Selectaţi limba:
Lucas Rojas Mendoza, Echipament de ST & Tehnologie, STATELE UNITE ALE AMERICII
lrojasmendoza@steqtech.com
Frank Hrach, Echipament de ST & Tehnologie, STATELE UNITE ALE AMERICII
Kyle Flynn, Echipament de ST & Tehnologie, STATELE UNITE ALE AMERICII
Andrei crina, Echipament de ST & Tehnologie, STATELE UNITE ALE AMERICII
Echipament de ST & Tehnologie SRL (STET) a dezvoltat un nou sistem de prelucrare bazat pe separarea centurii tribo-electrostatice, care oferă industriei de prelucrare a mineralelor un mijloc de a beneficia materiale fine cu o tehnologie eficientă energetic ă și complet uscată. Spre deosebire de alte procese de separare electrostatică care sunt de obicei limitate la particule >75μm în dimensiune, separatorul de centură triboelectric STET este potrivit pentru separarea (<1µm) până la moderat grosimi (500µm) Particule, cu debit foarte mare. Tehnologia tribo-electrostatică STET a fost utilizată pentru prelucrarea și separarea comercială a unei game largi de minerale industriale și alte pulberi granulare uscate. Aici, sunt prezentate rezultatele la scară de banc privind beneficiile amenzilor de minereu de Fe de calitate inferioară utilizând procesul de separare a benzilor STET. Testarea la scară de laborator a demonstrat capacitatea tehnologiei STET de a recupera simultan Fe și de a respinge SiO2 din minereul de itabirit cu un D50 de 60μm și sterilul ultrafin de minereu de Fe cu un D50 de 20μm. Tehnologia STET este prezentată ca o alternativă pentru a beneficia de amenzile de minereu de Fe care nu au putut fi tratate cu succes prin circuitele tradiționale de curgere din cauza granulometriei și mineralogiei lor.
Minereu de fier este al patrulea cel mai comun element în scoarța pământului [1]. Fierul este esențial pentru fabricarea oțelului și, prin urmare, un material esențial pentru dezvoltarea economică globală [1-2]. Fierul este, de asemenea, utilizat pe scară largă în construcții și fabricarea de vehicule [3]. Majoritatea resurselor de minereu de fier sunt compuse din formațiuni de fier metamorfozate (Bif) în care fierul este frecvent găsit sub formă de oxizi, hidroxizi și într-o măsură mai mică carbonați [4-5]. Un anumit tip de formațiuni de fier cu un conținut mai mare de carbonat sunt itabirite dolomitice, care sunt un produs al dolomitismului și metamorfismului depozitelor BIF [6]. Cele mai mari depozite de minereu de fier din lume pot fi găsite în Australia, China, Canada, Ucraina, India și Brazilia [5].
Compoziția chimică a minereurilor de fier are o gamă aparent largă de compoziție chimică, în special pentru conținutul Fe și mineralele asociate cu Gangă [1]. Mineralele de fier majore asociate cu majoritatea minereurilor de fier sunt hematit, getit, limonit și magnetit [1,5]. Principalii contaminanți din minereurile de fier sunt SiO2 și Al2O3 [1,5,7]. Mineralele tipice de siliciu și alumină prezente în minereurile de fier sunt de cuarț, caolinit, gibbsite, diaspor și corindon. Dintre acestea se observă adesea că cuarțul este mineralul care poartă siliciu și caolinita și gibbsita sunt mineralele purtătoare de alumină cu două componente [7].
Extracția minereului de fier se realizează în principal prin operațiuni miniere deschise, rezultând în generarea de reziduuri semnificative [2]. Sistemul de producere a minereului de fier implică de obicei trei etape: Miniere, activități de prelucrare și de peletizare. Dintre aceste, se asigură că un grad adecvat de fier și chimia se realizează înainte de etapa de peletizare. Procesarea include zdrobirea, Clasificarea, măcinare și concentrare care vizează creșterea conținutului de fier, reducând în același timp cantitatea de minerale [1-2]. Fiecare depozit mineral are propriile sale caracteristici unice în ceea ce privește mineralele de fier și Gangă, și, prin urmare, necesită o tehnică de concentrare diferită [7].
Separarea magnetică este de obicei utilizată în beneficierea minereurilor de fier de grad înalt în cazul în care mineralele de fier dominante sunt feroși paramagnetice [1,5]. Separarea magnetică umedă și uscată de intensitate joasă (Lims) tehnicile sunt utilizate pentru a procesa minereuri cu proprietăți magnetice puternice, ar fi magnetit, în timp ce separarea magnetică umedă de mare intensitate este utilizată pentru separarea mineralelor de Fe cu proprietăți magnetice slabe, ar fi hematitul din mineralele de Gangă. Minereurile de fier astfel de getit și limonit se găsesc în mod obișnuit în reziduuri și nu se separă foarte bine de nici o tehnică [1,5]. Metodele magnetice prezintă provocări în ceea ce privește capacitățile lor scăzute și în ceea ce privește cerința ca minereul de fier să fie sensibil la câmpurile magnetice [5].
Flotaţie, pe de altă parte, este utilizat pentru a reduce conținutul de impurități din minereuri de fier de calitate inferioară [1-2,5]. Minereurile de fier pot fi concentrate fie prin flotarea anionică directă a oxizilor de fier, fie prin flotarea cationică inversă a siliciului, Totuși, flotarea cationică inversă rămâne cea mai populară rută de plutire utilizată în industria fierului [5,7]. Utilizarea flotației sale limitate de costul de reactivi, prezența siliciului și a slimes bogate în alumină și prezența mineralelor de carbonat [7-8]. Mai mult decât atât, flotarea necesită epurarea apelor uzate și utilizarea de deshidratare în aval pentru aplicații finale uscate [1].
Utilizarea de flotație pentru concentrația de fier, de asemenea, implică desliming ca plutitoare în prezența de amenzi duce la scăderea eficienței și costuri ridicate reactivi [5,7]. Desliming este deosebit de critice pentru îndepărtarea de alumină ca separarea gibbsite de hematit sau getit de către orice agenți de suprafață-active este destul de dificil [7]. Cea mai mare parte a mineralelor de alumină are loc în gama de dimensiuni mai fine (<20Um) permițând îndepărtarea acestuia prin desliming. General, o concentrație mare de amenzi (<20Um) și alumină crește doza de colector cationici necesare și scade selectivitatea dramatic [5,7].
Mai mult decât atât, prezența mineralelor carbonatice – cum ar fi în itabiritele dolomitice- De asemenea, poate deteriora selectivitatea flotației între mineralele de fier și cuarț, deoarece minereurile de fier care conțin carbonați, cum ar fi dolomita, nu plutesc foarte selectiv. Speciile de carbonați dizolvați se adsorb pe suprafețele cuarțului, dăunând selectivității flotației [8]. Flotația poate fi destul de eficientă în modernizarea minereurilor de fier de calitate inferioară, Dar este puternic dependentă de mineralogia minereului [1-3,5]. Flotarea minereurilor de fier cu conținut ridicat de alumină va fi posibilă prin slăbire în detrimentul recuperării globale a fierului [7], în timp ce flotația minereurilor de fier care conțin minerale carbonate va fi o provocare și, eventual, nu va fi fezabilă [8].
Circuitele moderne de prelucrare a mineralelor purtătoare de Fe pot include atât etape de flotație, cât și etape de concentrare magnetică [1,5]. De exemplu,, Concentrația magnetică poate fi utilizată pe fluxul fin din stadiul de slăbire înainte de flotație și pe rebuturile de flotație. Încorporarea concentratoarelor magnetice de joasă și înaltă intensitate permite o creștere a recuperării globale a fierului în circuitul de prelucrare prin recuperarea unei fracțiuni din mineralele feroase și paramagnetice de fier, cum ar fi magnetitul și hematitul [1]. Goethitul este de obicei componenta principală a multor uzine de fier care resping fluxurile datorită proprietăților sale magnetice slabe [9]. În absența unei prelucrări suplimentare în aval pentru fluxurile de respingere din concentrația magnetică și flotație, Rebuturile fine vor ajunge aruncate într-un iaz de decantare [2]. Eliminarea și prelucrarea sterilului au devenit cruciale pentru conservarea mediului și recuperarea obiectelor de valoare din fier, Respectiv, și, prin urmare, prelucrarea sterilului de minereu de fier în industria minieră a crescut în importanță [10].
Clar, Prelucrarea sterilului din circuitele tradiționale de valorificare a fierului și prelucrarea itabiritului dolomitic este o provocare prin intermediul foilor tradiționale de concentrație magnetică de slăbire-flotație, datorită mineralogiei și granulometriei lor, și, prin urmare, pot fi de interes tehnologiile alternative de beneficiere, cum ar fi separarea tribo-electrostatică, care este mai puțin restrictivă în ceea ce privește mineralogia minereului și care permite prelucrarea amenzilor;.
Separarea tribo-electrostatică utilizează diferențele de sarcină electrică între materialele produse prin contactul de suprafață sau încărcarea triboelectrică. În moduri simpliste, atunci când două materiale sunt în contact, Materialul cu o afinitate mai mare pentru electroni câștigă electroni astfel sarcină negativă, în timp ce materialul cu afinitate mai mică a electronilor încarcă pozitiv. În principiu,, Particulele fine de minereu de fier de calitate inferioară și itabiritele dolomitice care nu pot fi prelucrate prin flotație convențională și/sau separare magnetică ar putea fi îmbunătățite prin exploatarea proprietății de încărcare diferențială a mineralelor lor [11].
Aici prezentăm separarea centurii tribo-electrostatice STET ca o posibilă cale benefică pentru concentrarea sterilului de minereu de fier ultrafin și pentru a beneficia de minerale dolomitice itabirite. Procesul STET oferă industriei de prelucrare a mineralelor o capacitate unică fără apă de a procesa furaje uscate. Procesul ecologic poate elimina necesitatea procesării umede, tratarea apelor reziduale din aval și uscarea necesară a materialului final. în plus, Procesul STET necesită un tratament prealabil redus al mineralului și funcționează la capacitate mare – până la 40 tonuri pe oră. Consumul de energie este mai mic decât 2 KILOWAȚI-oră pe tonă de material prelucrat.
Materiale
În această serie de teste au fost utilizate două minereuri fine de fier de calitate inferioară. Primul minereu a constat dintr-o mostră de decantare a minereului Ultrafine Fe cu un D50 de 20 μm și a doua probă de minereu de fier itabirit cu un D50 de 60 µm. Ambele probe prezintă provocări în timpul binefacerii lor și nu pot fi prelucrate eficient prin intermediul circuitelor tradiționale de delimitare-flotare-magnetică datorită granulometriei și mineralogiei lor. Ambele probe au fost obținute din operațiunile miniere din Brazilia.
Prima probă a fost obținută dintr-un circuit de concentrație magnetică de delimitare-flotare existent. Proba a fost colectată de la un baraj de decantare, apoi uscate, omogenizate și ambalate. A doua mostră provine dintr-o formațiune de fier itabirit din Brazilia.. Eșantionul a fost zdrobit și sortat după mărime, iar fracția fină obținută din etapa de clasificare a suferit ulterior mai multe etape de dezamping până la un D98 de 150 μm a fost atins. Proba a fost apoi uscată, omogenizate și ambalate.
Distribuții de dimensiune a particulelor (Psd) au fost determinate cu ajutorul unui analizor de dimensiuni ale particulelor de difracție laser, un Mastersizer malvern 3000 E. Ambele probe au fost, de asemenea, caracterizate prin pierderea-pe-aprindere(LOI), XRF și XRD. Pierderea la aprindere (LOI) a fost determinată prin plasarea 4 grame de probă într-o 1000 ºC cuptor pentru 60 procesul-verbal și raportarea LOI pe o bază ca primită. Analiza compoziției chimice a fost finalizată cu ajutorul unei raze X dispersive de lungime de undă Fluorescență (WD-XRF) instrument și principalele faze cristaline au fost investigate prin tehnica XRD.
Compoziția chimică și LOI pentru proba de decantare (Deşeuri), și pentru proba de formare a fierului itabirit (Itabirite), este afișat în Tabel 1 și distribuțiile dimensiunii particulelor pentru ambele probe sunt prezentate în Fig. 1. Pentru eșantionul de decantare, principalele faze recuperabile Fe sunt goethite și hematite, și principalul mineral gangue este cuarț (Fig 4). Pentru proba de itabirit principalele faze recuperabile Fe sunt hematit, și principalele minerale gangue sunt cuarț și dolomite (Fig 4).
Tabel 1. Rezultatul analizei chimice pentru elementele majore din decantare și probele de itabirit.
| Eşantion | Grad (wt%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fe | SiO2 | Al2O3 | Mno | Mgo | CaO | LOI** | Alţii | |
| Deşeuri | 30.3 | 47.4 | 4.3 | 1.0 | * | * | 3.4 | 13.4 |
| Itabirite | 47.6 | 23.0 | 0.7 | 0.2 | 1.5 | 2.2 | 4.0 | 21.0 |
Distribuții dimensiune particule
Metode
O serie de experimente au fost concepute pentru a investiga efectul diferiților parametri asupra mișcării fierului în ambele probe de fier folosind tehnologia de separare a centurii tribo-electrostatică cu stet. Experimentele au fost efectuate cu ajutorul unui separator de centură tribo-electrostatic la scară de bancă, denumit în continuare "separator de bancă". Testarea la scară de bancă este prima fază a unui proces de implementare a tehnologiei în trei faze (A se vedea tabelul 2) inclusiv evaluarea la scară de bancă, testarea la scară pilot și punerea în aplicare la scară comercială. Separatorul de bancă este utilizat pentru depistarea dovezilor de încărcare tribo-electrostatică și pentru a determina dacă un material este un candidat bun pentru beneficiile electrostatice. Principalele diferențe între fiecare piesă de echipament sunt prezentate în tabelul 2. În timp ce echipamentul utilizat în fiecare fază diferă în, principiul de funcționare este, în esență, același.
Tabel 2. Proces de implementare în trei faze cu ajutorul tehnologiei stet de separare a centurii tribo-electrostatice
| Faza | Utilizat pentru: | Electrod Dimensiuni (W x L) cm | Tipul de Proces/ |
|---|---|---|---|
| Scară bancă Evaluare | Calitative Evaluare | 5*250 | Lot |
| Scară pilot Testarea | Cantitative Evaluare | 15*610 | Lot |
| Comerciale Scară Implementarea | Comerciale Producţie | 107 *610 | Continuă |
Principiul operațiunii STET
Principiul de funcționare al separatorului se bazează pe încărcarea tribo-electrostatică. În separatorul de centură tribo-electrostatic (Cifre 2 şi 3), materialul este alimentat în decalajul îngust 0.9 – 1.5 cm între doi electrozi plani paraleli. Particulele sunt practicate triboelectrically de interparticle contact. Mineralul încărcat pozitiv(sandu) și minerale încărcate negativ(sandu) sunt atrase de electrozi opusi. În interiorul particulelor separatoare sunt măturate de o centură deschisă în mișcare continuă și transportate în direcții opuse. Centura este realizată din material plastic și mută particulele adiacente fiecărui electrod spre capetele opuse ale separatorului. Fluxul de contracurent al particulelor de separare și încărcarea triboelectrică continuă prin coliziuni particule-particule asigură o separare în mai multe etape și duce la o puritate și recuperare excelentă într-o singură unitate de trecere. Tehnologia separatorului de curele triboelectrice a fost utilizată pentru a separa o gamă largă de materiale, inclusiv amestecuri de aluminosilicate de sticlă/carbon (cenuși zburătoare), calcit/cuarț, talc/magnezit, și barite/cuarț.
General, design separator este relativ simplu cu centura și role asociate ca piese numai în mișcare. Electrozii sunt staționari și compus dintr-un material durabil în mod corespunzător. Lungimea electrodului separator este de aproximativ 6 metri (20 ft.) și lățimea 1.25 metri (4 ft.) pentru unități comerciale de dimensiune completă. Viteza mare a centurii permite un debit foarte mare, până la 40 tone pe oră pentru unități comerciale de dimensiuni complete. Consumul de energie este mai mic decât 2 KILOWATT-oră pe tonă de material prelucrat cu cea mai mare parte a puterii consumate de două motoare de conducere centura.
Schema separatorului de centură triboelectric
Detaliul zonei de separare
După se poate vedea în Tabelul 2, principala diferență dintre separatorul de pe banchetă și separatoarele la scară pilot și la scară comercială este că lungimea separatorului de pe bancă este de aproximativ 0.4 ori lungimea unităților la scară pilot și la scară comercială. Deoarece eficiența separatorului este o funcție a lungimii electrodului, testarea la scară de bancă nu poate fi utilizată ca înlocuitor pentru testarea la scară pilot. Testarea la scară pilot este necesară pentru a determina gradul de separare pe care procesul STET îl poate, și pentru a determina dacă procesul STET poate îndeplini obiectivele produsului în conformitate cu ratele de. În schimb,, separatorul de pe banchetă este utilizat pentru a exclude materialele candidate care sunt puțin probabil să demonstreze o separare semnificativă la nivelul scării pilot. Rezultatele obținute pe scala de pe bancă vor fi neoptime, și separarea observată este mai mică decât cea care ar fi observată pe un separator STET de dimensiuni comerciale.
Testarea la instalația pilot este necesară înainte de desfășurarea la scară comercială, cu toate acestea, testarea la scară de bancă este încurajată ca prima fază a procesului de punere în aplicare pentru orice material. În plus, în cazurile în care disponibilitatea materialelor este limitată, separatorul de pe banchetă oferă un instrument util pentru examinarea proiectelor potențiale de succes (Adică., proiecte în care obiectivele de calitate ale clienților și ale industriei pot fi atinse cu ajutorul tehnologiei STET).
Testarea la scară de bancă
Studiile standard au fost efectuate în jurul obiectivului specific de a crește concentrația de Fe și de a reduce concentrația de minerale gangue. Au fost explorate diferite variabile pentru a maximiza mișcarea fierului și pentru a determina direcția de mișcare a diferitelor minerale. Direcția de mișcare observată în timpul încercării de pe banchetă indică direcția de deplasare la instalația pilot și la scara comercială.
Variabilele investigate au inclus umiditatea relativă (Rh), Temperatura, polaritatea electrozilor, viteza centurii și tensiunea aplicată. Dintre aceste, RH și temperatura pot avea un efect mare asupra încărcării diferențiale a tribo-ului și, prin urmare, asupra rezultatelor de separare. Prin urmare, rh optim și condițiile de temperatură au fost determinate înainte de a investiga efectul variabilelor rămase. Au fost explorate două niveluri de polaritate: Am) polaritatea electrodului de top pozitivă și ii) polaritate a electrozilor de sus negativă. Pentru separatorul STET, în condiții de polaritate date și în condiții optime de RH și temperatură, viteza centurii este mânerul principal de control pentru optimizarea gradului de produs și recuperarea masei. Testarea pe separatorul de bancă ajută la a face lumină asupra efectului anumitor variabile operaționale asupra încărcării tribo-electrostatice pentru o probă minerală dată, și, prin urmare, rezultatele și tendințele obținute pot fi utilizate, într-o anumită măsură, pentru a restrânge numărul de variabile și experimente care urmează să fie efectuate la scara instalației pilot. Tabel 3 listează gama de condiții de separare utilizate ca parte a fazei 1 procesul de evaluare a reziduurilor și a probelor de itabirit.
Tabel 3 listează gama de condiții de separare
| Parametru | Unităţi | Interval de valori | |
|---|---|---|---|
| Deşeuri | Itabirite | ||
| Electrod superior Polaritate | - | Pozitiv- Negativ | Pozitiv- Negativ |
| Tensiune a electrozilor | -kV/+kV | 4-5 | 4-5 |
| Relativă la alimentare Umiditate (Rh) | % | 1-30.7 | 2-39.6 |
| Temperatura de alimentare | °F (° C) | 71-90 (21.7-32.2) | 70-87 (21.1-30.6) |
| Viteza centurii | Fps (m/s) | 10-45 (3.0-13.7) | 10-45 (3.0-13.7) |
| Decalaj electrod | Inch (mm) | 0.400 (10.2 mm) | 0.400 (10.2 mm) |
Testele au fost efectuate pe separatorul de pe bancă în condiții de lot, cu mostre de furaje de 1.5 Lbs. per test. O alergare la culoare utilizând 1 Lb. a fost introdusă între teste pentru a se asigura că nu a fost luat în considerare niciun efect posibil de reportare față de starea anterioară. Înainte de începerea testării, materialul a fost omogenizat și au fost pregătite pungi de probă care conțineau atât material de rulare, cât și material de spălare.. La începutul fiecărui experiment temperatura și umiditatea relativă (Rh) a fost măsurată cu ajutorul unei sonde vaisala hm41 de umiditate și temperatură. Intervalul de temperatură și RH în toate experimentele a fost 70-90 °F (21.1-32.2 (° C) şi 1-39.6%, Respectiv. Pentru a testa o temperatură RH mai mică și/sau mai mare, probe de hrană pentru animale și spălare au fost păstrate într-un cuptor de uscare la 100 °C pentru timpi între 30-60 Minute. În schimb,, valori mai mari ale RH au fost atinse prin adăugarea unor cantități mici de ape la, urmată de omogenizare. După ce RH și temperatura au fost măsurate pe fiecare probă de, următorul pas a fost de a seta polaritatea electrozilor, viteza centurii și tensiunea la nivelul dorit. Valorile decalajelor au fost menținute constante la 0.4 inci (10.2 mm) în timpul campaniilor de testare pentru decantare și probe de itabirit.
Înainte de fiecare test, a fost colectată o mică subeșantion de furaje care conține aproximativ 20 g (desemnat ca "Hrană pentru animale"). La setarea tuturor variabilelor de operare, materialul a fost introdus în separatorul de pe banchetă cu ajutorul unui alimentator vibrator electric prin centrul separatorului de bancă. Probele au fost colectate la sfârșitul fiecărui experiment, iar greutățile 1 (desemnat ca "E1") și sfârșitul produsului 2 (desemnat ca "E2") au fost determinate utilizând o scală legală de numărare pentru comerț. După fiecare test, subeșantioane mici care conțin aproximativ 20 g de E1 și E2 au fost, de asemenea, colectate. Randamentele masice către E1 și E2 sunt descrise de:
UndeYE1 şi YE2 sunt randamentele de masă la E1 și E2, Respectiv; și sunt greutățile eșantionului colectate pentru produsele separatoare E1 și E2, Respectiv. Pentru ambele probe, Concentrația de Fe a fost crescută la produsul E2.
Pentru fiecare set de subeșantioane (Adică., Hrana pentru animale, E1 și E2) LOI și compoziția oxizilor principali de către XRF a fost determinată. Fe2 O3 conținutul au fost determinate de valorile. Pentru eșantionul de decantare LOI se va referi direct la conținutul de goethite din probă, deoarece grupurile hidroxile funcționale din goethite se vor oxida în H2 OG [10]. Dimpotrivă, pentru proba de itabirit LOI se va referi direct la conțin de carbonați din probă, carbonații de calciu și magneziu se vor descompune în oxizii lor principali, ducând la eliberarea de Co2G și subsecțivial eșantion pierdere în greutate. Margele XRF au fost preparate prin amestecarea 0.6 grame de probă minerală cu 5.4 grame de tetraborat de litiu, care a fost selectat ă datorită compoziției chimice atât a reziduurilor, cât și a probelor de itabirit. Analiza XRF a fost normalizată pentru LOI.
În cele din urmă, Fe recuperare EFe la produs (E2) şi Sio2 Respingere QSi au fost calculate. EFe este procentul de Fe recuperat în concentrat la cel al eșantionului de furaje inițial și Qsio2 este procentul de eliminat din eșantionul inițial de furaje. EFe şi Qsi sunt descrise de:
Unde CAm,(Feed,E1,E2) este procentul de concentrație normalizat pentru componenta i a subeșantionului (Exemplu., Fe, Sio2)
Probe Mineralogie
Modelul XRD care prezintă faze minerale majore pentru decantare și probe de itabirit sunt prezentate în Fig. 4. Pentru eșantionul de decantare, principalele faze recuperabile Fe sunt goethite, hematit și magnetită, și principalul mineral gangue este cuarț (Fig 4). Pentru proba de itabirit principalele faze recuperabile Fe sunt hematit și magnetit, iar principalele minerale gangue sunt cuarț și dolomit. Magnetita apare în concentrații de urme în ambele probe. Hematit pur, getit, și magnetita conțin 69.94%, 62.85%, 72.36% Fe, Respectiv.
Modele D. A – Eșantion de reziduuri, B – Proba de itabirit
Experimente la scară de bancă
S-au efectuat o serie de teste pe fiecare probă minerală care vizează maximizarea Fe și Sio2 Conţinut. Speciile care se concentrează pe E1 vor indica un comportament negativ de încărcare, în timp ce concentrația speciilor la E2 la un comportament pozitiv de încărcare. Viteze mai mari ale centurii au fost favorabile prelucrării probei de decantare; cu toate acestea, numai efectul acestei variabile s-a dovedit a fi mai puțin semnificativ pentru eșantionul de itabirită.
Rezultatele medii pentru probele de decantare și itabirite sunt prezentate în Fig 5, care au fost calculate din 6 şi 4 Experimente, Respectiv. Fig 5 prezintă randamentul mediu de masă și chimia pentru furaje și produsele E1 și E2. în plus, fiecare parcelă prezintă îmbunătățirea sau scăderea concentrației (E2- Hrana pentru animale) pentru fiecare componentă de eșantionare Exemplu., Fe, Sio2 Valorile pozitive sunt asociate cu o creștere a concentrației la E2, în timp ce valorile negative sunt asociate cu o scădere a concentrației la E2.
Fig.5 (în). Randamentele medii în masă și chimia pentru furaje, Produse E1 și E2. Bare de eroare reprezintă 95% intervale de încredere.
Pentru eșantionul de decantare, conținutul fe a fost 29.89% pentru a 53.75%, în medie, la o masă YE2 – sau recuperarea globală în masă – de 23.30%. Aceasta corespunde recuperării Fe ( și respingerea silice (QE2 ) valorile 44.17% şi 95.44%, Respectiv. Conținutul de ID A fost crescut de la 3.66% pentru a 5.62% care indică faptul că creșterea conținutului de Fe este legată de o creștere a conținutului de goethite (Fig 5).
Pentru proba de itabirite, conținutul de Fe a fost crescut de la 47.68% pentru a 57.62%, în medie, la o masă YE2 -de 65.0%. Aceasta corespunde recuperării Fe EFe( și respingerea silice (Qsio2) valorile 82.95% şi 86.53%, Respectiv. Loi (În), Conținutul MgO și CaO au fost crescute de la 4.06% pentru a 5.72%, 1.46 pentru a 1.87% și de la 2.21 pentru a 3.16%, Respectiv, ceea ce indică faptul că dolomitul se deplasează în aceeași direcție cu mineralele fe-bearing (Fig 5).
Pentru ambele probe,Al2 O3 , MnO și P par să se încarce în aceeași direcție cu mineralele fe-bearing (Fig 5). În timp ce se dorește scăderea concentrației acestor trei specii, concentrația combinată de Sio2, Al2 , O3 , YE2 MnO și P sunt în scădere pentru ambele probe, și, prin urmare, efectul total obținut cu ajutorul separatorului de blat este o îmbunătățire a gradului Fe al produsului și o scădere a concentrației de contaminanți.
General, testarea bancului a demonstrat dovezi de încărcare și separare eficace a particulelor de fier și silice. Rezultatele promițătoare la scară de laborator sugerează că testele pilot la scară, inclusiv prima și a doua trecere, ar trebui efectuate.
Discuţie
Datele experimentale sugerează că separatorul STET a dus la o creștere importantă a conținutului de Fe, reducând în același timp Sio2 Conţinut.
După ce a demonstrat că separarea triboelectrostatică poate duce la o creștere semnificativă a conținutului de Fe, o discuție cu privire la importanța rezultatelor, privind conținutul maxim realizabil de Fe și cerințele de alimentare ale tehnologiei este necesară.
Pentru a începe, este important să se discute comportamentul aparent de încărcare al speciilor minerale în ambele probe. Pentru proba de decantare, principalele componente au fost oxizii de Fe și cuarțul, iar rezultatele experimentale au demonstrat că oxizii de Fe s-au concentrat pe E2, în timp ce cuarțul concentrat în E1. În moduri simpliste, s-ar putea spune că particulele de oxid de Fe au dobândit o sarcină pozitivă și că particulele de cuarț au dobândit o sarcină negativă. Acest comportament este în concordanță cu natura triboelectrostatică a ambelor minerale, după arată Ferguson (2010) [12]. Tabel 4 prezintă seria aparentă triboelectrică pentru mineralele selectate pe baza separării inductive, și arată că cuarț este situat în partea de jos a seriei de încărcare în timp ce goethite, magnetita si hematitul sunt situate mai sus în serie. Minerale în partea de sus a seriei va tinde să se încarce pozitiv, în timp ce mineralele din partea de jos vor avea tendința de a dobândi o taxă negativă.
pe de altă parte, pentru proba de itabirit componentele principale au fost hematit, cuarț și dolomite și rezultatele experimentale au indicat că oxizii de Fe și dolomitul s-au concentrat în E2, în timp ce cuarțul s-a concentrat în E1. Acest lucru indică faptul că particulele de hematită și dolomita au obținut o sarcină pozitivă, în timp ce particulele de cuarț au dobândit o sarcină negativă. După se poate vedea în Tabelul 4, carbonați sunt situate în partea de sus a seriei tribo-electrostatice, ceea ce indică faptul că particulele de carbonat tind să dobândească o sarcină pozitivă, și, în consecință, să fie concentrată pe E2. Atât dolomitul, cât și hematitul au fost concentrate în aceeași direcție, indică faptul că efectul global pentru particulele de hematită în prezența cuarțului și a dolomitei a fost de a obține o sarcină pozitivă.
Direcția de mișcare a speciilor mineralogice din fiecare eșantion prezintă un interes, deoarece va determina gradul maxim realizabil Fe care poate fi obținut printr-o singură trecere utilizând tehnologia separatorului de centură tribo-electrostatică.
Pentru decantarea și eșantioanele de itabirit, conținutul maxim realizabil de Fe va fi determinat de trei factori: Am) Cantitatea de Fe din mineralele purtătoare de Fe; Ⅱ) cuarțul minim (Sio2 ) conținut care poate fi obținut și; Iii) Numărul de contaminanți care se deplasează în aceeași direcție cu mineralele purtătoare de Fe. Pentru eșantionul de decantare, principalii contaminanți care se deplasează în aceeași direcție a mineralelor Al2 O3 Mno minerale purtătoare, în timp ce pentru proba de itabirit principalii contaminanți sunt CaO Mgo Al2 O3 minerale purtătoare.
| Denumirea mineralelor | Taxa achiziționată (Aparent) |
|---|---|
| Apatite | +++++++ |
| Carbonaţi | ++++ |
| Monazite | ++++ |
| Titanomagnetite | . |
| Ilmenite | . |
| Rutile | . |
| Leucoxen | . |
| Magnetită/hematită | . |
| Spinels | . |
| Granat | . |
| Staurolite | - |
| Ilmenită modificată | - |
| Goethite | - |
| Zircon | -- |
| Epidote | -- |
| Tremolit | -- |
| Hidrous silicate | -- |
| Aluminosilicates | -- |
| Turmalină | -- |
| Actinolit | -- |
| Piroxene | --- |
| Titanită | ---- |
| Feldspat | ---- |
| Cuarţ | ------- |
Tabel 4. Serie triboelectrică aparentă pentru mineralele selectate pe baza separării inductive. Modificat de la D.N Ferguson (2010) [12].
Pentru proba de decantare, conținutul de Fe a fost măsurat la 29.89%. Datele XRD indică faptul că faza predominantă este goethite, urmată de hematit, și, prin urmare, conținutul maxim realizabil de Fe dacă ar fi posibilă o separare curată ar fi între 62.85% şi 69.94% (care sunt conținutul Fe de goethite pure și hematit, Respectiv). Nwo, o separare curată nu este posibilă, deoarece Al2, O3 Mno și mineralele purtătoare de P se deplasează în aceeași direcție ca și mineralele, și, prin urmare, orice creștere a conținutului de Fe va duce, de asemenea, la o creștere a acestor contaminanți. Apoi, pentru a crește conținutul Fe, cantitatea de cuarț la E2 va trebui să fie redusă în mod semnificativ până la punctul în care compensează mișcarea , MnO și P la produs (E2). După se arată în tabel 4, cuarț are o tendință puternică de a dobândi o taxă negativă, și, prin urmare, în absența altor minerale care au un comportament aparent negativ de încărcare, va fi posibil să se reducă considerabil conținutul său la produs (E2) printr-o primă trecere utilizând tehnologia separatorului de centură triboelectrostatic.
De exemplu,, dacă presupunem că tot conținutul de Fe din eșantionul de decantare este asociat cu (Feo(Oh)), și că oxizii gangue numai sunt Sio2, Al2O3 şi Mno, apoi conținutul Fe la produs ar fi dat de către:
Fe(%)=(100-Sio2 – (Al2 O3 + Mno*0.6285
Unde, 0.6285 este procentul de Fe în goethite pur. Eq.4 descrie mecanismul concurent care are loc pentru a concentra Fe ca Al2O3 + Mno crește în timp ce Sio2 Scade.
Pentru proba de itabirit, conținutul de Fe a fost măsurat la 47.68%. Datele XRD indică faptul că faza predominantă este hematită și, prin urmare, conținutul maxim realizabil de Fe dacă este posibilă o separare curată ar fi apropiat de 69.94% (care este conținutul de Fe de hematit pur). Așa a fost discutat pentru eșantion de reziduuri o separare curată nu va fi posibil ca CaO, Mgo, Al2 O3 minerale purtătoare se deplasează în aceeași direcție ca hematit, și, prin urmare, pentru a crește conținutul fe Sio2 conținutul trebuie redus. Presupunând că întregul conținut de Fe din această probă este asociat cu (Fe2O3) și că oxizii numai conținute în minerale gangue sunt Sio2, CaO, Mgo, Al2O3 şi Mno; atunci conținutul de Fe din produs ar fi dat de:
Fe(%)=(100-Sio2-CaO+MgO+Al2O3+Mno+LOI*0.6994
Unde, 0.6994 este procentul de Fe în hematit pur. Trebuie remarcat faptul că Eq.5 include LOI, în timp ce Eq.4 nu. Pentru proba de itabirit, LOI este asociat cu prezența carbonaților, în timp ce pentru eșantionul de decantare este asociat cu mineralele purtătoare de Fe.
Evident, atât pentru decantare, cât și pentru eșantioanele de itabirit, este posibilă creșterea semnificativă a conținutului de Fe prin reducerea conținutului de Sio2; cu toate acestea, după se arată în Eq.4 și Eq.5, conținutul maxim realizabil de Fe va fi limitat de direcția de mișcare și de concentrația oxizilor asociați mineralelor gangue.
În principiu,, concentrația de Fe în ambele eșantioane ar putea fi crescută și mai mult prin intermediul unei a doua CaO,Mgo Al2 O3 şi Mnomineralele purtătoare ar putea fi separate de mineralele purtătoare de Fe. O astfel de separare ar fi posibilă dacă cea mai mare parte a cuarțului din eșantion ar fi îndepărtată în timpul unei prime. În absența de cuarț, unele dintre mineralele gangue rămase ar trebui, în teorie, să se încarce în direcția opusă, hematit și magnetită, ceea ce ar duce la creșterea conținutului de Fe. De exemplu,, pentru proba de itabirit și bazată pe localizarea dolomitului și hematotului din seria triboelectrostatică (A se vedea tabelul 4), separarea dolomitului/hematitei trebuie să fie posibilă, deoarece dolomitul are o tendință puternică de a încărca pozitiv în raport cu hematitul.
După ce a discutat cu privire la conținutul maxim realizabil Fe o discuție cu privire la cerințele de alimentare pentru tehnologie este necesară. Separatorul de centură tribo-electrostatic STET necesită uscarea și măcinatul fin al materialului de alimentare. Cantități foarte mici de umiditate pot avea un efect mare asupra de încărcare diferențială tribo și, prin urmare, umiditatea furajelor ar trebui să fie scăzută la <0.5 wt.%. în plus, Materia primă pentru furaje ar trebui să fie măcinată suficient de fin pentru a elibera materiile gangue și ar trebui să fie cel puțin 100% Trecerea ochiurilor de plasă 30 (600 Um). Cel puțin pentru eșantionul de steril, materialul ar trebui să fie deshidratat, urmat de o etapă de uscare termică, în timp ce pentru măcinarea probei de itabirit cuplată cu, sau urmați de, uscarea termică ar fi necesară înainte de a beneficia de separatorul STET.
Proba de steril a fost obținută dintr-un circuit existent de concentrație magnetică de slăbire-flotație și colectată direct dintr-un iaz de decantare. Umiditatea tipică a pastei din steril ar trebui să fie în jur 20-30% și, prin urmare, sterilul ar trebui să fie uscat prin separarea lichid-solid (Deshidratare) urmată de uscare termică și dezaglomerare. Utilizarea deshidratării mecanice înainte de uscare este încurajată, deoarece metodele mecanice au un consum relativ scăzut de energie pe unitatea de lichid îndepărtat în comparație cu metodele termice. Despre 9.05 Btu sunt necesare pe kilogram de apă eliminată prin filtrare în timp ce se usucă termic, pe de altă parte, necesită în jur 1800 Btu pe kilogram de apă evaporat [13]. Costurile asociate cu prelucrarea sterilului de fier vor depinde în cele din urmă de umiditatea minimă realizabilă în timpul deshidratării și de costurile energetice asociate uscării.
Proba de itabirit a fost obținută direct dintr-o formațiune de fier itabirit și, prin urmare, pentru a prelucra această probă, materialul ar trebui să fie supus zdrobirii și măcinării, urmate de uscare termică și dezaglomerare. O opțiune posibilă este utilizarea morilor cu role cu aer cald, în care măcinarea și uscarea dublă ar putea fi realizate într-o singură etapă. Costurile asociate procesării minereului itabirit vor depinde de umiditatea furajelor, granulometria furajelor și costurile energetice asociate măcinării și uscării.
Pentru ambele probe, dezaglomerarea este necesară după uscarea materialului pentru a se asigura eliberarea particulelor unele de altele. Deaglomerarea poate fi efectuată împreună cu etapa de uscare termică, permițând transferul eficient de căldură și economii de energie.
Rezultatele la scară de bancă prezentate aici demonstrează dovezi puternice de încărcare și separare a mineralelor purtătoare de Fe din cuarț folosind separarea centurii triboelectrostatice.
Pentru eșantionul de decantare, conținutul fe a fost 29.89% pentru a 53.75%, în medie, la un randament în masă de 23.30%, care corespunde valorilor de recuperare a fe și de respingere a siliciului 44.17% şi 95.44%, Respectiv. Pentru proba de itabirite, conținutul de Fe a fost crescut de la 47.68 % pentru a 57.62%, în medie, la un randament în masă de 65.0%, care corespunde valorilor de recuperare a fe și de respingere a siliciului 82.95% şi 86.53%, Respectiv. Aceste rezultate au fost completate pe un separator mai mic și mai puțin eficient decât separatorul comercial STET.
Rezultatele experimentale indică faptul că, atât pentru decantare, cât și pentru eșantioanele de itabirit, conținutul maxim realizabil de Fe va depinde de conținutul minim realizabil de cuarț. în plus, obținerea unor grade Fe mai mari poate fi posibilă prin intermediul unei a doua pase pe separatorul centurii STET.
Rezultatele acestui studiu au demonstrat că amenzile de minereu de fier de calitate inferioară pot fi modernizate prin intermediul separatorului de centură STET Tribo-electrostatic. Se recomandă continuarea lucrărilor la scara fabricii pilot pentru a determina gradul de concentrat de fier și recuperarea care pot fi obținute. Pe baza experienței, recuperarea și/sau gradul de produs se vor îmbunătăți în mod semnificativ la procesarea la scară, în comparație cu dispozitivul de încercare la scară de banc utilizat în timpul acestor încercări de minereu de fier. Procesul de separare tribo-electrostatică STET poate oferi avantaje semnificative ă asupra metodelor convenționale de prelucrare a amenzilor pentru minereul de fier.
