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Lucas Rojas Mendoza, ST attrezzature & Tecnologia, STATI UNITI D'AMERICA
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST attrezzature & Tecnologia, STATI UNITI D'AMERICA
Kyle Flynn, ST attrezzature & Tecnologia, STATI UNITI D'AMERICA
Abhishek Gupta, ST attrezzature & Tecnologia, STATI UNITI D'AMERICA
ST attrezzature & Technology LLC (STET) ha sviluppato un nuovo sistema di lavorazione basato sulla separazione delle cinture tribo-elettrostatiche che fornisce all'industria della lavorazione dei minerali un mezzo per beneficiare dei materiali fini con una tecnologia efficiente dal punto di vista energetico e completamente asciutto. A differenza di altri processi di separazione elettrostatica che sono tipicamente limitati alle particelle >75Di dimensioni metri, il separatore di cinture triboelettriche STET è adatto per la separazione di (<1µm) a moderatamente grossolana (500µm) particelle, con produttività molto elevata. La tecnologia triboelettrostatica STET è stata utilizzata per trattare e separare commercialmente un'ampia gamma di minerali industriali e altre polveri granulari secche. Qui, Vengono presentati i risultati su scala di laboratorio sull'arricchimento di fini di minerale di Fe di bassa qualità utilizzando il processo di separazione a nastro STET. I test su scala di laboratorio hanno dimostrato la capacità della tecnologia STET di recuperare contemporaneamente il Fe e scartare SiO2 dal minerale itabirite con un D50 di 60 μm e gli sterili di minerale di Fe ultrafine con un D50 di 20 μm. La tecnologia STET si presenta come un'alternativa per beneficiare di minerali fini di Fe che non potrebbero essere trattati con successo tramite i circuiti tradizionali del diagramma di flusso a causa della loro granulometria e mineralogia.
Il minerale di ferro è il quarto elemento più comune nella crosta terrestre [1]. Il ferro è essenziale per la produzione di acciaio e quindi un materiale essenziale per lo sviluppo economico globale [1-2]. Il ferro è anche ampiamente utilizzato nella costruzione e nella produzione di veicoli [3]. La maggior parte delle risorse di minerale di ferro sono composte da formazioni di ferro fasciate metamorfonate (Bif) in cui il ferro si trova comunemente sotto forma di ossidi, idrossidi e, in misura minore, carbonati [4-5]. Un particolare tipo di formazioni di ferro con più alto contenuto di carbonato sono gli itanini dolomitici che sono un prodotto della dolomitizzazione e del metamorfismo dei depositi BIF [6]. I più grandi giacimenti di minerale di ferro del mondo si trovano in Australia, Cina, Canada, Ucraina, India e Brasile [5].
La composizione chimica dei minerali di ferro ha un'apparente ampia gamma nella composizione chimica, in particolare per il contenuto di Fe e i minerali di gangue associati [1]. I principali minerali di ferro associati alla maggior parte dei minerali di ferro sono l'ematite, goethite, limonite e magnetite [1,5]. I principali contaminanti nei minerali di ferro sono SiO2 e Al2O3 [1,5,7]. I minerali tipici di silice e allumina presenti nei minerali di ferro sono il quarzo, kaolinite, gibbsite, diaspore e corundum. Di questi si osserva spesso che il quarzo è il minerale minerale di silice media, la caolinite e il gibbsite sono i due principali minerali di allumina [7].
L'estrazione del minerale di ferro viene eseguita principalmente attraverso operazioni di estrazione a cielo aperto, con conseguente significativa generazione di resioni [2]. Il sistema di produzione del minerale di ferro di solito prevede tre fasi: estrazione dati, attività di lavorazione e pelletizzazione. Di questi, assicura che si ottraggano un grado di ferro e una chimica adeguati prima della fase di pelletizzazione. La lavorazione include la frantumazione, Classificazione, la fresatura e la concentrazione con l'obiettivo di aumentare il contenuto di ferro riducendo al contempo la quantità di minerali [1-2]. Ogni giacimento minerale ha le sue caratteristiche uniche per quanto riguarda il ferro e la gangue recante minerali, e quindi richiede una tecnica di concentrazione diversa [7].
La separazione magnetica è tipicamente utilizzata nella beneficiazione di minerali di ferro di alta qualità in cui i minerali di ferro dominanti sono ferro e paramagnetico [1,5]. Separazione magnetica a bassa intensità umida e asciutta (Lims) le tecniche sono utilizzate per elaborare minerali con forti proprietà magnetiche come la magnetite, mentre la separazione magnetica umida ad alta intensità viene utilizzata per separare i minerali portanti Fe con proprietà magnetiche deboli come l'ematite dai minerali gangue. I minerali di ferro come goethite e limonite si trovano comunemente nei tailing e non si separano molto bene con entrambe le tecniche [1,5]. I metodi magnetici presentano sfide in termini di basse capacità e in termini di necessità che il minerale di ferro sia suscettibile ai campi magnetici [5].
Galleggiamento, D'altra parte, viene utilizzato per ridurre il contenuto di impurità nei minerali di ferro di bassa qualità [1-2,5]. I minerali di ferro possono essere concentrati sia mediante galleggiamento anionico diretto di ossidi di ferro o galleggiamento cationico inverso di silice, tuttavia la galleggiamento cationico inverso rimane la via di galleggiamento più popolare utilizzata nell'industria del ferro [5,7]. L'uso della galleggiamento è limitato dal costo dei reagenti, la presenza di melma ricche di silice e allumina e presenza di minerali carbonati [7-8]. Inoltre, la galleggiamento richiede un trattamento delle acque reflue e l'uso di disidratazione a valle per applicazioni finali secche [1].
L'uso della galleggiatura per la concentrazione di ferro comporta anche il dimagrimento come galleggiante in presenza di multe si traduce in una minore efficienza e alti costi di reagente [5,7]. Il disliming è particolarmente importante per la rimozione dell'allumina in quanto la separazione del gibbsite dall'ematite o dalla goethite da parte di qualsiasi agente attivo nella superficie è piuttosto difficile [7]. La maggior parte dei minerali portanti di allumina si verifica nella gamma di dimensioni più fini (<20um) consentendo ne viazione attraverso il desliming. Nel complesso, un'alta concentrazione di ammende (<20um) e l'allumina aumenta la dose necessaria del collettore cationico e diminuisce drasticamente la selettività [5,7].
Inoltre, la presenza di minerali carbonatici – come nelle itabiriti dolomitiche- può anche deteriorare la selettività di flottazione tra minerali di ferro e quarzo, poiché i minerali di ferro contenenti carbonati come la dolomite non galleggiano in modo molto selettivo. Le specie di carbonati disciolti si adsorbono sulle superfici di quarzo danneggiando la selettività del galleggiamento [8]. La flottazione può essere ragionevolmente efficace nell'upgrading dei minerali di ferro di bassa qualità, ma è fortemente dipendente dalla mineralogia del minerale [1-3,5]. La flottazione dei minerali di ferro contenenti un elevato contenuto di allumina sarà possibile attraverso il desliming a scapito del recupero complessivo del ferro [7], mentre la flottazione di minerali di ferro contenenti minerali carbonatici sarà impegnativa e forse non fattibile [8].
I moderni circuiti di lavorazione dei minerali contenenti Fe possono includere sia fasi di flottazione che fasi di concentrazione magnetica [1,5]. Ad esempio,, La concentrazione magnetica può essere utilizzata sul flusso di fini dalla fase di snellimento prima della flottazione e sugli scarti di flottazione. L'incorporazione di concentratori magnetici a bassa e alta intensità consente di aumentare il recupero complessivo del ferro nel circuito di lavorazione recuperando una frazione dei minerali ferrosi e paramagnetici di ferro come magnetite ed ematite [1]. La goethite è in genere il componente principale di molti flussi di scarto delle piante di ferro a causa delle sue deboli proprietà magnetiche [9]. In assenza di ulteriori trattamenti a valle per i flussi di scarto derivanti dalla concentrazione magnetica e dalla flottazione, Gli scarti fini finiranno smaltiti in una diga di decantazione [2]. Lo smaltimento e la lavorazione degli sterili sono diventati cruciali per la conservazione dell'ambiente e il recupero dei preziosi di ferro, Rispettivamente, e quindi la lavorazione degli sterili di minerale di ferro nell'industria mineraria è cresciuta di importanza [10].
Chiaramente, La lavorazione degli sterili provenienti dai circuiti tradizionali di arricchimento del ferro e la lavorazione dell'itabirite dolomitica è impegnativa attraverso i tradizionali flowsheet di desnellazione-flottazione-concentrazione magnetica a causa della loro mineralogia e granulometria, e quindi possono essere interessanti tecnologie di arricchimento alternative come la separazione tribo-elettrostatica, che è meno restrittiva in termini di mineralogia del minerale e che consente il trattamento dei fini.
La separazione tribo-elettrostatica utilizza le differenze di carica elettrica tra i materiali prodotti dal contatto di superficie o dalla carica triboelettrica. In modo semplicistico, quando due materiali sono in contatto, il materiale con una maggiore affinità per l'elettrone guadagna elettroni quindi carica negativamente, mentre materiale con minori oneri di affinità dell'elettrone positivi. In linea di principio,, I fini di minerale di ferro di bassa qualità e le itabririti dolomitiche che non sono lavorabili mediante flottazione convenzionale e/o separazione magnetica potrebbero essere migliorati sfruttando la proprietà di carica differenziale dei loro minerali [11].
Qui presentiamo la separazione tribo-elettrostatica a nastro STET come possibile via di arricchimento per concentrare sterili di minerale di ferro ultrafini e per beneficiare del minerale itabirite dolomitico. Il processo STET fornisce all'industria di trasformazione dei minerali una capacità unica e priva di acqua per la lavorazione di mangimi secchi. Il processo rispettoso dell'ambiente può eliminare la necessità di lavorazione a umido, trattamento delle acque reflue a valle e necessaria essiccazione del materiale finale. Inoltre, Il processo STET richiede poco pretrattamento del minerale e opera ad alta capacità, fino a 40 toni all'ora. Il consumo di energia è inferiore a 2 kilowattora per tonnellata di materiale lavorato.
Materiali
In questa serie di prove sono stati utilizzati due minerali di ferro di basso grado fini. Il primo minerale consisteva in un campione di tailings Fe ore ultrafine con un D50 di 20 e il secondo campione di un campione di minerale di ferro itanbirite con un D50 di 60 µm. Entrambi i campioni presentano sfide durante la loro beneficiazione e non possono essere elaborati in modo efficiente attraverso i tradizionali circuiti di concentrazione a galleggiamento-galleggiamento a galleggiamento a causa della loro granulometria e mineralogia. Entrambi i campioni sono stati ottenuti da operazioni minerarie in Brasile.
Il primo campione è stato ottenuto da un circuito di desliming-flotazione-concentrazione magnetica. Il campione è stato raccolto da una diga di coda, poi essiccato, omogeneizzato e imballato. Il secondo campione proviene da una formazione di ferro itabirite in Brasile. Il campione è stato schiacciato e ordinato per dimensione e la frazione fine ottenuta dalla fase di classificazione ha poi subito diverse fasi di slittamento fino a un D98 di 150 È stato raggiunto il m. Il campione è stato poi essiccato, omogeneizzato e imballato.
Distribuzioni delle dimensioni delle particelle (Psd) sono stati determinati utilizzando un analizzatore di dimensioni particelle di diffrazione laser, un Mastersizer di Malvern 3000 E. Entrambi i campioni sono stati caratterizzati anche da Perdita all'accensione(LOI), XRF e XRD. La perdita all'accensione (LOI) è stato determinato mettendo 4 grammi di campione in un 1000 forno oC per 60 minuti e la segnalazione del LOI su base ricevuta. L'analisi della composizione chimica è stata completata utilizzando una lunghezza d'onda dispersiva Fluorescenza a raggi X (WD-XRF) strumento e le principali fasi cristalline sono state studiate con la tecnica XRD.
La composizione chimica e LOI per il campione di code (Coda), e per il campione di formazione di ferro itabirite (Italbirite), è mostrato nella tabella 1 e le distribuzioni delle dimensioni delle particelle per entrambi i campioni sono mostrate in Fig 1. Per il campione di code le principali fasi recuperabili Fe sono la goethite e l'ematite, e il principale minerale gangue è il quarzo (Fico 4). Per il campione di itabirite le principali fasi recuperabili Fe sono l'ematite, e i principali minerali gangue sono quarzo e dolomite (Fico 4).
tavolo 1. Risultato dell'analisi chimica per elementi principali nei campioni di residui e itabiriti.
| Esempio | Grado (wt%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | Mno | MgO | CaO | LOI | Altri | |
| Coda | 30.3 | 47.4 | 4.3 | 1.0 | * | * | 3.4 | 13.4 |
| Italbirite | 47.6 | 23.0 | 0.7 | 0.2 | 1.5 | 2.2 | 4.0 | 21.0 |
Distribuzioni delle dimensioni delle particelle
Metodi
Una serie di esperimenti sono stati progettati per studiare l'effetto di diversi parametri sul movimento del ferro in entrambi i campioni di ferro utilizzando la tecnologia di separazione tribo-elettrostatica proprietaria STET. Gli esperimenti sono stati condotti utilizzando un separatore di cintura tribo-elettrostatica su scala di banco, in seguito indicato come 'separatore top di panchina'. Il test su banco è la prima fase di un processo di implementazione tecnologica in tre fasi (Vedi tabella 2) compresa la valutazione su scala di banco, test su scala pilota e implementazione su scala commerciale. Il separatore da banco viene utilizzato per lo screening per la prova della carica tribo-elettrostatica e per determinare se un materiale è un buon candidato per la beneficiazione elettrostatica. Le principali differenze tra ogni apparecchiatura sono presentate in tabella 2. Mentre l'apparecchiatura utilizzata in ogni fase differisce per dimensioni, il principio di funzionamento è fondamentalmente lo stesso.
tavolo 2. Processo di implementazione in tre fasi con la tecnologia del separatore di cinture tribo-elettrostatiche STET
| Fase | Utilizzato per: | Elettrodo Dimensioni (W x L) cm | Tipo di Processo/ |
|---|---|---|---|
| Scala della panca Valutazione | Qualitativa Valutazione | 5*250 | lotto |
| Scala pilota Test | Quantitativa Valutazione | 15*610 | lotto |
| Commerciale Scala Implementazione | Commerciale Produzione | 107 *610 | Continuo |
Principio di funzionamento STET
Il principio di funzionamento del separatore si basa sulla carica tribo-elettrostatica. Nel separatore cintura tribo-elettrostatica (Figure 2 e 3), materiale viene immesso nello stretto spazio 0.9 – 1.5 cm tra due elettrodi planari paralleli. Le particelle triboelectrically pagano di contatto interparticella. Il minerale caricato positivamente(s) e il minerale caricato negativamente(s) sono attratti da fronte elettrodi. All'interno le particelle separatori sono spazzate da un nastro a maglia aperta in continuo movimento e convogliate in direzioni opposte. La cinghia è fatta di materiale plastico e sposta le particelle adiacenti ad ogni elettrodo verso estremità opposte del separatore. Il flusso di corrente contatore delle particelle di separazione e la ricarica triboelettrica continua per collisioni particelle-particelle forniscono una separazione multistadio e si traducano in un'eccellente purezza e recupero in un'unità a passaggio singolo. La tecnologia di separatore triboelettrico cintura è stata utilizzata per separare una vasta gamma di materiali, compresi i miscugli di alluminosilicati/carbonio vitreo (cenere volatile), calcite/quarzo, talco/magnesite, e barite/quarzo.
Nel complesso, il design separatore è relativamente semplice con la cintura e i rulli associati come le uniche parti in movimento. Gli elettrodi sono stazionari e composto di un materiale durevole in modo appropriato. La lunghezza dell'elettrodo di separatore è circa 6 metri (20 Ft.) e la larghezza 1.25 metri (4 Ft.) per unità commerciali full-size. L'alta velocità della cinghia consente velocità di throughlica molto elevate, fino a 40 tonnellate all'ora per unità commerciali full size. Il consumo di energia è inferiore a 2 kilowattora per tonnellata di materiale lavorato con la maggior parte della potenza consumata da due motori che guidano la cinghia.
Disegno schematico di triboelettrico cintura separatore
Dettaglio della zona di separazione
Come si può vedere nella tabella 2, la differenza principale tra il separatore a panca e i separatori su scala pilota e su scala commerciale è che la lunghezza del separatore 0.4 volte la lunghezza delle unità su scala pilota e commerciale. Poiché l'efficienza del separatore è una funzione della lunghezza dell'elettrodo, i test su scala di banco non possono essere utilizzati come sostituti dei test su scala pilota. I test su scala pilota sono necessari per determinare l'entità della separazione che il processo STET può, e per determinare se il processo STET può raggiungere gli obiettivi di prodotto in determinati tassi di. Invece, il separatore da banco viene utilizzato per escludere i materiali candidati che difficilmente dimostrino una separazione significativa a livello pilota. I risultati ottenuti sulla bilancia non saranno ottimizzati, e la separazione osservata è inferiore a quella osservata su un separatore STET di dimensioni commerciali.
I test presso l'impianto pilota sono necessari prima della distribuzione su scala commerciale, Tuttavia, test su banco è incoraggiata come prima fase del processo di attuazione per un dato materiale. Inoltre, nei casi in cui la disponibilità di materiale è limitata, il separatore da banco fornisce uno strumento utile per lo screening di potenziali progetti di successo (Cioè., progetti in cui gli obiettivi di qualità dei clienti e del settore possono essere raggiunti utilizzando la tecnologia STET).
Test su banco
Sono state eseguite prove di processo standard intorno all'obiettivo specifico di aumentare la concentrazione di Fe e di ridurre la concentrazione di minerali gangue. Sono state esplorate diverse variabili per massimizzare il movimento del ferro e per determinare la direzione di movimento di diversi minerali. La direzione di movimento osservata durante i test da banco è indicativa della direzione di movimento nell'impianto pilota e nella scala commerciale.
Le variabili studiate includevano l'umidità relativa (Rh), temperatura, polarità elettrodi, velocità della cinghia e tensione applicata. Di questi, RH e la temperatura da soli possono avere un grande effetto sulla carica tribo-carica differenziale e quindi sui risultati di separazione. Quindi, sono state determinate le condizioni ottimali di RH e le condizioni di temperatura prima di studiare l'effetto delle variabili rimanenti. Sono stati esplorati due livelli di polarità: Ho) top elettrodo polarità positivo e ii) top elettrodo polarità negativo. Per il separatore STET, in una determinata disposizione della polarità e in condizioni ottimali di RH e temperatura, la velocità della cinghia è la maniglia di controllo principale per l'ottimizzazione della qualità del prodotto e del recupero di massa. I test sul separatore della panca aiutano a far luce sull'effetto di alcune variabili operative sulla ricarica tribo-elettrostatica per un dato campione minerale, e quindi i risultati ottenuti e le tendenze possono essere utilizzati, in una certa misura, per ridurre il numero di variabili ed esperimenti da eseguire su scala dell'impianto pilota. tavolo 3 elenca la gamma di condizioni di separazione utilizzate nell'ambito della fase 1 processo di valutazione per i campioni di coda e itabirite.
tavolo 3 elenca la gamma di condizioni di separazione
| Parametro | Unità | Intervallo di valori | |
|---|---|---|---|
| Coda | Italbirite | ||
| Elettrodo superiore Polarità | - | Positivo- Negativo | Positivo- Negativo |
| Tensione elettrodica | -kV/kV | 4-5 | 4-5 |
| Relativo all'alimentazione Umidità (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Temperatura di alimentazione | ° F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Velocità della cinghia | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Divario elettrodo | Pollici (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
I test sono stati condotti sul separatore della civetta in condizioni batch, con campioni di mangime di 1.5 Libbre. per test. Una corsa di scarico con 1 Lb. di materiale è stato introdotto tra una prova e l'altra per garantire che ogni possibile effetto di riporto dalla condizione precedente non fosse considerato. Prima dell'inizio dei test il materiale è stato omogeneizzato e sono stati preparati sacchetti campione contenenti sia materiale di corsa che di lavaggio. All'inizio di ogni esperimento la temperatura e l'umidità relativa (Rh) è stato misurato utilizzando una sonda Vaisala HM41 portatile Umidità e Temperatura. L'intervallo di temperatura e RH in tutti gli esperimenti è stato 70-90 ° F (21.1-32.2 (° C) e 1-39.6%, Rispettivamente. Per testare una RH inferiore e/o una temperatura superiore, i campioni di alimentazione e di lavaggio sono stati tenuti in un forno di essiccazione a 100 C per i tempi tra 30-60 Minuti. Al contrario,, valori RH più elevati sono stati raggiunti aggiungendo piccole quantità di acque al materiale, seguita dall'omogeneizzazione. Dopo che la RH è stata misurata su ciascun campione di mangime, il passo successivo è stato quello di impostare la polarità elettrodi, velocità della cinghia e tensione al livello desiderato. I valori di gap sono stati mantenuti costanti 0.4 inches (10.2 mm) durante le campagne di test per i tailings e campioni di itabirite.
Prima di ogni test, un piccolo sottocampione di mangime contenente circa 20g è stato raccolto (designato come 'Feed'). Quando si impostano tutte le variabili operative, il materiale è stato inserito nel separatore della panca utilizzando un alimentatore vibratorio elettrico attraverso il centro del separatore della panca. I campioni sono stati raccolti alla fine di ogni esperimento e i pesi della fine del prodotto 1 (designato come 'E1') e la fine del prodotto 2 (designato come 'E2') sono stati determinati utilizzando una scala di conteggio legale-per-commercio. A seguito di ogni test, sottocampioni contenenti circa 20 g di E1 ed E2 sono stati raccolti anche. I rendimenti di massa a E1 ed E2 sono descritti da:
DoveYE1 (in vie tla e YE2 (in questo modo) sono i rendimenti di massa di E1 e E2, Rispettivamente; e sono i pesi campione raccolti per i prodotti separatori E1 ed E2, Rispettivamente. Per entrambi i campioni, La concentrazione di Fe è stata aumentata al prodotto E2.
Per ogni serie di sottocampioni (Cioè., Alimentazione, E1 ed E2) LAI e la composizione degli ossidi principali da parte di XRF è stata determinata. Fe2 O3 contenuto sono stati determinati dai valori. Per il campione di tailings LOI si relaziona direttamente al contenuto di goethite nel campione in quanto i gruppi di idrossili funzionali in goethite si ossidano in H2 OG [10]. Contrario, per il campione itabirite LOI si relaziona direttamente con l'contenuto dei carbonati nel campione, come carbonati di calcio e magnesio si decompongono nei loro ossidi principali con conseguente rilascio di Co2G e sub sequenziale campione peso di perdita. Perline XRF sono stati preparati mescolando 0.6 grammi di campione minerale con 5.4 grammi di tetraborate al litio, che è stato selezionato a causa della composizione chimica di entrambi i residui e campioni di itabirite. L'analisi XRF è stata normalizzata per LOI.
Infine, Recupero Fe EFe al prodotto (E2 (in questo modo)) e SiO2 Rifiuto DSi sono stati calcolati. EFe è la percentuale di Fe recuperata nel concentrato a quella del campione di mangime originale e Dsio2 è la percentuale di rimossi dal campione di feed originale. EFe e Dsi sono descritti da:
Dove CHo,(Nutrire,E1,E2) è la percentuale di concentrazione normalizzata per la componente i del sottocampione (Ad esempio., Fe, Sio2)
Campioni Mineralogia
Il modello XRD che mostra le principali fasi minerali per i resioni e i campioni di itabirite sono mostrati in Fig 4. Per il campione di code le principali fasi recuperabili Fe sono, ematite e magnetite, e il principale minerale gangue è il quarzo (Fico 4). Per il campione di itabirite le principali fasi recuperabili Fe sono l'ematite e la magnetite e i principali minerali gangue sono quarzo e dolomite. La magnetite appare nelle concentrazioni di tracce in entrambi i campioni. Ematita pura, goethite, e la magnetite contengono 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Rispettivamente.
Modelli D. A – Esempio di tailings, B – Campione di itabirite
Esperimenti su scala bench
Una serie di prove su ogni campione di minerali finalizzate a massimizzare Fe e SiO2 Contenuto. Le specie che si concentrano su E1 saranno indicative di un comportamento di carica negativo, mentre la concentrazione delle specie in E2 per un comportamento di ricarica positivo. Le velocità più elevate delle cinghie erano favorevoli all'elaborazione del campione di code; Tuttavia, l'effetto di questa variabile da solo è stato trovato per essere meno significativo per il campione itabirite.
I risultati medi per i campioni di coda e itabirite sono presentati in Fig 5, che sono stati calcolati da 6 e 4 Esperimenti, Rispettivamente. Fico 5 presenta la resa di massa media e la chimica per i mangimi e i prodotti E1 ed E2. Inoltre, ogni trama presenta il miglioramento o la diminuzione della concentrazione (E2 (in questo modo)- Alimentazione) per ogni componente campione Ad esempio., Fe, SiO2 I valori positivi sono associati ad un aumento della concentrazione, mentre i valori negativi sono associati a una diminuzione della concentrazione.
Fico.5. Rendimenti di massa medi e chimica per l'alimentazione, Prodotti E1 ed E2. Le barre di errore rappresentano 95% intervalli di confidenza.
Per il tailings campione contenuto di Fe è stato aumentato da 29.89% A 53.75%, in media, ad una resa di massa YE2 (in questo modo) – o recupero di massa globale – di 23.30%. Questo corrisponde al recupero Di Fe ( e il rifiuto di silice (DE2 (in questo modo) ) valori di 44.17% e 95.44%, Rispettivamente. Il contenuto LOI è stato 3.66% A 5.62% che indica che l'aumento del contenuto di Fe è correlato ad un aumento del contenuto di goethite (Fico 5).
Per il contenuto di Fe campione itabirite è stato aumentato da 47.68% A 57.62%, in media, ad una resa di massa YE2 (in questo modo) -di 65.0%. Questo corrisponde al recupero Di Fe EFe( e il rifiuto di silice (Dsio2) valori di 82.95% e 86.53%, Rispettivamente. Il LOI, I contenuti MgO e CaO sono stati aumentati da 4.06% A 5.72%, 1.46 A 1.87% e da 2.21 A 3.16%, Rispettivamente, che indica che la dolomite si sta muovendo nella stessa direzione dei minerali che portano Fe (Fico 5).
Per entrambi i campioni,AL2 O3 , MnO e P sembrano essere carica nella stessa direzione come Fe-cuscinetto minerali (Fico 5). Mentre si desidera diminuire la concentrazione di queste tre specie, la concentrazione combinata di SiO2, AL2 , O3 , YE2 (in questo modo) MnO e P stanno diminuendo per entrambi i campioni, e quindi l'effetto totale ottenuto utilizzando il separatore da banco è un miglioramento del prodotto fe grade e una diminuzione della concentrazione di contaminanti.
Nel complesso, test da banco hanno dimostrato prove di ricarica efficace e separazione delle particelle di ferro e silice. I promettenti risultati della scala di laboratorio suggeriscono che i test su scala pilota, compresi il primo e il secondo passaggio, devono essere.
Discussione
I dati sperimentali suggeriscono che il separatore STET ha comportato un importante aumento del contenuto di SiO2 Contenuto.
Avendo dimostrato che la separazione triboelettrostatica può comportare un aumento significativo del contenuto di Fe, una discussione sul significato dei risultati, sui massimi contenuti Fe raggiungibili e sui requisiti di alimentazione della tecnologia è necessario.
iniziare, è importante discutere l'apparente comportamento di carica delle specie minerali in entrambi i campioni. Per il campione di code i componenti principali sono stati gli ossidi Fe e i risultati sperimentali e i risultati sperimentali hanno dimostrato che gli ossidi di Fe concentrati su E2, mentre il quarzo si concentrava su E1. In modo semplicistico, si potrebbe dire che le particelle di ossido Fe hanno acquisito una carica positiva e che le particelle di quarzo hanno acquisito una carica negativa. Questo comportamento è coerente con la natura triboelettrostatica di entrambi i minerali, come dimostrato da Ferguson (2010) [12]. tavolo 4 mostra l'apparente serie triboelettrica per minerali selezionati in base alla separazione induttiva, e mostra che il quarzo si trova nella parte inferiore della serie di ricarica, mentre goethite, magnetite ed ematite si trovano più in alto nella serie. I minerali nella parte superiore della serie tenderanno a caricare, mentre i minerali in basso tenderanno ad acquisire una carica negativa.
D'altra parte, per il campione di itabirite i componenti principali erano l'ematite, I risultati al quarzo e dolomite e sperimentali hanno indicato che gli ossidi di Fe e la dolomite si concentravano su E2, mentre il quarzo si concentrava. Ciò indica che le particelle di ematite e dolomite hanno acquisito una carica positiva, mentre le particelle di quarzo hanno acquisito una carica negativa. Come si può vedere nella tabella 4, carbonati si trovano nella parte superiore della serie tribo-elettrostatica, che indica che le particelle di carbonato tendono ad acquisire una carica positiva, e di conseguenza di essere concentrati a E2. Sia la dolomite che l'ematite erano concentrate nella stessa direzione, indicando che l'effetto complessivo per le particelle di ematite in presenza di quarzo e dolomite è stato quello di acquisire una carica positiva.
La direzione di movimento delle specie mineralogiche in ogni campione è di fondamentale interesse, in quanto determinerà il grado Fe massimo raggiungibile che può essere ottenuto per mezzo di un singolo passaggio utilizzando la tecnologia del separatore di cintura tribo-elettrostatica.
Per i campioni di code e itabirite il contenuto massimo di Fe raggiungibile sarà determinato da tre fattori: Ho) La quantità di Fe in minerali cuscinetto Fe; Ⅱ) il quarzo minimo (SiO2 ) contenuti che possono essere raggiunti e; Iii) Il numero di contaminanti che si muovono nella stessa direzione dei minerali fe. Per i residui i principali contaminanti che si muovono nella stessa direzione dei minerali Al2 O3 Mno cuscinetto minerali, mentre per il campione di itanbirite i principali contaminanti sono CaO MgO Al2 O3 cuscinetto minerali.
| Nome Minerale | Addebito acquisito (Apparente) |
|---|---|
| Apatite | +++++++ |
| Carbonati | ++++ |
| Monazite | ++++ |
| Titanomagnetite | . |
| Ilmenite | . |
| Rutilo | . |
| Leucoxene | . |
| Magnetite/ematite | . |
| Glispinella | . |
| Granato | . |
| Staurolite | - |
| Ilmenita alterata | - |
| Goethite | - |
| Zircone | -- |
| Epidoto | -- |
| Tremolite | -- |
| Silicati idroelettrici | -- |
| Aluminosilimi | -- |
| Tormalina | -- |
| Actinolite | -- |
| Piroxene | --- |
| Titanite | ---- |
| Feldspato | ---- |
| Quarzo | ------- |
tavolo 4. Serie triboelettrica apparente per minerali selezionati a base di separazione induttiva. Modificato da D.N Ferguson (2010) [12].
Per il campione di tailings, il contenuto di Fe è stato misurato a 29.89%. I dati XRD indicano che la fase predominante è la goethite, seguita da ematite, e quindi il massimo contenuto realizzabile Fe se una separazione pulita era possibile sarebbe tra 62.85% e 69.94% (che sono il contenuto di Fe di goethite pura ed ematite, Rispettivamente). ora, una separazione pulita non è possibile in quanto Al2, O3 Mno e i minerali portanti P si muovono nella stessa direzione dei minerali Fe-cuscinetto, e quindi qualsiasi aumento del contenuto di Fe si tradurrà anche in un aumento di questi contaminanti. Poi, per aumentare il contenuto di Fe, la quantità di quarzo a E2 dovrà essere significativamente ridotta al punto da compensare il movimento di , MnO e P al prodotto (E2 (in questo modo)). Come mostrato nella tabella 4, il quarzo ha una forte tendenza ad acquisire una carica negativa, e quindi, in assenza di altri minerali che hanno un comportamento di carica negativo apparentemente, sarà possibile ridurre considerevolmente il suo contenuto al prodotto (E2 (in questo modo)) per mezzo di un primo passaggio utilizzando la tecnologia di separatore del nastro triboelettrostatico.
Ad esempio,, se assumiamo che tutto il contenuto di Fe nel campione tailings è associato a goethite (Feo(OH)), e che gli unici ossidi gangue sono SiO2, Al2O3 e Mno, allora il contenuto di Fe al prodotto sarebbe dato da:
Fe(%)=(100-SiO2 – (Al2 O3 + Mno*0.6285
Dove, 0.6285 è la percentuale di Fe in goethite puro. Eq.4 illustra il meccanismo concorrente che si svolge per concentrare Fe come AL2O3 + Mno aumenta SiO2 Diminuisce.
Per il campione itabirite il contenuto di Fe è stato misurato 47.68%. I dati XRD indicano che la fase predominante è l'ematite e quindi il contenuto massimo di Fe raggiungibile se fosse possibile una separazione pulita sarebbe vicino 69.94% (che è il contenuto di Fe di pura ematite). Come è stato discusso per il campione di tailings una separazione pulita non sarà possibile come CaO, MgO, Al2 O3 cuscinetto minerali si muovono nella stessa direzione come ematite, e quindi per aumentare il contenuto di Fe SiO2 contenuto deve essere ridotto. Supponendo che la totalità del contenuto di Fe in questo esempio sia associata all'ematite (Fe2O3) e che gli unici ossidi contenuti nei minerali gangue sono SiO2, CaO, MgO, Al2O3 e Mno; quindi il contenuto di Fe nel prodotto sarebbe dato da:
Fe(%)=(100-SiO2-CaO-MgOAl2O3+Mno+LOI*0.6994
Dove, 0.6994 è la percentuale di Fe in pura ematite. Va notato che Eq.5 include LOI, mentre Eq.4 non. Per il campione di itabirite, il LOI è associato alla presenza di carbonati mentre per il campione di code è associato a minerali portanti Fe.
Evidentemente, per entrambi i campioni di code e di itabirite è possibile aumentare significativamente il contenuto di Fe riducendo il contenuto di SiO2; Tuttavia, come mostrato in Eq.4 ed Eq.5, il massimo contenuto realizzabile di Fe sarà limitato dalla direzione di movimento e dalla concentrazione di ossidi associati ai minerali gangue.
In linea di principio,, la concentrazione di Fe in entrambi i campioni potrebbe essere ulteriormente aumentata mediante un secondo passaggio sul separatore STET in cui CaO,MgO Al2 O3 e Mnominerali portavalori fe potrebbero essere separati dai minerali portanti Fe. Tale separazione sarebbe possibile se la maggior parte del quarzo nel campione è stata rimossa durante un primo passaggio. In assenza di quarzo, alcuni dei restanti minerali gangue dovrebbe in teoria carica nella direzione opposta di goethite, ematite e magnetite, che si tradurrà in un aumento del contenuto di Fe. Ad esempio,, per il campione di itabirite e basato sulla posizione di dolomite ed ematite nella serie triboelettrostatica (Vedi tabella 4), la separazione dolomite/ematite dovrebbe essere possibile in quanto la dolomite ha una forte tendenza a caricare positivo in relazione all'ematite.
Dopo aver discusso sui massimi contenuti Fe raggiungibili è necessaria una discussione sui requisiti di alimentazione per la tecnologia. Il separatore del nastro tribostatico STET richiede che il materiale di alimentazione sia asciutto e finemente macinato. Piccole quantità di umidità possono avere un grande effetto sul tribo-carica differenziale e quindi l'umidità del mangime deve essere ridotta a <0.5 wt.%. Inoltre, la materia prima per mangimi deve essere macinata sufficientemente fine da liberare i materiali della ganga e deve essere 100% maglia passante 30 (600 um). Almeno per il campione di sterili, Il materiale dovrebbe essere disidratato seguito da una fase di essiccazione termica, mentre per la macinazione del campione itabirite accoppiata a, o seguire da, l'essiccazione termica sarebbe necessaria prima dell'arricchimento con il separatore STET.
Il campione di sterili è stato ottenuto da un circuito esistente di desnellizzazione-flottazione-concentrazione magnetica e raccolto direttamente da una diga di decantazione. L'umidità tipica della pasta degli sterili dovrebbe essere intorno 20-30% e quindi gli sterili dovrebbero essere essiccati mediante separazione liquido-solido (Disidratazione) seguita da essiccazione termica e deagglomerazione. L'uso della disidratazione meccanica prima dell'essiccazione è incoraggiato in quanto i metodi meccanici hanno un consumo energetico relativamente basso per unità di liquido rimosso rispetto ai metodi termici. Circa 9.05 Sono necessari Btu per libbra di acqua eliminata mediante filtrazione durante l'essiccazione termica, D'altra parte, richiede circa 1800 Btu per libbra di acqua evaporata [13]. I costi associati alla lavorazione degli sterili di ferro dipenderanno in ultima analisi dall'umidità minima ottenibile durante la disidratazione e dai costi energetici associati all'essiccazione.
Il campione di itabirite è stato ottenuto direttamente da una formazione di ferro itabirite e quindi per processare questo campione il materiale avrebbe dovuto subire frantumazione e macinazione seguite da essiccazione termica e deagglomerazione. Un'opzione possibile è l'uso di laminatoi ad aria calda, in cui la doppia macinazione ed essiccazione potrebbe essere ottenuta in un unico passaggio. I costi associati alla lavorazione del minerale di itabirite dipenderanno dall'umidità del mangime, granulometria dei mangimi e sui costi energetici associati alla macinazione e all'essiccazione.
Per entrambi i campioni è necessaria la deagglomerazione dopo che il materiale è stato essiccato per garantire che le particelle vengano liberate l'una dall'altra. La deagglomerazione può essere eseguita in combinazione con la fase di essiccazione termica, consentendo un efficiente trasferimento di calore e un risparmio energetico.
I risultati in scala di banco qui presentati dimostrano una forte evidenza di carica e separazione dei minerali cuscinetto Fe dal quarzo utilizzando la separazione triboelettrostatica della cinghia.
Per il tailings campione contenuto di Fe è stato aumentato da 29.89% A 53.75%, in media, ad una resa di massa di 23.30%, che corrisponde al recupero di Fe e ai valori di rifiuto della silice 44.17% e 95.44%, Rispettivamente. Per il contenuto di Fe campione itabirite è stato aumentato da 47.68 % A 57.62%, in media, ad una resa di massa di 65.0%, che corrisponde al recupero di Fe e ai valori di rifiuto della silice 82.95% e 86.53%, Rispettivamente. Questi risultati sono stati completati con un separatore più piccolo e meno efficiente del separatore commerciale STET.
I risultati sperimentali indicano che per entrambi i campioni di code e itabirite il contenuto massimo di Fe realizzabile dipenderà dal minimo contenuto di quarzo realizzabile. Inoltre, raggiungere gradi Fe più elevati può essere possibile per mezzo di un secondo passaggio sul separatore della cinghia STET.
I risultati di questo studio hanno dimostrato che le multe di minerale di ferro di basso grado possono essere aggiornate mediante il separatore della cintura tribostatica STET. Si raccomanda un ulteriore lavoro su scala dell'impianto pilota per determinare il grado di concentrazione di ferro e il recupero che può essere. Sulla base dell'esperienza, il recupero del prodotto e/o il grado miglioreranno significativamente nell'elaborazione su scala pilota, rispetto al dispositivo di prova su scala di banco utilizzato durante queste prove di minerale di ferro. Il processo di separazione tribostatica STET può offrire vantaggi significativi rispetto ai metodi di lavorazione convenzionali per le ammende di minerale di ferro.
