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Lucas Rojas Mendoza, Equipo ST & Tecnología, ESTADOS UNIDOS
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, Equipo ST & Tecnología, ESTADOS UNIDOS
Kyle Flynn, Equipo ST & Tecnología, ESTADOS UNIDOS
Abhishek Gupta, Equipo ST & Tecnología, ESTADOS UNIDOS
Equipo ST & Technology LLC (STET) ha desarrollado una novela basado en separación de tribo-electrostático correa que proporciona a la industria de procesamiento de minerales a fin de beneficiarse de materiales finos con una tecnología eficiente y totalmente seca sistema de procesamiento. A diferencia de otros procesos de separación electrostática que normalmente se limitan a partículas. >75M en tamaño, el separador triboeléctrico correa STET es adecuado para la separación de muy fina (<1μm) a moderadamente gruesa (500μm) Partículas, con un rendimiento muy alto. La tecnología triboelectrostática STET se ha utilizado para procesar y separar comercialmente una amplia gama de minerales industriales y otros polvos granulares secos. Aquí, Se presentan resultados a escala de banco sobre el beneficio de los finos de mineral de Fe de baja ley utilizando el proceso de separación de la correa STET. Las pruebas a escala de banco demostraron la capacidad de la tecnología STET para recuperar simultáneamente Fe y rechazar SiO2 del mineral de itabirita con un D50 de 60 μm y relaves de mineral de Fe ultrafinos con un D50 de 20 μm. La tecnología STET se presenta como una alternativa para beneficiar los finos de mineral de Fe que no pudieron ser tratados con éxito a través de circuitos tradicionales de diagramas de flujo debido a su granulometría y mineralogía..
Mineral de hierro es el cuarto más común elemento en la corteza terrestre [1]. El hierro es esencial para la fabricación de acero y por lo tanto un material esencial para el desarrollo económico global [1-2]. Hierro es también ampliamente utilizado en la construcción y la fabricación de vehículos [3]. La mayoría de los recursos de mineral de hierro se compone de formaciones de hierro metamorfoseada (BIF) en el que el hierro se encuentra comúnmente en forma de óxidos, hidróxidos y en menor medida de carbonatos [4-5]. Un tipo especial de formaciones de hierro con alto contenido de carbonato son dolomita itabirites que son un producto de la dolomitization y metamorfismo de BIF depósitos [6]. Los depósitos de mineral de hierro más grande del mundo se pueden encontrar en Australia, China, Canadá, Ucrania, India y Brasil [5].
La composición química de los minerales de hierro tiene una aparente gran variedad en composición química, especialmente para el contenido de Fe y minerales de la ganga asociada [1]. Minerales de hierro principales asociados con la mayoría de los minerales de hierro son hematites, Goethita, Limonita y magnetita [1,5]. Los principales contaminantes en minerales de hierro son SiO2 y Al2O3 [1,5,7]. El típico sílice y alúmina minerales presentes en los minerales de hierro son cuarzo, caolinita, gibbsita, Diáspora y corindón. De ellos se observa a menudo que el cuarzo es el mineral medio de cojinete de sílice y la caolinito y gibbsite son los minerales que llevan alúmina de dos principales [7].
La extracción de mineral de hierro se realiza principalmente a través de operaciones mineras a cielo abierto, resultando en la generación de relaves significativos [2]. El sistema de producción de mineral de hierro generalmente implica tres etapas: Minería, actividades de procesamiento y peletización. De estos, procesamiento asegura que se logre un grado de hierro y una química adecuados antes de la etapa de peletización. El procesamiento incluye el triturado, Clasificación, molienda y concentración con el objetivo de aumentar el contenido de hierro al tiempo que se reduce la cantidad de minerales gangue [1-2]. Cada depósito mineral tiene sus propias características únicas con respecto a los minerales de hierro y ganga, y por lo tanto requiere una técnica de concentración diferente [7].
La separación magnética se utiliza típicamente en la beneficiación de minerales de hierro de alta calidad donde los minerales de hierro dominantes son ferro y paramagnéticos [1,5]. Separación magnética húmeda y seca de baja intensidad (Lims) las técnicas se utilizan para procesar minerales con fuertes propiedades magnéticas como la magnetita, mientras que la separación magnética húmeda de alta intensidad se utiliza para separar los minerales portadores de Fe con propiedades magnéticas débiles como la hematita de los minerales gangue. Minerales de hierro tales goethite y limonite se encuentran comúnmente en los relaves y no se separa muy bien por ninguna de las dos técnicas [1,5]. Los métodos magnéticos presentan desafíos en términos de sus bajas capacidades y en términos de la necesidad de que el mineral de hierro sea susceptible a los campos magnéticos [5].
Flotación, Por otro lado, se utiliza para reducir el contenido de impurezas en minerales de hierro de bajo grado [1-2,5]. Los minerales de hierro pueden concentrarse ya sea mediante la flotación aniónica directa de óxidos de hierro o la flotación catiónica inversa de sílice, sin embargo, la flotación catiónica inversa sigue siendo la ruta de flotación más popular utilizada en la industria del hierro [5,7]. El uso de la flotación está limitado por el costo de los reactivos, la presencia de babas ricas en sílice y alúmina y la presencia de minerales de carbonato [7-8]. Además, flotación requiere el tratamiento de aguas residuales y el uso de deshidratación aguas abajo para aplicaciones finales secas [1].
El uso de flotación para la concentración de hierro también implica desafidar ya que flotar en presencia de multas resulta en una disminución de la eficiencia y altos costos de reactivos [5,7]. La desafiación es particularmente crítica para la eliminación de la alúmina, ya que la separación de gibbsite de la hematita o la goethita por cualquier agente activo en la superficie es bastante difícil [7]. La mayoría de los minerales de rodamientos de alúmina se producen en el rango de tamaño más fino (<20um) permitiendo su eliminación a través de la desfilación. en general, una alta concentración de multas (<20um) y la alúmina aumenta la dosis de colector catiónico requerida y disminuye la selectividad dramáticamente [5,7].
Además, la presencia de minerales de carbonato, como en las itabiritas dolomíticas- También puede deteriorar la selectividad de flotación entre los minerales de hierro y el cuarzo, ya que los minerales de hierro que contienen carbonatos como la dolomita no flotan de forma muy selectiva.. Las especies de carbonatos disueltos se adsorben en las superficies de cuarzo perjudicando la selectividad de la flotación [8]. La flotación puede ser razonablemente efectiva en la mejora de minerales de hierro de baja ley, pero depende en gran medida de la mineralogía del mineral [1-3,5]. La flotación de minerales de hierro que contienen un alto contenido de alúmina será posible a través del desliming a expensas de la recuperación general de hierro. [7], mientras que la flotación de minerales de hierro que contienen minerales de carbonato será un desafío y posiblemente no sea factible [8].
Los circuitos de procesamiento modernos de minerales que contienen Fe pueden incluir tanto la flotación como los pasos de concentración magnética [1,5]. Por ejemplo,, La concentración magnética se puede utilizar en la corriente fina desde la etapa de desincrustación antes de la flotación y en los rechazos de flotación. La incorporación de concentradores magnéticos de baja y alta intensidad permite un aumento en la recuperación general de hierro en el circuito de procesamiento mediante la recuperación de una fracción de los minerales de hierro ferro y paramagnético como la magnetita y la hematita. [1]. La goethita es típicamente el componente principal de muchas corrientes de rechazo de plantas de hierro debido a sus débiles propiedades magnéticas. [9]. En ausencia de un procesamiento posterior adicional para las corrientes de rechazo de la concentración magnética y la flotación, los rechazos de multa terminarán desechados en una presa de relaves [2]. La eliminación y el procesamiento de relaves se han vuelto cruciales para la preservación del medio ambiente y la recuperación de objetos de valor de hierro, Respectivamente, y por lo tanto el procesamiento de relaves de mineral de hierro en la industria minera ha crecido en importancia [10].
Claramente, el procesamiento de relaves de los circuitos tradicionales de beneficio de hierro y el procesamiento de la itabirita dolomítica es un desafío a través de los diagramas de flujo tradicionales de desincrustación-flotación-concentración magnética debido a su mineralogía y granulometría, y, por lo tanto, pueden ser de interés tecnologías alternativas de beneficio como la separación tribo-electrostática que es menos restrictiva en términos de mineralogía del mineral y que permite el procesamiento de finos..
La separación tribo-electrostática utiliza diferencias de carga eléctrica entre los materiales producidos por contacto con la superficie o la carga triboeléctrica. De manera simplista, cuando dos materiales están en contacto, el material con una mayor afinidad por el electrón gana electrones, por lo tanto, carga negativo, mientras que materiales con bajos cargos de afinidad electrónica positivos. En principio,, Los finos de mineral de hierro de baja ley y las itabiritas dolomíticas que no son procesables mediante flotación convencional y/o separación magnética podrían mejorarse explotando la propiedad de carga diferencial de sus minerales. [11].
Aquí presentamos la separación de la banda tribo-electrostática STET como una posible ruta de beneficio para concentrar relaves de mineral de hierro ultrafino y beneficiar al mineral de itabirita dolomítica. El proceso STET proporciona a la industria de procesamiento de minerales una capacidad única sin agua para procesar alimentos secos.. El proceso respetuoso con el medio ambiente puede eliminar la necesidad de procesamiento húmedo, tratamiento de aguas residuales aguas abajo y secado requerido del material final. Además, El proceso STET requiere poco pretratamiento del mineral y funciona a alta capacidad , hasta 40 tonos por hora. El consumo de energía es inferior a 2 kilovatios-hora por tonelada de material procesado.
Materiales
Dos minerales finos de hierro de bajo grado se utilizaron en esta serie de pruebas. El primer mineral consistió en una muestra ultrafina de relaves de mineral Fe con un D50 de 20 y la segunda muestra de una muestra de mineral de hierro de iabirita con un D50 de 60 μm. Ambas muestras presentan desafíos durante su beneficio y no pueden ser procesadas eficientemente a través de los tradicionales circuitos de concentración magnética de desslimación-flotación debido a su granulometría y mineralogía. Ambas muestras se obtuvieron de operaciones mineras en Brasil.
La primera muestra se obtuvo de un circuito de concentración desenlodador-flotación-magnético existente. La muestra fue recolectada de una presa de relaves, luego seca, homogeneizado y envasado. El segundo ejemplo es de una formación de hierro de itabirite en Brasil. La muestra fue triturada y clasificada por tamaño y la fracción fina obtenida de la fase de clasificación más tarde experimentó varias etapas de deslamado hasta D98 de 150 μm se logró. Luego se secó la muestra, homogeneizado y envasado.
Distribución de tamaño de partícula (PSD) fueron determinados utilizando un analizador de tamaño de partícula de difracción de láser, Mastersizer de Malvern 3000 E. Ambas muestras se caracterizaron también por pérdida en la ignición(LOI), XRF y XRD. La pérdida en la ignición (LOI) se determinó mediante la colocación de 4 gramos de muestra en un 1000 Horno º c para 60 minutos e informar la LOI sobre una base recibida como. El análisis de la composición química se completó utilizando una fluorescencia dispersiva de rayos X de longitud de onda (WD-XRF) instrumento y las principales fases cristalinas fueron investigadas por la técnica XRD.
La composición química y LOI para la muestra de relaves (Relaves), y para la muestra de formación de hierro itabirita (Itabirite), se muestra en la Tabla 1 y las distribuciones de tamaño de partícula para ambas muestras se muestran en Fig 1. Para la muestra de relaves las principales fases recuperables De Fe son goethita y hematita, y el principal mineral ganga es el cuarzo (Fig 4). Para la muestra de itabirita las principales fases recuperables de Fe son la hematita, y los principales minerales gangcu son el cuarzo y la dolomita (Fig 4).
Tabla 1. Resultado del análisis químico de los principales elementos en relaves y muestras de Itabirita.
| Muestra | Grado (wt%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | Mno | MgO | Prohibición de | LOI** | Otros | |
| Relaves | 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 |
Distribuciones de tamaño de partícula
Métodos
Se diseñaron una serie de experimentos para investigar el efecto de diferentes parámetros en el movimiento del hierro en ambas muestras de hierro utilizando la tecnología patentada de separador de cinta tribo-electrostática steT. Los experimentos se llevaron a cabo utilizando un separador de cinta tribo-electrostático a escala de banco, en lo sucesivo denominado «separador de sobremesa». Las pruebas a escala de banco son la primera fase de un proceso de implementación de tecnología trifásica (Ver tabla 2) incluyendo la evaluación a escala de banco, pruebas a escala piloto e implementación a escala comercial. El separador de sobremesa se utiliza para el cribado de evidencia de carga tribo-electrostática y para determinar si un material es un buen candidato para el beneficio electrostático. Las principales diferencias entre cada pieza de equipo se presentan en la Tabla 2. Mientras que el equipo utilizado dentro de cada fase difiere en tamaño, el principio de funcionamiento es fundamentalmente el mismo.
Tabla 2. Proceso de implementación trifásica con tecnología de separador de banda tribo-electrostático STET
| Fase | Utilizado para: | Electrodo Dimensiones (W x L) cm | Tipo de Proceso/ |
|---|---|---|---|
| Escala de banco Evaluación | Cualitativa Evaluación | 5*250 | Lote |
| Escala piloto Prueba | Cuantitativa Evaluación | 15*610 | Lote |
| Comercial Escala Implementación | Comercial Producción | 107 *610 | Continua |
Principio de operación STET
El principio de funcionamiento del separador se basa en la carga tribo-electrostática. En el separador de cinta tribo-electrostática (Figuras 2 y 3), material se alimenta en la brecha estrecha 0.9 – 1.5 cm entre dos electrodos planos paralelos. Las partículas triboelectrically se cargan por contacto entre partículas. El mineral cargado positivamente(s) y el mineral cargado negativamente(s) se sienten atraídos por enfrente de los electrodos. Dentro de las partículas separadoras son barridas por una correa de malla abierta en movimiento continuo y transportadas en direcciones opuestas. La correa está hecha de material plástico y mueve las partículas adyacentes a cada electrodo hacia los extremos opuestos del separador. El flujo actual del contador de las partículas separa y continua carga triboeléctrico por colisiones de partículas de partículas proporciona una separación gradual y los resultados de excelente pureza y recuperación en una unidad de una sola pasada. La tecnología de separador triboeléctrico correa se ha utilizado para separar una amplia gama de materiales incluyendo mezclas de aluminosilicatos/carbón vidrioso (las cenizas volantes), Calcita/cuarzo, talco/magnesita, y barita/cuarzo.
en general, el diseño del separador es relativamente simple con la correa y rodillos asociados como las únicas partes móviles. Los electrodos son inmóviles y compuesto de un material apropiado resistente. La longitud del electrodo de separador es aproximadamente 6 metros (20 ft.) y el ancho 1.25 metros (4 ft.) unidades comerciales de tamaño completo. La velocidad de la correa alta permite rendimientos muy altos, hasta 40 toneladas por hora para las unidades comerciales de tamaño completo. El consumo de energía es menos de 2 kilovatios/hora por tonelada de material procesado con la mayoría de la energía consumida por dos motores de la banda de conducción.
Diagrama esquemático del separador triboeléctrico correa
Detalle de la zona de separación
Como puede verse en la tabla 2, la principal diferencia entre el separador de benchtop y separadores de escala piloto y escala comercial es que la longitud del separador de benchtop es aproximadamente 0.4 veces la longitud de las unidades a escala piloto y comercial. Como la eficiencia del separador es una función de la longitud del electrodo, las pruebas a escala de banco no se pueden utilizar como sustituto de las pruebas a escala piloto. Las pruebas a escala piloto son necesarias para determinar el alcance de la separación que el proceso STET puede lograr, y determinar si el proceso STET puede cumplir los objetivos del producto en determinadas velocidades de alimentación. en lugar de, el separador de sobremesa se utiliza para descartar materiales candidatos que es poco probable que demuestren una separación significativa a nivel piloto. Los resultados obtenidos en la báscula de sobremesa no serán optimizados, y la separación observada es menor que la que se observaría en un separador STET de tamaño comercial.
Las pruebas en la planta piloto son necesarias antes del despliegue a escala comercial, sin embargo, pruebas a escala de banco se alienta como la primera fase del proceso de implementación de cualquier material dado. Además, en los casos en que la disponibilidad de material es limitada, el separador de sobremesa proporciona una herramienta útil para la detección de posibles proyectos exitosos (I.e., proyectos en los que los objetivos de calidad del cliente y de la industria pueden cumplirse utilizando la tecnología STET).
Pruebas a escala de banco
Se realizaron ensayos de proceso estándar en torno al objetivo específico de aumentar la concentración de Fe y reducir la concentración de minerales gangue. Se exploraron diferentes variables para maximizar el movimiento del hierro y determinar la dirección del movimiento de los diferentes minerales. La dirección de movimiento observada durante las pruebas de sobremesa es indicativa de la dirección del movimiento a escala piloto y comercial.
Las variables investigadas incluían la humedad relativa (Rh), temperatura, polaridad del electrodo, velocidad de la correa y voltaje aplicado. De estos, La humedad relativa y la temperatura por sí solas pueden tener un gran efecto en la carga diferencial de tribo y, por lo tanto, en los resultados de separación. por lo tanto, condiciones óptimas de humedad relativa y temperatura antes de investigar el efecto de las variables restantes. Se exploraron dos niveles de polaridad: me) polaridad del electrodo superior positiva y ii) polaridad del electrodo superior negativo. Para el separador STET, bajo una disposición de polaridad dada y en condiciones óptimas de humedad relativa y temperatura, la velocidad de la correa es el mango de control principal para optimizar la calidad del producto y la recuperación de masas. Las pruebas en el separador de banco ayudan a arrojar luz sobre el efecto de ciertas variables operativas en la carga tribo-electrostática para una muestra mineral dada, y por lo tanto los resultados y tendencias obtenidos pueden ser utilizados, hasta cierto punto, para reducir el número de variables y experimentos que se realizarán a escala de planta piloto. Tabla 3 enumera el rango de condiciones de separación utilizadas como parte de la fase 1 proceso de evaluación de los relaves y las muestras de itabirita.
Tabla 3 enumera la gama de condiciones de separación
| Parámetro | Unidades | Rango de valores | |
|---|---|---|---|
| Relaves | Itabirite | ||
| Electrodo superior Polaridad | - | Positivo- Negativo | Positivo- Negativo |
| Tensión de electrodos | -kV/+kV | 4-5 | 4-5 |
| Alimentación relativa Humedad (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Temperatura de alimentación | ° f (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Velocidad del cinturón | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Brecha de electrodos | Pulgadas (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Las pruebas se llevaron a cabo en el separador de sobremesa en condiciones de lote, con muestras de piensos de 1.5 Libras. por prueba. Una carrera de descarga utilizando 1 Lb. material entre ensayos para garantizar que no se considerara ningún posible efecto de traspaso de la condición anterior. Antes de que se iniciara el ensayo, el material se homogeneizó y se prepararon bolsas de muestra que contenían material de carrera y de descarga. Al comienzo de cada experimento la temperatura y la humedad relativa (Rh) se midió utilizando una sonda de humedad y temperatura portátil VAisala HM41. El rango de temperatura y humedad relativa en todos los experimentos fue 70-90 ° f (21.1-32.2 (° C) y 1-39.6%, Respectivamente. Para probar una temperatura más baja de RH y/o más alta, las muestras de alimento y descarga se mantuvieron en un horno de secado 100 -C para tiempos entre 30-60 Minutos. Por el contrario,, valores más altos de RH se lograron mediante la adición de pequeñas cantidades de agua al material, seguido de homogeneización. Después de la humedad relativa y la temperatura se midió en cada muestra de alimentación, el siguiente paso fue establecer la polaridad del electrodo, velocidad y voltaje de la correa al nivel deseado. Los valores de brecha se mantuvieron constantes en 0.4 pulgadas de (10.2 mm) durante las campañas de pruebas para los relaves y las muestras de itabirita.
Antes de cada prueba, se recogió una submuestra de pienso sin pequeños piensos que contenía aproximadamente 20 g (designado como 'Alimentación'). Al establecer todas las variables de operación, el material se introducía en el separador de sobremesa utilizando un alimentador vibratorio eléctrico a través del centro del separador de sobremesa. Las muestras se recogieron al final de cada experimento y los pesos de los 1 (designado como 'E1') y el fin del producto 2 (designado como 'E2') se determinaron utilizando una escala de conteo legal para el comercio. Después de cada prueba, pequeñas submuestras que contienen aproximadamente 20 g de E1 y E2 también se recogieron. Los rendimientos en masa a E1 y E2 se describen:
DóndeYE1 y YE2 son los rendimientos de masa a E1 y E2, Respectivamente; y son los pesos de la muestra recogidos a los productos separadores E1 y E2, Respectivamente. Para ambas muestras, La concentración de fe se incrementó al producto E2.
Para cada conjunto de submuestras (I.e., Alimentación, E1 y E2) Se determinó la composición de LOI y los óxidos principales por XRF. Fe2 O3 contenidos se determinaron a partir de los valores. Para los relaves muestra LOI se relacionará directamente con el contenido de goethita en la muestra como los grupos hidroxilo funcionales en goethita se oxidarán en H2 OG [10]. Contrario, para la muestra de itabirita LOI se relacionará directamente con el contenido de carbonatos en la muestra, como los carbonatos de calcio y magnesio se descompondrán en sus principales óxidos, lo que resulta en la liberación de CO2G y sub secuencial peso de pérdida de muestra. Las cuentas XRF se prepararon mezclando 0.6 gramos de muestra mineral con 5.4 gramos de tetraborato de litio, que fue seleccionado debido a la composición química tanto de los relaves como de las muestras de itabirita. El análisis XRF se normalizó para LOI.
Finalmente, Recuperación de fe EFe a producto (E2) y SiO2 Rechazo QSi se calcularon. EFe es el porcentaje de Fe recuperado en el concentrado al de la muestra de alimentación original y Qsio2 es el porcentaje de eliminado de la muestra de alimentación original. EFe y Qsi se describen por:
Dónde Cme,(Alimentar,E1,E2) es el porcentaje de concentración normalizado para el componente i de la submuestra (Eg., Fe, Sio2)
Muestras Mineralogía
El patrón XRD que muestra las principales fases minerales para los relaves y las muestras de itabirita se muestran en La Fig 4. Para la muestra de relaves las principales fases recuperables Fe son goethita, hematita y magnetita, y el principal mineral ganga es el cuarzo (Fig 4). Para la itabirite muestra las principales fases recuperables de Fe son hematites y magnetita y los minerales de ganga principales son cuarzo y dolomita. Magnetita aparece en concentraciones traza en ambas muestras. Hematites puro, Goethita, y contienen magnetita 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Respectivamente.
Patrones D. A – muestra de relaves, B – muestra Itabirite
Experimentos Balanzas
Se realizaron una serie de funcionamientos de prueba en cada muestra minerales destinada a maximizar la Fe y la disminución de SiO2 contenido. Especies concentrando a E1 será indicativas de un comportamiento de carga negativa mientras que la concentración de especies a E2 a un comportamiento de carga positivo. Mayores velocidades de correa fueron favorables para el procesamiento de la muestra de relaves; sin embargo, el efecto de esta variable sólo fue encontrado para ser menos significativa para la muestra de itabirite.
Los resultados medios de los relaves y las muestras de itabirita se presentan en Fig 5, que se calcularon a partir de 6 y 4 Experimentos, Respectivamente. Fig 5 presenta el rendimiento masivo promedio y la química de los piensos y productos E1 y E2. Además, cada parcela presenta la mejora o disminución de la concentración (E2- Alimentación) para cada componente de muestra E.g., Fe, SiO2 Los valores positivos se asocian a un aumento de la concentración a E2, mientras que los valores negativos están asociados a una disminución de la concentración a E2.
Fig.5. Rendimientos de masa promedio y química para Feed, Productos E1 y E2. Las barras de error representan 95% intervalos de confianza.
Para los relaves muestra Fe contenido se incrementó de 29.89% Para 53.75%, en promedio, a un rendimiento masivo YE2 – o recuperación masiva mundial – de 23.30%. Esto corresponde a la recuperación de Fe ( y rechazo de sílice (QE2 ) valores de 44.17% y 95.44%, Respectivamente. El contenido de LOI se incrementó 3.66% Para 5.62% que indica que el aumento en el contenido de Fe está relacionada con un aumento en el contenido de Goethita (Fig 5).
Para el itabirite el contenido de Fe muestra se incrementó de 47.68% Para 57.62%, en promedio, a un rendimiento masivo YE2 -de 65.0%. Esto corresponde a la recuperación de Fe EFe( y rechazo de sílice (Qsio2) valores de 82.95% y 86.53%, Respectivamente. La carta de intención, Contenido de MgO y CaO se incrementaron de 4.06% Para 5.72%, 1.46 Para 1.87% y de la 2.21 Para 3.16%, Respectivamente, que indica la dolomía se está moviendo en la misma dirección de minerales Fe-cojinete (Fig 5).
Para ambas muestras,AL2 O3 , MnO y P parece que se carga en la misma dirección como minerales Fe-cojinete (Fig 5). Mientras que se desea disminuir la concentración de estas tres especies, la concentración combinada de SiO2, AL2 , O3 , YE2 MnO y P está disminuyendo para ambas muestras, y por lo tanto el efecto total logrado usando el separador de benchtop es una mejora en el grado de Fe de producto y una disminución en la concentración de contaminantes.
en general, Banco prueba demostró evidencia de carga efectiva y la separación de las partículas de hierro y sílice. Los prometedores resultados de la escala de laboratorio sugieren que se deben realizar pruebas piloto a escala, incluidas la primera y la segunda pasada.
Discusión
Los datos experimentales sugieren que el separador STET dio lugar a un aumento importante en el contenido de Fe, al mismo tiempo que SiO2 contenido.
Habiendo demostrado que la separación triboelectrostática puede dar lugar a un aumento significativo en el contenido de Fe, un debate sobre la importancia de los resultados, sobre el contenido máximo alcanzable de Fe y sobre los requisitos de alimentación de la tecnología es necesario.
empezar, es importante discutir el comportamiento aparente de carga de las especies minerales en ambas muestras. Para la muestra de relaves, los componentes principales fueron los óxidos de Fe y el cuarzo y los resultados experimentales demostraron que los óxidos de Fe se concentraron en E2 mientras que el cuarzo se concentró en E1. De manera simplista, se podría decir que las partículas de óxido de Fe adquirieron una carga positiva y que las partículas de cuarzo adquirieron una carga negativa. Este comportamiento es consistente con la naturaleza triboelectrostática de ambos minerales como lo muestra Ferguson (2010) [12]. Tabla 4 muestra la serie triboeléctrica aparente para minerales seleccionados basada en la separación inductiva, y muestra que el cuarzo se encuentra en la parte inferior de la serie de carga, mientras que goethita, magnetita y hematita se encuentran más arriba en la serie. Los minerales en la parte superior de la serie tenderán a cobrar, mientras que los minerales en la parte inferior tenderán a adquirir una carga negativa.
Por otro lado, para la muestra de itabirita los componentes principales fueron la hematita, cuarzo y dolomita y resultados experimentales indicaron que los óxidos de Fe y la dolomita se concentraron en E2 mientras que el cuarzo se concentró en E1. Esto indica que las partículas de hematita y la dolomita adquirieron una carga positiva, mientras que las partículas de cuarzo adquirieron una carga negativa. Como puede verse en la tabla 4, carbonatos se encuentran en la parte superior de la serie tribo-electrostática, que indica que las partículas de carbonato tienden a adquirir una carga positiva, y en consecuencia para concentrarse en E2. Tanto la dolomita como la hematita se concentraron en la misma dirección, indicando que el efecto general de las partículas de hematita en presencia de cuarzo y dolomita era adquirir una carga positiva.
La dirección de movimiento de las especies mineralógicas en cada muestra es de suma interés, ya que determinará el grado Fe máximo alcanzable que se puede obtener por medio de una sola pasada utilizando la tecnología de separador de correa tribo-electrostática.
Para los relaves y muestras de itabirita, el contenido máximo alcanzable de Fe se determinará por tres factores: me) La cantidad de Fe en minerales portadores de Fe; Ⅱ) el cuarzo mínimo (SiO2 ) contenido que se puede lograr y; Ⅲ) El número de contaminantes que se mueven en la misma dirección que los minerales portadores de Fe. Para los relaves muestran los principales contaminantes que se mueven en la misma dirección de los minerales portadores de Fe son Al2 O3 Mno minerales portadores, mientras que para la muestra de itabirita los principales contaminantes son Prohibición de MgO Al2 O3 minerales portadores.
| Nombre mineral | Cargo adquirido (Aparente) |
|---|---|
| Apatita | +++++++ |
| Carbonatos | ++++ |
| Monacita | ++++ |
| Titanomagnetita | . |
| Ilmenita | . |
| Rutilo | . |
| Leucoxene | . |
| Magnetita/hematita | . |
| Spinels | . |
| Granate | . |
| Estaurolita | - |
| Ilmenita alterada | - |
| Goethita | - |
| Zircon | -- |
| Epidota | -- |
| Tremolite | -- |
| Silicatos hidroeléctricos | -- |
| Aluminosilicatos | -- |
| Turmalina | -- |
| Actinolita | -- |
| Piroxeno | --- |
| Titanita | ---- |
| Feldespato | ---- |
| Cuarzo | ------- |
Tabla 4. Serie triboeléctrico aparente basado en la separación inductiva de minerales seleccionados. Modificado de D.N Ferguson (2010) [12].
Para la muestra de relaves, se midió el contenido de la Fe en 29.89%. Datos de DRX indican que la fase predominante es Goethita, seguido de Hematites, y por lo tanto sería el máximo posible el contenido de Fe Si era posible una separación limpia entre 62.85% y 69.94% (que son los contenidos de la Fe de pura Goethita y hematites, Respectivamente). Ahora, no es posible una separación limpia Al2, O3 Mno y en la misma dirección que los minerales Fe-cojinete cojinete P minerales, y por lo tanto cualquier aumento en el contenido de Fe también se traducirá en un aumento de estos contaminantes. Entonces, para aumentar el contenido de la Fe, la cantidad de cuarzo a E2 tendrá que reducirse significativamente hasta el punto de que compensa el movimiento , MnO y P al producto (E2). Como se muestra en la tabla 4, cuarzo tiene una fuerte tendencia a adquirir una carga negativa, y por lo tanto, en ausencia de otros minerales que tengan un aparente comportamiento de carga negativo será posible disminuir considerablemente su contenido al producto (E2) mediante una primera pasada utilizando la tecnología de separador de correa triboelectrostático.
Por ejemplo,, si asumimos que todo el contenido Fe en la muestra de relaves está asociado a goethite (FeO(Oh)), y que los únicos óxidos gangue son SiO2, Al2O3 y Mno, entonces Fe contenido al producto sería dado por:
Fe(%)=(100-SiO2 – (Al2 O3 + Mno*0.6285
Dónde, 0.6285 es el porcentaje de Fe en goethita pura. Eq.4 representa el mecanismo de competencia que se lleva a cabo para concentrar a Fe como AL2O3 + Mno aumenta mientras SiO2 Disminuye.
Para la muestra de itabirita se midió el contenido de Fe en 47.68%. Los datos XRD indican que la fase predominante es la hematita y, por lo tanto, el contenido máximo alcanzable de Fe si fuera posible una separación limpia estaría cerca de 69.94% (que es el contenido Fe de hematita pura). Como se discutió para la muestra de relaves una separación limpia no será posible como CaO, MgO, Al2 O3 los minerales que llevan se mueven en la misma dirección que la hematita, y por lo tanto para aumentar el contenido de Fe SiO2 contenido debe reducirse. Suponiendo que la totalidad del contenido de Fe en esta muestra está asociada a la hematita (Fe2O3) y que los únicos óxidos contenidos en minerales gangue son SiO2, Prohibición de, MgO, Al2O3 y Mno; entonces el contenido de Fe en el producto sería dado por:
Fe(%)=(100-SiO2-CaO+MgO+Al2O3+Mno+LOI*0.6994
Dónde, 0.6994 es el porcentaje de Fe en hematita pura. Hay que tener en cuenta que Eq.5 incluye LOI, mientras que Eq.4 no. Para la muestra de itabirita, el LOI está asociado a la presencia de carbonatos mientras que para la muestra de relaves se asocia a los minerales portadores de Fe.
Evidentemente, tanto para los relaves como para las muestras de itabirita es posible aumentar significativamente el contenido de Fe reduciendo el contenido de SiO2; sin embargo, como se muestra en Eq.4 y Eq.5, el contenido máximo alcanzable de Fe estará limitado por la dirección del movimiento y la concentración de óxidos asociados a los minerales gangue.
En principio,, la concentración de Fe en ambas muestras podría aumentarse aún más mediante una segunda pasada en el separador STET en el que Prohibición de,MgO Al2 O3 y Mnominerales portadores podrían separarse de los minerales portadores de Fe. Tal separación sería posible si la mayor parte del cuarzo en la muestra se elimina durante un primer paso. En ausencia de cuarzo, algunos de los minerales gangue restantes deben, en teoría, cargar en la dirección opuesta de la goethita, hematita y magnetita, lo que resultaría en un aumento del contenido de Fe. Por ejemplo,, para la muestra de itabirita y basada en la ubicación de dolomita y hematita en la serie triboelectrostática (Ver tabla 4), la separación de dolomita/hematita debe ser posible ya que la dolomita tiene una fuerte tendencia a cobrar.
Después de haber discutido sobre el contenido máximo alcanzable de Fe, es necesario un debate sobre los requisitos de alimentación para la tecnología. El separador de cinta tribo-electrostático STET requiere que el material de alimentación esté seco y finamente molido. Las cantidades muy pequeñas de humedad pueden tener un gran efecto en la carga diferencial de tribo y, por lo tanto, la humedad de alimentación debe reducirse a <0.5 WT.%. Además, la materia prima para piensos debe molerse lo suficientemente fina como para liberar los materiales de gangue y debe ser al menos 100% malla de paso 30 (600 um). Al menos para la muestra de relaves, el material tendría que ser deshidratado seguido de una etapa de secado térmico, mientras que para la molienda de muestra de itabirita junto con, o seguir por, el secado térmico sería necesario antes del beneficio con el separador STET.
La muestra de relaves se obtuvo de un circuito de desinscalado-flotación-concentración magnética existente y se recogió directamente de una presa de relaves.. Las humedades típicas de la pasta de los relaves deben estar alrededor 20-30% y, por lo tanto, los relaves tendrían que secarse mediante separación líquido-sólido. (Desecación) seguido de secado térmico y desaglomeración. Se recomienda el uso de deshidratación mecánica antes del secado, ya que los métodos mecánicos tienen un consumo de energía relativamente bajo por unidad de líquido eliminado en comparación con los métodos térmicos.. Acerca de 9.05 Se requieren Btu por libra de agua eliminada por medio de filtración durante el secado térmico, Por otro lado, requiere alrededor 1800 Btu por libra de agua evaporada [13]. Los costos asociados con el procesamiento de relaves de hierro dependerán en última instancia de la humedad mínima alcanzable durante la deshidratación y de los costos energéticos asociados con el secado..
La muestra de itabirita se obtuvo directamente de una formación de hierro itabirita y, por lo tanto, para procesar esta muestra, el material tendría que someterse a trituración y molienda seguida de secado térmico y desaglomeración.. Una opción posible es el uso de molinos de rodillos barridos por aire caliente, en el que se podría lograr una doble molienda y secado en un solo paso. Los costos asociados con el procesamiento del mineral de itabirita dependerán de la humedad del alimento, granulometría de alimentación y sobre los costes energéticos asociados a la molienda y el secado.
Para ambas muestras, la aglomeración es necesaria después de que el material se haya secado para garantizar que las partículas se liberen entre sí.. La desaglomeración se puede realizar junto con la etapa de secado térmico, lo que permite una transferencia de calor eficiente y un ahorro de energía.
Los resultados de la báscula de mesa presentados aquí muestra fuerte evidencia de la carga y separación de minerales Fe-cojinete del cuarzo con separación de banda de triboelectrostatic.
Para los relaves muestra Fe contenido se incrementó de 29.89% Para 53.75%, en promedio, en una producción masiva de 23.30%, que corresponde a valores de rechazo de Fe de la recuperación y sílice de 44.17% y 95.44%, Respectivamente. Para el itabirite el contenido de Fe muestra se incrementó de 47.68 % Para 57.62%, en promedio, en una producción masiva de 65.0%, que corresponde a valores de rechazo de Fe de la recuperación y sílice de 82.95% y 86.53%, Respectivamente. Estos resultados fueron terminados en un separador que es más pequeña y menos eficiente que el separador STET comercial.
Resultados experimentales indican que para ambos tizones y itabirite de las muestras la Fe realizable máximo contenido dependerá el contenido de cuarzo alcanzable mínimo. Además, alcanzar grados más altos de la Fe puede ser posible mediante un segundo paso en el separador de cinta STET.
Los resultados de este estudio demostraron que finos de mineral de hierro de bajo grado pueden actualizarse por medio de separador de correa tribo-electrostático de STET. Se recomienda seguir trabajando a escala de planta piloto para determinar el grado de concentrado de hierro y la recuperación que se puede lograr. Basado en la experiencia, la recuperación y/o grado del producto mejorará significativamente en el procesamiento a escala piloto, en comparación con el dispositivo de prueba a escala de banco utilizado durante estos ensayos de mineral de hierro. El proceso de separación tribo-electrostática STET puede ofrecer ventajas significativas sobre los métodos de procesamiento convencionales para multas de mineral de hierro.
