiv ist und die Verarbeitung von Feinanteilen ermöglicht, von Interesse sein..
Die Tribo-elektrostatische Trennung nutzt elektrische Ladungsunterschiede zwischen Materialien, die durch Oberflächenkontakt oder triboelektrische stolische Aufladung erzeugt werden. Auf vereinfachte Weise, wenn zwei Materialien in Kontakt sind, Das Material mit einer höheren Affinität zu Elektronen gewinnt Elektronen und lädt somit negativ auf, beim Material mit niedriger Elektron Affinität Gebühren positiv. Grundsätzlich, Niedriggradige Eisenerzfeinwerte und dolomitische Itabirite, die nicht durch konventionelle Flotation und/oder magnetische Trennung verarbeitet werden können, könnten durch Ausnutzung der differentiellen Ladeeigenschaft ihrer Mineralien aufgewertet werden. [11].
Hier stellen wir STET tribo-elektrostatische Bandtrennung als möglichen Aufbereitungsweg zur Konzentration ultrafeiner Eisenerzrückstände und zur Aufbereitung von dolomitischem Itabiritmineral vor.. Das STET-Verfahren bietet der mineralverarbeitenden Industrie eine einzigartige wasserfreie Fähigkeit zur Verarbeitung von Trockenfutter. Der umweltfreundliche Prozess kann die Notwendigkeit einer Nassverarbeitung eliminieren, Nachgeschaltete Abwasserbehandlung und erforderliche Trocknung des Endmaterials. Außerdem, Das STET-Verfahren erfordert wenig Vorbehandlung des Minerals und arbeitet mit hoher 40 Töne pro Stunde. Der Energieverbrauch ist geringer als 2 Kilowattstunden pro Tonne verarbeitetem Material.
Materialien
Zwei feine minderwertige Eisenerz wurden in dieser Serie von Tests verwendet.. Das erste Erz bestand aus einer ultrafeinen Fe Erz Bergematerial Probe mit einer D50 der 20 µm und das zweite Beispiel einer Itabirit Eisenerz Probe mit einer D50 der 60 µm. Beide Proben Herausforderungen während ihrer Aufbereitung und können nicht durch traditionelle Entschlämmung-Flotation-magnetische Konzentration Schaltungen aufgrund ihrer Granulometrie und Mineralogie effizient verarbeitet werden. Beide Proben stammen vom Bergbau in Brasilien.
Die erste Probe wurde aus einer bestehenden Entschlämmung-Flotation-magnetische Konzentration Schaltung erhalten.. Die Probe wurde aus einer Halde dam gesammelt., dann getrocknet, homogenisiert und verpackt. Das zweite Beispiel ist aus einem Itabirit Eisen-Formation in Brasilien. Die Probe wurde zerkleinert und nach Größe sortiert und die Feinfraktion erhalten von der Klassifizierung Bühne später erfuhr mehrere Stufen der Entschlämmung bis eine D98 von 150 µm wurde erreicht. Die Probe wurde dann getrocknet, homogenisiert und verpackt.
Partikelgrößenverteilungen (PSD) waren fest entschlossen, mit einem Laser Beugung Partikel Größe analyzer, ein Malvern Mastersizer 3000 E. Beide Proben waren auch geprägt von Verlust auf Zündung(LOI), XRF und XRD. Der Verlust auf Zündung (LOI) wurde ermittelt, indem man 4 Gramm der Probe in einem 1000 º C Ofen für 60 Protokolle und die Meldung des LOI auf der erhaltenen Basis. Die chemische Zusammensetzungsanalyse wurde mit einer Wellenlängendispersions-Röntgenfluoreszenz (WD-XRF) und die kristallinen Hauptphasen wurden mit XRD-Technik untersucht.
Die chemische Zusammensetzung und LOI für die Tailing-Probe (Tailings), und für die Itabirite Eisenbildungsprobe (Itabirite), wird in Tabelle angezeigt 1 und Partikelgrößenverteilungen für beide Proben sind in Abb. 1. Für die Tailings-Probe sind die wichtigsten Fe-recoverable-Phasen Goethit und Hämatit, und das wichtigste Gangart Mineral ist Quarz (Abb. 4). Für die Itabirit Probe sind die Hauptphasen Fe erzielbaren Hämatit, und die wichtigste Gangart Mineralien sind Quarz und Dolomit (Abb. 4).
Tabelle 1. Ergebnis der chemischen Analytik für die Hauptelemente in Tailings und Itabirit Proben.
| Beispiel | Klasse (wt%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | MnO | MgO | CaO | LOI** | Andere | |
| 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 |
Partikelgrößenverteilungen
Methoden
Eine Reihe von Experimenten wurde entwickelt, um die Auswirkungen verschiedener Parameter auf die Eisenbewegung in beiden Eisenproben mit der proprietären tribo-elektrostatischen Bandabscheidertechnologie von STET zu untersuchen.. Die Experimente wurden mit einem tribo-elektrostatischen Gurtabscheider im, im Folgenden als "Benchtop-Separator" bezeichnet. Bench-Scale-Tests sind die erste Phase eines dreiphasigen Technologieimplementierungsprozesses (Siehe Tabelle 2) einschließlich Bank-Scale-Evaluierung, Pilot-Scale-Tests und kommerzielle Implementierung. Der Tischabscheider dient zum Screening auf Nachweis der tribo-elektrostatischen Aufladung und um festzustellen, ob ein Material ein guter Kandidat für die elektrostatische Begünstigung ist.. Die Hauptunterschiede zwischen den einzelnen Geräten sind in Tabelle 2. Während sich die in jeder Phase verwendeten Ausrüstung in der Größe, das Funktionsprinzip ist grundsätzlich das gleiche.
Tabelle 2. Dreiphasiger Implementierungsprozess mit STET tribo-elektrostatischer Bandabscheidertechnologie
| Phase | Verwendet für: | Elektrode Dimensionen (B x L) cm | Art der Prozess/ |
|---|---|---|---|
| Bench Scale Bewertung | Qualitative Bewertung | 5*250 | Batch |
| Pilotskala Testen | Quantitative Bewertung | 15*610 | Batch |
| Kommerzielle Skala Umsetzung | Kommerzielle Produktion | 107 *610 | Kontinuierliche |
STET-Betriebsprinzip
Das Funktionsprinzip des Separators stützt sich auf Tribo-elektrostatische Aufladung. Im Abscheider Tribo-elektrostatische Gürtel (Zahlen 2 und 3), Material wird in den schmalen Spalt eingespeist. 0.9 – 1.5 cm Abstand zwischen zwei parallelen Ebenen Elektroden. Die Partikel werden durch Oberflächenkräfte Kontakt triboelectrically berechnet.. Die positiv geladenen mineral(s) und die negativ geladenen mineral(s) werden angezogen gegenüber Elektroden. Im Inneren der Separator Partikel mitgerissen von einem Endlosband beweglichen Open-Mesh und vermittelt in entgegengesetzte Richtungen. Der Gürtel ist aus Kunststoff und bewegt sich die Partikel neben jeder Elektrode in Richtung entgegengesetzten Enden des Separators. Der Gegenstromfluss der Trennenden Partikel und die kontinuierliche triboelektrische Aufladung durch Partikel-Partikel-Kollisionen sorgen für eine mehrstufige Trennung und führen zu ausgezeichneter Reinheit und Erholung in einer Ein-Pass-Einheit. Die triboelektrische Belt-Separator-Technologie wurde verwendet, um eine Vielzahl von Materialien, einschließlich Mischungen von glasigen Silicate/Kohlenstoff zu trennen (Flugasche), Calcit/Quarz, Talkum/Magnesit, und Baryt/Quarz.
Insgesamt, das Separator-Design ist relativ einfach mit dem Riemen und den zugehörigen Rollen als die einzigen beweglichen Teile. Die Elektroden sind stationäre und bestehend aus einem entsprechend haltbaren material. Die Separator-Elektrode-Länge ist ca. 6 Meter (20 ft.) und die breite 1.25 Meter (4 ft.) für full-Size Gewerbeeinheiten. Die hohe Bandgeschwindigkeit ermöglicht sehr hohe Durchsätze, bis zu 40 Tonnen pro Stunde für großformatige Gewerbeeinheiten. Der Stromverbrauch ist geringer als 2 Kilowattstunden pro Tonne Material verarbeitet, mit die meisten des Stromverbrauchs durch zwei Motoren fahren den Gürtel.
Schematische Darstellung der triboelektrischen Gürtel separator
Detail der Trennung zone
Wie in Tabelle ersichtlich 2, der Hauptunterschied zwischen der Benchtop-Separator und Pilotmaßstab und gewerbsmäßige Trennzeichen ist, dass die Länge der Benchtop-Separator ca. 0.4 die Länge der Pilot- und gewerbsmäßige Einheiten. Als Trennzeichen ist Effizienz eine Funktion der Elektrodenlänge, Prüfung im Prüfmaßstab kann nicht als Ersatz für Pilottests verwendet werden. Pilot-Scale-Tests sind notwendig, um das Ausmaß der Trennung zu bestimmen, die der STET-Prozess, und zu ermitteln, ob der STET-Prozess die Produktziele unter den vorgegebenen Vorschubraten erreichen kann. statt dessen, Der Tischabscheider wird verwendet, um Kandidatenmaterialien auszuschließen, die wahrscheinlich keine signifikante Trennung auf Pilotebene nachweisen. Die auf der Bankskala erzielten Ergebnisse werden nicht optimiert, und die beobachtete Trennung ist geringer als die, die bei einem steT-Separator in kommerzieller Größe.
Tests in der Pilotanlage sind vor dem Einsatz im kommerziellen Maßstab notwendig, jedoch, Tests auf der Bankskala werden als erste Phase des Implementierungsprozesses für ein bestimmtes Material gefördert. Des weiteren, in Fällen, in denen die Materialverfügbarkeit begrenzt ist, der Tischabscheider bietet ein nützliches Werkzeug für die Abschirmung potenziell erfolgreicher Projekte (Dh., Projekte, in denen Kunden- und Branchenqualitätsziele mit STET-Technologie erreicht werden können).
Bench-Scale-Tests
Standard-Prozessversuche wurden rund um das spezifische Ziel durchgeführt, die Fe-Konzentration zu erhöhen und die Konzentration von Gangue-Mineralien zu reduzieren.. Verschiedene Variablen wurden untersucht, um die Eisenbewegung zu maximieren und die Bewegungsrichtung verschiedener Mineralien zu bestimmen.. Die Bewegungsrichtung, die bei der Prüfung der Tischplatte beobachtet wird, ist bezeichnend für die Bewegungsrichtung in der Pilotanlage und im kommerziellen Maßstab..
Zu den untersuchten Variablen gehörte die relative Luftfeuchtigkeit (Rh), Temperatur, Elektrodenpolarität, Riemengeschwindigkeit und angelegte Spannung. Von diesen, RH und Temperatur allein können einen großen Einfluss auf die Differential-Tribo-Ladung und damit auf die Trennergebnisse haben. Daher, optimale RH- und Temperaturbedingungen ermittelt wurden, bevor die Wirkung der verbleibenden Variablen untersucht wurde. Zwei Polaritätsstufen wurden untersucht: Ich) Top-Elektrodenpolarität positiv und ii) Top-Elektrodenpolarität negativ. Für den STET-Separator, unter einer gegebenen Polaritätsanordnung und unter optimalen RH- und Temperaturbedingungen, Die Riemengeschwindigkeit ist der primäre Kontrollgriff zur Optimierung der Produktqualität und der Massenrückgewinnung. Die Prüfung des Bankabscheiders hilft, die Auswirkungen bestimmter Betriebsvariablen auf die tribo-elektrostatische Aufladung für eine bestimmte Mineralprobe zu beleuchten, und daher erhaltene Ergebnisse und Trends verwendet werden können, bis zu einem gewissen Grad, um die Anzahl der Variablen und Experimente einzugrenzen, die im Maßstab der Pilotanlage durchgeführt werden sollen. Tabelle 3 listet den Bereich der Trennbedingungen auf, die als Teil der Phase 1 Bewertungsprozess für die Tailings und Itabirite-Proben.
Tabelle 3 listet den Bereich der Trennbedingungen auf
| Parameter | Einheiten | Wertebereich | |
|---|---|---|---|
| Tailings | Itabirite | ||
| Top Elektrode Polarität | - | Positive- Negative | Positive- Negative |
| Elektrodenspannung | -kV/+kV | 4-5 | 4-5 |
| Feed Relative Feuchtigkeit (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Vorschubtemperatur | ° F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Gürtelgeschwindigkeit | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Elektrodenlücke | Zoll (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Tests wurden am Tischabscheider unter Chargenbedingungen durchgeführt, mit Futterproben von 1.5 Lbs. pro Test. Ein Flush-Lauf mit 1 Lb. zwischen den Tests eingeführt wurde, um sicherzustellen, dass etwaige Übertragungseffekte aus der vorherigen Bedingung nicht. Vor Beginn der Prüfung wurde Material homogenisiert und Probensäcke mit Lauf- und Spülmaterial hergestellt. Zu Beginn jedes Experiments werden die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit (Rh) wurde mit einer Vaisala HM41 Hand-Feuchtigkeits- und Temperatursonde. Der Temperatur- und RH-Bereich in allen Experimenten 70-90 ° F (21.1-32.2 (° C) und 1-39.6%, Bzw. So testen Sie einen niedrigeren RH und/oder eine höhere Temperatur, Futter- und Spülproben wurden in einem Trockenofen 100 °C für Zeiten zwischen 30-60 Minuten. Im Gegensatz dazu, höhere RH-Werte wurden erreicht, indem dem Material geringe Wassermengen, gefolgt von Homogenisierung. Nachdem RH und Temperatur an jeder Futterprobe gemessen wurden, der nächste Schritt war, die Elektrodenpolarität einzustellen, Bandgeschwindigkeit und Spannung auf das gewünschte Niveau. Die Lückenwerte wurden konstant gehalten 0.4 Zoll (10.2 mm) während der Testkampagnen für die Tailings und itabirite Proben.
Vor jedem Test, eine kleine Futterunterprobe mit ca. 20g wurde (als "Feed" bezeichnet). Beim Einstellen aller Betriebsvariablen, Das Material wurde über einen elektrischen Vibrationsförderer durch die Mitte des Tischabscheiders in den Tischabscheider eingespeist. Am Ende jedes Experiments wurden Proben entnommen und die Gewichte des 1 (als "E1" bezeichnet) und Produktende 2 (als "E2" bezeichnet) wurden anhand einer legal-for-trade-Zählskala ermittelt. Nach jedem Test, kleine Unterproben mit ca. 20 g von E1 und E2 wurden ebenfalls gesammelt. Die Massenerträge zu E1 und E2 werden durch:
WoYE1 und YE2 sind die Massenerträge zu E1 und E2, Bzw; und sind die Probengewichte, die zu den Separatorprodukten E1 und E2, Bzw. Für beide Proben, Die Fe-Konzentration wurde auf das Produkt E2 erhöht.
Für jeden Satz von Unterstichproben (Dh., Feed, E1 und E2) DIE LOI- und Hauptoxidzusammensetzung von XRF wurde. Fe2 O3 Inhalt wurden aus den Werten. Für die Tailings-Probe wird LOI direkt auf den Gehalt an Goethit in der Probe bezogen, da die funktionellen Hydroxylgruppen in Goethit in H2 Og [10]. Gegenteil, für die Itabirite-Probe bezieht sich LOI direkt auf die Einschließung von Karbonaten in der, als Kalzium- und Magnesiumcarbonate in ihre Hauptoxide zerfallen, was zur Freisetzung von CO2g und subsetielle Probenabnehmungsgewicht. XRF-Perlen wurden durch Mischen 0.6 Gramm Mineralprobe mit 5.4 Gramm Lithiumtetraborat, aufgrund der chemischen Zusammensetzung beider Tailings und Itabirite-Proben ausgewählt wurde. Die XRF-Analyse wurde für LOI normalisiert.
Schließlich, Fe Erholung EFe zum Produkt (E2) und Sio2 Ablehnung QSi wurden berechnet. EFe ist der Prozentsatz der im Konzentrat zurückgewonnenen Fe zu dem der ursprünglichen Futterprobe und Qsio2 ist der Prozentsatz der Ausdernehmen aus der ursprünglichen Feed-Probe. EFe und QSi werden beschrieben durch:
Wo CIch,(Feed,E1,E2) ist der normalisierte Konzentrationsprozentsatz für die i-Komponente der Unterstichprobe (Zb., Fe, Sio2)
Proben Mineralogie
Das XRD-Muster, das wichtige Mineralphasen für die Tailings zeigt, und itabirite Proben sind in Abb. 4. Für die Tailings-Probe sind die wichtigsten Fe-recoverable-Phasen Goethit, Hämatit und Magnetit, und das wichtigste Gangart Mineral ist Quarz (Abb. 4). Für die Itabirite-Probe sind die wichtigsten Fe-recoverable-Phasen Hämatit und Magnetit und die wichtigsten Gangue-Mineralien sind Quarz und Dolomit. Magnetit tritt in Spurenkonzentrationen in beiden Proben auf. Reines Hämatit, Goethitgruppen, und Magnetit enthalten 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Bzw.
D-Muster. A – Tailings-Beispiel, B – Itabirite-Probe
Bench-Scale-Experimente
An jeder Mineralprobe wurden eine Reihe von Testläufen durchgeführt, um Fe zu maximieren und Sio2 Inhalt. Arten, die sich auf E1 konzentrieren, werden auf ein negatives Ladeverhalten hinweisen, während die Artenkonzentration auf E2 auf ein positives Ladeverhalten wirkt.. Höhere Bandgeschwindigkeiten waren günstig für die Verarbeitung der Tailing-Probe; jedoch, die Wirkung dieser Variablen allein wurde für die Itabirite-Probe als weniger signifikant.
Die durchschnittlichen Ergebnisse für die Tailings und itabirite Proben werden in Abb. 5, die aus 6 und 4 Experimente, Bzw. Abb. 5 zeigt durchschnittliche Massenausbeute und Chemie für Futtermittel und Produkte E1 und E2. Außerdem, jedes Diagramm stellt die Verbesserung oder Abnahme der Konzentration dar (E2- Feed) für jede Beispielkomponente E.g., Fe, Sio2 Positive Werte sind mit einer Erhöhung der Konzentration auf E2 verbunden, während negative Werte mit einer Konzentrationsabnahme auf E2.
Abb.5. Durchschnittliche Massenerträge und Chemie für Feed, E1- und E2-Produkte. Fehlerbalken repräsentieren 95% Konfidenzintervalle.
Für die Tailings wurde der Fe-Gehalt von 29.89% An 53.75%, im Durchschnitt, bei einer Massenausbeute YE2 – oder globale Massenerholung – der 23.30%. Dies entspricht fe Recovery ( und Kieselsäure-Ablehnung (QE2 ) Werte der 44.17% und 95.44%, Bzw. Der LOI-Inhalt wurde von 3.66% An 5.62% was darauf hindeutet, dass die Zunahme des Fe-Gehalts mit einer Zunahme des Goethit-Gehalts zusammenhängt (Abb. 5).
Für die Itabirite-Probe wurde der Fe-Gehalt von 47.68% An 57.62%, im Durchschnitt, bei einer Massenausbeute YE2 -der 65.0%. Dies entspricht fe Recovery EFe( und Kieselsäure-Ablehnung (Qsio2) Werte der 82.95% und 86.53%, Bzw. Die LOI, MgO- und CaO-Gehalt wurden von 4.06% An 5.72%, 1.46 An 1.87% und von 2.21 An 3.16%, Bzw, die darauf hinweist, dass sich Dolomit in die gleiche Richtung bewegt wie Fe-haltige Mineralien (Abb. 5).
Für beide Proben,Al2 O3 , MnO und P scheinen in die gleiche Richtung zu laden wie Fe-haltige Mineralien (Abb. 5). Während es wünschenswert ist, die Konzentration dieser drei Arten zu verringern, die kombinierte Konzentration von Sio2, Al2 , O3 , YE2 MnO und P nimmt für beide Proben ab, und daher ist der Gesamteffekt, der mit dem Tischabscheider erzielt wird, eine Verbesserung des Produkts Fe-Klasse und eine Abnahme der Schadstoffkonzentration.
Insgesamt, Tischtests zeigten Hinweise auf effektives Aufladen und Trennen von Eisen- und Kieselsäurepartikeln. Die vielversprechenden Ergebnisse der Laborwaage deuten darauf hin, dass Pilot-Skala-Tests einschließlich erster und zweiter.
Diskussion
Die experimentellen Daten deuten darauf hin, dass das STET-Separator zu einer deutlichen Erhöhung des Fe-Gehalts bei gleichzeitiger Sio2 Inhalt.
Nachdem nachgewiesen wurde, dass die triboelektrostatische Trennung zu einer signifikanten Erhöhung des Fe-Gehalts führen kann, eine Diskussion über die Bedeutung der Ergebnisse, auf den maximal erreichbaren Fe-Gehalt und auf die Futteranforderungen der Technologie.
So starten Sie, es ist wichtig, das scheinbare Ladeverhalten von Mineralarten in beiden Proben zu diskutieren. Für die Tailing-Probe waren die Hauptkomponenten Feoxide und Quarz, und experimentelle Ergebnisse zeigten, dass Feoxide auf E2 konzentriert wurden, während Quarz auf E1 konzentrierte.. Auf vereinfachte Weise, man könnte sagen, dass Feoxidpartikel eine positive Ladung erhielten und dass Quarzpartikel eine negative Ladung. Dieses Verhalten steht im Einklang mit der triboelektrostatischen Natur beider Mineralien, wie Ferguson (2010) [12]. Tabelle 4 zeigt die scheinbare triboelektrische Serie für ausgewählte Mineralien auf basis, und es zeigt, dass sich Quarz am unteren Rand der Ladeserie befindet, während, Magnetit und Hämatit befinden sich weiter oben in der Serie. Mineralien an der Spitze der Serie neigen dazu, positive, während Mineralien am Boden tendenziell eine negative Ladung.
Auf der anderen Seite, für die Itabirite-Probe waren die Hauptkomponenten Hämatit, Quarz und Dolomit und experimentelle Ergebnisse zeigten, dass Feoxide und Dolomit auf E2 konzentriert wurden, während Quarz auf E1 konzentriert wurde.. Dies deutet darauf hin, dass Hämatitpartikel und Dolomit eine positive Ladung erhielten, während Quarzpartikel eine negative Ladung. Wie in Tabelle ersichtlich 4, Carbonate befinden sich an der Spitze der tribo-elektrostatischen Serie, was darauf hindeutet, dass Karbonatpartikel tendenziell eine positive Ladung, und in der Folge auf E2 konzentriert werden. Sowohl Dolomit als auch Hämatit konzentrierten sich in die gleiche Richtung, dass die Gesamtwirkung für Hämatitpartikel in Gegenwart von Quarz und Dolomit darin bestand, eine positive.
Die Bewegungsrichtung der mineralogischen Arten in jeder Probe ist von überragendem Interesse, wie es die maximal erreichbare Fe-Klasse bestimmt, die mit Hilfe der tribo-elektrostatischen Bandabscheidertechnologie mit einem einzigen Durchgang erreicht werden kann.
Für die Tailings und Itabirite-Proben wird der maximal erreichbare Fe-Gehalt durch drei Faktoren bestimmt: Ich) Die Höhe der Fe Fe-Lager Mineralien; II) die minimale Quarz (Sio2 ) Inhalte, die erreicht werden kann und; III) Die Anzahl der Verunreinigungen in die gleiche Richtung als Fe-Lager Mineralien. Für die Halde Probe sind die wichtigsten Schadstoffe in die gleiche Richtung der Fe-Lager Mineralien Al2 O3 MnO Lager-Mineralien, während für die Itabirit Probe die wichtigsten Schadstoffe sind CaO MgO Al2 O3 Lager-Mineralien.
| Mineralname | Übernahme der Gebühr (Offensichtlich) |
|---|---|
| Apatit | +++++++ |
| Carbonate | ++++ |
| Monazite | ++++ |
| Titanomagnetit | . |
| Ilmenit | . |
| Rutil | . |
| Leucoxene | . |
| Magnetit/Hämatit | . |
| Spinels | . |
| Granat | . |
| Staurolite | - |
| Veränderte Ilmenit | - |
| Goethit | - |
| Zirkon | -- |
| Epidot | -- |
| Tremolit | -- |
| Hydrous-Silikate | -- |
| Aluminosilikate | -- |
| Turmalin | -- |
| Aktinolith | -- |
| Pyroxen | --- |
| Titanit | ---- |
| Feldspat | ---- |
| Quarz | ------- |
Tabelle 4. Scheinbare triboelektrische Reihe für ausgewählte Mineralien basierend auf induktive Trennung. Geändert von d. Ferguson (2010) [12].
Für die Tailings-Probe, der Fe-Gehalt wurde bei 29.89%. XRD-Daten deuten darauf hin, dass die vorherrschende Phase Goethite ist, gefolgt von Hämatit, und somit der maximal erreichbare Fe-Gehalt, wenn eine saubere Trennung möglich wäre, zwischen 62.85% und 69.94% (die fe Inhalt von reinem Goethit und Hämatit sind, Bzw). jetzt, eine saubere Trennung ist nicht möglich, da Al2, O3 MnO und P-haltige Mineralien bewegen sich in die gleiche Richtung wie die Fe-haltigen Mineralien, und daher wird jede Erhöhung des Fe-Gehalts auch zu einer Zunahme dieser. Dann, um den Fe-Inhalt zu erhöhen, die Quarzmenge auf E2 muss deutlich verringert werden, so dass die Bewegung der , MnO und P zum Produkt (E2). Wie in Tabelle dargestellt 4, Quarz hat eine starke Tendenz, eine negative Ladung zu erwerben, und daher wird es in Ermangelung anderer Mineralien mit einem offensichtlich negativen Ladeverhalten möglich sein, seinen Gehalt an (E2) durch einen ersten Durchgang mit der triboelektrostatischen Bandabscheidertechnologie.
Zum Beispiel, wenn wir davon ausgehen, dass der gesamte Fe-Gehalt in der Tailings-Probe Goethit zugeordnet ist (Gen(OH)), und dass die einzigen Gangueoxide Sio2, Al2O3 und MnO, dann würde fe Inhalt zu Produkt von:
Fe(%)=(100-Sio2 – (Al2 O3 + MnO*0.6285
Wo, 0.6285 ist der Prozentsatz von Fe in reinem Goethit. Eq.4 zeigt den konkurrierenden Mechanismus, der stattfindet, um Fe als Al2O3 + MnO erhöht sich, während Sio2 Verringert.
Für die Itabirite-Probe wurde der Fe-Gehalt bei 47.68%. XRD-Daten deuten darauf hin, dass die vorherrschende Phase Hämatit ist und daher der maximal erreichbare Fe-Gehalt, wenn eine saubere Trennung möglich wäre, nahe 69.94% (das ist der Fe-Gehalt von reinem Hämatit). Da es für die Tailings Probe diskutiert wurde, wird eine saubere Trennung nicht möglich sein, da CaO, MgO, Al2 O3 tragende Mineralien bewegen sich in die gleiche Richtung wie Hämatit, und damit fe-Inhalte zu erhöhen Sio2 Inhalt muss reduziert werden. Unter der Annahme, dass der gesamte Fe-Gehalt in dieser Stichprobe mit Hämatit (Fe2O3) und dass die einzigen Oxide, die in Gangue-Mineralien enthalten sind, Sio2, CaO, MgO, Al2O3 und MnO; dann würde der Fe-Inhalt im Produkt von:
Fe(%)=(100-Sio2-CaO+MgO+Al2O3+MnO+LOI*0.6994
Wo, 0.6994 ist der Prozentsatz von Fe in reinem Hämatit. Es muss beachtet werden, dass Eq.5 LOI, während Eq.4 nicht. Für die Itabirite-Probe, die LOI ist mit dem Vorhandensein von Karbonaten verbunden, während für die Tailings Probe ist es mit Fe-tragenden Mineralien verbunden.
Offenbar, sowohl für Tailings als auch für Itabirite-Proben ist es möglich, den Fe-Gehalt durch Sio2; jedoch, wie in Eq.4 und Eq.5 dargestellt, der maximal erreichbare Fe-Gehalt wird durch die Bewegungsrichtung und die Konzentration von Oxiden, die mit Gangue-Mineralien verbunden sind, begrenzt.
Grundsätzlich, die Konzentration von Fe in beiden Proben könnte durch einen zweiten Durchgang am STET-Separator, in dem CaO,MgO Al2 O3 und MnOlagerende Mineralien könnten von fe-haltigen Mineralien getrennt werden. Eine solche Trennung wäre möglich, wenn der größte Teil des Quarzes in der Probe während eines ersten Durchgangs entfernt würde.. In Ermangelung von Quarz, einige der verbleibenden Gangue-Mineralien sollten theoretisch in die entgegengesetzte Richtung von Goethit eiter, Hämatit und Magnetit, was zu einem erhöhten Fe-Gehalt führen würde. Zum Beispiel, für die Itabirite-Probe und basiert auf der Lage von Dolomit und Hämatit in der triboelektrostatischen Serie (Siehe Tabelle 4), Dolomit/Hämatit-Trennung sollte möglich sein, da Dolomit eine starke Tendenz hat, positive in Bezug auf Hämatit aufzuladen.
Nach der Diskussion über die maximal erreichbaren Fe-Inhalte ist eine Diskussion über die Futteranforderungen für die Technologie erforderlich. Der STET tribo-elektrostatische Bandabscheider erfordert, dass das Vorschubmaterial trocken und fein geschliffen ist. Sehr geringe Feuchtigkeitsmengen können einen großen Einfluss auf die Differentialtribo-Aufladung haben und daher sollte die Futterfeuchtigkeit auf <0.5 wt.%. Außerdem, Das Futtermittel-Ausgangserzeugnis sollte so fein gemahlen sein, dass Gang-Ausgangserzeugnisse freigesetzt werden können, und sollte mindestens 100% Übergebendes Netz 30 (600 Umm). Zumindest für die Tailings-Probe, das Material müsste entwässert werden, gefolgt von einer thermischen Trocknungsstufe, während für die itabrite Probenmahlung gekoppelt mit, oder folgen Sie durch, Eine thermische Trocknung wäre vor der Aufbereitung mit dem STET-Separator erforderlich.
Die Bergeprobe wurde aus einem bestehenden Entschlankungs-Flotations-Magnetkonzentrationskreis gewonnen und direkt aus einem Bergedamm entnommen.. Typische Pastenfeuchtigkeiten aus Bergehalden sollten in der Nähe sein 20-30% und daher müssten die Bergeteile mittels Flüssig-Fest-Trennung getrocknet werden. (Entwässerung) gefolgt von thermischer Trocknung und Deagglomeration. Die Verwendung einer mechanischen Entwässerung vor der Trocknung wird empfohlen, da mechanische Methoden im Vergleich zu thermischen Methoden einen relativ geringen Energieverbrauch pro entfernter Flüssigkeitseinheit aufweisen.. Über 9.05 Btu werden pro Pfund Wasser benötigt, das durch Filtration während der thermischen Trocknung eliminiert wird, Auf der anderen Seite, benötigt um 1800 Btu pro Pfund verdunstetes Wasser [13]. Die mit der Verarbeitung von Eisenrückständen verbundenen Kosten hängen letztlich von der minimal erreichbaren Feuchtigkeit während der Entwässerung und von den energetischen Kosten ab, die mit der Trocknung verbunden sind..
Die Itaburitprobe wurde direkt aus einer Itabirit-Eisenformation gewonnen, und um diese Probe zu verarbeiten, müsste das Material einer Zerkleinerung und Mahlung unterzogen werden, gefolgt von einer thermischen Trocknung und Deagglomeration.. Eine mögliche Option ist der Einsatz von Heißluft-Schwimmwalzenstühlen, in dem das doppelte Mahlen und Trocknen in einem einzigen Schritt erreicht werden konnte. Die mit der Verarbeitung von Itabiriterz verbundenen Kosten hängen von der Futterfeuchte ab, Futtergranulometrie und zu den energetischen Kosten des Mahlens und Trocknens.
Für beide Proben ist eine Deagglomeration nach dem Trocknen des Materials notwendig, um sicherzustellen, dass Partikel voneinander befreit werden. Die Deagglomeration kann in Verbindung mit der thermischen Trocknungsphase durchgeführt werden, Ermöglichung einer effizienten Wärmeübertragung und Energieeinsparung.
Die hier vorgestellten Ergebnisse im Bankmaßstab zeigen starke Belege für die Aufladung und Trennung von Fe-haltigen Mineralien aus Quarz mittels triboelektrostatischer Bandtrennung.
Für die Tailings wurde der Fe-Gehalt von 29.89% An 53.75%, im Durchschnitt, bei einer Massenausbeute von 23.30%, fe-Rückgewinnungs- und Kieselsäure-Abstoßungswerten von 44.17% und 95.44%, Bzw. Für die Itabirite-Probe wurde der Fe-Gehalt von 47.68 % An 57.62%, im Durchschnitt, bei einer Massenausbeute von 65.0%, fe-Rückgewinnungs- und Kieselsäure-Abstoßungswerten von 82.95% und 86.53%, Bzw. Diese Ergebnisse wurden auf einem Separator vervollständigt, der kleiner und weniger effizient ist als der STET-Handelsseparator..
Experimentelle Ergebnisse deuten darauf hin, dass für beide Tailing- und Itabirite-Proben der maximal erreichbare Fe-Gehalt vom minimal erreichbaren Quarzgehalt abhängt.. Außerdem, das Erreichen höherer Fe-Grade kann durch einen zweiten Durchgang am STET-Riemenabscheider möglich sein.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass minderwertige Eisenerz Geldbußen durch STET Tribo-elektrostatische Gürtel Separator aufgerüstet werden kann. Weitere Arbeiten im Pilotanlagenmaßstab werden empfohlen, um die Eisenkonzentratqualität und -rückgewinnung zu bestimmen, die erreicht werden können.. Basierend auf Erfahrung, die Produktausbeute und/oder Klasse wird im Pilotmaßstab Verarbeitung deutlich verbessern., im Vergleich zu der Tischwaage Test verwendet Gerät während diese Eisenerz Studien. Das steT tribo-elektrostatische Trennverfahren kann gegenüber herkömmlichen Verarbeitungsverfahren für Eisenerz-Feinen erhebliche Vorteile bieten.
