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Lucas Rojas Mendoza, ST equipamentos & Tecnologia, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, ST equipamentos & Tecnologia, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA
Kyle Flynn, ST equipamentos & Tecnologia, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA
Abhishek Gupta, ST equipamentos & Tecnologia, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA
ST equipamentos & Tecnologia LLC (SSE3) desenvolveu um sistema de processamento novo baseado na separação tribo-eletrostática da correia que fornece a indústria de processamento mineral um meio para beneficiar materiais finos com uma tecnologia Energy-Efficient e inteiramente seca. Em contraste com outros processos de separação eletrostática que são tipicamente limitados a partículas >75μm em tamanho, o separador de correia triboelétrico de STET é serido para a separação de muito fino (<1µm) a moderadamente grossa (500µm) Partículas, com rendimento muito alto. A tecnologia tribo-eletrostática STET tem sido usada para processar e separar comercialmente uma ampla gama de minerais industriais e outros pós granulares secos. Aqui, resultados em escala de bancada são apresentados sobre o beneficiamento de finos de minério Fe de baixa qualidade usando o processo de separação de correias STET. Testes em escala de bancada demonstraram a capacidade da tecnologia STET de recuperar simultaneamente Fe e rejeitar SiO2 do minério de itabirita com um D50 de 60μm e rejeitos ultrafinos de minério Fe com um D50 de 20μm. A tecnologia STET é apresentada como uma alternativa para beneficiar finos de minério de Fe que não puderam ser tratados com sucesso através de circuitos de fluxograma tradicionais devido à sua granulometria e mineralogia.
O minério de ferro é o quarto elemento mais comum na crosta terrestre [1]. O ferro é essencial para a fabricação de aço e, portanto, um material essencial para o desenvolvimento econômico global [1-2]. O ferro é igualmente amplamente utilizado na construção e na fabricação dos veículos [3]. A maioria dos recursos de minério de ferro são compostas de formações de ferro em bandas metamorfosed (Bif) em que o ferro é comumente encontrado na forma de óxidos, hidróxidos e, em menor grau, carbonatos [4-5]. Um tipo particular de formações de ferro com maior teor de carbonato são itabiritas dolomíticas que são um produto da dolomitização e metamorfismo de depósitos de BIF [6]. Os maiores depósitos de minério de ferro do mundo podem ser encontrados na Austrália, China, Canadá, Ucrânia, Índia e Brasil [5].
A composição química dos minérios de ferro tem uma ampla gama aparente na composição química, especialmente para o teor de Fe e minerais associados de ganga [1]. Os principais minerais de ferro associados à maioria dos minérios de ferro são hematita, goethita, limonita e magnetita [1,5]. Os principais contaminantes em minérios de ferro são SiO2 e Al2O3 [1,5,7]. Os minerais típicos do rolamento da sílica e da alumina atuais em minérios de ferro são quartzo, caulinita, Gibbsita, diásporos e corindo. Destes, muitas vezes é observado que o quartzo é o mineral de rolamento de sílica média e caulinita e gibbsita são os dois principais minerais do rolamento de alumina [7].
Extração de minério de ferro é realizada principalmente através de operações de mineração de poço aberto, resultando em uma geração significativa de rejeitos [2]. O sistema de produção de minério de ferro geralmente envolve três estágios: Mineração, atividades de processamento e Pelotização. Destes, processamento assegura que uma classe de ferro adequada e química é alcançada antes da fase de peletização. O processamento inclui esmagamento, Classificação, moagem e concentração visando aumentar o teor de ferro, reduzindo a quantidade de minerais de ganga [1-2]. Cada depósito mineral tem suas próprias características originais com respeito aos minerais do rolamento do ferro e da ganga, e, portanto, requer uma técnica de concentração diferente [7].
A separação magnética é tipicamente usada na beneficiação de minérios de ferro de alto grau, onde os minerais de ferro dominantes são ferro e paramagnéticos [1,5]. Separação magnética molhada e seca de baixa intensidade (Lims) técnicas são usadas para processar ores com fortes propriedades magnéticas, como magnetita, enquanto a separação magnética úmida de alta intensidade é usada para separar os minerais portadores de Fe com propriedades magnéticas fracas, como hematita de minerais de gangue. Minérios de ferro como goethite e limonita são comumente encontrados em rejeitos e não se separam muito bem por qualquer técnica [1,5]. Métodos magnéticos apresentam desafios em termos de suas baixas capacidades e em termos da exigência de que o minério de ferro seja suscetível a campos magnéticos [5].
Flutuação, Por outro lado, é usado para reduzir o conteúdo das impurezas em minérios de ferro de baixo grau [1-2,5]. Minérios de ferro podem ser concentrados por flutuação aniônica direta de óxidos de ferro ou flutuação cationic inversa de sílica, no entanto a flutuação cationic reversa continua a ser a rota de flutuação mais popular usada na indústria de ferro [5,7]. O uso de flutuação é limitado pelo custo dos reagentes, a presença de esacieções ricas em sílica e alumina e a presença de minerais de carbonato [7-8]. Além disso, flotação requer tratamento de águas residuais e o uso de desmambulação a jusante para aplicações finais secas [1].
O uso de flutuação para a concentração de ferro também envolve desemagrecimento como flutuando na presença de multas resulta em diminuição da eficiência e altos custos de reagente [5,7]. Desliming é particularmente crítico para a remoção de alumina como a separação do gibbsite de hematita ou goethite por qualquer agente de superfície-ativa é bastante difícil [7]. A maioria dos minerais com suporte de alumina ocorre na faixa de tamanho mais fino (<20Um hum) permitindo a sua remoção através de desafinação. Geral, uma alta concentração de multas (<20Um hum) e alumina aumenta a dose de coletor cationic exigida e diminui a seletividade dramaticamente [5,7].
Além disso, a presença de minerais de carbonato – como em itabiritos dolomíticos- também pode deteriorar a seletividade de flotação entre minerais de ferro e quartzo, pois os minérios de ferro contendo carbonatos, como a dolomita, não flutuam muito seletivamente.. Espécies de carbonatos dissolvidos adsorvem nas superfícies de quartzo prejudicando a seletividade da flotação [8]. A flotação pode ser razoavelmente eficaz na atualização de minérios de ferro de baixa qualidade, mas é fortemente dependente da mineralogia do minério [1-3,5]. A flotação de minérios de ferro contendo alto teor de alumina será possível através do desemplumamento às custas da recuperação geral de ferro [7], enquanto a flotação de minérios de ferro contendo minerais de carbonato será desafiadora e possivelmente inviável [8].
Circuitos modernos de processamento de minerais portadores de F podem incluir etapas de flotação e concentração magnética [1,5]. Por exemplo,, a concentração magnética pode ser usada no fluxo de finos do estágio de deslimamento antes da flotação e nos rejeitos de flotação. A incorporação de concentradores magnéticos de baixa e alta intensidade permite um aumento na recuperação geral de ferro no circuito de processamento, recuperando uma fração dos minerais de ferro e ferro paramagnético, como magnetita e hematita. [1]. A goethita é tipicamente o principal componente de muitos fluxos de rejeição de plantas de ferro devido às suas fracas propriedades magnéticas. [9]. Na ausência de processamento adicional a jusante para os fluxos de rejeição da concentração magnética e da flotação, os rejeitos de multa acabarão descartados em uma barragem de rejeitos [2]. A disposição e o processamento de rejeitos tornaram-se cruciais para a preservação ambiental e recuperação de objetos de valor de ferro, Respectivamente, e, portanto, o processamento de rejeitos de minério de ferro na indústria de mineração tem crescido em importância [10].
Claramente, o processamento de rejeitos de circuitos tradicionais de beneficiamento de ferro e o processamento de itabirita dolomítica são desafiadores através de fluxogramas tradicionais de concentração magnética de deslimamento-flotação devido à sua mineralogia e granulometria, e, portanto, tecnologias alternativas de beneficiamento, como a separação tribo-eletrostática, que é menos restritiva em termos de mineralogia do minério e que permite o processamento de finos, podem ser de interesse.
Separação tribo-eletrostática utiliza diferenças de carga elétrica entre materiais produzidos por contato superficial ou carregamento triboelétrico. De forma simplista, quando dois materiais estão em contato, o material com maior afinidade por elétrons ganha elétrons, portanto, carrega negativo, enquanto material com baixas acusações de afinidade do elétron positivas. Em princípio,, finos de minério de ferro de baixa qualidade e itabiritos dolomíticos que não são processáveis por meio de flotação convencional e/ou separação magnética poderiam ser atualizados explorando a propriedade de carga diferencial de seus minerais [11].
Aqui apresentamos a separação de correias tribo-eletrostáticas STET como uma possível rota de beneficiamento para concentrar rejeitos ultrafinos de minério de ferro e beneficiar o mineral itabirita dolomítico. O processo STET fornece à indústria de processamento mineral uma capacidade única sem água para processar ração seca. O processo ecológico pode eliminar a necessidade de processamento úmido, tratamento de águas residuais a jusante e secagem necessária do material final. Além disso, O processo STET requer pouco pré-tratamento do mineral e opera em alta capacidade – até 40 tons por hora. O consumo de energia é menor do que 2 kilowatt-hora por tonelada de material processado.
Materiais
Dois minérios de ferro de baixo grau finos foram usados nesta série de testes. O primeiro minério consistia em uma amostra ultrafina de rejeitos de minério fe com um D50 de 20 μm e a segunda amostra de uma amostra de minério de ferro itabirite com um D50 de 60 µm. Ambas as amostras apresentam desafios durante a sua beneficiação e não podem ser processadas de forma eficiente através de circuitos tradicionais de concentração magnética de desafinação-flotação devido à sua granulometria e mineralogia. Ambas as amostras foram obtidas a partir de operações de mineração no Brasil.
A primeira amostra foi obtida a partir de um circuito de concentração magnética de flutuação de emagrecimento existente. A amostra foi coletada a partir de uma barragem de rejeitos, então seco, homogeneizada e embalada. A segunda amostra é de uma formação de ferro itabirite no Brasil. A amostra foi esmagada e classificada por tamanho e a fração fina obtida a partir da fase de classificação mais tarde passou por várias etapas de desafinação até um D98 de 150 μm foi alcançado. A amostra foi então seca, homogeneizada e embalada.
Distribuições de tamanho de partículas (Psd) foram determinados usando um analisador do tamanho da partícula da difração do laser, Um Mestre de Malvern 3000 E. Ambas as amostras também foram caracterizadas por perda de ignição(KO.), XRF e XRD. A perda na ignição (KO.) foi determinado pela colocação 4 gramas de amostra em um 1000 ºC forno para 60 minutos e relatar o LOI em uma base tão recebida. A análise da composição química foi concluída por meio de uma fluorescência dispersiva de raios-X de comprimento de onda (WD-XRF) instrumento e as principais fases cristalinas foram investigados pela técnica XRD.
A composição química e o LOI para a amostra de rejeitos (Rejeitos), e para a amostra de formação de ferro itabirite (Itabirite Itabirite), é mostrado na tabela 1 e distribuições de tamanho de partículas para ambas as amostras são mostradas em Fig 1. Para a amostra de rejeitos, as principais fases recuperáveis fe são goethite e hematita, e o principal mineral da gangue é o quartzo (Fig. 4). Para a amostra de itabirite as principais fases recuperáveis fe são hematita, e os principais minerais da gangue são quartzo e dolomita (Fig. 4).
Tabela 1. Resultado da análise química dos principais elementos nas rejeitos e amostras de Itabirite.
| Amostra | Grau (wt% Wt%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | Mno | Mgo | Ban | LOI** LOI ** | Outros | |
| Rejeitos | 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 |
Distribuições de tamanho de partículas
Métodos
Uma série de experimentos foram projetados para investigar o efeito de diferentes parâmetros sobre o movimento do ferro em ambas as amostras de ferro usando a tecnologia proprietária de separador de correiatribo-eletrostática do STET. Experimentos foram realizados por meio de um separador de cinto tribo-eletrostático em escala de banco, doravante referido como 'separador benchtop'. Testes em escala de bancada são a primeira fase de um processo de implementação de tecnologia de três fases (Consulte a tabela 2) incluindo a avaliação em escala de bancada, testes em escala de piloto e implementação em escala comercial. O separador do de bancada é usado para a seleção para a evidência do carregamento tribo-eletrostático e para determinar se um material é um bom candidato para o beneficiamento eletrostático. As principais diferenças entre cada equipamento são apresentadas na Tabela 2. Enquanto o equipamento usado em cada fase difere em tamanho, o princípio da operação é fundamentalmente o mesmo.
Tabela 2. Processo de implementação em três fases usando tecnologia de separador de cinto tribo eletrostático STET
| Fase | Usado para: | Eletrodo Dimensões (W x L) cm | Tipo de Processo/ |
|---|---|---|---|
| Escala do banco Avaliação | Qualitativa Avaliação | 5*250 | Lote |
| Escala piloto Teste | Quantitativa Avaliação | 15*610 | Lote |
| Comercial Escala Implementação | Comercial Produção | 107 *610 | Contínua |
Princípio da operação STET
O princípio da operação do separador baseia-se no carregamento tribo-eletrostático. Na tribo-separador de correia eletrostática (Figuras 2 e 3), material é alimentado na lacuna estreita 0.9 – 1.5 cm entre dois eletrodos planares paralelos. As partículas triboelectrically são cobradas pelo contato interpartícula. O mineral carregado positivamente(s) e o mineral carregado negativamente(s) são atraídas pelo lado oposto de eletrodos. Dentro do separador as partículas são varridas por uma correia de malha aberta em movimento contínuo e transmitidas em direções opostas. O cinto é feito de material plástico e move as partículas adjacentes a cada eletrodo em direção a extremidades opostas do separador. O fluxo de corrente de contador das partículas de separação e o carregamento triboelétrico contínuo por colisões de partículas e partículas prevêuma separação multiestágio e resulta em excelente pureza e recuperação em uma unidade de passe único. A tecnologia do separador de correia triboelectric tem sido usada para separar uma grande variedade de materiais, incluindo misturas de aluminossilicatos/carbono vítreo (cinza de mosca), calcita/quartzo, talco/Magnesita, e barita/quartzo.
Geral, o design do separador é relativamente simples com o cinto e rolos associados como as únicas partes móveis. Os eletrodos são estacionários e composto de um material durável apropriadamente. O comprimento do eletrodo de separador é aproximadamente 6 metros (20 ft.) e a largura 1.25 metros (4 ft.) unidades comerciais de tamanho completo. A alta velocidade do cinturão permite grandes desperputos, até 40 toneladas por hora para unidades comerciais em tamanho real. O consumo de energia é menor do que 2 quilowatts-hora por tonelada de material processado com a maior parte da energia consumida por dois motores que conduzem o cinto.
Diagrama esquemático do separador triboelectric correia
Detalhe da zona de separação
Como pode ser visto na tabela 2, a principal diferença entre o separador bancada e os separadores em escala de piloto e escala comercial é que o comprimento do separador bancada é aproximadamente 0.4 vezes o comprimento das unidades de escala piloto e comercial. Como a eficiência do separador é uma função do comprimento do eletrodo, testes em escala de bancada não podem ser usados como substitutos para testes em escala piloto. O teste da escala piloto é necessário para determinar a extensão da separação que o processo de STET pode conseguir, e para determinar se o processo de STET pode cumprir os alvos do produto taxas de alimentação dadas. Ao invés, o separador de bancada é usado para descartar materiais candidatos que não são susceptíveis de demonstrar qualquer separação significativa no nível da escala-piloto. Os resultados obtidos na escala de bancada serão não otimizados, e a separação observada é menor do que o que seria observado em um separador de tamanho comercial STET.
Os testes na fábrica piloto são necessários antes da implantação em escala comercial, no entanto, testes na escala de bancada são incentivados como a primeira fase do processo de implementação para qualquer material. Além disso, nos casos em que a disponibilidade de materiais é limitada, o separador benchtop fornece uma ferramenta útil para a triagem de potenciais projetos bem sucedidos (I.e., projetos em que as metas de qualidade do cliente e da indústria podem ser cumpridas usando a tecnologia STET).
Testes em escala de bancada
Ensaios de processo padrão foram realizados em torno do objetivo específico de aumentar a concentração de Fe e reduzir a concentração de minerais de gangue. Diferentes variáveis foram exploradas para maximizar o movimento do ferro e determinar a direção do movimento de diferentes minerais. A direção do movimento observada durante o teste de bancada é indicativa da direção do movimento na planta piloto e escala comercial.
As variáveis investigadas incluíram umidade relativa (RH RH), temperatura, polaridade do eletrodo, velocidade do cinturão e tensão aplicada. Destes, RH e temperatura por si só pode ter um grande efeito sobre o diferencial tribo-carregamento e, portanto, sobre os resultados de separação. Daí, as condições ideais de RH e temperatura foram determinadas antes de investigar o efeito das variáveis restantes. Dois níveis de polaridade foram explorados: Eu) polaridade de eletrodo superior positivo e ii) polaridade de eletrodo superior negativa. Para o separador STET, um determinado arranjo de polaridade e condições ideais de RH e temperatura, A velocidade do cinto é o principal controle para otimizar o grau de produto e a recuperação em massa. Os testes no separador do banco ajudam a lançar luz sobre o efeito de certas variáveis operacionais no carregamento tribo-eletrostático para uma determinada amostra mineral, e, portanto, resultados e tendências obtidos podem ser usados, até certo ponto, reduzir o número de variáveis e experimentos a serem realizados na escala piloto da planta. Tabela 3 lista o leque de condições de separação utilizadas como parte da fase 1 processo de avaliação para os rejeitos e amostras de itabirite.
Tabela 3 lista o leque de condições de separação
| Parâmetro | Unidades | Gama de valores | |
|---|---|---|---|
| Rejeitos | Itabirite Itabirite | ||
| Eletrodo superior Polaridade | - | Positivo- Negativo | Positivo- Negativo |
| Eletrodo voltage | -kV/+kV kV kV kV | 4-5 | 4-5 |
| Alimentação relativa Umidade (RH RH) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Temperatura de alimentação | ° f (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Velocidade do cinturão | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Lacuna de eletrodos | Polegadas (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Testes foram realizados no separador bancada em condições de lote, com amostras de ração de 1.5 Lbs. por teste. Uma corrida de descarga usando 1 Lb. de material foi introduzido entre os testes para garantir que qualquer possível efeito de ressuoção da condição anterior não foi considerado. Antes do início do teste, o material foi homogeneizado e os sacos de amostra contendo material de execução e descarga foram preparados. No início de cada experimento, a temperatura e a umidade relativa (RH RH) foi medido usando uma sonda de umidade e temperatura de mão Vaisala HM41. A gama de temperatura e RH em todos os experimentos foi 70-90 ° f (21.1-32.2 (° C) e 1-39.6%, Respectivamente. Para testar uma temperatura mais baixa de RH e/ou de uma temperatura mais elevada, amostras de ração e descarga foram mantidas em forno de secagem 100 °C para tempos entre 30-60 Minutos. Em contraste, valores mais elevados de RH foram alcançados adicionando pequenas quantidades de águas ao material, seguido de homogeneização. Após o RH e a temperatura foi medida em cada amostra de ração, o próximo passo foi definir a polaridade do eletrodo, velocidade do cinturão e tensão para o nível desejado. Os valores da lacuna foram mantidos constantes 0.4 polegadas (10.2 mm) durante as campanhas de testes para os rejeitos e amostras de itabirite.
Antes de cada teste, uma pequena sub-amostra de ração contendo aproximadamente 20g foi coletada (designado como 'Feed'). Ao definir todas as variáveis de operação, o material foi alimentado no separador do benchtop usando um alimentador vibratório elétrico através do centro do separador do benchtop. As amostras foram coletadas ao final de cada experimento e os pesos do produto 1 (designado como 'E1') e fim do produto 2 (designado como 'E2') foram determinados usando uma escala de contagem legal-para-comércio. Após cada teste, pequenas subamostras contendo aproximadamente 20 g de E1 e E2 também foram coletados. Os rendimentos em massa para E1 e E2 são descritos por:
OndeYE1 E1 e YE2 E2 são os rendimentos em massa para E1 e E2, Respectivamente; e são os pesos de amostra coletados para os produtos separadores E1 e E2, Respectivamente. Para ambas as amostras, A concentração de Fe foi aumentada para o produto E2.
Para cada conjunto de subamostras (I.e., Alimentar, E1 e E2) O LOI e a composição principal dos óxidos por XRF foram determinados. Fe2 Ó3 conteúdos foram determinados a partir dos valores. Para a amostra de rejeitos, o LOI se relacionará diretamente com o conteúdo da goethita na amostra, já que os grupos funcionais de hidroxila na goethita oxidarão em H2 ÓG [10]. Contrário, para a amostra de itabirite, o LOI se relacionará diretamente com o conter de carbonatos na amostra, como carbonatos de cálcio e magnésio se decomporão em seus principais óxidos, resultando na liberação de CO2G e perda de perda de amostra sub sequencial peso. As contas xrf foram preparadas amisturando 0.6 gramas de amostra mineral com 5.4 gramas de tetraborate de lítio, que foi selecionado devido à composição química de ambos os rejeitos e amostras de itabirite. Análise do XRF foi normalizada para LOI.
Finalmente, Fe recuperação EFe ao produto (E2 E2) e SiO2 Rejeição QSi Si foram calculados. EFe é o percentual de Fe recuperado no concentrado para o da amostra de ração original e Qsio2 sio2 é a porcentagem de removido da amostra de ração original. EFe e QSi Si são descritos por:
Onde CEu,(alimentos para animais,E1,E2 E1,E2) é o percentual de concentração normalizado para o componente i da subamostra (Eg., Fe, Sio2)
Amostras Mineralogia
O padrão XRD que mostra as principais fases minerais para os rejeitos e amostras de itabirite são mostrados em Fig 4. Para a amostra de rejeitos, as principais fases recuperáveis fe são goethite, hematita e magnetita, e o principal mineral da gangue é o quartzo (Fig. 4). Para a amostra de itabirite, as principais fases recuperáveis fe são hemita e magnetita e os principais minerais da gangue são quartzo e dolomita. A magnetita aparece em concentrações de traços em ambas as amostras. Hematita pura, goethita, e a magnetita contêm 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Respectivamente.
D padrões. A - Amostra de rejeitos, B - Amostra de Itabirite
Experimentos em escala de banco
Uma série de ensaios foram realizados em cada amostra mineral destinada a maximizar fe e diminuir SiO2 conteúdo. Espécies que se concentram na E1 serão indicativas de um comportamento negativo de carregamento, enquanto a concentração de espécies para E2 para um comportamento positivo de carregamento. Velocidades mais altas do cinturão foram favoráveis ao processamento da amostra de rejeitos; no entanto, o efeito desta variável sozinho foi encontrado para ser menos significativo para a amostra do itabirite.
Resultados médios para os rejeitos e amostras de itabirite são apresentados em Fig 5, quais foram calculados a partir de 6 e 4 Experiências, Respectivamente. Fig. 5 apresenta rendimento médio de massa e química para alimentos e produtos E1 e E2. Além disso, cada parcela apresenta a melhoria ou diminuição da concentração (E2 E2- Alimentar) para cada componente da amostra E.g., Fe, SiO2 Os valores positivos estão associados a um aumento da concentração para E2, enquanto os valores negativos estão associados a uma diminuição da concentração para E2.
Fig.5 Fig.5. Rendimentos médios de massa e química para alimentação, Produtos E1 e E2. As barras de erro representam 95% intervalos de confiança.
Para a amostra de rejeitos, o conteúdo de Fe foi aumentado 29.89% Para 53.75%, em média, em um rendimento de massa YE2 E2 - ou recuperação em massa global – de 23.30%. Isso corresponde à recuperação de Fe ( e rejeição de sílica (QE2 E2 ) valores de valores de 44.17% e 95.44%, Respectivamente. O conteúdo do LOI foi aumentado 3.66% Para 5.62% o que indica que o aumento do conteúdo de Fe está relacionado a um aumento do conteúdo goethite (Fig. 5).
Para a amostra de itabirite, o conteúdo fe foi aumentado 47.68% Para 57.62%, em média, em um rendimento de massa YE2 E2 -de 65.0%. Isso corresponde à recuperação de Fe EFe( e rejeição de sílica (Qsio2 sio2) valores de valores de 82.95% e 86.53%, Respectivamente. O LOI, O conteúdo de MgO e CaO foi aumentado 4.06% Para 5.72%, 1.46 Para 1.87% e de 2.21 Para 3.16%, Respectivamente, o que indica que a dolomita está se movendo na mesma direção que os minerais portadores de Fe (Fig. 5).
Para ambas as amostras,Al2 Ó3 , MnO e P parecem estar cobrando na mesma direção que os minerais portadores de Fe (Fig. 5). Embora se acabe com a diminuição da concentração destas três espécies, a concentração combinada de SiO2, Al2 , Ó3 , YE2 E2 MnO e P está diminuindo para ambas as amostras, e, portanto, o efeito total alcançado usando o separador bancada é um aprimoramento no grau Fe produto e uma diminuição na concentração de contaminantes.
Geral, testes no bancada demonstraram evidências de carregamento e separação eficazes de partículas de ferro e sílica. Os resultados promissores da escala laboratorial sugerem que os testes de escala piloto, incluindo os primeiros e os segundos passes, devem ser realizados.
Discussão
Os dados experimentais sugerem que o separador stet resultou em um aumento importante no conteúdo Fe ao mesmo tempo reduzir SiO2 conteúdo.
Tendo demonstrado que a separação triboeletrostática pode resultar em um aumento significativo no conteúdo de Fe, uma discussão sobre o significado dos resultados, sobre o máximo conteúdo de Fe realizável e sobre os requisitos de alimentação da tecnologia é necessário.
Para começar, é importante discutir o aparente comportamento de carregamento de espécies minerais em ambas as amostras. Para a amostra de rejeitos, os principais componentes foram óxidos fe e quartzo e resultados experimentais demonstraram que os óxidos de Fe se concentraram em E2, enquanto o quartzo se concentrou na E1. De forma simplista, pode-se dizer que as partículas de óxido fe adquiriram uma carga positiva e que as partículas de quartzo adquiriram uma carga negativa. Este comportamento é consistente com a natureza triboeletrostática de ambos os minerais, como mostrado por Ferguson (2010) [12]. Tabela 4 mostra a aparente série triboelétrica para minerais selecionados com base na separação indutiva, e mostra que o quartzo está localizado na parte inferior da série de carregamento, enquanto goethite, magnetita e hematita estão localizados mais acima na série. Minerais no topo da série tendem a cobrar positivo, enquanto os minerais na parte inferior tendem a adquirir uma carga negativa.
Por outro lado, para a amostra de itabirite os principais componentes foram hematita, resultados de quartzo e dolomita e experimentais indicaram que os óxidos de Fe e a dolomita concentraram-se em E2, enquanto o quartzo se concentrou na E1. Isso indica que partículas hemitas e dolomitas adquiriram uma carga positiva, enquanto as partículas de quartzo adquiriram uma carga negativa. Como pode ser visto na tabela 4, carbonatos estão localizados no topo da série tribo-eletrostática, o que indica que as partículas de carbonato tendem a adquirir uma carga positiva, e, em consequência, concentrar-se na E2. Tanto a dolomita quanto a hematita estavam concentradas na mesma direção, indicando que o efeito geral para partículas de hematita na presença de quartzo e dolomita foi adquirir uma carga positiva.
A direção do movimento das espécies mineralógicas em cada amostra é de interesse primordial, como irá determinar o grau máximo alcançável Fe que pode ser obtido por meio de uma única passagem usando a tecnologia de separador de cinto tribo-eletrostático.
Para os rejeitos e amostras de itabirite, o conteúdo máximo alcançável de Fe será determinado por três fatores: Eu) A quantidade de Fe em minerais de porte de Fe; Ii) o quartzo mínimo (SiO2 ) conteúdo que pode ser alcançado e; Iii) O número de contaminantes que se deslocam na mesma direção que os minerais portadores de Fe. Para a amostra de rejeitos os principais contaminantes movendo-se na mesma direção dos minerais fe-bearing são Al2 Ó3 Mno rolamento de minerais, enquanto para a amostra de itabirite os principais contaminantes são Ban Mgo Al2 Ó3 rolamento de minerais.
| Nome mineral | Carga adquirida (Aparente) |
|---|---|
| Apatita | +++++++ |
| Carbonatos | ++++ |
| Monazite | ++++ |
| Titamagnetita | . |
| Ilmenite | . |
| Rutilo | . |
| Leucoxe | . |
| Magnetita/hematita | . |
| Espinheiros | . |
| Granada | . |
| Staurolita | - |
| Ilmenita alterada | - |
| Goethita | - |
| Zircão | -- |
| Epidote | -- |
| Tremolite | -- |
| Silicatos hidráulicos | -- |
| Aluminossilicatos | -- |
| Turmalina | -- |
| Actinolito | -- |
| Pyroxene | --- |
| Titânio | ---- |
| Feldspato | ---- |
| Quartzo | ------- |
Tabela 4. Série triboelétrica aparente para minerais selecionados com base na separação indutiva. Modificado de D.N Ferguson (2010) [12].
Para a amostra de rejeitos, o conteúdo Fe foi medido em 29.89%. Os dados do XRD indicam que a fase predominante é a goethita, seguido por hematita, e, portanto, o conteúdo fe máximo alcançável se uma separação limpa era possível seria entre 62.85% e 69.94% (que são o conteúdo Fe de goethita pura e hematita, Respectivamente). Nwo, uma separação limpa não é possível como Al2, Ó3 Mno e minerais portadores de P estão se movendo na mesma direção que os minerais fe-bearing, e, portanto, qualquer aumento no conteúdo fe também resultará em um aumento desses contaminantes. Então, para aumentar o conteúdo fe, a quantidade de quartzo para E2 precisará ser significativamente reduzida ao ponto de compensar o movimento de , MnO e P para produto (E2 E2). Como mostrado na Tabela 4, quartzo tem uma forte tendência para adquirir uma carga negativa, e, portanto, na ausência de outros minerais com um aparente comportamento de cobrança negativa será possível diminuir consideravelmente seu conteúdo para o produto (E2 E2) por meio de uma primeira passagem usando a tecnologia de separador de correia triboeletrostática.
Por exemplo,, se assumirmos que todo o conteúdo fe na amostra de rejeitos está associado à goethita (Feo(AH)), e que os únicos óxidos gangue são SiO2, Al2Ó3 e Mno, em seguida, o conteúdo fe para o produto seria dado por:
Fe(%)=(100-SiO2 – (Al2 Ó3 + Mno*0.6285
Onde, 0.6285 é a porcentagem de Fe em goethita pura. Eq.4 retrata o mecanismo concorrente que ocorre para concentrar Fe como Al2Ó3 + Mno aumenta enquanto SiO2 Diminui.
Para a amostra de itabirite o conteúdo fe foi medido em 47.68%. Os dados do XRD indicam que a fase predominante é a hematita e, portanto, o teor máximo alcançável de Fe se uma separação limpa fosse possível 69.94% (que é o conteúdo Fe de hematita pura). Como foi discutido para a amostra de rejeitos uma separação limpa não será possível como CaO, Mgo, Al2 Ó3 minerais rolamento estão se movendo na mesma direção que hematita, e, portanto, para aumentar o conteúdo fe SiO2 o conteúdo deve ser reduzido. Assumindo que a totalidade do conteúdo fe nesta amostra está associada à hematita (Fe2Ó3) e que os únicos óxidos contidos em minerais gangue são SiO2, Ban, Mgo, Al2Ó3 e Mno; em seguida, o conteúdo fe no produto seria dado por:
Fe(%)=(100-SiO2-Cao+Mgo+Al2Ó3+Mno+KO.*0.6994
Onde, 0.6994 é a porcentagem de Fe em hematita pura. Deve-se notar que eq.5 inclui LOI, enquanto eq.4 não. Para a amostra de itabirite, a LOI está associada à presença de carbonatos, enquanto para a amostra de rejeitos está associada a minerais portadores de Fe.
Evidentemente, tanto para amostras de rejeitos quanto de itabirite é possível aumentar significativamente o conteúdo fe reduzindo o conteúdo de SiO2; no entanto, como mostrado em Eq.4 e Eq.5, o máximo conteúdo fe alcançável será limitado pela direção do movimento e pela concentração de óxidos associados a minerais gangue.
Em princípio,, a concentração de Fe em ambas as amostras poderia ser aumentada por meio de uma segunda passagem no separador STET em que Ban,Mgo Al2 Ó3 e Mnominerais rolamentos poderiam ser separados de minerais fe-bearing. Tal separação seria possível se a maior parte do quartzo na amostra fosse removida durante uma primeira passagem. Na ausência de quartzo, alguns dos minerais gangue restantes devem, em teoria, cobrar na direção oposta de goethita, hematita e magnetita, o que resultaria em aumento do conteúdo fe. Por exemplo,, para a amostra de itabirite e baseada na localização de dolomita e hematita na série triboeletrostática (Consulte a tabela 4), a separação dolomita/hematita deve ser possível, pois a dolomita tem uma forte tendência a carregar positivo em relação à hematita.
Tendo discutido sobre o máximo de conteúdo fe alcançável uma discussão sobre os requisitos de alimentação para a tecnologia é necessária. O separador de correia tribo-eletrostático STET requer que o material de alimentação esteja seco e finamente moído. Quantidades muito pequenas de umidade podem ter um grande efeito no diferencial tribo-charging e, portanto, a umidade da alimentação deve ser diminuída para <0.5 WT.%. Além disso, a matéria-prima para alimentação animal deve ser moída suficientemente fina para libertar materiais de ganga e deve ser, pelo menos, 100% malha de passagem 30 (600 Um hum). Pelo menos para a amostra de rejeitos, o material teria de ser desidratado seguido de uma fase de secagem térmica, enquanto para a moagem da amostra de itabirita acoplada com, ou siga por, a secagem térmica seria necessária antes do beneficiamento com o separador STET.
A amostra de rejeitos foi obtida de um circuito de concentração magnética-flotação-deslimante existente e coletada diretamente de uma barragem de rejeitos. As umidades típicas da pasta dos rejeitos devem estar por perto 20-30% e, portanto, os rejeitos precisariam ser secos por meio de separação líquido-sólido (Desaguamento) seguida de secagem térmica e desaglomeração. O uso de desidratação mecânica antes da secagem é encorajado, pois os métodos mecânicos têm um consumo de energia relativamente baixo por unidade de líquido removido em comparação com os métodos térmicos.. Sobre 9.05 Btu são necessários por quilo de água eliminada por meio de filtração durante a secagem térmica, Por outro lado, requer em torno de 1800 Btu por quilo de água evaporada [13]. Os custos associados ao processamento de rejeitos de ferro dependerão, em última análise, da umidade mínima alcançável durante a desidratação e dos custos energéticos associados à secagem..
A amostra de itabirita foi obtida diretamente de uma formação de ferro itabirita e, portanto, para processar esta amostra o material precisaria passar por trituração e moagem seguidas de secagem térmica e desaglomeração. Uma opção possível é o uso de moinhos de rolos varridos a ar quente, em que a dupla moagem e secagem poderiam ser alcançadas em uma única etapa. Os custos associados ao processamento do minério de itabirita dependerão da umidade da ração, granulometria alimentar e sobre os custos energéticos associados à moagem e secagem.
Para ambas as amostras, a desaglomeração é necessária após a secagem do material para garantir que as partículas sejam liberadas umas das outras. A desaglomeração pode ser realizada em conjunto com o estágio de secagem térmica, permitindo uma transferência de calor eficiente e economia de energia.
Os resultados em escala de bancada aqui apresentados demonstram fortes evidências de carga e separação de minerais portadores de Fe do quartzo usando separação de correia triboeletrostática.
Para a amostra de rejeitos, o conteúdo de Fe foi aumentado 29.89% Para 53.75%, em média, em um rendimento de massa de 23.30%, que corresponde aos valores de recuperação de Fe e rejeição de sílica 44.17% e 95.44%, Respectivamente. Para a amostra de itabirite, o conteúdo fe foi aumentado 47.68 % Para 57.62%, em média, em um rendimento de massa de 65.0%, que corresponde aos valores de recuperação de Fe e rejeição de sílica 82.95% e 86.53%, Respectivamente. Estes resultados foram completados em um separador menor e menos eficiente do que o separador comercial STET.
Os achados experimentais indicam que, tanto para as amostras de rejeitos quanto para as amostras de itabirite, o máximo conteúdo fe alcançável dependerá do conteúdo mínimo de quartzo alcançável. Além disso, alcançar notas mais altas de Fe pode ser possível por meio de uma segunda passagem no separador de correia STET.
Os resultados deste estudo demonstraram que multas de minério de ferro de baixo grau podem ser atualizadas por meio do separador de cinto tribo-eletrostático STET. Recomenda-se um trabalho adicional na escala da planta piloto para determinar o grau de concentrado de ferro e a recuperação que podem ser alcançados. Com base na experiência, a recuperação do produto e/ou a nota melhorarão significativamente no processamento da escala piloto, em comparação com o dispositivo de teste em escala de bancada utilizado durante estes ensaios de minério de ferro. O processo de separação tribo-eletrostático stetático pode oferecer vantagens significativas sobre os métodos convencionais de processamento de multas de minério de ferro.
