Velg språk:
Lucas Rojas Mendoza, ST utstyr & Teknologi, USA
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST utstyr & Teknologi, USA
Kyle Flynn, ST utstyr & Teknologi, USA
Abhishek Gupta, ST utstyr & Teknologi, USA
ST utstyr & Teknologi LLC (STET) har utviklet et nytt behandlingssystem basert på tribo-elektrostatisk belteseparasjon som gir mineralbehandlingsindustrien et middel til å foredre fine materialer med en energieffektiv og helt tørr teknologi. I motsetning til andre elektrostatiske separasjonsprosesser som vanligvis er begrenset til partikler >75μm i størrelse, STET triboelektrisk belteseparator er egnet for separasjon av svært fine (<1µm) moderat grov (500µm) Partikler, med svært høy gjennomstrømning. STET tribo-elektrostatisk teknologi har blitt brukt til å behandle og kommersielt separere et bredt spekter av industrielle mineraler og andre tørre granulære pulver. Her, Resultater i benkskala presenteres om foredling av lavgradig Fe-malmfinstoff ved bruk av STET-belteseparasjonsprosess. Testing i benkskala demonstrerte STET-teknologiens evne til samtidig å gjenvinne Fe og avvise SiO2 fra itabirittmalm med en D50 på 60 μm og ultrafine Fe-malmavgangsmasser med en D50 på 20 μm. STET-teknologien presenteres som et alternativ til å forbedre Fe-malmfiner som ikke kunne behandles med hell via tradisjonelle flytskjemakretser på grunn av deres granulometri og mineralogi.
Jernmalm er det fjerde vanligste elementet i jordskorpen [1]. Jern er avgjørende for stålproduksjon og derfor et viktig materiale for global økonomisk utvikling [1-2]. Jern er også mye brukt i konstruksjon og produksjon av kjøretøy [3]. De fleste av jernmalmressursene består av metamorfoserte banded jernformasjoner (Bhvis) der jern er ofte funnet i form av oksider, hydroksider og i mindre grad karbonater [4-5]. En bestemt type jernformasjoner med høyere karbonatinnhold er dolomitiske itabiritter som er et produkt av dolomittisering og metamorfisme av BIF-avleiringer [6]. De største jernmalmforekomstene i verden finnes i Australia, Kina, Canada, Ukraina, India og Brasil [5].
Den kjemiske sammensetningen av jernmalm har et tilsynelatende bredt spekter i kjemisk sammensetning, spesielt for Fe-innhold og tilhørende ganguemineraler [1]. Store jernmineraler forbundet med de fleste jernmalm er hematitt, goethite (andre er i seg selv), limonitt og magnetitt [1,5]. De viktigste kontaminantene i jernmalm er SiO2 og Al2O3 [1,5,7]. De typiske silika og alumina lager mineraler som finnes i jernmalm er kvarts, kaolinitt (andre betydninger), Gibbsite (andre er), diaspore og korundum. Av disse er det ofte observert at kvarts er gjennomsnittlig silikabærende mineral og kaolinitt og gibbsite er de to viktigste aluminabærende mineralene [7].
Jernmalm utvinning utføres hovedsakelig gjennom åpen pit gruvedrift operasjoner, noe som resulterer i betydelig tailings generasjon [2]. Jernmalmproduksjonssystemet innebærer vanligvis tre trinn: Gruvedrift, prosesserings- og pelletsvirksomhet. Av disse, behandling sikrer at en tilstrekkelig jerngrad og kjemi oppnås før pelletiseringsstadiet. Behandling inkluderer knusing, Klassifisering, fresing og konsentrasjon som tar sikte på å øke jerninnholdet samtidig som mengden av ganguemineraler reduseres [1-2]. Hver mineralforekomst har sine egne unike egenskaper med hensyn til jern og gangue peiling mineraler, og derfor krever det en annen konsentrasjonsteknikk [7].
Magnetisk separasjon brukes vanligvis i beneficiation av høyverdige jernmalm hvor de dominerende jernmineralene er ferro og paramagnetiske [1,5]. Magnetisk separasjon med våt og tørr lav intensitet (LIMS (LIMS)) teknikker brukes til å behandle ormer med sterke magnetiske egenskaper som magnetitt mens våt høyintensitets magnetisk separasjon brukes til å skille Fe-bærende mineraler med svake magnetiske egenskaper som hematitt fra ganguemineraler. Jernmalm som goethite og limonite finnes ofte i tailings og skiller ikke veldig godt ved enten teknikk [1,5]. Magnetiske metoder byr på utfordringer når det gjelder deres lave kapasiteter og når det gjelder kravet om at jernmalm skal være utsatt for magnetiske felt [5].
Flotasjon, på den andre siden, brukes til å redusere innholdet av urenheter i lavverdige jernmalm [1-2,5]. Jernmalm kan konsentreres enten ved direkte anionisk flotasjon av jernoksider eller omvendt kationflotasjon av silika, men omvendt kationflotasjon er fortsatt den mest populære flyteruten som brukes i jernindustrien [5,7]. Bruken av flyte er begrenset av kostnadene ved reagenser, tilstedeværelsen av silika og aluminarike slimer og tilstedeværelsen av karbonatmineraler [7-8]. Videre, flotasjon krever behandling av avløpsvann og bruk av nedstrøms avvanning for tørre sluttapplikasjoner [1].
Bruk av flotasjon for konsentrasjon av jern innebærer også avsliming som flytende i nærvær av bøter resulterer i redusert effektivitet og høye reagenskostnader [5,7]. Desliming er spesielt viktig for fjerning av alumina som separasjon av vrøvi fra hematitt eller goethite av noen overflateaktive midler er ganske vanskelig [7]. De fleste aluminalager mineraler forekommer i det finere størrelsesområdet (<20Um) slik at den fjernes gjennom desliming. Generelle, en høy konsentrasjon av bøter (<20Um) og alumina øker den nødvendige kationiske samlerdosen og reduserer selektiviteten dramatisk [5,7].
Videre, tilstedeværelsen av karbonatmineraler – for eksempel i dolomittiske itaritter- kan også forringe flotasjonsselektiviteten mellom jernmineraler og kvarts, da jernmalm som inneholder karbonater som dolomitt ikke flyter veldig selektivt. Oppløste karbonater adsorberer på kvartsoverflatene og skader flotasjonens selektivitet [8]. Flotasjon kan være rimelig effektiv for å oppgradere jernmalm av lav kvalitet, men den er sterkt avhengig av malmmineralogien [1-3,5]. Flotasjon av jernmalm med høyt aluminainnhold vil være mulig via desliming på bekostning av den totale jernutvinningen [7], mens flotasjon av jernmalm som inneholder karbonatmineraler vil være utfordrende og muligens ikke gjennomførbart [8].
Moderne prosesseringskretser av Fe-bærende mineraler kan omfatte både flotasjons- og magnetiske konsentrasjonstrinn [1,5]. For eksempel, Magnetisk konsentrasjon kan brukes på finstrømmen fra desliming-trinnet før flotasjon og på flotasjonsutkastene. Inkorporeringen av magnetiske konsentratorer med lav og høy intensitet muliggjør en økning i den totale jernutvinningen i prosesseringskretsen ved å gjenvinne en brøkdel av ferro- og paramagnetiske jernmineraler som magnetitt og hematitt [1]. Goetitt er vanligvis hovedkomponenten i mange utkaststrømmer av jernplanter på grunn av sine svake magnetiske egenskaper [9]. I fravær av ytterligere nedstrøms prosessering for rejektstrømmene fra magnetisk konsentrasjon og flotasjon, Bøteavfallene vil ende opp med å bli kastet i en avgangsdam [2]. Deponering og prosessering av avgangsmasser har blitt avgjørende for miljøvern og gjenvinning av jernverdier, Henholdsvis, og derfor har prosessering av jernmalmavgangsmasser i gruveindustrien vokst i betydning [10].
Klart, Behandlingen av avgangsmasser fra tradisjonelle jernbeneficieringskretser og prosessering av dolomittisk itabiritt er utfordrende via tradisjonelle desliming-flotasjon-magnetiske konsentrasjonsflytark på grunn av deres mineralogi og granulometri, og derfor kan alternative beneficieringsteknologier som tribo-elektrostatisk separasjon som er mindre restriktiv når det gjelder malmmineralogien og som tillater behandling av bøter være av interesse.
Tribo-elektrostatisk separasjon benytter elektriske ladeforskjeller mellom materialer produsert av overflatekontakt eller triboelektrisk lading. På enkle måter, når to materialer er i kontakt, Materialet med høyere affinitet for elektronforsterkningselektroner lader dermed negative, mens materiale med lavere elektronaffinitet lader positive. I prinsippet, Lavgradig jernmalmfiner og dolomittiske itaritter som ikke kan bearbeides ved hjelp av konvensjonell flotasjon og/eller magnetisk separasjon kan oppgraderes ved å utnytte den differensielle ladeegenskapen til mineralene deres [11].
Her presenterer vi STET tribo-elektrostatisk belteseparasjon som en mulig fordelsvei for å konsentrere ultrafine jernmalmavgangsmasser og for å foredle dolomittisk itabirittmineral. STET-prosessen gir mineralforedlingsindustrien en unik vannfri evne til å behandle tørrfôr. Den miljøvennlige prosessen kan eliminere behovet for våtbehandling, nedstrøms avløpsvannsbehandling og nødvendig tørking av sluttmateriale. i tillegg, STET-prosessen krever lite forbehandling av mineralet og opererer med høy kapasitet – opptil 40 toner per time. Energiforbruket er mindre enn 2 kilowattimer per tonn materiale behandlet.
Materialer
To fine lavverdige jernmalm ble brukt i denne serien av tester. Den første ore besto av en ultrafin Fe ore tailings prøve med en D50 av 20 μm og den andre prøven av en itabiritt jernmalmprøve med en D50 av 60 µm. Begge prøvene byr på utfordringer under deres velgjøring og kan ikke effektivt behandles gjennom tradisjonelle desliming-flotasjon-magnetiske konsentrasjonskretser på grunn av granulometri og mineralogi. Begge prøvene ble hentet fra gruvevirksomheten i Brasil.
Den første prøven ble hentet fra en eksisterende desliming-flotasjon-magnetisk konsentrasjonskrets. Prøven ble samlet inn fra en tailings dam, deretter tørket, homogenisert og pakket. Den andre prøven er fra en itabiritt jernformasjon i Brasil. Prøven ble knust og sortert etter størrelse, og den fine fraksjonen fra klassifiseringsstadiet gjennomgikk senere flere stadier av avgrensning til en D98 av 150 μm ble oppnådd. Prøven ble deretter tørket, homogenisert og pakket.
Partikkelstørrelsesfordelinger (Psd) ble fastslått ved hjelp av en laserdiffraksjonspartikkelstørrelsesanalysator, en Malvern's Mastersizer 3000 E. Begge prøvene var også preget av Tap-på-tenning(LOI), XRF og XRD. Tapet på tenningen (LOI) ble bestemt ved å plassere 4 gram prøve i en 1000 ºC ovn for 60 minutter og rapportere LOI på en som mottatt basis. Den kjemiske sammensetningsanalysen ble fullført ved hjelp av en bølgelengdedispergeringssprederende røntgenfluorescens (WD-XRF) instrumentet og de viktigste krystallinske fasene ble undersøkt ved XRD-teknikk.
Den kjemiske sammensetningen og LOI for tailings prøven (Haler), og for den itabiritt jern formasjon prøven (Itabiritt), vises i tabell 1 og partikkelstørrelsesfordelinger for begge prøvene er vist i Fig. 1. For tailings prøven de viktigste Fe gjenvinnbare faser er goethite og hematitt, og den viktigste gangue mineral er kvarts (Fig 4). For itabirite prøven de viktigste Fe gjenvinnbare faser er hematitt, og de viktigste gangue mineraler er kvarts og dolomitt (Fig 4).
Tabell 1. Resultat av kjemisk analyse for hovedelementer i tailings og Itabirite prøver.
| Eksempel | Klasse (wt %) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 (andre) | Al2O3 (andre er i slekt) | MnO (andre | Mgo (andre) | Cao | Loi** | Andre | |
| Haler | 30.3 | 47.4 | 4.3 | 1.0 | * | * | 3.4 | 13.4 |
| Itabiritt | 47.6 | 23.0 | 0.7 | 0.2 | 1.5 | 2.2 | 4.0 | 21.0 |
Distribusjoner av partikkelstørrelse
Metoder
En rekke eksperimenter ble designet for å undersøke effekten av ulike parametere på jernbevegelse i begge jernprøver ved hjelp av STET proprietær tribo-elektrostatisk belteseparatorteknologi. Eksperimenter ble utført ved hjelp av en benk-skala tribo-elektrostatisk belte separator, heretter referert som "benkeskilletegn". Testing på benkeskala er den første fasen av en trefaset teknologiimplementeringsprosess (Se tabell 2) inkludert evaluering av benkskala, pilot-skala testing og kommersiell skala implementering. Benkeskilletegnet brukes til screening for tegn på tribo-elektrostatisk lading og for å avgjøre om et materiale er en god kandidat for elektrostatisk beneficiation. De viktigste forskjellene mellom hvert utstyr er presentert i tabell 2. Mens utstyret som brukes i hver fase, er forskjellig i størrelse, driftsprinsippet er fundamentalt det samme.
Tabell 2. Trefaseimplementeringsprosess ved hjelp av STET tribo-elektrostatisk belteseparatorteknologi
| Fase | Brukes til: | Elektroden Dimensjoner (B x L) cm | Type Prosess/ |
|---|---|---|---|
| Benk vekt Evaluering | Kvalitativ Evaluering | 5*250 | Satsvise |
| Pilot skala Testing | Kvantitativ Evaluering | 15*610 | Satsvise |
| Kommersielle Skala Implementering | Kommersielle Produksjon | 107 *610 | Kontinuerlig |
STET Operasjonsprinsipp
Operasjonsprinsippet til separatoren er avhengig av tribo-elektrostatisk lading. I tribo-elektrostatisk belte separator (Tall 2 og 3), materialet mates inn i det smale gapet 0.9 – 1.5 cm mellom to parallelle planarelektroder. Partiklene lades triboelektroelektrisk ved interpartikkelkontakt. Det positivt ladede mineralet(s) og det negativt ladede mineralet(s) er tiltrukket av motsatte elektroder. Inne i separatorpartiklene blir feid opp av et kontinuerlig bevegelig åpne nettingbelte og formidles i motsatt retning. Beltet er laget av plastmateriale og beveger partiklene ved siden av hver elektrode mot motsatte ender av separatoren. Motstrømstrømmen til skillepartiklene og kontinuerlig triboelektrisk lading ved partikkelpartikkelkollisjoner gir en flertrinns separasjon og resulterer i utmerket renhet og gjenoppretting i en enkeltpassenhet. Triboelektrisk belteseparatorteknologi har blitt brukt til å skille et bredt spekter av materialer, inkludert blandinger av glassaktige aluminosilicates/karbon (fly aske), calcite/kvarts, talkum/magnesite, og baritt/kvarts.
Generelle, separatordesignet er relativt enkelt med beltet og tilhørende valser som de eneste bevegelige delene. Elektrodene står stille og består av et passende holdbart materiale. Separatorelektrodelengden er ca. 6 meter (20 Ft.) og bredden 1.25 meter (4 Ft.) for kommersielle enheter i full størrelse. Den høye beltehastigheten gir svært høye gjennomstrømninger, opptil 40 tonn per time for kommersielle enheter i full størrelse. Strømforbruket er mindre enn 2 kilowattimer per tonn materiale behandlet med det meste av kraften som forbrukes av to motorer som kjører beltet.
Skjematisk triboelektrisk belteseparator
Detalj av separasjonssone
Som det fremgår av tabellen 2, hovedforskjellen mellom benkeplaten separator og pilot-skala og kommersielle skilletegn er at lengden på benkeplaten separator er ca. 0.4 ganger lengden på pilot-skala og kommersielle skala enheter. Siden separatoreffektiviteten er en funksjon av elektrodelengden, benk-skala testing kan ikke brukes som en erstatning for pilot-skala testing. Pilot-skala testing er nødvendig for å bestemme omfanget av separasjonen som STET-prosessen kan oppnå, og for å finne ut om STET-prosessen kan oppfylle produktmålene under gitte feedhastigheter. Stedet, benkeskilletegnet brukes til å utelukke kandidatmaterialer som er usannsynlig å demonstrere noen betydelig separasjon på pilotskalanivå. Resultater oppnådd på benkskalaen vil ikke være optimalisert, og separasjonen som er observert, er mindre enn det som vil bli observert på en kommersiell størrelse STET separator.
Testing ved pilotanlegget er nødvendig før kommersiell skala distribusjon, men, testing på benkskalaen oppmuntres som den første fasen av implementeringsprosessen for et gitt materiale. Videre, i tilfeller der materialtilgjengeligheten er begrenset, benkeskilletegnet gir et nyttig verktøy for screening av potensielle vellykkede prosjekter (I.e., prosjekter der kunde- og bransjekvalitetsmål kan oppfylles ved hjelp av STET-teknologi).
Testing på benkeskala
Standard prosessstudier ble utført rundt det spesifikke målet om å øke Fe konsentrasjon og å redusere konsentrasjonen av gangue mineraler. Ulike variabler ble utforsket for å maksimere jernbevegelse og for å bestemme bevegelsesretningen til forskjellige mineraler. Bevegelsesretningen observert under benkeplatetesting er et tegn på bevegelsesretningen ved pilotanlegget og kommersiell skala.
Variablene som ble undersøkt inkluderte relativ fuktighet (Rh), Temperatur, elektrode polaritet, beltehastighet og påført spenning. Av disse, RH og temperatur alene kan ha en stor effekt på differensial tribo-lading og derfor på separasjonsresultater. Dermed, optimale RH- og temperaturforhold ble bestemt før de undersøkte effekten av de gjenværende variablene. To polaritetsnivåer ble utforsket: Jeg) toppelektrodepolaritet positiv og ii) topp elektrode polaritet negativ. For STET-skilletegnet, under en gitt polaritetsordning og under optimale RF- og temperaturforhold, beltehastighet er det primære kontrollhåndtaket for å optimalisere produktkvalitet og massegjenoppretting. Testing på benken separator bidrar til å kaste lys over effekten av visse driftsvariabler på tribo-elektrostatisk lading for en gitt mineralprøve, og derfor oppnådde resultater og trender kan brukes, til en viss grad, for å begrense antall variabler og eksperimenter som skal utføres på pilotanleggets skala. Tabell 3 viser omfanget av separasjonsforhold som brukes som en del av fase 1 evalueringsprosessen for tailings og itabirite prøver.
Tabell 3 viser omfanget av separasjonsforhold
| Parameteren | Enheter | Verdiområde | |
|---|---|---|---|
| Haler | Itabiritt | ||
| Topp elektrode Polaritet | - | Positiv- Negativ | Positiv- Negativ |
| Elektrode spenning | -KV/+kV | 4-5 | 4-5 |
| Relativ mating Fuktighet (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Mate Temperatur | °F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Belte Hastighet | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Elektrode gap | Inches (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Tester ble utført på benkeplaten separator under batch forhold, med fôrprøver av 1.5 Lbs. per test. En flush run ved hjelp av 1 Lb. materialet ble introdusert mellom tester for å sikre at eventuell overføringseffekt fra den forrige tilstanden ikke ble ansett som. Før testing ble startet materialet ble homogenisert og prøveposer som inneholder både løpe og flush materiale ble utarbeidet. I begynnelsen av hvert eksperiment temperaturen og relativ fuktighet (Rh) ble målt ved hjelp av en Vaisala HM41 håndholdt fuktighets- og temperatursonde. Temperaturområdet og RH på tvers av alle eksperimenter ble 70-90 °F (21.1-32.2 (° C) og 1-39.6%, Henholdsvis. For å teste en lavere RF og/eller høyere temperatur, matings- og spyleprøver ble oppbevart i en tørkeovn ved 100 °C for tider mellom 30-60 Minutter. I motsetning til, høyere RH-verdier ble oppnådd ved å legge små mengder vann til materialet, etterfulgt av homogenisering. Etter at RH og temperaturen ble målt på hver mateprøve, det neste trinnet var å sette elektrode polaritet, beltehastighet og spenning til ønsket nivå. Gapverdiene ble holdt konstante ved 0.4 tommer (10.2 mm) under testkampanjene for tailings og itabirite prøver.
Før hver test, en liten feed sub-prøve som inneholder ca 20g ble samlet inn (angitt som "Feed"). Ved innstilling av alle driftsvariabler, materialet ble matet inn i benkeplaten separator ved hjelp av en elektrisk vibratory mater gjennom midten av benkeplaten separator. Prøvene ble samlet inn på slutten av hvert eksperiment og vektene av produktets slutt 1 (utpekt som 'E1') og produktets slutt 2 (utpekt som 'E2') ble bestemt ved hjelp av en juridisk-for-handel telling skala. Etter hver test, små underprøver som inneholder ca. 20 g av E1 og E2 ble også samlet inn. Masseutbytter til E1 og E2 er beskrevet av:
HvorYE1 og YE2 er masseutbyttene til E1 og E2, Henholdsvis; og er prøvevektene som samles inn i separatorproduktene E1 og E2, Henholdsvis. For begge prøvene, Fekonsentrasjonen ble økt til produkt E2.
For hvert sett med underprøver (I.e., Feed, E1 og E2) LOI og hovedoksidsammensetning av XRF ble bestemt. Fe2 O3 innholdet ble bestemt ut fra verdiene. For tailings prøve LOI vil direkte forholde seg til innholdet av goethite i prøven som funksjonelle hydroksyl grupper i goethite vil oksidere inn H2 OG [10]. Tvert imot, for den itabirittprøven LOI vil direkte forholde seg til inneholder av karbonater i prøven, som kalsium og magnesiumkarbonater vil brytes ned i sine hovedoksider som resulterer i frigjøring av Co2G og sub sekvensiell prøvetap vekt. XRF perler ble utarbeidet ved blanding 0.6 gram mineralprøve med 5.4 gram litium tetraborat, som ble valgt på grunn av den kjemiske sammensetningen av både tailings og itabirite prøver. XRF-analysen ble normalisert for LOI.
Endelig, Fe utvinning EFe til produkt (E2) og Sio2 Avvisning QSi (andre) ble beregnet. EFe er prosentandelen fe gjenvunnet i konsentratet til den opprinnelige feedprøven og QSio2 Leilighet er prosentandelen av fjernet fra det opprinnelige feedeksempelet. EFe og Qsi (si) er beskrevet av:
Hvor CJeg,(Feed,E1,E2) er den normaliserte konsentrasjonsprosenten for delprøvens i-komponent (F.eks., Fe, Sio2)
Prøver Mineralogi
XRD-mønsteret som viser store mineralfaser for tailings og itabirite prøver er vist i Fig 4. For tailings prøven de viktigste Fe gjenvinnbare faser er goethite, hematitt og magnetitt, og den viktigste gangue mineral er kvarts (Fig 4). For itabirite prøven de viktigste Fe utvinnbare faser er hematitt og magnetitt og de viktigste gangue mineraler er kvarts og dolomitt. Magnetitt vises i sporkonsentrasjoner i begge prøvene. Ren hematitt, goethite (andre er i seg selv), og magnetitt inneholder 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Henholdsvis.
D mønstre. A – Tailings prøve, B – Itabirite prøve
Eksperimenter i benkeskala
En rekke testkjøringer ble utført på hver mineralprøve som tar sikte på å maksimere Fe og redusere Sio2 Innhold. Arter som konsentrerer seg til E1 vil være et tegn på en negativ ladeatferd mens arten konsentrasjon til E2 til en positiv ladeatferd. Høyere beltehastigheter var gunstige for behandlingen av tailings prøven; men, effekten av denne variabelen alene ble funnet å være mindre signifikant for det itabirittprøven.
Gjennomsnittlige resultater for tailings og itabirite prøver er presentert i Fig 5, som ble beregnet ut fra 6 og 4 Eksperimenter, Henholdsvis. Fig 5 presenterer gjennomsnittlig masseutbytte og kjemi for fôr og produkter E1 og E2. i tillegg, hvert plott presenterer forbedring eller reduksjon i konsentrasjon (E2- Feed) for hver eksempelkomponent F.eks., Fe, Sio2 Positive verdier er knyttet til en økning i konsentrasjon til E2, mens negative verdier er forbundet med en reduksjon i konsentrasjon til E2.
Bilde.5 (fig.5). Gjennomsnittlig masseutbytte og kjemi for fôr, E1- og E2-produkter. Feilfelt representerer 95% konfidensintervaller.
For tailings prøve Fe innholdet ble økt fra 29.89% til 53.75%, i gjennomsnitt, med masseutbytte YE2 – eller global masseutvinning – av 23.30%. Dette tilsvarer Fe utvinning ( og silika avvisning (QE2 ) verdier av 44.17% og 95.44%, Henholdsvis. LOI-innholdet ble økt fra 3.66% til 5.62% som indikerer at økningen i Fe-innhold er relatert til en økning i goethite-innhold (Fig 5).
For det itabiritt-eksemplet fe-innholdet ble økt fra 47.68% til 57.62%, i gjennomsnitt, med masseutbytte YE2 -av 65.0%. Dette tilsvarer Fe utvinning EFe( og silika avvisning (QSio2 Leilighet) verdier av 82.95% og 86.53%, Henholdsvis. LOI-en, MgO- og CaO-innholdet ble økt fra 4.06% til 5.72%, 1.46 til 1.87% og fra 2.21 til 3.16%, Henholdsvis, som indikerer at dolomitt beveger seg i samme retning som Fe-bærende mineraler (Fig 5).
For begge prøvene,Al2 O3 , MnO og P ser ut til å lade i samme retning som Fe-bærende mineraler (Fig 5). Mens det er ønsket å redusere konsentrasjonen av disse tre artene, den kombinerte konsentrasjonen av Sio2, Al2 , O3 , YE2 MnO og P reduseres for begge prøvene, og derfor er den totale effekten oppnådd ved hjelp av benkeplateseparatoren en forbedring i produktet Fe-karakteren og en reduksjon i konsentrasjonen av forurensninger.
Generelle, benkeplatetesting viste tegn på effektiv lading og separasjon av jern- og silikapartikler. De lovende laboratorieskalaresultatene tyder på at pilotskalatester, inkludert første og andre passeringer, bør utføres.
Diskusjon
De eksperimentelle dataene tyder på at STET-skilletegnet resulterte i en viktig økning i Fe-innhold samtidig som Sio2 Innhold.
Etter å ha vist at triboelektrotisk separasjon kan føre til en betydelig økning i Fe-innhold, en diskusjon om betydningen av resultatene, på det maksimale oppnåelige Fe-innholdet og på fôrkravene til teknologien er nødvendig.
Slik starter du, det er viktig å diskutere den tilsynelatende ladeatferden til mineralarter i begge prøvene. For tailings prøven hovedkomponentene var Fe oksider og kvarts og eksperimentelle resultater viste at Fe oksider konsentrert til E2 mens kvarts konsentrert til E1. På enkle måter, det kan sies at Fe oksid partikler fikk en positiv ladning og at kvartspartikler fikk en negativ ladning. Denne oppførselen er i samsvar med triboelektrotisk natur begge mineraler som vist av Ferguson (2010) [12]. Tabell 4 viser den tilsynelatende triboelektriske serien for utvalgte mineraler basert på induktiv separasjon, og det viser at kvarts er plassert på bunnen av ladeserien mens goethite, magnetitt og hematitt er plassert høyere opp i serien. Mineraler på toppen av serien vil ha en tendens til å lade positive, mens mineraler på bunnen vil ha en tendens til å skaffe seg en negativ ladning.
på den andre siden, for itabirite prøven hovedkomponentene var hematitt, kvarts- og dolomitt- og eksperimentelle resultater indikerte at Fe-oksider og dolomitt konsentrerte seg til E2 mens kvarts konsentrert til E1. Dette indikerer at hematittpartikler og dolomitt fikk en positiv ladning mens kvartspartikler fikk en negativ ladning. Som det fremgår av tabellen 4, karbonater er plassert på toppen av tribo-elektrostatisk serie, som indikerer at karbonatpartikler har en tendens til å skaffe seg en positiv ladning, og som følge av å være konsentrert til E2. Både dolomitt og hematitt var konsentrert i samme retning, indikerer at den totale effekten for hematittpartikler i nærvær av kvarts og dolomitt var å oppnå en positiv ladning.
Bevegelsesretningen til mineralogiske arter i hvert utvalg er av avgjørende interesse, da det vil bestemme den maksimale oppnåelige Fe-karakteren som kan oppnås ved hjelp av en enkelt passering ved hjelp av tribo-elektrostatisk belteseparatorteknologi.
For tailings og itabirite prøver maksimalt oppnåelig Fe innhold vil bli bestemt av tre faktorer: Jeg) Mengden Fe i fe-bærende mineraler; Ii) minimum kvarts (Sio2 ) innhold som kan oppnås og; Iii) Antallet forurensninger som beveger seg i samme retning som fe-bærende mineraler. For tailings prøve de viktigste forurensninger beveger seg i samme retning av Fe-bærende mineraler er Al2 O3 MnO (andre lager mineraler, mens for itabirite prøven de viktigste forurensninger er Cao Mgo (andre) Al2 O3 lager mineraler.
| Mineral navn | Kostnad ervervet (Tilsynelatende) |
|---|---|
| Apatitt (apatitt) | +++++++ |
| Karbonater | ++++ |
| Monazite | ++++ |
| Titanomagnetitt | . |
| Ilmenitt (ilmenitt) | . |
| Rutile | . |
| Leucoxene | . |
| Magnetitt/hematitt | . |
| Spinels (andre) | . |
| Granater | . |
| Staurolite (andre) | - |
| Endret ilmenitt | - |
| Goethite | - |
| Zirkon | -- |
| Epidote | -- |
| Tremolitt (tremolitt) | -- |
| Hydrous silikater | -- |
| Aluminosicates | -- |
| Tourmaline | -- |
| Actinolitt | -- |
| Pyroksen | --- |
| Titanitt (titanitt) | ---- |
| Feltspat | ---- |
| Kvarts | ------- |
Tabell 4. Tilsynelatende triboelektrisk serie for utvalgte mineraler basert på induktiv separasjon. Endret fra D.N Ferguson (2010) [12].
For tailings prøven, Fe-innholdet ble målt til 29.89%. XRD-data indikerer at den dominerende fasen er goethite, etterfulgt av hematitt, og derfor ville det maksimale oppnåelige Fe-innholdet hvis en ren separasjon var mulig være mellom 62.85% og 69.94% (som er Fe innholdet i ren goethite og hematitt, Henholdsvis). Nwo, en ren separasjon er ikke mulig, da Al2, O3 MnO (andre og P-bærende mineraler beveger seg i samme retning som fe-bærende mineraler, og derfor vil enhver økning i Fe-innhold også føre til en økning av disse forurensningene. Deretter, for å øke Fe-innholdet, mengden kvarts til E2 må reduseres betydelig til det punktet det oppveier bevegelsen av , MnO og P til produkt (E2). Som vist i tabell 4, kvarts har en sterk tendens til å skaffe seg en negativ ladning, og derfor i fravær av andre mineraler som har en tilsynelatende negativ ladeatferd, vil det være mulig å redusere innholdet betydelig til produktet (E2) ved hjelp av en første passering ved hjelp av triboelektemtisk belte separator teknologi.
For eksempel, hvis vi antar at alt Fe-innholdet i tailings-prøven er knyttet til goethite (Feo (andre er i så mange(Oh)), og at de eneste gangueoksider er Sio2, Al2O3 og MnO (andre, deretter Fe innhold til produktet ville bli gitt av:
Fe(%)=(100-Sio2 – (Al2 O3 + MnO (andre*0.6285
Hvor, 0.6285 er prosentandelen av Fe i ren goethite. Eq.4 viser den konkurrerende mekanismen som finner sted for å konsentrere Fe som Al2O3 + MnO (andre øker mens Sio2 Reduserer.
For det itabiritt-eksemplet ble Fe-innholdet målt ved 47.68%. XRD-data indikerer at den dominerende fasen er hematitt, og derfor ville det maksimale oppnåelige Fe-innholdet hvis en ren separasjon var mulig være nær 69.94% (som er Fe-innholdet av ren hematitt). Som det ble diskutert for tailings prøve en ren separasjon vil ikke være mulig som CaO, Mgo (andre), Al2 O3 lagermineraler beveger seg i samme retning som hematitt, og derfor å øke Fe innhold Sio2 innholdet må reduseres. Forutsatt at hele Fe-innholdet i dette eksemplet er knyttet til hematitt (Fe2O3) og at de eneste oksider som finnes i gangue mineraler er Sio2, Cao, Mgo (andre), Al2O3 og MnO (andre; deretter Fe-innhold i produktet vil bli gitt av:
Fe(%)=(100-Sio2-Cao+Mgo+Al2O3+MnO (andre+LOI*0.6994
Hvor, 0.6994 er prosentandelen av Fe i ren hematitt. Det må merkes at Eq.5 inkluderer LOI, mens Eq.4 ikke. For itabirite-prøven, LOI er forbundet med tilstedeværelsen av karbonater mens for tailings prøven er det forbundet med Fe-bærende mineraler.
Tydeligvis, for både tailings og itabirite prøver er det mulig å øke Fe-innholdet betydelig ved å redusere innholdet i Sio2; men, som vist i Eq.4 og Eq.5, det maksimale oppnåelige Fe-innholdet vil være begrenset av bevegelsesretningen og konsentrasjonen av oksider knyttet til ganguemineraler.
I prinsippet, konsentrasjonen av Fe i begge prøvene kan økes ytterligere ved hjelp av en andre passering på STET-separatoren der Cao,Mgo (andre) Al2 O3 og MnO (andrelagermineraler skilles fra fe-bærende mineraler. Slik separasjon ville være mulig hvis det meste av kvarts i prøven ble fjernet under en første passering. I fravær av kvarts, noen av de gjenværende gangue mineraler bør i teorien lade i motsatt retning av goethite, hematitt og magnetitt, noe som ville resultere i økt Fe-innhold. For eksempel, for itabirittprøven og basert på plasseringen av dolomitt og hematitt i triboelektratic serien (Se tabell 4), dolomitt/hematittseparasjon bør være mulig, da dolomitt har en sterk tendens til å lade positivt i forhold til hematitt.
Etter å ha diskutert om det maksimalt oppnåelige Fe-innholdet, er det nødvendig med en diskusjon om fôrkravene for teknologien. STET tribo-elektrostatisk belteseparator krever at matematerialet er tørt og fint malt. Svært små mengder fuktighet kan ha stor effekt på differensialtribo-lading, og derfor bør matefuktighetet reduseres til <0.5 wt.%. i tillegg, Tilførselsmaterialet skal være malt tilstrekkelig fint til å frigjøre gangmaterialer og bør være minst 100% passerende netting 30 (600 Um). I hvert fall for avgangsprøven, materialet må avvannes etterfulgt av et termisk tørketrinn, mens for itabirittprøvesliping kombinert med, eller følg av, termisk tørking vil være nødvendig før foredling med STET-separatoren.
Avgangsprøven ble hentet fra en eksisterende desliming-flotasjon-magnetisk konsentrasjonskrets og samlet inn direkte fra en avgangsdam. Typisk pastafuktighet fra avgangsmasser bør være rundt 20-30% og derfor må avgangsmassene tørkes ved hjelp av væske-fast separasjon (Avvanning) etterfulgt av termisk tørking og deagglomerering. Bruk av mekanisk avvanning før tørking oppmuntres da mekaniske metoder har relativt lavt energiforbruk per væskeenhet som fjernes sammenlignet med termiske metoder. Om 9.05 Btu kreves per pund vann eliminert ved hjelp av filtrering under termisk tørking, på den andre siden, krever rundt 1800 Btu per pund vann fordampet [13]. Kostnadene forbundet med prosessering av jernavgangsmasser vil til syvende og sist avhenge av minimum oppnåelig fuktighet under avvanning og av de energiske kostnadene forbundet med tørking.
Itabirittprøven ble hentet direkte fra en itabirittjernformasjon, og for å behandle denne prøven må materialet gjennomgå knusing og fresing etterfulgt av termisk tørking og deagglomerering. Et mulig alternativ er bruk av varmluftsfeide valsemøller, der dobbel sliping og tørking kan oppnås i ett enkelt trinn. Kostnadene forbundet med prosessering av itabirittmalm vil avhenge av fôrfuktigheten, fôrgranulometri og på de energiske kostnadene forbundet med fresing og tørking.
For begge prøvene er deagglomerering nødvendig etter at materialet er tørket for å sikre at partikler frigjøres fra hverandre. Deagglomerering kan utføres i forbindelse med det termiske tørketrinnet, muliggjør effektiv varmeoverføring og energibesparelser.
Resultatene i benkeskala som presenteres her viser sterke tegn på lading og separasjon av Fe-bærende mineraler fra kvarts ved hjelp av triboelektrotisk belteseparasjon.
For tailings prøve Fe innholdet ble økt fra 29.89% til 53.75%, i gjennomsnitt, med et masseutbytte på 23.30%, som tilsvarer Fe utvinning og silika avvisning verdier av 44.17% og 95.44%, Henholdsvis. For det itabiritt-eksemplet fe-innholdet ble økt fra 47.68 % til 57.62%, i gjennomsnitt, med et masseutbytte på 65.0%, som tilsvarer Fe utvinning og silika avvisning verdier av 82.95% og 86.53%, Henholdsvis. Disse resultatene ble fullført på en separator som er mindre og mindre effektiv enn STET kommersiell separator.
Eksperimentelle funn indikerer at for både tailings og itabirite prøver vil det maksimale oppnåelige Fe-innholdet avhenge av det minste oppnåelige kvartsinnholdet. i tillegg, oppnå høyere Fe-grader kan være mulig ved hjelp av en andre passering på STET belteseparatoren.
Resultatene av denne studien viste at lavverdige jernmalmbøter kan oppgraderes ved hjelp av STET tribo-elektrostatisk belteseparator. Videre arbeid på pilotanleggets skala anbefales for å bestemme jernkonsentratgraden og utvinningen som kan oppnås. Basert på erfaring, produktgjenvinningen og/eller karakteren vil forbedre seg betydelig ved pilotskalabehandling, sammenlignet med testenheten i benkeskala som benyttes under disse jernmalmforsøkene. STET tribo-elektrostatisk separasjonsprosess kan gi betydelige fordeler i løpet av konvensjonelle behandlingsmetoder for jernmalmbøter.
