زبان را انتخاب کنید:
لوکاس Rojas مندوزا, ST تجهیزات & تکنولوژی, ایالات متحده آمریکا
lrojasmendoza@steqtech.com
فرانک هراچ, ST تجهیزات & تکنولوژی, ایالات متحده آمریکا
کایل فلین, ST تجهیزات & تکنولوژی, ایالات متحده آمریکا
آبیشک گوپتا, ST تجهیزات & تکنولوژی, ایالات متحده آمریکا
ST تجهیزات & فناوری LLC (STET) رمان پردازش سیستم مبتنی بر جدایی کمربند tribo الکترواستاتیک است که صنایع معدنی فراهم می کند ابزاری را مواد خوب beneficiate با تکنولوژی صرفه جویی در انرژی و کاملا خشک است. In contrast to other electrostatic separation processes that are typically limited to particles >75میکرومتر در اندازه, STET جداکننده کمربند triboelectric مناسب برای تفکیک بسیار خوب (<1میکرومتر) به نسبتا درشت (500میکرومتر) ذرات, with very high throughput. The STET tribo-electrostatic technology has been used to process and commercially separate a wide range of industrial minerals and other dry granular powders. اینجا, 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.
سنگ آهن چهارم رایج ترین عنصر در پوسته زمین است [1]. آهن برای تولید فولاد و در نتیجه مواد ضروری برای توسعه اقتصادی جهانی ضروری است [1-2]. آهن نیز به طور گسترده ای مورد استفاده در ساخت و ساز و تولید وسایل نقلیه [3]. بسیاری از منابع سنگ آهن از آهن metamorphosed بررسي های تشکیل شده (BIF) که در آن آهن معمولا بصورت اکسیدها یافت می شود, و هيدرُكسِدس و به میزان کمتر کربناتها [4-5]. نوع خاصی از تشکل های آهن با كربنات بالاتر هستند itabirites دولومیت است که محصول dolomitization و دگرگوني BIF سپرده [6]. بزرگترین رسوبات سنگ آهن در جهان را می توان در استرالیا, چین, کانادا, اوکراین, هند و برزیل [5].
ترکیب شیمیایی سنگ آهن است طیف گسترده ای آشکار در تركيب شيميايي به خصوص برای محتوای آهن و مواد معدنی به همراه gangue [1]. مواد معدنی عمده آهن همراه با بسیاری از سنگ آهن هماتیت هستند, goethite, limonite و مگنتیت [1,5]. آلاینده های اصلی در سنگ آهن هستند SiO2 و Al2O3 [1,5,7]. حال کوارتز معمولی سیلیس و اکسید آلومینیوم تحمل مواد معدنی موجود در سنگ آهن, کائولينيت, gibbsite, diaspore و سنگ سنباده. از این آن را اغلب مشاهده کوارتز است که ميانگين سیلیس معدنی و کائولينيت و gibbsite تحمل است اکسید آلومینیوم دو اصلی تحمل مواد معدنی [7].
استخراج سنگ معدن آهن است که عمدتا از طریق عملیات استخراج از معادن روباز انجام, منجر به نسل باطله قابل توجه [2]. سیستم تولید سنگ آهن معمولا شامل سه مرحله: معدن, پردازش و فعالیت برای تولید گلوله های. از این, پردازش تضمین می کند که درجه کافی آهن و شیمی است دست قبل از مرحله گندله سازی. پردازش شامل خرد کردن, طبقه بندی, فرز و غلظت با هدف افزایش محتوی آهن در حالی که کاهش میزان مواد معدنی gangue [1-2]. هر یک از سپرده های معدنی ویژگی منحصر به فرد خود آهن و gangue تحمل مواد معدنی است, و نتیجه آن نیاز به روش غلظت های مختلف [7].
جداسازی مغناطیسی مورد استفاده در مطالعه و بررسي فرآوري سنگ آهن درجه بالا که در آن مواد معدنی آهن غالب آماده هستند و paramagnetic به طور معمول است. [1,5]. خشک و تر و کم شدت جداسازی مغناطیسی (LIMS) تکنیک های استفاده می شود به پردازش سنگ معدن با خواص مغناطیسی قوی مانند مگنتیت مرطوب جداسازی مغناطیسی با شدت بالا استفاده شده است برای جدا کردن مواد معدنی آهن دار با ضعیف خواص مغناطیسی مانند هماتیت از مواد معدنی gangue. سنگ آهن مانند goethite و limonite معمولا در باطله یافت و یا روش خوبی جدا [1,5]. روش های مغناطیسی در حال حاضر چالش ها از نظر ظرفیت کم و شرایط مورد نیاز برای سنگ آهن به حساس به میدان مغناطیسی [5].
شناوری, از طرف دیگر, به منظور کاهش محتوای ناخالصی در سنگ آهن درجه پایین استفاده می شود [1-2,5]. سنگ آهن با راه اندازی مستقیم اننك اکسیدهای آهن متمرکز می تواند یا معکوس شناوری کاتیونی سیلیس, با این حال شناوری کاتیونی معکوس باقی می ماند محبوب ترین مسیر شناوری مورد استفاده در صنعت آهن [5,7]. استفاده از شناوری آن محدود هزینه معرف, حضور سیلیس و اکسید آلومینیوم غنی slimes و حضور کربناته [7-8]. علاوه بر این, نیاز به شناوری آب و استفاده از پایین دست آبگیری برای برنامه های کاربردی نهایی خشک [1].
شامل استفاده از شناوری برای غلظت آهن نیز به عنوان شناور حضور جریمه نتیجه در کاهش بهره وری و هزینه های بالا معرف desliming [5,7]. Desliming ویژه برای حذف اکسید آلومینیوم به عنوان جدایی gibbsite از هماتیت است یا goethite توسط هر گونه عوامل فعال سطحی بسیار دشوار است [7]. بسیاری از مواد معدنی و ألمن تحمل مواد معدنی رخ می دهد در محدوده اندازه ظریف (<20ام) امکان حذف آن از طریق desliming. کلی, غلظت بالایی از جریمه (<20ام) و آلومینا را افزایش می دهد دوز مورد نیاز کاتیونی جمع آوری و انتخاب به طور چشمگیری کاهش [5,7].
علاوه بر این, 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]. به عنوان مثال, 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, ترتيب, 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-electrostatic separation utilizes electrical charge differences between materials produced by surface contact or triboelectric charging. در راه ساده, when two materials are in contact, the material with a higher affinity for electron gains electrons thus charges negative, در حالی که مواد با پایین تر میل الکترونی هزینه مثبت. در اصل, 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. علاوه بر این, The STET process requires little pre-treatment of the mineral and operates at high capacity – up to 40 tones per hour. Energy consumption is less than 2 kilowatt-hours per ton of material processed.
مواد
دو سنگ آهن درجه پایین خوب در این سری از آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت. شامل سنگ اول سنگ ultrafine آهن باطله نمونه با D50 از 20 µm و نمونه دوم نمونه سنگ معدن آهن itabirite با D50 از 60 میکرومتر. هر دو نمونه ارائه چالش ها در طول خود بهره و کارآمد می تواند از طریق سنتی غلظت desliming شناوری-مغناطیسی مدار با توجه به اساس و کانی شناسی خود را پردازش نمي شود. هر دو نمونه از عملیات معدنی در برزیل به دست آمد.
نمونه ی اول از مدار غلظت های موجود در یک میدان مغناطیسی شناوری-فلوتاسیون به دست آمد.. نمونه برداری از یک سد باطله جمع آوری شد., سپس خشک, هموژن و بسته بندی شده. نمونه دوم از تشکیل آهن itabirite در برزیل. نمونه خرد شد و مرتب شده بر اساس اندازه و کسر خوب به دست آمده از مرحله طبقه بندی بعدها تحت چندین مرحله از desliming تا D98 از 150 میکرومتر به دست آمد. سپس نمونه خشک شد, هموژن و بسته بندی شده.
توزیع اندازه ذرات (Psd) با استفاده از آنالیز اندازه ذرات پراش لیزری تعیین شد, Mastersizer Malvern 3000 E. هر دو نمونه نیز با از دست دادن در احتراق مشخص شد(قانون), XRF و XRD. از دست دادن اشتعال (قانون) با قرار دادن تعیین شد 4 گرم نمونه در 1000 º C کوره برای 60 دقیقه و گزارش LOI به عنوان بر اساس دریافت. تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی به پایان رسید با استفاده از طول موج واگرا فلورسانس اشعه ایکس (WD-XRF) ابزار و کریستالی فاز اصلی روش XRD انجام شد.
ترکیب شیمیایی و LOI برای نمونه باطله (باطله), و برای نمونه سازند آهن itabirite (Itabirite), در جدول نشان داده شده است 1 و توزیع اندازه ذرات برای نمونه های هر دو در شکل نشان داده شده است 1. برای نمونه باطله فاز اصلی آهن قابل بازیابی هستند goethite و هماتیت, و معدنی gangue اصلی کوارتز (انجیر 4). برای نمونه itabirite فاز اصلی آهن قابل بازیابی هستند هماتیت, و مواد معدنی اصلی gangue کوارتز و دولومیت (انجیر 4).
جدول 1. نتیجه آنالیز های شیمیایی برای عناصر عمده در باطله و نمونه Itabirite.
| نمونه | درجه (درصد وزنی) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| آهن | به SiO2 | Al2O3 به | MnO | MgO | کائو | LOI ** | دیگران | |
| باطله | 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 |
توزیع اندازه ذرات
مواد و روش ها
یک سری از آزمایش های طراحی شده اند به منظور بررسي اثر پارامترهاي مختلف بر آهن جنبش در هر دو نمونه آهن با استفاده از تکنولوژی جداکننده کمربند اختصاصی tribo الکترواستاتیک STET. آزمايش انجام شد با استفاده از مقياس جداکننده کمربند tribo الکترواستاتیک, آخرت عنوان 'سانتریفیوژ جداکننده'. تست مقياس است مرحله اول فرآیند پیاده سازی تکنولوژی های سه فاز (جدول 2) از جمله مقياس ارزيابي, آزمایش در مقیاس پایلوت و پیاده سازی در مقیاس تجاری. جدا کننده سانتریفیوژ برای غربالگری برای شواهد از شارژ tribo الکترواستاتیک و برای تعیین اگر مواد کاندیدای خوبی برای بهره دهی الکترواستاتیک استفاده شده است. تفاوت های اصلی بین هر قطعه از تجهیزات در جدول ارائه شده است 2. در حالی که تجهیزات مورد استفاده در هر مرحله در اندازه متفاوت, اصل عملیات اساسا همان است.
جدول 2. روند اجرای سه فاز با استفاده از تکنولوژی جداکننده کمربند tribo الکترواستاتیک STET
| فاز | مورد استفاده برای: | الکترود ابعاد (W x L) سانتی متر | نوع روند / |
|---|---|---|---|
| نیمکت مقیاس ارزیابی | كيفي ارزیابی | 5*250 | دسته |
| مقیاس پایلوت آزمایش کردن | كمي ارزیابی | 15*610 | دسته |
| تجاری مقیاس پیاده سازی | تجاری تولید | 107 *610 | مستمر |
STET اصل عملیات
اصل عملیات جدا کننده متکی به شارژ الکترواستاتیک tribo. در جدا کننده کمربند tribo الکترواستاتیک (آمار و ارقام 2 و 3), مواد به شکاف باریک تغذیه 0.9 - 1.5 سانتی متر بین دو الکترود مسطح موازی. ذرات triboelectrically اتهام توسط تماس interparticle. معدنی بار مثبت(بازدید کنندگان) و معدنی شارژ شده منفی(بازدید کنندگان) به مقابل الکترود جذب می شوند. داخل جدا کننده ذرات جاروب توسط کمربند باز مش حرکت مستمر و در جهت مخالف منتقل. کمربند ساخته شده از مواد پلاستیکی و حرکت ذرات مجاور به هر الکترود به سمت انتهای مخالف جدا کننده. جریان ضد جریان ذرات جدا و مستمر شارژ triboelectric توسط برخورد های ذره ذره برای جدایی چند مرحله ای را فراهم می کند و منجر به خلوص عالی و بازیابی در واحد تک پاس. تکنولوژی جداکننده کمربند triboelectric برای جدا کردن طیف گسترده ای از مواد از جمله مخلوط شیشه ای aluminosilicates کربن استفاده شده (خاکستر), کلسیت و کوارتز, تالک/مگنزیت, و باریت/کوارتز.
کلی, جدا کننده طراحی نسبتا ساده با کمربند و غلطک های مربوط است به عنوان تنها قطعات متحرک. الکترود ثابت و متشکل از یک ماده مناسب با دوام. جدا کننده طول الکترود است حدود 6 متر (20 مربع.) و عرض 1.25 متر (4 مربع.) برای اندازه واقعی واحدهای تجاری. سرعت بالای تسمه throughputs بسیار بالا را قادر می سازد., تا 40 تن در هر ساعت برای اندازه کامل واحدهای تجاری. مصرف برق کمتر از 2 kilowatt-hours در هر تن ماده با بیشتر از قدرت توسط دو موتور رانندگی کمربند مصرف.
شماتیک جداکننده کمربند triboelectric
جزئیات جدايی
همانطور که در جدول دیده می شود 2, تفاوت اصلی بین سانتریفیوژ جداکننده و دستگاه های جداساز مواد در مقیاس پایلوت و مقیاس تجاری است که طول سانتریفیوژ جداکننده حدود است 0.4 طول واحد مقیاس پایلوت و مقیاس تجاری بار. به عنوان جدا کننده بهره وری است تابعی از طول الکترود, تست نیمکت مقیاس نمی تواند به عنوان یک جایگزین برای آزمایش در مقیاس پایلوت استفاده. تست خلبان در مقیاس برای تعیین میزان جدایی است که می تواند دستیابی به فرایند STET است, و برای تعیین اگر STET فرآیند می تواند محصول را برآورده اهداف زیر با توجه به نرخ اشتراک. در عوض, سانتریفیوژ جدا کننده استفاده شده است برای رد کردن مواد نامزد است که بعید است که برای نشان دادن هر جدایی قابل توجهی در سطح پایلوت و مقیاس. نتایج به دست آمده در مقياس خواهد بود غیر بهینه سازی شده, و جداسازی مشاهده شده کمتر از آن خواهد بود که در یک به اندازه یک تفکیک کننده های تجاری مشاهده می شود.
آزمایش در کارخانه پایلوت قبل از استقرار مقیاس تجاری ضروری است, با این حال, تست در مقیاس نیمکت به عنوان اولین مرحله از فرایند پیاده سازی برای هر ماده داده شده تشویق. علاوه بر این, در مواردی که در دسترس بودن مواد محدود است, جداکننده های مورد آزمایش یک ابزار مفید برای غربالگری پروژه های موفق بالقوه را فراهم می کند (یعنی., پروژه های که در آن مشتری و صنعت اهداف کیفیت را می توان با استفاده از فن آوری STET ملاقات).
تست مقیاس مشخصه
آزمایش های استاندارد فرایند در اطراف هدف خاص برای افزایش غلظت آهن و کاهش غلظت مواد معدنی کانی انجام شد. متغیرهای مختلف به حداکثر رساندن جنبش آهن و تعیین جهت حرکت مواد معدنی مختلف آن کاوش شد. جهت حرکت در طول آزمایش سانتریفیوژ مشاهده نشان دهنده جهت حرکت در پايلوت پلنت و مقیاس تجاری است.
متغيرهای مورد بررسی شامل رطوبت نسبی (RH), درجه حرارت, الکترود قطب, سرعت تسمه و ولتاژ کاربردی. از این, RH و دما به تنهایی می تواند اثر بزرگ در دیفرانسیل tribo شارژ داشته باشند و بنابراین در نتیجه جدایی. از این رو, RH مطلوب و شرايط قبل از اثر متغیرهای باقی مانده تعيين شد. دو قطب سطح بررسی شد: من) الکترود بالا قطب مثبت و دوم) قطبیت بالا الکترود منفی. برای جدا کننده STET, زیر ترتیب داده شده قطب و شرايط مطلوب دما و RH, سرعت تسمه نشانه اولیه کنترل برای بهینه سازی محصول درجه و بازیابی جمعی است. آزمایش بر روی نیمکت جدا کننده کمک می کند تا ریختن نور در اثر برخی از متغیرهای عملیاتی در شارژ tribo و الکترواستاتیک نمونه معدنی داده شده, و بنابراین نتیجه به دست آمده و روند ممکن است استفاده, به رشته خاص, برای محدود کردن تعداد متغیرها و آزمايش در مقياس پايلوت پلنت انجام می شود. جدول 3 لیست جدایی شرایطی مورد استفاده به عنوان بخشی از فاز 1 ارزیابی فرایند برای باطله و نمونه itabirite.
جدول 3 لیست شرایطی جدایی
| پارامتر | واحد | محدوده ارزش | |
|---|---|---|---|
| باطله | Itabirite | ||
| الکترود بالا قطب | - | مثبت- منفی | مثبت- منفی |
| ولتاژ برق | -kV / + کیلو ولت | 4-5 | 4-5 |
| اشتراک نسبی رطوبت (RH) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| دمای خوراک | ° F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| سرعت تسمه | فریم در ثانیه (خانم) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| فاصله الکترود | اینچ (میلی متر) | 0.400 (10.2 میلی متر) | 0.400 (10.2 میلی متر) |
آزمون در سانتریفیوژ جداکننده شرايط دسته انجام شد, با نمونه خوراك 1.5 پوند. در test. خیط و پیت کردن اجرا با استفاده از 1 پوند. مواد بین آزمایش برای اطمینان از هر اثر ممکن است carryover از وضعیت قبلی گرفته بود که معرفی شد. قبل از شروع تست مواد هموژن بود و کیسه نمونه شامل اجرا و خیط و پیت کردن مواد آماده شد. آزمایش در ابتدای هر یک درجه حرارت و رطوبت نسبی (RH) Vaisala HM41 دستی رطوبت و دما با استفاده از پروب اندازه گيري. محدوده دما و RH در سراسر همه آزمایش شد 70-90 ° F (21.1-32.2 (° C) و 1-39.6%, ترتيب. به RH پایین تر و دما بالاتر یا test, نمونه های خوراک و خیط و پیت کردن در فر خشک در نگه داشته بودند 100 ° C برای بار بین 30-60 دقیقه. در مقابل, مقادیر بالاتر RH با اضافه کردن مقدار کمی از آب به مواد به دست آمده بودند, پس از همگن. پس از RH و درجه حرارت بر روی هر نمونه خوراک اندازه گیری شد, گام بعدی این بود که به مجموعه ای از قطب الکترود, سرعت کمربند و ولتاژ به سطح مورد نظر. مقدار شکاف ثابت نگه داشته شد 0.4 اینچ (10.2 میلی متر) در طول مبارزات آزمون برای باطله و نمونه های itabirite.
قبل از هر آزمون, خوراک کوچک زیر نمونه حاوی حدود 20g جمع آوری شد (تعیین شده به عنوان ' خوراک '). پس از تنظیم تمام متغیرهای عملیاتی, این مواد با استفاده از یک فیدر ارتعاشی الکتریکی از طریق مرکز جداکننده های مورد مطالعه به جداکننده های یک بار تغذیه شد.. نمونه ها در پایان هر آزمایش و وزن پایان محصول جمع آوری شد. 1 (تعیین شده به عنوان ' E1 ') و پایان محصول 2 (تعیین شده به عنوان ' E2 ') با استفاده از مقیاس شمارش قانونی برای تجارت تعیین شد. پس از هر آزمون, زیر نمونه های کوچک حاوی حدود 20 g از E1 و E2 نیز جمع آوری شد. عملکرد جرمی به E1 و E2 توسط توضیح داده شده است:
آنوE1 و وE2 آیا عملکرد جرمی به E1 و E2, ترتيب; و وزن نمونه جمع آوری شده به محصولات جداساز E1 و E2, ترتيب. برای هر دو نمونه, غلظت آهن به E2 محصول افزایش یافت.
برای هر یک از مجموعه های زیر نمونه (یعنی., خوراک, E1 و E2) بررسی LOI و ترکیب اصلی اکسیدهای توسط XRF مشخص شد.. آهن2 اميد3 محتویات از مقادیر تعیین شد. برای نمونه باطله LOI به طور مستقیم به محتوای گوتیت در نمونه به عنوان گروه های عملکردی هیدروکسیل در گوتیت را به اکسید خواهد شد H2 اميدG [10]. بر خلاف, برای نمونه itabirite LOI به طور مستقیم به حاوی کربناتها در نمونه مربوط, کلسیم و منیزیم کربنات به اکسیدهای اصلی خود را در انتشار از نتیجه تجزیه خواهد شد شرکت2G و زیر نمونه های پی در پی از دست دادن وزن. دانه های XRF با مخلوط آماده شد 0.6 گرم نمونه های معدنی با 5.4 گرم tetraborate لیتیوم, که با توجه به تركيب شيميايي باطله و itabirite نمونه انتخاب شد. XRF تجزیه و تحلیل برای LOI نرمال بودند.
سرانجام, بازیابی آهن Eآهن به محصول (E2) و سئو2 رد سSi محاسبه شد. Eآهن درصد آهن بهبود در کنسانتره به آنچه در نمونه های خوراک اصلی است و سsio2 درصد از نمونه های خوراک اصلی حذف. Eآهن و سسی شرح داده شده توسط:
آن Cمن,(خوراک,E1, E2) درصد غلظت نرمال برای نمونه زیر است من: جزء (به عنوان مثال., آهن, سئو2)
نمونه های کانی شناسی
الگوی XRD نشان دهنده مراحل اصلی مواد معدنی برای باطله ها و نمونه های itabirite است که در شکل 4. برای نمونه باطله فازهای قابل بازیابی Fe اصلی گوتیت هستند, هماتیت و مگنتیت, و معدنی gangue اصلی کوارتز (انجیر 4). برای نمونه itabirite مراحل اصلی قابل بازیابی است هماتیت و مگنتیت و مواد معدنی اصلی کانی کوارتز و دولومیت. مگنتیت در غلظت های ردیابی در هر دو نمونه به نظر می رسد. خالص هماتیت, goethite, و مگنتیت شامل 69.94%, 62.85%, 72.36% آهن, ترتيب.
D الگوها. -نمونه باطله, نمونه ب – اینابیت
آزمایش های مقیاس مشخصه
یک سری از آزمون اجرا بر روی هر نمونه معدنی با هدف به حداکثر رساندن آهن و کاهش انجام شد سئو2 محتوای. گونه های تمرکز به E1 خواهد بود نشان دهنده یک رفتار شارژ منفی در حالی که گونه غلظت به E2 به رفتار شارژ مثبت. سرعت کمربند بالاتر به پردازش نمونه باطله مطلوب بود; با این حال, اثر این متغیر به تنهایی برای نمونه itabirite کمتر معنی دار بود..
نتایج متوسط برای باطله و نمونه های itabirite در انجیر ارائه شده است 5, که از محاسبه 6 و 4 آزمایش, ترتيب. انجیر 5 ارائه میانگین عملکرد جرم و شیمی برای خوراک و محصولات E1 و E2. علاوه بر این, هر طرح ارائه بهبود و یا کاهش در غلظت (E2- خوراک) برای هر جزء نمونه عنوان مثال., آهن, سئو2 ارزش های مثبت به افزایش غلظت به E2 مرتبط, در حالی که مقادیر منفی به کاهش غلظت به E2 مرتبط.
شکل 5. میانگین عملکرد جرم و شیمی برای خوراک, E1 و E2 محصولات. خطاهای خطا نشان دهنده 95% فواصل اطمینان.
برای نمونه باطله از محتوای Fe افزایش یافت 29.89% به 53.75%, به طور متوسط, در عملکرد جمعی وE2 -و یا بازیابی جرم جهانی – از 23.30%. این مربوط به بهبود آهن ( و رد سیلیکا (سE2 ) ارزش های 44.17% و 95.44%, ترتيب. محتوای LOI از افزایش یافت 3.66% به 5.62% که نشان می دهد که افزایش محتوای Fe مربوط به افزایش محتوای گوتیت است (انجیر 5).
محتوای Fe نمونه itabirite از افزایش یافت 47.68% به 57.62%, به طور متوسط, در عملکرد جمعی وE2 -از 65.0%. این مربوط به بهبود آهن Eآهن( و رد سیلیکا (سsio2) ارزش های 82.95% و 86.53%, ترتيب. LOI, محتوای MgO و CaO از افزایش 4.06% به 5.72%, 1.46 به 1.87% و از 2.21 به 3.16%, ترتيب, که این نشان می دهد که دولومیت در همان جهت به عنوان مواد معدنی آهن تحمل شده است (انجیر 5).
برای هر دو نمونه,همکاران2 اميد3 , MnO و فسفر به نظر می رسد به شارژ در همان جهت به عنوان مواد معدنی آهن تحمل (انجیر 5). در حالی که آن را مورد نظر برای کاهش غلظت این سه گونه, غلظت ترکیبی سئو2, همکاران2 , اميد3 , وE2 MnO و فسفر براي هر دو نمونه كاهش مي یابد., و به همین دلیل اثر کل به دست آمده با استفاده از جداکننده های مورد بررسی ، افزایش در درجه آهن محصول و کاهش غلظت آلاینده ها است.
کلی, تست آزمایشگاهی نشان داد شواهدی از شارژ موثر و جداسازی ذرات آهن و سیلیس. نتایج مقیاس آزمایشگاهی امیدوار کننده نشان می دهد که آزمون های مقیاس پایلوت از جمله پاس های اول و دوم باید انجام شود.
بحث
داده های تجربی نشان می دهد که جدا کننده STET منجر به افزایش مهم در محتوای Fe در حالی که به طور همزمان کاهش سئو2 محتوای.
پس از نشان داد که جداسازی triboelectrostatic می تواند منجر به افزایش قابل توجهی در محتوای Fe, بحث و گفتگو در مورد اهمیت نتایج, در حداکثر محتوای آهن دست یافتنی و در مورد نیاز خوراک از فن آوری مورد نیاز است.
برای شروع, این مهم است که به بحث در مورد رفتار شارژ آشکار از گونه های معدنی در هر دو نمونه. برای نمونه باطله اجزای اصلی اکسیدهای آهن و کوارتز و نتایج تجربی نشان داد که اکسیدهای آهن متمرکز به E2 در حالی که کوارتز متمرکز به E1. در راه ساده, می توان گفت که ذرات اکسید آهن به دست آورد یک بار مثبت و ذرات کوارتز به دست آورد یک بار منفی. این رفتار مطابق با ماهیت triboelectrostatic از هر دو ماده معدنی است که توسط فرگوسن نشان داده شده است (2010) [12]. جدول 4 سری triboelectric آشکار براي كاني هاي انتخاب شده بر اساس جداسازي القائی را نشان مي دهد, و این نشان می دهد که کوارتز در پایین سری شارژ قرار دارد در حالی که گوتیت, مگنتیت و هماتیت در واقع بالاتر تا در مجموعه. مواد معدنی در بالای سری تمایل به شارژ مثبت, در حالی که مواد معدنی در پایین خواهد شد تمایل به به دست آوردن یک بار منفی.
از طرف دیگر, برای نمونه itabirite اجزای اصلی هماتیت بودند, کوارتز و دولومیت و نتایج تجربی نشان داد که اکسیدهای آهن و دولومیت کنسانتره به E2 در حالی که کوارتز متمرکز به E1. این نشان می دهد که ذرات هماتیت و دولومیت به دست آورد یک بار مثبت در حالی که ذرات کوارتز به دست آورد یک بار منفی. همانطور که در جدول دیده می شود 4, کربناتها در بالای سری tribo-الکترواستاتیک قرار دارند, که نشان می دهد که ذرات کربنات تمایل به به دست آوردن یک بار مثبت, و در نتیجه به E2 متمرکز. هر دو دولومیت و هماتیت در همان جهت متمرکز شدند, نشان می دهد که اثر کلی برای ذرات هماتیت در حضور کوارتز و دولومیت به دست آوردن یک بار مثبت.
جهت حرکت گونه های کانی شناسی در هر نمونه ، منافع پارامونت, آن را به عنوان حداکثر دست یافتنی درجه Fe است که می تواند با استفاده از یک پاس تک با بهره گیری از فن آوری جدا کننده کمربند سه گانه-الکترواستاتیک تعیین.
برای باطله برداری و نمونه های itabirite حداکثر محتوای Fe دست یافتنی توسط سه عامل تعیین می شود.: من) میزان آهن در کانی های تحمل آهن; دوم) حداقل کوارتز (سئو2 ) محتوا است که می تواند به دست آورد و; سوم) تعداد آلاینده های در حال حرکت در همان جهت به عنوان مواد معدنی آهن تحمل. برای نمونه باطله آلاینده های اصلی در حال حرکت در همان جهت از مواد معدنی آهن تحمل هستند همکاران2 اميد3 MnO مواد معدنی باربری, در حالی که برای نمونه itabirite آلاینده های اصلی هستند کائو MgO همکاران2 اميد3 مواد معدنی باربری.
| نام معدنی | شارژ اکتسابی (آشکار) |
|---|---|
| آپاتیت | +++++++ |
| کربناتها | ++++ |
| مونازيت | ++++ |
| Titanomagnetite | . |
| المنت | . |
| روتیل | . |
| Leucoxene | . |
| مگنتیت/هماتیت | . |
| Spinels | . |
| گارنت | . |
| استارولیت | - |
| تغییر المنت | - |
| گوتیت | - |
| زیرکون | -- |
| اپیدوت | -- |
| Tremolite | -- |
| سیلیکات های هیدرولوس | -- |
| سیلیکات های آلونویک | -- |
| کهربای اصل | -- |
| اكتينوليت | -- |
| پيروکسن | --- |
| Titanite | ---- |
| فلدسپار | ---- |
| کوارتز | ------- |
جدول 4. سری ظاهری triboelectric برای مواد معدني منتخب بر اساس جداسازي القائی. تغییر یافته از D. N فرگوسن (2010) [12].
برای نمونه باطله, محتوای Fe در 29.89%. داده های XRD نشان می دهد که فاز غالب گوتیت است, به دنبال هماتیت, و به همین دلیل حداکثر محتوای Fe دست یافتنی در صورت جداسازی پاک ممکن است بین 62.85% و 69.94% (که محتوای آهن از گوتیت خالص و هماتیت, ترتيب). حال حاضر, جدایی تمیز ممکن است به عنوان همکاران2, اميد3 MnO و فسفر ، مواد معدنی در حال حرکت در همان جهت به عنوان مواد معدنی آهن تحمل, و به همین دلیل هر گونه افزایش در محتوای Fe نیز در افزایش این آلاینده ها منجر. سپس, برای افزایش محتوای Fe, مقدار کوارتز به E2 باید به میزان قابل توجهی کاهش می یابد به نقطه آن را آفست جنبش , MnO و فسفر به محصول (E2). همانطور که در جدول نشان داده شده است 4, کوارتز تا به تمایل قوی برای به دست آوردن یک بار منفی, و بنابراین در غیاب مواد معدنی دیگر داشتن یک رفتار شارژ منفی آشکار آن امکان پذیر خواهد بود به طور قابل توجهی کاهش محتوای آن به محصول (E2) با استفاده از اولین پاس با بهره گیری از فن آوری جدا کننده کمربند triboelectrostatic.
به عنوان مثال, اگر فرض کنیم که تمام محتوای Fe در نمونه باطله به گواتییت مرتبط است (FeO(آه)), و این تنها اکسیدهای کانی سئو2, همکاران2اميد3 و MnO, سپس محتوای Fe به محصول داده می شود توسط:
آهن(%)=(100-سئو2 – (همکاران2 اميد3 + MnO*0.6285
آن, 0.6285 درصد آهن در گوتیت خالص است. Eq. 4 به تصویر می کشد مکانیزم رقابت است که برای تمرکز آهن به عنوان همکاران2اميد3 + MnO افزایش در حالی که سئو2 کاهش.
برای نمونه itabirite محتوای Fe در اندازه گیری شد 47.68%. داده های XRD نشان می دهد که فاز غالب هماتیت است و در نتیجه حداکثر محتوای Fe دست یافتنی اگر جدایی تمیز ممکن بود نزدیک به 69.94% (که محتوای Fe خالص هماتیت). همانطور که برای نمونه باطله مورد بحث قرار گرفت جداسازی پاک ممکن است به عنوان کائو, MgO, همکاران2 اميد3 مواد معدنی باربری در حال حرکت در همان جهت به عنوان هماتیت, و در نتیجه افزایش محتوای Fe سئو2 محتوا باید کاهش یابد. با فرض این که تمام محتوای Fe در این نمونه به هماتیت در ارتباط است (آهن2اميد3) و این تنها اکسیدهای موجود در مواد معدنی کانی هستند سئو2, کائو, MgO, همکاران2اميد3 و MnO; سپس محتوای آهن در محصول خواهد بود با توجه به:
آهن(%)=(100-سئو2-CaO + MgO +همکاران2اميد3+MnO+قانون*0.6994
آن, 0.6994 درصد آهن در خالص هماتیت است. باید متوجه شد که Eq. 5 شامل LOI, در حالی که Eq. 4 نمی. برای نمونه itabirite, LOI به حضور کربنات در حالی که برای نمونه باطله مربوط به مواد معدنی آهن تحمل همراه است.
بدیهی, برای هر دو باطله و نمونه های itabirite ممکن است به میزان قابل توجهی افزایش محتوای آهن با کاهش محتوای سئو2; با این حال, همانطور که در Eq نشان داده شده است. 4 و Eq. 5, حداکثر محتوای Fe دست یافتنی خواهد بود محدود به جهت حرکت و غلظت اکسیدهای مرتبط با مواد معدنی کانی.
در اصل, غلظت آهن در هر دو نمونه می تواند بیشتر با استفاده از پاس دوم بر روی جداکننده STET افزایش یافته است که در آن کائو,MgO همکاران2 اميد3 و MnOمواد معدنی قابل تحمل را می توان از مواد معدنی آهن تحمل جدا. این جدایی ممکن خواهد بود اگر بیشتر از کوارتز در نمونه در گذر اول حذف شد. در غیاب کوارتز, برخی از مواد معدنی کانی باقی مانده باید به اتهام تئوری در جهت مخالف گوتیت, هماتیت و مگنتیت, که موجب افزایش محتوای Fe می شود. به عنوان مثال, برای نمونه itabirite و بر اساس محل دولومیت و هماتیت در سری triboelectrostatic (جدول 4), دولومیت و جداسازی هماتیت باید ممکن باشد به عنوان دولومیت دارای گرایش قوی به اتهام مثبت در رابطه با هماتیت.
پس از بحث در مورد حداکثر قابل دستیابی بودن محتویات Fe بحث در مورد الزامات خوراک برای فن آوری مورد نیاز است. بند جدا کننده تسمه ای STET tribo نیاز به مواد غذایی برای خشک و ریز زمین. مقدار بسیار کمی از رطوبت می تواند یک اثر بزرگ بر روی دیفرانسیل tribo شارژ و در نتیجه رطوبت خوراک باید به کاهش <0.5 wt.٪. علاوه بر این, the feed material should be ground sufficiently fine to liberate gangue materials and should be at least 100% passing mesh 30 (600 ام). 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, از طرف دیگر, 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.
نتایج نیمکت در مقیاس ارائه شده نشان می دهد که شواهد قوی از شارژ و جداسازی مواد معدنی آهن تحمل از کوارتز با استفاده از جداسازی کمربند triboelectrostatic.
برای نمونه باطله از محتوای Fe افزایش یافت 29.89% به 53.75%, به طور متوسط, در عملکرد جمعی از 23.30%, که مربوط به بهبود آهن و رد سیلیکا مقدار 44.17% و 95.44%, ترتيب. محتوای Fe نمونه itabirite از افزایش یافت 47.68 % به 57.62%, به طور متوسط, در عملکرد جمعی از 65.0%, که مربوط به بهبود آهن و رد سیلیکا مقدار 82.95% و 86.53%, ترتيب. این نتایج بر روی یک جداساز است که کوچکتر و کمتر کارآمد تر از جدا کننده تجاری STET تکمیل شد.
یافته های تجربی نشان می دهد که برای هر دو باطله و نمونه های itabirite حداکثر محتوای Fe دست یافتنی بستگی به حداقل محتوای کوارتز دست یافتنی دارد. علاوه بر این, دستیابی به نمرات بالاتر Fe ممکن است با استفاده از پاس دوم در جدا کننده کمربند STET امکان پذیر است.
نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که با استفاده از جداکننده کمربند STET tribo-الکترواستاتیک با درجه کم جریمه سنگ آهن ارتقا می یابد. کار بیشتر در مقیاس کارخانه آزمایشی توصیه می شود برای تعیین درجه کنسانتره آهن و بازیابی است که می تواند به دست آورد. بر اساس تجربه, بازیابی محصول و / یا درجه به طور قابل توجهی در پردازش مقیاس خلبان بهبود, در مقایسه با دستگاه تست در مقیاس نیمکت مورد استفاده در طول این آزمایش سنگ آهن. فرایند جداسازی تریبو الکترواستاتیک STET ممکن است مزایای قابل توجهی نسبت به روش های پردازش معمولی برای جریمه سنگ آهن ارائه دهد.
