Taal selecteren:
Lucas Rojas Mendoza, ST apparatuur & Technologie, VERENIGDE STATEN
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST apparatuur & Technologie, VERENIGDE STATEN
Kyle Flynn, ST apparatuur & Technologie, VERENIGDE STATEN
Abhishek Gupta, ST apparatuur & Technologie, VERENIGDE STATEN
ST apparatuur & Technologie LLC (STET) een roman verwerkingssysteem gebaseerd op tribo-elektrostatische riem scheiding die de mogelijkheid de minerale verwerkende industrie een beneficiate mooie materialen met een energie-efficiënte en volledig droog technologie biedt heeft ontwikkeld. In tegenstelling tot andere elektrostatische scheidingsprocessen die doorgaans beperkt zijn tot deeltjes >75μm groot, het STET tribo riem scheidingsteken is geschikt voor de scheiding van zeer fijn (<1µm) tot matig grof (500µm) Deeltjes, met een zeer hoge doorvoer. De STET tribo-elektrostatische technologie is gebruikt om een breed scala aan industriële mineralen en andere droge korrelige poeders te verwerken en commercieel te scheiden. Hier, bench-scale resultaten worden gepresenteerd over de beneficiatie van laagwaardige Fe erts fijne stoffen met behulp van STET band scheidingsproces. Bench-scale testen toonden het vermogen van de STET-technologie aan om fe fe te herstellen en SiO2 uit itabirieterts te verwijderen met een D50 van 60μm en ultrafijne Fe-ertsresiduen met een D50 van 20μm. De STET-technologie wordt gepresenteerd als een alternatief voor weldadige Fe-ertsboetes die vanwege hun granulometrie en mineralogie niet met succes via traditionele stroomschemacircuits konden worden behandeld.
Ijzererts is de vierde meest voorkomende element in de aardkorst [1]. Ijzer is essentieel voor staal productie en daarom een essentieel materiaal voor mondiale economische ontwikkeling [1-2]. Ijzer wordt ook op grote schaal gebruikt in de bouw en de productie van voertuigen [3]. Grootste deel van ijzererts middelen bestaan uit gemetamorfoseerde banded iron formaties (BIF) waarin ijzer wordt vaak gevonden in de vorm van oxiden, hydroxiden en in mindere mate carbonaten [4-5]. Een bepaald soort ijzer formaties met hogere carbonaat inhoud worden geflankeerd itabirites die een product van de dolomitization en de metamorfose van BIF deposito 's [6]. De grootste ijzer-ertsafzettingen in de wereld kunnen worden gevonden in Australië, China, Canada, Oekraïne, India en Brazilië [5].
De chemische samenstelling van ijzererts heeft een schijnbare breed scala in chemische samenstelling speciaal voor Fe inhoud en bijbehorende ganggesteente mineralen [1]. Grote ijzeren mineralen allermeest naar de ijzererts is gekoppeld zijn hematiet, goethiet, limoniet en magnetiet [1,5]. De belangrijkste verontreinigende stoffen in ijzererts zijn SiO2 en Al2O3 [1,5,7]. De typische silica en aluminiumoxide, rekening houdend met mineralen in ijzererts zijn kwarts, kaoliniet, Gibbsiet, Diaspoor en korund. Van deze is het vaak waargenomen dat kwarts is de gemiddelde siliciumdioxide met minerale en kaoliniet en Gibbsiet zijn de twee-main aluminiumoxide, rekening houdend met mineralen [7].
Ijzererts extractie gebeurt hoofdzakelijk via open pit mining operations, resulterend in de generatie van de significante residuen [2]. Het ijzererts productiestelsel bestaat meestal drie fasen: mijnbouw, verwerking en pellet activiteiten. Van deze, verwerking zorgt ervoor dat een voldoende ijzer rang en de chemie wordt bereikt vóór de pelletizing fase. Verwerking omvat breken, classificatie, frezen en concentratie die gericht zijn op het ijzergehalte te verhogen terwijl het verminderen van de hoeveelheid ganggesteente mineralen [1-2]. Elke minerale storting heeft zijn eigen unieke kenmerken met betrekking tot de ijzer- en ganggesteente rekening houdend met mineralen, en het vereist dan ook een verschillende concentratie-techniek [7].
Magnetische scheiding wordt meestal gebruikt bij de besiëntie van hoogwaardige ijzerertsen waar de dominante ijzermineralen ferro en paramagnetische [1,5]. Natte en droge magnetische scheiding met lage intensiteit (Lims) technieken worden gebruikt om ertsen te verwerken met sterke magnetische eigenschappen zoals magnetiet, terwijl natte hoge intensiteit magnetische scheiding wordt gebruikt om de Fe-dragende mineralen te scheiden met zwakke magnetische eigenschappen zoals hematiet van gangue mineralen. IJzerertsen zoals goethiet en limoniet worden vaak gevonden in tailings en scheidt niet erg goed door beide technieken [1,5]. Magnetische methoden brengen uitdagingen met zich mee in termen van hun lage capaciteiten en in termen van de eis dat het ijzererts vatbaar is voor magnetische velden [5].
Flotatie, Aan de andere kant, wordt gebruikt om het gehalte aan onzuiverheden in laagwaardige ijzerertsen te verminderen [1-2,5]. IJzerertsen kunnen worden geconcentreerd door directe anionische flotatie van ijzeroxiden of omgekeerde kationische flotatie van silica, maar omgekeerde cationic flotation blijft de meest populaire flotatie route gebruikt in de ijzerindustrie [5,7]. Het gebruik van flotatie zijn beperkt door de kosten van reagentia, de aanwezigheid van silica en aluminiumoxiderijke slijmen en de aanwezigheid van carbonaatmineralen [7-8]. Bovendien, flotatie vereist afvalwaterbehandeling en het gebruik van downstream ontwatering voor droge eindtoepassingen [1].
Het gebruik van de reserve-drijfvermogen voor de concentratie van ijzer betekent ook desliming als zwevend in het bijzijn van boetes resultaten in verminderde efficiëntie en hoge reagens kosten [5,7]. Desliming is met name essentieel voor de verwijdering van aluminiumoxide als de scheiding van Gibbsiet van hematiet of goethiet door elke tensioactieve stoffen is heel moeilijk [7]. Meeste van aluminiumoxide, rekening houdend met mineralen treedt op in de fijnere matenpakket (<20Um) waardoor de verwijdering ervan door middel van scheiding. Algemene, een hoge concentratie van boetes (<20Um) en aluminiumoxide verhoogt de vereiste cationic collector dosis en vermindert selectiviteit drastisch [5,7].
Bovendien, de aanwezigheid van carbonaatmineralen – zoals in dolomitische itabirites- kan ook de flotatieselectiviteit tussen ijzermineralen en kwarts verslechteren, omdat ijzererts die carbonaten zoals dolomiet bevatten niet erg selectief drijven. Opgeloste carbonaten soorten adsorberen op de kwartsoppervlakken die de selectiviteit van flotatie schaden [8]. Flotatie kan redelijk effectief zijn bij het upgraden van laagwaardige ijzerertsen, maar het is sterk afhankelijk van de ertsmineralisatie [1-3,5]. Flotatie van ijzerertsen met een hoog aluminiumoxidegehalte zal mogelijk zijn via ontkalking ten koste van de algehele ijzerterugwinning [7], terwijl flotatie van ijzerertsen die carbonaatmineralen bevatten een uitdaging zal zijn en mogelijk niet haalbaar [8].
Moderne verwerkingscircuits van fe-dragende mineralen kunnen zowel flotatie- als magnetische concentratiestappen omvatten [1,5]. Bijvoorbeeld, magnetische concentratie kan worden gebruikt op de fijnstroom vanaf de ontkalkingsfase voorafgaand aan de flotatie en op de flotatieafstotingen. De integratie van magnetische concentrators met lage en hoge intensiteit zorgt voor een toename van de algehele ijzerterugwinning in het verwerkingscircuit door een fractie van de ferro- en paramagnetische ijzermineralen zoals magnetiet en hematiet terug te winnen [1]. Goethiet is typisch het hoofdbestanddeel van veel uitwerpstromen van ijzerfabrieken vanwege de zwakke magnetische eigenschappen [9]. Bij gebrek aan verdere downstreamverwerking voor de uitwerpstromen van magnetische concentratie en flotatie, de boetes zullen in een afvaldam terechtkomen [2]. De verwijdering en verwerking van residuen is cruciaal geworden voor het behoud en de terugwinning van ijzeren kostbaarheden, Respectievelijk, en daarom is de verwerking van ijzerertsafval in de mijnbouw in belang toegenomen [10].
Duidelijk, de verwerking van residuen uit traditionele ijzerbeneficiatiecircuits en de verwerking van dolomitische itabiriet is een uitdaging via traditionele desliming-flotatie-magnetische concentratiestroomschema's vanwege hun mineralogie en granulometrie, en daarom kunnen alternatieve beneficiatietechnologieën zoals tribo-elektrostatische scheiding die minder beperkend is in termen van ertsmineralisatie en die de verwerking van boetes mogelijk maakt, van belang zijn.
Tribo-elektrostatische scheiding maakt gebruik van elektrische ladingsverschillen tussen materialen die worden geproduceerd door oppervlaktecontact of tribo-elektrisch opladen. Op simplistische manieren, wanneer twee materialen in contact zijn, het materiaal met een hogere affiniteit voor elektronenwinsten laadt dus negatief op, terwijl het materiaal met lagere elektron affiniteit lasten positieve. In principe, laagwaardige ijzerertsdeeltjes en dolomitische itabiriten die niet kunnen worden verwerkt door middel van conventionele flotatie en/of magnetische scheiding, kunnen worden opgewaardeerd door gebruik te maken van de differentiële ladingseigenschap van hun mineralen [11].
Hier presenteren we STET tribo-elektrostatische bandscheiding als een mogelijke beneficiatieroute om ultrafijn ijzerertsresiduen te concentreren en dolomitische itabirietmineraal te beneficieren. Het STET-proces biedt de mineraalverwerkende industrie een unieke watervrije mogelijkheid om droog voer te verwerken. Het milieuvriendelijke proces kan de noodzaak van natte verwerking elimineren, downstream afvalwaterbehandeling en vereiste droging van het uiteindelijke materiaal. Bovendien, Het STET-proces vereist weinig voorbehandeling van het mineraal en werkt op hoge capaciteit – tot 40 tonen per uur. Het energieverbruik is minder dan 2 kilowattuur per verwerkte ton materiaal.
Materialen
Twee fijne low-grade ijzererts werden gebruikt in deze serie van tests. Het eerste erts bestond uit een ultrafijn Fe ertstailingsmonster met een D50 van 20 μm en het tweede monster van een itabirietijzerertsmonster met een D50 van 60 µm. Beide monsters vormen uitdagingen tijdens hun beneficiatie en kunnen niet efficiënt worden verwerkt door traditionele deslim-flotatie-magnetische concentratiecircuits vanwege hun granulometry en mineralogie. Beide monsters werden verkregen uit mijnbouwactiviteiten in Brazilië.
Het eerste monster werd verkregen uit een bestaand deslim-flotatie-magnetische concentratiecircuit. Het monster werd verzameld uit een tailings dam, vervolgens gedroogd, gehomogeniseerd en verpakt. Het tweede monster is van een itabirite ijzerformatie in Brazilië. Het monster werd verpletterd en gesorteerd op grootte en de fijne fractie verkregen uit de klassementsfase later onderging verschillende stadia van desliming tot een D98 van 150 μm werd bereikt. Het monster werd vervolgens gedroogd, gehomogeniseerd en verpakt.
Deeltjesgrootteverdelingen (Psd) werden bepaald met behulp van een laser diffractie deeltjesgrootte analyzer, een Malvern's Mastersizer 3000 E. Beide monsters werden ook gekenmerkt door Loss-on-ignition(LOI), XRF en XRD. Het verlies bij ontsteking (LOI) werd bepaald door het plaatsen van 4 gram monster in een 1000 ºC oven voor 60 minuten en het melden van de LOI op basis van ontvangen. De analyse van de chemische samenstelling werd voltooid met behulp van een golflengtedispersie X-ray Fluorescentie (WD-XRF) instrument en de belangrijkste kristallijne fasen werden onderzocht door XRD techniek.
De chemische samenstelling en LOI voor het tailingsmonster (Staarten), en voor het monster van de vorming van itabirietijzervorming (Itabirite Itabirite), wordt weergegeven in tabel 1 en deeltjesgrootteverdelingen voor beide monsters worden weergegeven in 1. Voor het tailingsmonster zijn de belangrijkste Fe herstelbare fasen goethiet en hematiet, en het belangrijkste gangue mineraal is kwarts (Fig 4). Voor het itabirietmonster zijn de belangrijkste Fe herstelfases hematite, en de belangrijkste gangue mineralen zijn kwarts en dolomiet (Fig 4).
Tabel 1. Resultaat van chemische analyse voor belangrijke elementen in tailings en Itabirite-monsters.
| Monster | Rang (wt%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | MnO MnO | MgO | CaO | LOI** | Anderen | |
| Staarten | 30.3 | 47.4 | 4.3 | 1.0 | * | * | 3.4 | 13.4 |
| Itabirite Itabirite | 47.6 | 23.0 | 0.7 | 0.2 | 1.5 | 2.2 | 4.0 | 21.0 |
Deeltjesgroottedistributies
Methoden
Een reeks experimenten werden ontworpen om de onderzoeken van het effect van verschillende parameters op ijzer verkeer in beide monsters van de ijzer met behulp van STET merkgebonden tribo-elektrostatische riem separator technologie. Experimenten werden uitgevoerd met behulp van een bank-tijdschaallagen tribo-elektrostatische riem, hierna genoemd 'benchtop scheidingsteken'. Het testen van de Bank-schaal is de eerste fase van een implementatieproces Driefase technologie (Zie tabel 2) met inbegrip van evaluatie van de Bank-schaal, piloot-schaal beproevingen en de tenuitvoerlegging van de commerciële schaal. Het benchtop scheidingsteken wordt gebruikt voor de screening voor bewijs van tribo-elektrostatisch opladen en om te bepalen als een materiaal een goede kandidaat voor elektrostatische beneficiation is. De belangrijkste verschillen tussen elk apparaat worden gepresenteerd in 2. Terwijl de apparatuur die in elke fase wordt gebruikt, in omvang verschilt, het werkingsbeginsel is fundamenteel hetzelfde.
Tabel 2. Driefasenimplementatieproces met STET tribo-elektrostatische bandafscheidertechnologie
| Fase | Gebruikt voor: | Elektrode Dimensies (W x L) cm | Type Proces/ |
|---|---|---|---|
| Bankschaal Evaluatie | Kwalitatieve Evaluatie | 5*250 | Batch |
| Proefschaal Testen | Kwantitatieve Evaluatie | 15*610 | Batch |
| Commerciële Schaal Uitvoering | Commerciële Productie | 107 *610 | Continu |
STET-werkingsbeginsel
Het werkingsprincipe van de separator is gebaseerd op tribo-elektrostatische opladen. In het scheidingsteken tribo-elektrostatische riem (Cijfers 2 en 3), materiaal wordt in de smalle kloof 0.9 – 1.5 cm tussen twee parallelle vlakke elektroden. De deeltjes triboelectrically betalen door interparticle contact. Het positief geladen mineraal(s) en het negatief geladen mineraal(s) zich aangetrokken voelen tot tegenover elektroden. Binnen in de separator deeltjes worden meegesleurd door een continue bewegende open-mesh riem en overgebracht in tegengestelde richtingen. De riem is gemaakt van kunststof materiaal en beweegt de deeltjes naast elke elektrode naar tegenovergestelde uiteinden van de separator. De tegenstroom stroom van de scheidende deeltjes en voortdurende tribo-elektrische opladen door deeltjesdeeltjes botsingen zorgt voor een meertraps scheiding en resulteert in een uitstekende zuiverheid en herstel in een single-pass unit. De tribo riem scheidingsteken technologie is gebruikt om te scheiden van een breed scala van materialen met inbegrip van mengsels van glazig aluminosilicaten/carbon (vliegas), calciet/quartz, Talk/magnesiet, en bariet/quartz.
Algemene, het separatorontwerp is relatief eenvoudig met de riem en bijbehorende rollen als de enige bewegende delen. De elektroden zijn stationaire en bestaat uit een op de juiste manier duurzaam materiaal. Het scheidingsteken elektrode lengte is ongeveer 6 meter (20 ft.) en de breedte 1.25 meter (4 ft.) voor de volledige grootte commerciële eenheden. De hoge bandsnelheid maakt zeer hoge doorvoersnelheden mogelijk, tot 40 ton per uur voor full size commerciële eenheden. Het stroomverbruik is lager dan 2 kilowattuur per ton materiaal verwerkt met het grootste deel van het vermogen verbruikt door twee motoren rijden de riem.
Schematische voorstelling van tribo riem scheidingsteken
Detail van scheiding zone
Zoals te zien is in Tabel 2, het belangrijkste verschil tussen de separator van de benchtop en de separatoren op proefschaal en op commerciële schaal is dat de lengte van de bankafscheider ongeveer 0.4 keer de lengte van de piloot-schaal en commerciële schaal eenheden. Als het scheidingsteken is efficiëntie een functie van de lengte van de elektrode, bench-scale testen kunnen niet worden gebruikt als vervanging voor pilot-schaal testen. Proeftesten zijn noodzakelijk om de omvang van de scheiding te bepalen die het STET-proces kan, en om te bepalen of het STET-proces de productdoelstellingen onder bepaalde voersnelheden kan halen. In plaats daarvan, de benchtop separator wordt gebruikt om kandidaatmateriaal uit te sluiten dat waarschijnlijk geen significante scheiding zal aantonen op pilootschaalniveau. De behaalde resultaten op de bankschaal worden niet geoptimaliseerd, en de waargenomen scheiding is kleiner dan die zou worden waargenomen op een commerciële stet separator.
Testen in de proeffabriek is noodzakelijk voorafgaand aan de commerciële schaalimplementatie, echter, testen op de bankschaal wordt aangemoedigd als de eerste fase van het implementatieproces voor een bepaald materiaal. Bovendien, in gevallen waarin de beschikbaarheid van materiaal beperkt is, de benchtop separator is een nuttig hulpmiddel voor het screenen van potentiële succesvolle projecten (D.w.z., projecten waarin klant- en industriekwaliteitsdoelstellingen kunnen worden gehaald met stet-technologie).
Bench-scale testen
Standaard procesproeven werden uitgevoerd rond het specifieke doel om de Fe-concentratie te verhogen en de concentratie van ganguemineralen te verminderen. Verschillende variabelen werden onderzocht om de ijzerbeweging te maximaliseren en de bewegingsrichting van verschillende mineralen te bepalen. De bewegingsrichting die tijdens benchtop-tests wordt waargenomen, is indicatief voor de bewegingsrichting in de proefinstallatie en de commerciële.
De onderzochte variabelen omvatten de relatieve vochtigheid (Rh), temperatuur, elektrodepolariteit, riemsnelheid en toegepaste spanning. Van deze, RH en temperatuur alleen al kunnen een groot effect hebben op differentiële tribo-charging en dus op de scheidingsresultaten. Vandaar, optimale RH- en temperatuuromstandigheden werden bepaald voordat het effect van de resterende variabelen werd onderzocht. Twee polariteitsniveaus werden onderzocht: Ik) top elektrode polariteit positief en ii) top elektrode polariteit negatief. Voor de STET-scheidingsscheiding, onder een bepaalde polariteitsregeling en onder optimale RH- en temperatuuromstandigheden, riemsnelheid is de primaire bedieningshendel voor het optimaliseren van productkwaliteit en massaherstel. Testen op de bankseparator helpt licht werpen op het effect van bepaalde operationele variabelen op tribo-elektrostatisch opladen voor een bepaald mineraalmonster, en daarom verkregen resultaten en trends kunnen worden gebruikt, tot op zekere hoogte, het aantal variabelen en experimenten dat op de schaal van de proefinstallatie moet worden uitgevoerd, te beperken. Tabel 3 geeft een overzicht van het aantal scheidingsvoorwaarden dat wordt gebruikt als onderdeel van 1 evaluatieproces voor de tailings en itabirite monsters.
Tabel 3 geeft een overzicht van het aantal scheidingsvoorwaarden
| Parameter | Eenheden | Waardenbereik | |
|---|---|---|---|
| Staarten | Itabirite Itabirite | ||
| Top elektrode Polariteit | - | Positieve- Negatieve | Positieve- Negatieve |
| Elektrodespanning | -kV/+kV | 4-5 | 4-5 |
| Feed relatief Vochtigheid (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Voertemperatuur | °F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Beltsnelheid | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Elektrode Kloof | Inch (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Tests werden uitgevoerd op de benchtop separator onder batch omstandigheden, met voermonsters van 1.5 Lbs. per test. Een flush run met 1 Pond. van materiaal werd tussen de tests door ingevoerd om ervoor te zorgen dat eventuele overdrachtswerking van de vorige aandoening niet in aanmerking werd genomen. Voordat het testen werd gestart werd materiaal gehomogeniseerd en werden monsterzakken met zowel run als flush materiaal bereid. Aan het begin van elk experiment de temperatuur en relatieve vochtigheid (Rh) werd gemeten met behulp van een Vaisala HM41 hand-held Vochtigheid en Temperatuur sonde. Het bereik van temperatuur en RH in alle experimenten was 70-90 °F (21.1-32.2 (° C) en 1-39.6%, Respectievelijk. Een lagere RH en/of hogere temperatuur testen, voer- en spoelmonsters werden bewaard in een droogoven op 100 °C voor tijden tussen 30-60 Minuten. Daarentegen, hogere RH-waarden werden bereikt door kleine hoeveelheden water toe te voegen aan het materiaal, gevolgd door homogenisatie. Nadat RH en temperatuur werden gemeten op elk voermonster, de volgende stap was het instellen van elektrode polariteit, riemsnelheid en -spanning tot het gewenste niveau. De gapwaarden werden constant 0.4 inch (10.2 mm) tijdens de testcampagnes voor de tailings en itabirite monsters.
Voorafgaand aan elke test, een klein voersubmonster met ongeveer 20 g werd verzameld (aangeduid als 'Feed'). Bij het instellen van alle bewerkingsvariabelen, het materiaal werd in de benchtop separator gevoerd met behulp van een elektrische trilfeeder door het midden van de benchtop separator. Monsters werden verzameld aan het einde van elk experiment en de gewichten van het product einde 1 (aangeduid als "E1") en producteinde 2 (aangeduid als "E2") werden bepaald met behulp van een legal-for-trade telschaal. Na elke test, kleine submonsters die ongeveer 20 g van E1 en E2 werden ook verzameld. Massaopbrengsten naar E1 en E2 worden beschreven door:
WaarYE1 en YE2 zijn de massaopbrengsten naar E1 en E2, Respectievelijk; en zijn de monstergewichten die zijn verzameld voor de separatorproducten E1 en E2, Respectievelijk. Voor beide monsters, Fe concentratie werd verhoogd tot product E2.
Voor elke set submonsters (D.w.z., Feed, E1 en E2) LOI en de samenstelling van de belangrijkste oxiden door XRF werd bepaald. Fe2 O3 inhoud werd bepaald aan de hand van de waarden. Voor de tailings zal loi rechtstreeks betrekking hebben op de inhoud van goethiet in het monster, aangezien de functionele hydroxylgroepen in goethiet H2 OG [10]. Integendeel, voor het itabiritemonster zal LOI rechtstreeks betrekking hebben op de inhoud van carbonaten in het monster, calcium- en magnesiumcarbonaten in hun belangrijkste oxiden ontleden, wat resulteert in het vrijkomen van CO2G en subequeen monsterverlies gewichtsverlies. XRF kralen werden bereid door het mengen 0.6 gram mineraalmonster met 5.4 gram lithium tetraboraat, die werd geselecteerd vanwege de chemische samenstelling van zowel tailings als itabiritemonsters. XRF-analyse werd genormaliseerd voor LOI.
Tot slot, Fe herstel EFe product (E2) en SiO2 Afwijzing VSi werden berekend. EFe is het percentage Fe dat in het concentraat is teruggewonnen tot dat van het oorspronkelijke voedermonster en Vsio2 sio2 is het percentage verwijderd uit het oorspronkelijke diervoedermonster. EFe en VSi worden beschreven door:
Waar CIk,(Feed,E1,E2) is het genormaliseerde concentratiepercentage voor de i-component van het submonster (bijv., Fe, Sio2)
Monsters Mineralogy
Het XRD-patroon met grote minerale fasen voor de tailings en itabiritemonsters wordt weergegeven in Fig 4. Voor de tailings monster van de belangrijkste Fe herstelbare fasen zijn goethiet, hematiet en magnetiet, en het belangrijkste gangue mineraal is kwarts (Fig 4). Voor het itabiritesteekproef zijn de belangrijkste Fe recoverable fasen hematite en magnetiet en de belangrijkste ganguemineralen zijn kwarts en dolomiet. Magnetiet verschijnt in spoorconcentraties in beide monsters. Pure hematiet, goethiet, en magnetiet bevatten 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Respectievelijk.
D-patronen. A – Tailings monster, B – Itabirite monster
Experimenten op bankschaal
Op elk mineraalmonster werd een reeks testruns uitgevoerd om Fe te maximaliseren en SiO2 Inhoud. Soorten die zich concentreren op E1 zullen wijzen op een negatief laadgedrag, terwijl de soortconcentratie naar E2 tot een positief laadgedrag. Hogere gordelsnelheden waren gunstig voor de verwerking van het staartmonster; echter, het effect van deze variabele alleen al bleek minder significant te zijn voor het itabiritemonster.
Gemiddelde resultaten voor de tailings en itabirite monsters worden gepresenteerd in Fig 5, die werden berekend op basis van 6 en 4 Experimenten, Respectievelijk. Fig 5 presenteert gemiddelde massaopbrengst en chemie voor diervoeders en producten E1 en E2. Bovendien, elk perceel presenteert de verbetering of afname van de concentratie (E2- Feed) voor elke monstercomponent Bijvoorbeeld., Fe, SiO2 Positieve waarden worden geassocieerd met een toename van de concentratie tot E2, negatieve waarden worden geassocieerd met een daling van de concentratie tot E2.
Fig.5. Gemiddelde massaopbrengsten en chemie voor Feed, E1- en E2-producten. Foutbalken vertegenwoordigen 95% betrouwbaarheidsintervallen.
Voor de tailings monster Fe inhoud werd verhoogd van 29.89% Aan 53.75%, gemiddeld, bij een massaopbrengst YE2 – of wereldwijd massaherstel – van 23.30%. Dit komt overeen met Fe recovery ( en silicaafstoting (VE2 ) waarden van 44.17% en 95.44%, Respectievelijk. Het LOI-gehalte werd verhoogd van 3.66% Aan 5.62% wat aangeeft dat de toename van Fe-inhoud verband houdt met een toename van de (Fig 5).
Voor het itabirite monster werd het Fe-gehalte verhoogd van 47.68% Aan 57.62%, gemiddeld, bij een massaopbrengst YE2 -van 65.0%. Dit komt overeen met Fe recovery EFe( en silicaafstoting (Vsio2 sio2) waarden van 82.95% en 86.53%, Respectievelijk. De LOI, De mgo- en cao-inhoud werden verhoogd 4.06% Aan 5.72%, 1.46 Aan 1.87% en van 2.21 Aan 3.16%, Respectievelijk, wat aangeeft dat dolomiet beweegt in dezelfde richting als Fe-bearing mineralen (Fig 5).
Voor beide monsters,Al2 O3 , MnO en P lijken te laden in dezelfde richting als Fe-bearing mineralen (Fig 5). Hoewel het gewenst is om de concentratie van deze drie soorten te verminderen, de gecombineerde concentratie van SiO2, Al2 , O3 , YE2 MnO en P nemen af voor beide monsters, en daarom is het totale effect bereikt met behulp van de benchtop separator is een verbetering in het product Fe-kwaliteit en een afname van de concentratie van verontreinigingen.
Algemene, benchtop testen aangetoond bewijs van effectieve opladen en scheiding van ijzer en silica deeltjes. De veelbelovende resultaten op laboratoriumschaal suggereren dat proefschaaltests, waaronder eerste- en tweede-.
Discussie
De experimentele gegevens suggereren dat de STET-separator resulteerde in een belangrijke toename van fe-inhoud en tegelijkertijd SiO2 Inhoud.
Na aangetoond te hebben dat tribo-elektrostatische scheiding kan leiden tot een aanzienlijke toename van fe-inhoud, een discussie over het belang van de resultaten, over de maximaal haalbare Fe-inhoud en op de voervereisten van de technologie is nodig.
Om te beginnen, het is belangrijk om het schijnbare oplaadgedrag van minerale soorten in beide monsters te bespreken. Voor het bemonster van de staarten waren feoxiden en kwarts feoxiden en toonden experimentele resultaten aan dat feoxiden zich concentreerden op E2, terwijl kwarts zich concentreerden op E1. Op simplistische manieren, men zou kunnen zeggen dat Fe-oxidedeeltjes een positieve lading kregen en dat kwartsdeeltjes een negatieve lading. Dit gedrag komt overeen met de triboelectrostatische aard van beide mineralen zoals blijkt uit Ferguson (2010) [12]. Tabel 4 toont de schijnbare tribo-elektrische serie voor geselecteerde mineralen op basis van inductieve scheiding, en het toont aan dat kwarts zich aan de onderkant van de laadreeks bevindt terwijl goethiet, magnetiet en hematiet bevinden zich hoger in de serie. Mineralen aan de bovenkant van de serie zal de neiging om positieve kosten, terwijl mineralen aan de onderkant de neiging hebben om een negatieve heffing te verwerven.
Aan de andere kant, voor het itabiritemonster waren de belangrijkste componenten hematiet, kwarts en dolomiet en experimentele resultaten gaven aan dat Fe oxiden en dolomiet geconcentreerd op E2, terwijl kwarts geconcentreerd op E1. Dit geeft aan dat hematietdeeltjes en dolomiet een positieve lading kregen, terwijl kwartsdeeltjes een negatieve lading. Zoals te zien is in Tabel 4, carbonaten bevinden zich aan de bovenkant van de tribo-elektrostatische serie, wat aangeeft dat carbonaatdeeltjes de neiging hebben om een positieve lading te verwerven, en bijgevolg te worden geconcentreerd op E2. Zowel dolomiet als hematiet waren geconcentreerd in dezelfde richting, het totale effect voor hematietdeeltjes in aanwezigheid van kwarts en dolomiet een positieve.
De bewegingsrichting van de mineralogische soorten in elk monster is van het grootste belang, omdat het de maximaal haalbare Fe-kwaliteit zal bepalen die kan worden verkregen door middel van een enkele pas met behulp van de tribo-elektrostatische riemafscheidertechnologie.
Voor de tailings en itabirite monsters wordt het maximaal haalbare Fe-gehalte bepaald door drie factoren: Ik) De hoeveelheid Fe in Fe-dragende mineralen; Ii) het minimum kwarts (SiO2 ) inhoud die kan worden bereikt en; Iii) Het aantal verontreinigingen dat in dezelfde richting beweegt als Fe-dragende mineralen. Voor de staarten monster van de belangrijkste verontreinigingen bewegen in dezelfde richting van Fe-dragende mineralen zijn Al2 O3 MnO MnO lagermineralen, terwijl voor het itabiritemonster de belangrijkste verontreinigingen CaO MgO Al2 O3 lagermineralen.
| Minerale naam | Overgenomen kosten (Duidelijk) |
|---|---|
| Apatiet | +++++++ |
| Carbonaten | ++++ |
| Monazite Monazite | ++++ |
| Titanomagnetite | . |
| Ilmenite | . |
| Rutile Rutile | . |
| Leucoxeen | . |
| Magnetiet/hematiet | . |
| Spinels | . |
| Granaat | . |
| Stauroliet | - |
| Gewijzigd ilmenite | - |
| Goethiet | - |
| Zircon | -- |
| Epidoot | -- |
| Tremoliet | -- |
| Hydrous silicaten | -- |
| Aluminosilicates | -- |
| Toermalijn | -- |
| Actinolite (Actinoliet) | -- |
| Pyroxeen | --- |
| Titaniet Titaniet | ---- |
| Veldspaat | ---- |
| Kwarts | ------- |
Tabel 4. Schijnbare tribo-elektrische serie voor geselecteerde mineralen op basis van inductieve scheiding. Gewijzigd van D.N Ferguson (2010) [12].
Voor de tailings monster, de Fe-inhoud werd gemeten op 29.89%. XRD-gegevens geven aan dat de overheersende fase goethiet is, gevolgd door hematiet, en dus de maximaal haalbare Fe-inhoud als een schone scheiding mogelijk zou zijn tussen 62.85% en 69.94% (die de Fe-inhoud zijn van zuivere goethiet en hematiet, Respectievelijk). Nwo, een schone scheiding is niet mogelijk omdat Al2, O3 MnO MnO en P-dragende mineralen bewegen in dezelfde richting als de Fe-dragende mineralen, en daarom zal elke toename van het Fe-gehalte ook leiden tot een toename van deze verontreinigingen. Dan, om de Fe-inhoud te verhogen, de hoeveelheid kwarts tot E2 zal aanzienlijk moeten worden verlaagd tot het punt dat het de beweging van , MnO en P naar product (E2). Zoals weergegeven in tabel 4, kwarts heeft een sterke neiging om een negatieve heffing te verwerven, en dus bij afwezigheid van andere mineralen met een duidelijk negatief laadgedrag zal het mogelijk zijn om de inhoud ervan aanzienlijk te verlagen tot (E2) door middel van een eerste pas met behulp van de triboelectrostatische riemafscheidertechnologie.
Bijvoorbeeld, als we aannemen dat alle Fe-inhoud in het staartmonster is gekoppeld aan goethiet (Feo(Oh)), en dat de enige gangueoxiden SiO2, Al2O3 en MnO MnO, dan fe inhoud aan het product zou worden gegeven door:
Fe(%)=(100-SiO2 – (Al2 O3 + MnO MnO*0.6285
Waar, 0.6285 is het percentage van Fe in pure goethiet. Eq.4 toont het concurrerende mechanisme dat plaatsvindt om Fe te concentreren als Al2O3 + MnO MnO neemt toe terwijl SiO2 Vermindert.
Voor het itabiritemonster werd het Fe-gehalte gemeten op 47.68%. XRD-gegevens geven aan dat de overheersende fase hematiet is en dus de maximaal haalbare Fe-inhoud als een schone scheiding mogelijk zou zijn 69.94% (dat is de Fe inhoud van pure hematiet). Zoals het werd besproken voor de tailings monster een schone scheiding zal niet mogelijk zijn als CaO, MgO, Al2 O3 lager mineralen bewegen in dezelfde richting als hematiet, en daarom om de Fe-inhoud te verhogen SiO2 inhoud moet worden verminderd. Ervan uitgaande dat het geheel van de Fe-inhoud in dit monster is gekoppeld aan hematiet (Fe2O3) en dat de enige oxiden in ganguemineralen SiO2, CaO, MgO, Al2O3 en MnO MnO; dan zou fe-inhoud in het product worden gegeven door:
Fe(%)=(100-SiO2-CaO+MgO+Al2O3+MnO MnO+LOI*0.6994
Waar, 0.6994 is het percentage Fe in pure hematiet. Het moet opvallen dat Eq.5 LOI omvat, terwijl Eq.4 niet. Voor het itabirite monster, de LOI wordt geassocieerd met de aanwezigheid van carbonaten, terwijl voor de tailings monster is geassocieerd met Fe-dragende mineralen.
Blijkbaar, voor zowel tailings als itabiritemonsters is het mogelijk om het Fe-gehalte aanzienlijk te verhogen door de inhoud van SiO2; echter, zoals weergegeven in Eq.4 en Eq.5, het maximaal haalbare Fe-gehalte zal worden beperkt door de bewegingsrichting en de concentratie van oxiden in verband met ganguemineralen.
In principe, de concentratie van Fe in beide monsters verder kan worden verhoogd door middel van een tweede doorgang op de STET-separator CaO,MgO Al2 O3 en MnO MnOlagermineralen kunnen worden gescheiden van Fe-dragende mineralen. Een dergelijke scheiding zou mogelijk zijn als het grootste deel van het kwarts in het monster werd verwijderd tijdens een eerste. Bij afwezigheid van kwarts, sommige van de resterende gangue mineralen moeten in theorie verantwoordelijk zijn in de tegenovergestelde richting van goethiet, hematiet en magnetiet, wat zou leiden tot een verhoogd Fe-gehalte. Bijvoorbeeld, voor het itabiritemonster en gebaseerd op de locatie van dolomiet en hematiet in de triboelectrostatische serie (Zie tabel 4), dolomiet/hematietscheiding moet mogelijk zijn, omdat dolomiet een sterke neiging heeft om positief te laden ten opzichte van hematiet.
Na een discussie over de maximaal haalbare Fe-inhoud is een discussie over de feedvereisten voor de technologie nodig. De STET tribo-elektrostatische riemafscheider vereist dat het voedermateriaal droog en fijn gemalen is. Zeer kleine hoeveelheden vocht kunnen een groot effect hebben op differentiële tribo-opladen en daarom moet het voervocht worden <0.5 wt.%. Bovendien, het voedermiddel moet voldoende fijn gemalen zijn om ganguemateriaal vrij te maken en moet ten minste 100% passeergaas 30 (600 Um). In ieder geval voor het tailingsmonster, het materiaal zou moeten worden ontwaterd, gevolgd door een thermische droogfase, terwijl voor het itabirietmonster malen in combinatie met, of volg door, thermisch drogen zou nodig zijn voorafgaand aan de begunstiging met de STET-separator.
Het tailingsmonster werd verkregen uit een bestaand ontkalkings-flotatie-magnetisch concentratiecircuit en rechtstreeks verzameld uit een tailings dam. Typische pastavochtigheid van tailings moet in de buurt zijn 20-30% en daarom zouden de tailings moeten worden gedroogd door middel van vloeistof-vaste stof scheiding (Ontwatering) gevolgd door thermisch drogen en deagglomereren. Het gebruik van mechanische ontwatering voorafgaand aan het drogen wordt aangemoedigd omdat mechanische methoden een relatief laag energieverbruik hebben per eenheid verwijderde vloeistof in vergelijking met thermische methoden. Over 9.05 Btu zijn nodig per pond water geëlimineerd door middel van filtratie tijdens thermisch drogen, Aan de andere kant, vereist rond 1800 Btu per pond verdampt water [13]. De kosten die gepaard gaan met de verwerking van ijzeren residuen zullen uiteindelijk afhangen van het minimaal haalbare vocht tijdens de ontwatering en van de energetische kosten die gepaard gaan met het drogen..
Het itabirietmonster werd rechtstreeks verkregen uit een itabirite-ijzerformatie en daarom zou het materiaal voor de verwerking van dit monster moeten worden geplet en gefreesd, gevolgd door thermisch drogen en deagglomeratie. Een mogelijke optie is het gebruik van heteluchtwalsen, waarin dubbel malen en drogen in één stap kon worden bereikt. De kosten die gepaard gaan met de verwerking van itabirieterts zijn afhankelijk van het voervocht, voergranulometrie en op de energetische kosten die gepaard gaan met frezen en drogen.
Voor beide monsters is deagglomeratie noodzakelijk nadat het materiaal is gedroogd om ervoor te zorgen dat deeltjes uit elkaar worden bevrijd. Deagglomeratie kan worden uitgevoerd in combinatie met de thermische droogfase, zorgt voor efficiënte warmteoverdracht en energiebesparing.
De hier gepresenteerde resultaten op bankschaal tonen sterk bewijs van het opladen en scheiden van Fe-dragende mineralen uit kwarts met behulp van triboelectrostatische riemscheiding.
Voor de tailings monster Fe inhoud werd verhoogd van 29.89% Aan 53.75%, gemiddeld, bij een massaopbrengst van 23.30%, die overeenkomt met fe recovery en silica afwijzing waarden van 44.17% en 95.44%, Respectievelijk. Voor het itabirite monster werd het Fe-gehalte verhoogd van 47.68 % Aan 57.62%, gemiddeld, bij een massaopbrengst van 65.0%, die overeenkomt met fe recovery en silica afwijzing waarden van 82.95% en 86.53%, Respectievelijk. Deze resultaten werden voltooid op een separator die kleiner en minder efficiënt is dan de STET commerciële separator.
Uit experimentele bevindingen blijkt dat voor zowel tailings als itabiritemonsters het maximaal haalbare Fe-gehalte zal afhangen van het minimaal haalbare kwartsgehalte. Bovendien, hogere Fe-kwaliteiten kunnen mogelijk zijn door middel van een tweede pas op de STET-riemafscheider.
De resultaten van deze studie toonden aan dat lage ijzerertsboetes kunnen worden verbeterd door middel van STET tribo-elektrostatische bandafscheider. Verder werk op de schaal van de proefinstallatie wordt aanbevolen om de ijzerconcentraatkwaliteit en -terugwinning te bepalen die kunnen worden bereikt. Op basis van ervaring, de terugwinning en/of kwaliteit van het product aanzienlijk zal verbeteren bij de verwerking van pilotschaals, in vergelijking met het testapparaat op bankschaal dat tijdens deze ijzerertsproeven wordt gebruikt. Het STET tribo-elektrostatische scheidingsproces kan aanzienlijke voordelen bieden ten opzichte van conventionele verwerkingsmethoden voor ijzerertsboetes.
