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Lucas Rojas Mendoza, ST Equipment & Technology, USA
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST Equipment & Technology, USA
Kyle Flynn, ST Equipment & Technology, USA
Abhishek Gupta, ST Equipment & Technology, USA
ST Equipment & Technology LLC (STET) a mis au point un roman traitement système fondé sur la séparation de ceinture tribo-électrostatique qui fournit à l’industrie de transformation des minéraux afin de valoriser les matières fines avec une technologie entièrement sec et économes en énergie. Contrairement à d’autres procédés de séparation électrostatique qui sont généralement limités aux particules >75de taille de m, le séparateur de ceinture triboélectrique STET est adapté pour la séparation de très fines (<1µm) à moyennement grossier (500µm) Particules, avec un débit très élevé. La technologie tribo-électrostatique STET a été utilisée pour traiter et séparer commercialement une large gamme de minéraux industriels et d’autres poudres granulaires sèches. Ici, Les résultats à l’échelle du banc d’essai sont présentés sur l’enrichissement des fines de minerai de Fe à faible teneur à l’aide du procédé de séparation par bande STET. Des essais à l’échelle du banc d’essai ont démontré la capacité de la technologie STET à récupérer simultanément le Fe et le rejet de SiO2 du minerai d’itabirite avec un D50 de 60μm et des résidus de minerai de Fe ultrafins avec un D50 de 20μm. La technologie STET est présentée comme une alternative à l’enrichissement des fines de minerai de Fe qui n’ont pas pu être traitées avec succès via les circuits de schéma de traitement traditionnels en raison de leur granulométrie et de leur minéralogie.
Minerai de fer est le quatrième élément le plus dans la croûte terrestre [1]. Le fer est essentiel à la fabrication de l’acier et, par conséquent, un matériau essentiel pour le développement économique mondial [1-2]. Fer est également employé couramment dans la construction et la fabrication de véhicules [3]. La plupart des ressources de minerai de fer est composée de formations ferrifères rubanées métamorphisées (BIF) dans laquelle fer se trouve généralement sous forme d’oxydes, hydroxydes et dans une moindre mesure les carbonates [4-5]. Un type particulier de formations de fer avec des teneurs plus élevées de carbonate sont itabirites dolomitique qui sont un produit de la dolomitisation et métamorphisme des dépôts BIF [6]. Les plus grands gisements de minerai de fer dans le monde se trouvent en Australie, La Chine, Canada, Ukraine, L’Inde et le Brésil [5].
La composition chimique des minerais de fer dispose d’une gamme large apparente dans la composition chimique, surtout pour la teneur en Fe et minéraux de gangue associés [1]. Minéraux de fer associé à la plupart des minerais de fer est hématite, Goethite, limonite et magnétite [1,5]. Les principaux contaminants dans les minerais de fer sont SiO2 et Al2O3 [1,5,7]. La typique silice et alumine portant des minéraux présents dans les minerais de fer sont quartz, kaolinite, gibbsite, diaspore et corindon. Parmi eux on l’observe souvent que le quartz est la silice moyenne tenant minérale et de kaolinite et de gibbsite sont l’alumine de deux-main portant des minéraux [7].
Extraction de minerai de fer est principalement réalisée par les opérations minières à ciel ouvert, génération de résidus significatifs [2]. Le système de production de minerai de fer comporte généralement trois étapes: exploitation minière, traitement et activités de bouletage. De ces, traitement est de s’assurer qu’un grade suffisant de fer et la chimie est avant le stade de bouletage. Le traitement comprend concassage, classement, fraisage et concentration visant à accroître la teneur en fer tout en réduisant la quantité de minéraux de gangue [1-2]. Chaque gisement minéral a ses propres caractéristiques en ce qui concerne le fer et portant des minéraux de gangue, et par conséquent elle requiert une technique de concentration différente [7].
Séparation magnétique est généralement utilisé dans l’enrichissement de minerais de fer de haute qualité où les minerais de fer dominant sont ferro et paramagnétique [1,5]. Humide et sec séparation magnétique de faible intensité (LIMS) techniques sont utilisées pour traiter des minerais avec des propriétés magnétiques fortes tels que la magnétite tandis qu’humide intense séparation magnétique sert à séparer les minéraux Fe avec faibles propriétés magnétiques tels que l’hématite de minéraux de gangue. Minerais de fer telle goethite et limonite sont fréquents dans les résidus et ne se sépare pas très bien par ou l’autre technique [1,5]. Méthodes magnétiques présentent des défis en termes de leurs faibles capacités et de l’exigence pour le minerai de fer à être sensibles aux champs magnétiques [5].
Flottation, D'un autre côté, est utilisé pour réduire la teneur en impuretés dans les minerais de fer de qualité inférieure [1-2,5]. Minerais de fer peuvent être concentrés par directe flottation anionique des oxydes de fer ou inverser la flottation cationique de silice, flottation cationique inverse reste cependant la route la plus populaire flottation utilisée dans l’industrie du fer [5,7]. L’utilisation de flottation son limitée par le coût des réactifs, la présence de silice et de boues riches en alumine et de la présence de minéraux carbonatés [7-8]. En outre, flottation nécessite le traitement des eaux usées et l’utilisation de la déshydratation en aval pour les applications finales secs [1].
L’utilisation de flottaison pour la concentration de fer implique également chaulage comme flottant en présence de résultats des amendes à une diminution de l’efficacité et des coûts élevés réactif [5,7]. Chaulage est particulièrement critique pour le prélèvement d’alumine dans la séparation de la gibbsite d’hématite ou de goethite par les agents tensio-actifs est assez difficile [7]. La plupart d’alumine portant des minéraux se produit dans la gamme de taille plus fine (<20Umm) ce qui permet son retrait par le biais de chaulage. Ensemble, une forte concentration de particules fines (<20Umm) et augmente la dose requise collector cationiques et diminue considérablement les sélectivité d’alumine [5,7].
En outre, la présence de minéraux carbonatés – comme dans les itabirites dolomitiques- peut également détériorer la sélectivité de flottation entre les minéraux de fer et le quartz, car les minerais de fer contenant des carbonates tels que la dolomie ne flottent pas de manière très sélective. Les espèces de carbonates dissous s’adsorbent sur les surfaces de quartz, ce qui nuit à la sélectivité de la flottation [8]. La flottation peut être raisonnablement efficace dans la valorisation des minerais de fer à faible teneur, mais il dépend fortement de la minéralogie du minerai [1-3,5]. La flottation de minerais de fer à haute teneur en alumine sera possible par déminage au détriment de la récupération globale du fer [7], tandis que la flottation des minerais de fer contenant des minéraux carbonatés sera difficile et peut-être impossible [8].
Les circuits modernes de traitement des minéraux contenant du Fe peuvent inclure à la fois des étapes de flottation et de concentration magnétique [1,5]. Par exemple, La concentration magnétique peut être utilisée sur le flux de fines à partir de l’étape d’amincissement avant la flottation et sur les rejets de flottation. L’incorporation de concentrateurs magnétiques de faible et haute intensité permet d’augmenter la récupération globale du fer dans le circuit de traitement en récupérant une fraction des minéraux ferreux et paramagnétiques du fer tels que la magnétite et l’hématite. [1]. La goethite est généralement le composant principal de nombreux flux de rejet de plantes sidérurgiques en raison de ses faibles propriétés magnétiques. [9]. En l’absence d’un traitement ultérieur en aval des flux rejetés par la concentration magnétique et la flottation, les rejets fins finiront éliminés dans une digue de résidus miniers [2]. L’entreposage et le traitement des résidus sont devenus cruciaux pour la préservation de l’environnement et la récupération des objets de valeur en fer, respectivement, Par conséquent, le traitement des résidus de minerai de fer dans l’industrie minière a pris de l’importance. [10].
Clairement, Le traitement des résidus des circuits traditionnels d’enrichissement du fer et le traitement de l’itabirite dolomitique sont difficiles via les schémas de traitement traditionnels de déminaison-flottation-concentration magnétique en raison de leur minéralogie et de leur granulométrie, et donc des technologies alternatives d’enrichissement telles que la séparation tribo-électrostatique qui est moins restrictive en termes de minéralogie du minerai et qui permet le traitement des fines peuvent être intéressantes.
La séparation tribo-électrostatique utilise les différences de charge électrique entre les matériaux produits par contact de surface ou de charge triboélectrique. De manière simpliste, lorsque deux matériaux sont en contact, Le matériau ayant une plus grande affinité pour les électrons gagne des électrons donc des charges négatives, tout matériel inférieur frais d’affinité électronique positive. En principe, Les fines de minerai de fer à faible teneur et les itabirites dolomitiques qui ne peuvent pas être traitées par flottation conventionnelle et/ou séparation magnétique pourraient être améliorées en exploitant la propriété de charge différentielle de leurs minéraux. [11].
Nous présentons ici la séparation tribo-électrostatique par bande STET comme voie d’enrichissement possible pour concentrer les résidus de minerai de fer ultrafins et valoriser le minéral d’itabirite dolomitique. Le procédé STET fournit à l’industrie du traitement des minéraux une capacité unique sans eau pour traiter les aliments secs. Le processus respectueux de l’environnement peut éliminer le besoin de traitement humide, Traitement des eaux usées en aval et séchage requis du matériau final. De plus,, Le processus STET nécessite peu de pré-traitement du minéral et fonctionne à haute capacité, jusqu’à 40 tons par heure. La consommation d’énergie est inférieure à 2 kilowattheures par tonne de matériaux traités.
Matériaux
Deux minerais de fer fine de qualité inférieure ont été utilisés dans cette série de tests. Le premier minerai se composait d’un échantillon de résidus de minerai Fe ultrafin avec un D50 de 20 µm et le second échantillon d’un échantillon de minerai de fer abondemment avec un D50 de 60 µm. Les deux échantillons présentent des défis au cours de leur valorisation et ne peuvent être traitées efficacement par le biais de circuits de chaulage-flottation-magnétiques traditionnelles de concentration en raison de leur granulométrie et la minéralogie. Les deux échantillons proviennent d’exploitations minières au Brésil.
Le premier échantillon provient d’un circuit existant de concentration chaulage-flottation-magnétique. L’échantillon a été prélevé d’un barrage de résidus, puis séchés, homogénéisé et emballé. Le second échantillon est d’une formation de fer abondemment au Brésil. L’échantillon a été écrasée et trié par taille et la fraction fine obtenue depuis l’étape de classification plus tard a subi plusieurs étapes de chaulage jusqu'à un D98 de 150 µm ont été réalisés. L’échantillon est ensuite séché, homogénéisé et emballé.
Distributions granulométriques (PSD) ont été déterminés à l’aide d’un analyseur de taille de particules par diffraction laser, Atteinte d’un Malvern 3000 E. Les deux échantillons ont aussi été caractérisés par la perte-par calcination(LOI), XRF et XRD. La perte au feu (LOI) a été déterminé en plaçant 4 grammes d’échantillon dans un 1000 Four à ºC pour 60 minutes et les rapports de la lettre d’intention sur une base aussi reçue. L’analyse de la composition chimique a été achevée en utilisant une longueur d’onde dispersive x-Ray Fluorescence (DEO-XRF) instrument et les principales phases cristallines ont été étudiés par XRD technique.
La composition chimique et la lettre d’intention pour l’échantillon des résidus (Résidus), et pour l’échantillon de formation de fer abondemment (Abondemment), indiqué dans le tableau 1 et granulométries pour les deux échantillons sont indiqués sur la Fig. 1. Pour l’échantillon de résidus principales phases Fe récupérables sont goethite et hématite, et le minéraux de gangue principale est le quartz (Fig 4). Pour l’échantillon abondemment principales phases Fe récupérables sont hématite, et les minéraux de gangue principale sont le quartz et dolomite (Fig 4).
Tableau 1. Résultat de l’analyse chimique des composants principaux dans les résidus et abondemment échantillons.
| Échantillon | Grade (% en poids) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | MnO | MgO | Interdiction | LOI ** | D’autres | |
| Résidus | 30.3 | 47.4 | 4.3 | 1.0 | * | * | 3.4 | 13.4 |
| Abondemment | 47.6 | 23.0 | 0.7 | 0.2 | 1.5 | 2.2 | 4.0 | 21.0 |
Distributions granulométriques
Méthodes
Une série d’expériences ont été conçus pour étudier l’effet de différents paramètres sur le mouvement du fer dans les deux échantillons de fer en utilisant la technologie STET ceinture tribo-électrostatique breveté séparateur. Expériences ont été réalisées à l’aide d’un séparateur de ceinture tribo-électrostatique de laboratoire, ci-après dénommée « benchtop separator ». Tests de laboratoire constitue la première phase d’un processus de mise en oeuvre de technologie triphasée (Voir le tableau 2) y compris l’évaluation de laboratoire, essais à l’échelle pilote et mise en œuvre à l’échelle commerciale. Le séparateur de benchtop est utilisé pour le dépistage des preuves de tribo-ELECTROSTATIQUES et pour déterminer si un matériau est un bon candidat pour la valorisation électrostatique. Les principales différences entre chaque pièce d’équipement sont présentés dans le tableau 2. Alors que l’équipement utilisé dans chaque phase se distingue par la taille, le principe de fonctionnement est fondamentalement le même.
Tableau 2. Processus d’implantation de triphasé utilisant la technologie de séparation STET ceinture tribo-électrostatique
| Phase de | Utilisé pour: | Électrode Dimensions (W x L) cm | Type de Processus / |
|---|---|---|---|
| Balance de table Évaluation | Qualitative Évaluation | 5*250 | Lot |
| Échelle de pilote Test | Quantitatives Évaluation | 15*610 | Lot |
| Commerciale Échelle Mise en œuvre | Commerciale Production | 107 *610 | Continue |
STET principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement du séparateur s’appuie sur tribo-ELECTROSTATIQUES. Dans le séparateur de ceinture tribo-électrostatique (Chiffres 2 et 3), matériel est nourri dans l’espace étroit 0.9 – 1.5 cm entre deux électrodes planes parallèles. Les particules sont facturés triboelectrically par contact entre. Le minéral chargé positivement(s) et le minéral chargé négativement(s) sont attirés par les face à électrodes. Dans le séparateur de particules sont emportés par une ceinture continue de mailles ouvertes mobile et véhiculées dans des directions opposées. La ceinture est faite de matière plastique et déplace les adjacent à chaque électrode vers les extrémités opposées du séparateur de particules. Le flux de courant de compteur des séparation des particules et de charge triboélectrique continuelle par les collisions particule-particule prévoit une séparation en plusieurs étapes et se traduit par une excellente pureté et récupération dans une unité de passage unique. La technologie de séparateur triboélectrique ceinture a été utilisée pour séparer un large éventail de matériaux, y compris les mélanges d’aluminosilicates/carbone vitreux (fly ash), calcite/quartz, Talc/Magnésite, et barytine/quartz.
Ensemble, la conception du séparateur est relativement simple avec la ceinture et les rouleaux associés comme les seules parties mobiles. Les électrodes sont stationnaires et composé d'un matériau approprié résistant. La longueur d’électrode séparateur est environ 6 mètres (20 ft.) et la largeur 1.25 mètres (4 ft.) pour les unités commerciales de pleine grandeur. La vitesse de bande élevée permet des débits très élevés, up to 40 tonnes par heure pour les unités commerciales de pleine grandeur. La consommation d’énergie est inférieure à 2 kilowatt-heures par tonne de matière traitée avec la plus grande partie de l’énergie consommée par deux moteurs de la courroie.
Représentation schématique du séparateur triboélectrique ceinture
Détail de la zone de séparation
Comme on le voit dans le tableau 2, la principale différence entre le séparateur de benchtop et les séparateurs d’échelle pilote et à l’échelle commerciale, c’est que la longueur du séparateur benchtop est environ 0.4 fois la longueur des unités pilotes et à l’échelle commerciale. Comme séparateur d’efficacité est fonction de la longueur d’électrode, tests de laboratoire ne peut servir comme un substitut pour le pilote test. Essai de pilote est nécessaire pour déterminer l’étendue de la séparation que le processus STET peut atteindre, et pour déterminer si le produit peut répondre à STET processus cible sous compte tenu des taux d’avance. Au lieu de cela, le séparateur de benchtop est utilisé pour exclure les matériaux de candidats qui ont peu de chances de démontrer toute séparation significative au niveau de l’échelle pilote. Résultats obtenus sur l’échelle du laboratoire seront non-optimisé, et la séparation observée est inférieure à qui serait observée sur un séparateur STET taille commercial.
Un essai en usine pilote est nécessaire avant le déploiement de l’échelle commerciale, Cependant, essais à l’échelle du laboratoire est encouragée comme la première phase de la mise en oeuvre, pour n’importe quel matériau donné. En outre, dans quel matériau disponibilité est limitée, le séparateur de benchtop fournit un outil utile pour le dépistage d’éventuels projets réussis (c'est-à-dire, client et industrie qualité objectifs peuvent être atteints à l’aide de projets STET technologie).
Tests de laboratoire
Processus standard des essais ont été effectués autour de l’objectif spécifique d’augmenter la concentration de Fe et de réduire la concentration des minéraux de gangue. Différentes variables ont été explorées pour maximiser la circulation de fer et de déterminer la direction du mouvement des différents minéraux. La direction du mouvement observé durant les essais de benchtop est révélateur de la direction du mouvement à l’usine-pilote et l’échelle commerciale.
Les variables étudiées hygrométrie inclus (RH), température, polarité de l’électrode, vitesse du tapis et la tension appliquée. De ces, D’humidité relative et température seule peuvent avoir un effet grand relative tribo-taxation différentielle et donc sur les résultats de la séparation. C’est pourquoi, RH optimale et des conditions de température ont été déterminées avant d’étudier l’effet des autres variables. Deux niveaux de polarité ont été explorés: J’ai) II et polarité de l’électrode supérieure positive) polarité de l’électrode supérieure négative. Pour le séparateur STET, en vertu d’un arrangement de polarité et dans des conditions optimales d’humidité relative et de température, vitesse du tapis est la poignée de contrôle primaire de grade optimisation et de récupération de masse. Essais sur la banc séparateur contribue à faire la lumière sur l’effet de certaines variables opérationnelles sur tribo-ELECTROSTATIQUES pour un échantillon donné de minéraux, et c’est pourquoi les résultats obtenus et les tendances peuvent être utilisés, dans une certaine mesure, pour limiter le nombre de variables et d’expériences à réaliser à l’échelle de l’usine pilote. Tableau 3 répertorie les diverses conditions de séparation utilisé dans le cadre de la phase 1 processus d’évaluation pour les résidus et les échantillons abondemment.
Tableau 3 répertorie les diverses conditions de séparation
| Paramètre | Unités de | Plage de valeurs | |
|---|---|---|---|
| Résidus | Abondemment | ||
| Électrode supérieure Polarité | - | Positif- Négatif | Positif- Négatif |
| Tension de l’électrode | -kV / + de kV | 4-5 | 4-5 |
| Flux des parent Humidité (RH) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Température d’entrée | ° F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Vitesse du tapis | FPS (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Écartement des électrodes | Pouces (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Les tests ont été effectués sur le séparateur de benchtop dans des conditions de traitement par lots, échantillons alimentation de 1.5 lbs. par test. Une quinte flush, exécutée à l’aide 1 lb. du matériel a été inséré entre les essais pour s’assurer que tout effet possible report de la condition précédente ne constituait pas. Avant l’essai a été lancé matériel a été homogénéisé et sacs échantillon contenant du matériel d’exécution et de chasse ont été préparés. Au début de chaque expérience, la température et l’humidité relative (RH) a été mesurée à l’aide d’une sonde à main humidité et de température Vaisala HM41. La gamme de température et RH à travers toutes les expériences a été 70-90 ° F (21.1-32.2 (° C) et 1-39.6%, respectivement. Pour tester un RH basse et/ou une température plus élevée, alimentation et chasse les échantillons étaient conservés dans une étuve à 100 ° C pour les temps entre 30-60 minutes. En revanche, valeurs RH plus élevées ont été obtenues en ajoutant de petites quantités d’eaux à la matière, suivie d’homogénéisation. Après l’humidité relative et de température a été mesurées sur chaque échantillon d’aliments pour animaux, l’étape suivante consistait à définir la polarité de l’électrode, vitesse du tapis et la tension désirée. Valeurs d’écart ont été maintenus constants au 0.4 pouces (10.2 mm) lors des campagnes d’essais pour les résidus et les échantillons abondemment.
Avant chaque essai, un petit échantillon de sous alimentation contenant environ 20 g ont été recueilli (désignée comme « Feed »). À la définition de toutes les variables de l’opération, le matériel a été nourri dans le séparateur de benchtop en utilisant un chargeur électrique vibrant à travers le centre du séparateur sur table. Échantillons ont été prélevés à la fin de chaque expérience et les poids de fin de produit 1 (désigné comme « E1 ») et produits fin 2 (désigné comme « E2 ») ont été déterminées en utilisant une échelle de comptage légal pour le commerce. Après chaque essai, petits sous-échantillons contenant environ 20 g de E1 et E2 ont également été prélevés. Les rendements massives à E1 et E2 sont décrites par:
oùYE1 et YE2 sont que la masse cède à E1 et E2, respectivement; et sont les poids de l’échantillon recueillis aux produits séparateur E1 et E2, respectivement. Pour les deux échantillons, Concentration de fe augmentait au produit E2.
Pour chaque ensemble de sous-échantillons (c'est-à-dire, Se nourrir, E1 et E2) LOI et on a déterminé la composition principale d’oxydes par XRF. Fe2 O3 matières ont été déterminées à partir des valeurs. Pour l’échantillon de résidus LOI portera directement sur le contenu de goethite dans l’échantillon comme les groupes fonctionnels hydroxyle en goethite vont s’oxyder en H2 Og [10]. Contraire, pour l’échantillon abondemment LOI s’inscriront directement dans le contenant des carbonates dans l’échantillon, comme le calcium et les carbonates de magnésium se décomposent en leurs oxydes principaux aboutissant à la libération de CO2g et void échantillonnage séquentiel perte poids. Perles de XRF ont été préparés en mélangeant 0.6 grammes de l’échantillon de minéral avec 5.4 grammes de tétraborate de lithium, qui a été choisi en raison de la composition chimique des résidus et abondemment échantillons. Analyse XRF ont été normalisées pour la lettre d’intention.
Enfin, Récupération de fe EFe au produit (E2) et SiO2 rejet QSi On a calculé. EFe est le pourcentage de Fe récupérés dans le concentré à celle de l’échantillon original d’aliments pour animaux et QSiO2 le pourcentage d’est supprimé sur l’échantillon original d’alimentation. EFe et QSi sont décrites par:
où CJ’ai,(aliments pour animaux,E1, E2) est le pourcentage de concentration normalisée pour le sub-échantillon i de composant (par exemple., Fe, SIO2)
Échantillons de minéralogie
Le modèle XRD montrant les principales phases minérales pour les résidus et les échantillons abondemment montré dans la Fig. 4. Pour l’échantillon de résidus principales phases Fe récupérables sont goethite, magnétite et hématite, et le minéraux de gangue principale est le quartz (Fig 4). Pour l’échantillon abondemment principales phases Fe récupérables sont magnétite et hématite et les minéraux de gangue principale sont quartz et la dolomite. Magnétite apparaît dans les concentrations de trace dans les deux échantillons. Hématite pure, Goethite, et contient de la magnétite 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, respectivement.
Modèles D. A – échantillon résidus, B – abondemment échantillon
Expériences en laboratoire
Une série d’essais ont été réalisés sur chaque échantillon de minéral visant à maximiser la Fe et la diminution de SiO2 contenu. Espèces se concentrant à E1 sera révélateur d’un comportement de charge négatif tout en concentration d’espèces à E2 à un comportement de charge positive. Des vitesses plus élevées ceinture étaient favorables au traitement de l’échantillon des résidus; Cependant, l’effet de cette variable seule s’est avéré moins importante pour l’échantillon abondemment.
Moyenne des résultats pour les résidus et les échantillons abondemment sont présentés sur la Fig. 5, qui ont été calculées à partir 6 et 4 expériences, respectivement. Fig 5 présente en moyenne masse rendement et la chimie à l’alimentation et produits E1 et E2. De plus,, chaque parcelle présente l’amélioration ou la diminution de la concentration (E2- Se nourrir) pour chaque composant de l’échantillon par exemple, Fe, SiO2 Les valeurs positives sont associés à une augmentation de la concentration d’E2, Alors que les valeurs négatives sont associés à une diminution de la concentration d’E2.
Fig.5. Rendements moyens de massives et de la chimie pour l’alimentation, Produits E1 et E2. Barres d’erreur représentent 95% intervalles de confiance.
Les résidus, teneur en Fe échantillon a été augmentée de 29.89% À 53.75%, en moyenne, à un rendement de masse YE2 – ou de la reprise mondiale massive – de 23.30%. Cela correspond à la récupération de la Fe ( et le rejet de la silice (QE2 ) valeurs de 44.17% et 95.44%, respectivement. Le contenu de la lettre d’intention a été augmenté de 3.66% À 5.62% ce qui indique que l’augmentation de la teneur en Fe est liée à une augmentation de teneur en goethite (Fig 5).
Pour l’itabirite teneur en Fe échantillon a été augmentée de 47.68% À 57.62%, en moyenne, à un rendement de masse YE2 -de 65.0%. Cela correspond à la récupération de la Fe EFe( et le rejet de la silice (QSiO2) valeurs de 82.95% et 86.53%, respectivement. La lettre d’intention, Contenu de MgO et CaO est passé de 4.06% À 5.72%, 1.46 À 1.87% et à partir de 2.21 À 3.16%, respectivement, ce qui signifie que la dolomite se déplace dans la même direction que Fe magnésifères (Fig 5).
Pour les deux échantillons,AL2 O3 , MnO et P semble être charger dans le même sens que Fe-minéraux (Fig 5). Alors qu’il est souhaitable de diminuer la concentration de ces trois espèces, la concentration totale de SiO2, AL2 , O3 , YE2 MnO et P est en baisse pour les deux échantillons, et par conséquent l’effet total obtenu en utilisant le séparateur de benchtop est une amélioration dans le grade de Fe produit et une diminution de la concentration de contaminants.
Ensemble, essais de Benchtop ont montré preuve de charge efficace et séparation des particules de fer et de silice. Les résultats prometteurs d’échelle laboratoire suggèrent que les essais à l’échelle pilote dont les cols de premières et deuxième doivent être exécutés.
Discussion
Les données expérimentales suggèrent que le séparateur STET a entraîné une augmentation importante de Fe contenu tout en réduisant simultanément SiO2 contenu.
Après avoir démontré que triboelectrostatic la séparation peut entraîner une augmentation significative de la teneur en Fe, une discussion sur la signification des résultats, sur les teneurs maximales réalisables en Fe et sur les conditions d’alimentation de la technologie sont nécessaire.
Pour commencer, Il est important de discuter le comportement charge apparent d’espèces minérales dans les deux échantillons. Pour l’échantillon des résidus les principaux éléments étaient les oxydes de Fe et de quartz et résultats expérimentaux ont démontré que des oxydes de Fe concentrent à E2 quartz concentré à E1. De manière simpliste, On pourrait dire que les particules d’oxyde de Fe acquiert une charge positive et que les particules de quartz acquis une charge négative. Ce comportement est cohérent avec la nature triboelectrostatic de ces deux minéraux comme indiqué par Ferguson (2010) [12]. Tableau 4 montre la série triboélectrique apparente des minéraux sélectionnés fondée sur la séparation inductive, et ça se voit que le quartz est situé au bas de la série charge tout en goethite, magnétite et hématite sont situés plus haut dans la série. Minéraux au sommet de la série auront tendance à charge positive, tandis que les minéraux en bas aura tendance à acquérir une charge négative.
D'un autre côté, pour l’échantillon abondemment les principaux éléments étaient hématite, quartz et de dolomite et de résultats expérimentaux indiquent que les oxydes de Fe et de la dolomite concentrent à E2 quartz concentré à E1. Cela indique que la dolomite et particules d’hématite acquis une charge positive tandis que les particules de quartz a acquis une charge négative. Comme on le voit dans le tableau 4, carbonates sont situés dans la partie supérieure de la série tribo-électrostatique, ce qui signifie que les particules de carbonate tendent à acquérir une charge positive, et par conséquent d’être concentré à E2. Dolomite et hématite sont concentraient dans la même direction, ce qui indique que l’effet global des particules d’hématite en présence de quartz et de la dolomite est d’acquérir une charge positive.
La direction du mouvement des espèces minéralogiques dans chaque échantillon est d’intérêt primordial, car elle déterminera la pente Fe réalisable qui peut être obtenue au moyen d’un seul passage grâce à la technologie de séparateur de ceinture tribo-électrostatique.
Pour les résidus et abondemment échantillonne le Fe réalisable maximale contenu dépendra de trois facteurs: J’ai) La quantité de Fe dans Fe magnésifères; II) le quartz minimale (SiO2 ) contenu qui peut être réalisé et; III) Le nombre de contaminants se déplaçant dans la même direction que Fe-minéraux. Pour l’échantillon des résidus sont les principaux contaminants se déplaçant dans la même direction de Fe-minéraux Al2 O3 MnO magnésifères, Alors que pour l’échantillon abondemment les principaux contaminants sont Interdiction MgO Al2 O3 magnésifères.
| Nom de minéraux | Charge acquise (apparent) |
|---|---|
| Apatite | +++++++ |
| Carbonates | ++++ |
| Monazite | ++++ |
| Titanomagnétite | . |
| Ilménite | . |
| Rutile | . |
| Leucoxène | . |
| La magnétite/hématite | . |
| Spinelles | . |
| Grenat | . |
| Staurotide | - |
| Ilménite altérée | - |
| Goethite | - |
| Zircon | -- |
| Épidote | -- |
| Trémolite | -- |
| Silicates hydratés | -- |
| Aluminosilicates | -- |
| Tourmaline | -- |
| Actinote | -- |
| Pyroxène | --- |
| Titanite | ---- |
| Feldspath | ---- |
| Quartz | ------- |
Tableau 4. Apparente série triboélectrique des minéraux sélectionnés fondée sur la séparation inductive. Modifié par rapport à D.N Ferguson (2010) [12].
Pour l’échantillon des résidus, la teneur en Fe a été mesurée à 29.89%. XRD données indiquent que la phase prédominante est goethite, suivi par de l’hématite, et c’est pourquoi, la teneur maximale en Fe réalisable si une séparation nette était possible serait entre 62.85% et 69.94% (Quels sont le contenu de Fe de goethite pure et hématite, respectivement). Maintenant, une séparation nette n’est pas possible Al2, O3 MnO et minéraux P sont déplacent dans la même direction que les Fe-minéraux, et c’est pourquoi toute augmentation de la teneur en Fe se traduira également par une augmentation de ces contaminants. Puis, pour augmenter la teneur en Fe, la quantité de quartz à E2 devront être diminuées au point de qu'elle compense le mouvement , MnO et P produit (E2). Comme indiqué dans le tableau 4, le quartz a une forte tendance à acquérir une charge négative, et donc, en l’absence d’autres minéraux ayant un comportement négatif charge apparent, il sera possible de diminuer considérablement son contenu au produit (E2) au moyen d’un premier passage à l’aide de la technologie de séparateur de ceinture triboelectrostatic.
Par exemple, Si on suppose que tout le contenu de Fe dans l’échantillon des résidus est associé à la goethite (Gen(OH)), et que les oxydes de gangue seuls sont SiO2, Al2O3 et MnO, puis au produit contenu en Fe donnerait par:
Fe(%)=(100-SiO2 – (Al2 O3 + MnO*0.6285
où, 0.6285 est le pourcentage de Fe en goethite pure. EQ.4 représente le mécanisme de compétition qui se déroule à concentrer Fe comme AL2O3 + MnO hausses tandis que SiO2 diminue.
Pour l’échantillon abondemment la teneur en Fe a été mesurée à 47.68%. XRD données indiquent que la phase prédominante est l’hématite et par conséquent, la teneur maximale en Fe réalisable si une séparation nette était possible serait proche de 69.94% (qui est la teneur en Fe d’hématite pure). Comme il a été discuté pour l’échantillon des résidus une séparation nette ne sera pas possible tant que CaO, MgO, Al2 O3 magnésifères vont dans le même sens que l’hématite, et donc d’augmenter la teneur en Fe SiO2 la teneur doit être réduite. En supposant que l’intégralité de la teneur en Fe dans cet exemple est associée à l’hématite (Fe2O3) et que les seules oxydes contenus dans les minéraux de gangue sont SiO2, Interdiction, MgO, Al2O3 et MnO; puis teneur en Fe dans le produit serait être donnée par:
Fe(%)=(100-SiO2-CaO + MgO +Al2O3+MnO+LOI*0.6994
où, 0.6994 est le pourcentage de Fe en pur hématite. Il doit être remarqué que Eq.5 inclut LOI, n’est pas le cas de Eq.4. Pour l’échantillon abondemment, la lettre d’intention est associée à la présence de carbonates, tandis que pour l’échantillon de résidus, il est associé aux minéraux Fe.
De toute évidence, pour les résidus et abondemment échantillons, il est possible d’accroître sensiblement la teneur en Fe en réduisant la teneur de SiO2; Cependant, comme le montre Eq.4 et Eq.5, la teneur maximale en Fe réalisable sera limitée par la direction du mouvement et la concentration des oxydes associé aux minéraux de gangue.
En principe, la concentration de Fe dans les deux échantillons pourrait être encore augmentée au moyen d’un deuxième passage sur le séparateur STET dans lequel Interdiction,MgO Al2 O3 et MnOportant les minéraux peut être distingué des Fe-minéraux. Cette séparation serait possible si la plupart des quartz dans l’échantillon a été supprimé au cours d’une première passe. En l’absence de quartz, certains d'entre les minéraux de gangue restante devraient en théorie charge dans la direction opposée de goethite, magnétite et hématite, qui se traduirait par l’accroissement du contenu Fe. Par exemple, pour l’échantillon abondemment et basé à l’emplacement de dolomite et d’hématite dans la série triboelectrostatic (Voir le tableau 4), séparation de dolomite/hématite devrait être possible que dolomite a une forte tendance à charge positive à l’égard de l’hématite.
Après avoir discuté sur les teneurs maximales réalisables en Fe une discussion sur les exigences d’alimentation pour la technologie est nécessaire. Le séparateur de ceinture tribo-électrostatique STET exige que la matière première sèche et finement moulu. Très petites quantités d’humidité peuvent avoir un effet important sur le différentiel tribo-charge et par conséquent l’humidité alimentation devrait être ramenée à <0.5 wt.%. De plus,, La matière première doit être broyée suffisamment fin pour libérer les matières de gangue et doit être au moins 100% maillage de passage 30 (600 Umm). Au moins pour l’échantillon de résidus miniers, le matériau devrait être déshydraté suivi d’une étape de séchage thermique, tandis que pour le broyage de l’échantillon d’itabirite couplé à, ou suivre par, un séchage thermique serait nécessaire avant l’enrichissement avec le séparateur STET.
L’échantillon de résidus a été prélevé à partir d’un circuit de concentration magnétique de déslimaison-flottation existant et prélevé directement à partir d’une digue de résidus miniers.. Les résidus de pâte typiques devraient être autour. 20-30% Par conséquent, les résidus devraient être séchés au moyen d’une séparation liquide-solide (Déshydratation) suivi du séchage thermique et de la désagglomération. L’utilisation de la déshydratation mécanique avant le séchage est encouragée car les méthodes mécaniques ont une consommation d’énergie relativement faible par unité de liquide éliminée par rapport aux méthodes thermiques. Environ 9.05 Les Btu sont nécessaires par livre d’eau éliminée par filtration pendant le séchage thermique, D'un autre côté, nécessite environ 1800 Btu par livre d’eau évaporée [13]. Les coûts associés au traitement des résidus de fer dépendront ultimement de l’humidité minimale réalisable pendant l’assèchement et des coûts énergétiques associés au séchage..
L’échantillon d’itabirite a été obtenu directement à partir d’une formation de fer itabirite et, par conséquent, pour traiter cet échantillon, le matériau devrait subir un broyage et un broyage suivis d’un séchage thermique et d’une désagglomération.. Une option possible est l’utilisation de broyeurs à rouleaux balayés à air chaud, dans lequel le double broyage et séchage pourrait être réalisé en une seule étape. Les coûts associés au traitement du minerai d’itabirite dépendront de l’humidité de l’alimentation, granulométrie alimentaire et sur les coûts énergétiques associés au broyage et au séchage.
Pour les deux échantillons, la désagglomération est nécessaire après le séchage du matériau pour s’assurer que les particules sont libérées l’une de l’autre.. La désagglomération peut être réalisée conjointement avec l’étape de séchage thermique, permettant un transfert de chaleur efficace et des économies d’énergie.
Les résultats de laboratoire présentées ici montre des preuves solides de charge et de la séparation des minéraux Fe de quartz à l’aide de la séparation de ceinture triboelectrostatic.
Les résidus, teneur en Fe échantillon a été augmentée de 29.89% À 53.75%, en moyenne, à un rendement en masse 23.30%, qui correspond aux valeurs du Fe récupération et de la silice de la rejet de 44.17% et 95.44%, respectivement. Pour l’itabirite teneur en Fe échantillon a été augmentée de 47.68 % À 57.62%, en moyenne, à un rendement en masse 65.0%, qui correspond aux valeurs du Fe récupération et de la silice de la rejet de 82.95% et 86.53%, respectivement. Ces résultats ont été effectuées sur un séparateur qui est plus petit et moins efficace que le séparateur commercial STET.
Les résultats expérimentaux indiquent que pour les deux résidus et abondemment échantillonne le Fe réalisable maximale contenu dépendra de la teneur en quartz réalisable minimum. De plus,, atteindre des notes supérieures de Fe est possible au moyen d’un deuxième passage sur le séparateur de ceinture STET.
Les résultats de cette étude ont démontré que les fines de minerai de fer de qualité inférieure peuvent être améliorés par le biais de séparateur de ceinture tribo-électrostatique STET. Poursuite des travaux à l’échelle de l’usine pilote sont recommandée pour déterminer le grade de concentré de fer et de récupération qui peut être réalisée. Basé sur l’expérience, la récupération du produit et/ou le grade améliorera de manière significative au traitement de l’échelle pilote, par rapport à l’essai de laboratoire appareil utilisé au cours de ces minerai de fer d’essais. Le processus de séparation électrostatique tribo STET peut offrir des avantages significatifs par rapport aux méthodes conventionnelles de traitement pour les fines de minerai de fer.
