Elektrostatiese veredeling van Fosfaat erts: Hersiening van vorige werk en bespreking van 'n geïmproviseerde Skeiding System

Aanlyn beskikbaar by www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Procedia Ingenieurswese 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3rd Internasionale Simposium oor Innovasie en Tegnologie in die Fosfaatbedryf

Elektrostatiese vereffening van fosfaatertse: Hersiening van vorige werk

en bespreking van 'n verbeterde skeidingstelsel

J.D. Bittner'n, S.A.Gasiorowski'n, F.J.Hrach'n, H. Guicherdb*

'nST Equiment en Tegnologie LLC, Needham, Massachusetts, VSA

bST Toerusting & Technology LLC, Avignon, Frankryk

abstrakte

Vereffening van fosfaatertse deur droë elektrostatiese prosesse is sedert die 1940's deur verskeie navorsers probeer.. Die onderliggende redes vir die ontwikkeling van droë prosesse vir fosfaatherstel is die beperkte hoeveelheid water in sommige droë streke, Die flotation chemiese koste, En die afvalwaterbehandelingskoste. Terwyl elektrostatiese prosesse nie 'n volledige alternatief vir flotasie kan bied nie, dit kan geskik wees as 'n aanvulling vir sommige strome soos die vermindering van boetes / slyminhoud van erts voor flotasie, verwerking van flotation sterte vir die herstel van verlore produk, en die vermindering van omgewingsimpakte. Terwyl baie werk uitgevoer is met behulp van beide hoë spanning roller en vryval skeiers op laboratorium skale, die enigste bewys van kommersiële installasie is die circa 1940 "Johnson" proses by Pierce Mine FL; Daar is geen bewyse in die literatuur van huidige kommersiële gebruik van elektrostatika nie, alhoewel sterk belangstelling in droë prosesse voortgaan vir gebruik in droë streke. Die verskillende navorsingsprojekte wat gerapporteer is, beklemtoon dat voervoorbereiding (Temperatuur, grootte klassifikasie, kondisioneringsagente) Het 'n groot impak op prestasie. Terwyl 'n paar goeie skeidings bereik is deur silika uit fosfate te verwyder, en met minder voorbeelde van kalsitiet en dolomiet uit fosfaat, die resultate is minder positief wanneer verskeie onsuiwerhede teenwoordig is. Navorsingswerk gaan voort om hierdie metodes verder te verfyn, maar fundamentele beperkings op die konvensionele elektrostatiese stelsels sluit lae kapasiteit in, die behoefte aan veelvuldige stadiums vir voldoende opgradering van erts, en operasionele probleme wat deur boetes veroorsaak word. Sommige van hierdie beperkings kan oorkom word deur nuwer elektrostatiese prosesse, insluitend 'n triboelektriese gordel skeier.

© 2015 Die skrywers. Gepubliseer deur Elsevier Ltd.

Eweknie-oorsig onder die verantwoordelikheid van die Wetenskaplike Komitee van SYMPHOS 2015.

sleutelwoorde: fosfaat, elektrostatiese; skeiding; minerale; fyn deeltjies; droë proses

*Ooreenstemmende skrywer: Tel: +33-4-8912-0306 E-pos Adres: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Die skrywers. Gepubliseer deur Elsevier Ltd.

Eweknie-oorsig onder verantwoordelikheid van die Wetenskaplike Komitee van SYMPHOS 2015.

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

1. Gerapporteerde werk oor elektrostatiese veredeling van fosfaatertse

Fosfaatkonsentrasie van natuurlike erts is lank reeds uitgevoer deur 'n verskeidenheid metodes met behulp van soms aansienlike hoeveelhede water. Maar, as gevolg van die tekort aan water by verskeie fosfaatneerslae regoor die wêreld, sowel as die verhoging van koste van toelaat en afvalwater behandeling, Die ontwikkeling van 'n effektiewe, Ekonomiese droë proses is hoogs wenslik.

Metodes vir droë elektrostatiese verwerking van fosfaatertse is voorgestel en gedemonstreer op klein skale vir meer 70 jaar. Maar, Kommersiële toepassings van hierdie metodes is baie beperk. Die "Johnson-proses" [1] Dit is kommersieel gebruik om in 1938 vir 'n tydperk by die Amerikaanse Landbou Chemiese Maatskappy aanleg naby Pierce Florida VSA. Hierdie proses het 'n baie komplekse reeks roller elektrodes gebruik (Figuur 1) vir die multi stadium konsentrasie van fosfaat herstel van deslimed wasgoed sterte, flotation pre-konsentrate, of flotation sterte. Begin met 15.4% P2O5 en 57.3% onoplosbare materiaal in die fyn sterte, Deur 'n kombinasie van grootte klassifikasie, desliming, en voorwaarde van die gedroogde sterte, Die materiaal met 33.7% P2O5 en alleen 6.2% Onoplosbaar herstel. In 'n ander voorbeeld, opgradering van flotation sterte met 2.91% P2O5 Dit het gelei tot 'n produk van 26.7% P2O5 Met 'n 80% Herstel. Johnson het opgemerk dat dit nodig was om die wassery sterte te behandel met chemiese reagense wat tipies gebruik word in fosfaat flotasie om hoë fosfaat graad en herstel te verkry. Hy noem spesifiek die doeltreffendheid van brandstofolie en vetsure as reagense.

Figuur 1, Johnson proses apparaat en vloei vel Amerikaanse Patent 2,135,716 en 2,197,865, 1940 [1][2]

Terwyl hierdie kommersiële installasie in die literatuur aangehaal word as begin van 1938, dit is nie duidelik hoe omvattend of vir hoe lank hierdie proses gebruik is nie. In sy opsomming van die status van elektrostatiese skeidings tot 1961, O. C. Ralston

[3]skryf dat vyf groot Johnson-skeidings elke verwerking oor 10 ton/uur van -20 maas voer. Elke skeier het 10 rol hoog met die toegepaste spanning van 20 kV. Geen ander kommersiële-skaal fosfaat konsentreerders met behulp van elektrostatika is geïnstalleer in Florida volgens Ralston. Gebaseer op die proses toerusting beskrywing, Die skrywers

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

het tot die gevolgtrekking gekom dat die algehele kapasiteit van die proses redelik laag was met betrekking tot die kapasiteit van ander prosesse, soos nat flotation. Lae kapasiteit en die koste van die droog van die voererts van nat mynbou in Florida is waarskynlik die rede vir die beperking van die verdere toepassing van die proses in die 1940's en 1950's.

In die 1950's en 1960's werkers vir Internasionale Minerale & Chemikalieë Korporasie (IMC) ondersoek die toepassing van droë elektrostatiese skeidingsprosesse vir minerale beneficiation. Floridiese fosfaatertsverwerking was van besondere belang vir IMC. Die IMC werk gebruik 'n gratis val skeier ontwerp soms met deeltjie laai verbeter deur deur 'n roer of impak soos 'n hamer of stok meul. [4] 'n Daaropvolgende patent [5] ingesluit 'n paar verbetering van die skeiding met behulp van laaiers van verskillende materiale, Die finale patent in die reeks

[6]Tot die gevolgtrekking gekom dat deeltjie kontak laai by 'n verhoogde temperatuur (>70°F) was meer effektief as die gebruik van 'n laaierstelsel. Verteenwoordigende voorbeelde van resultate wat in hierdie patente gerapporteer word, word in Tabel getoon 1.

tafel 1. Gerapporteerde resultate van Internasionale Minerale & Chemikalieë Patente 1955-1965

Die verskillende IMC patente ondersoek die invloed van deeltjie grootte, insluitend verwerking van verskeie skermbesnoeiings onafhanklik, Hoewel daar min werk baie goed betrokke was (<45 μm) Deeltjies. Voorbeeld kondisionering het wyd gewissel, insluitend temperatuuraanpassing, Voor was en droog, verskillende droogmetodes (indirekte droog, flits droog, hitte lampe met spesifieke IR golflengte reekse). Verskillende onsuiwerhede (d.w.z. silikate versus karbonate) vereis verskillende hanterings- en voorbehoedingsmetodes om die skeiding te optimaliseer. Alhoewel dit duidelik is uit die patentbeskrywings dat IMC probeer het om 'n kommersiële skaalproses te ontwikkel, ondersoek van die literatuur dui nie aan dat so 'n installasie ooit op enige IMC-terrein gebou en bedryf is nie.

In die 1960's se werk spesifiek op karbonaat wat fosfaatertse van Noord-Carolina bevat, is by die Noord-Carolina State University Minerals Research Laboratory uitgevoer., [9] Die gebruik van 'n laboratorium skaal vryval skeier en 'n sintetiese mengsel van grond dop karbonaat en fosfaat klip flotasie konsentraat in 'n baie smal grootte reeks (-20om +48 maas), die navorsing het getoon dat voorwaardes die materiaal met 'n suur skrop of vetsure beïnvloed die relatiewe lading van die fosfaat as positief of negatief. Relatief skerp skeidings is verkry. Maar, by die gebruik van 'n natuurlike erts wat 'n aansienlike hoeveelheid boetes bevat, Slegs swak skeidings was moontlik. Die beste gerapporteer skeiding van 'n oorblyfsel van flotation opgradering met 'n aanvanklike P2O5 Konsentrasie van 8.2% Herstel van 'n produk van 22.1% P2O5. Geen herstelvlak is aangemeld nie. Veral, een van die gerapporteerde probleme was 'n opbou van boetes op die skeier elektrodes.

Bykomende werk op elektrostatiese skeiding van Noord-Carolina fosfaat met behulp van 'n hoë spanning roller tipe skeier

[10]tot die gevolgtrekking gekom dat terwyl die skeiding van fosfaat en kwarts moontlik was, Droog koste was verbode. Maar, aangesien gekalide fosfaatertse droog is, die navorsers het voorgestel dat elektrostatiese skeiding van sulke erts moontlik kan wees. Skeiding van gekerfde fosfate was swak in die gerapporteerde werk. Skeiding blyk te wees wat verband hou met deeltjiegrootte eerder as samestelling. Voorgestelde verbeterings het die gebruik van ander elektrostatiese skeidingstelsels ingesluit, reagense om deeltjie laai eienskappe te verbeter en baie naby skerm grootte van materiale. Daar is geen bewyse dat enige Opvolgwerk is op hierdie projek uitgevoer.

Ietwat vroeër werk met behulp van 'n hoë-spanning roller skeiers [11] suksesvol verwyder aluminium en yster verbindings van run-of-mine erts van Florida. Die erts is gedroog, Fyngedrukte, en versigtig grootte voor skeiding. Die P2O5 Konsentrasie is marginaal verhoog vanaf 30.1% om 30.6% maar die verwydering van die Al- en Fe-verbindings het 'n baie beter daaropvolgende herstel deur flotasiemetodes moontlik gemaak. Hierdie werk het die gebruik van 'n elektrostatiese skeier geïllustreer om 'n probleem aan te spreek met 'n spesifieke erts wat konvensionele nat verwerking beperk het.

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

Saam met ondersoeke na die skeiding van baie ander materiale, Ciccu en medewerkers het die skeiding van 'n verskeidenheid fosfaatertse getoets, insluitend bronne uit Indië, Algerië, Tunisië, Angola. [12] Elektrostatiese skeiding was van belang as 'n alternatief vir flotasie vanuit 'n ekonomiese oogpunt as gevolg van die feit dat groot neerslae van fosfate in droë streke gevind word. [13] Die gebruik van laboratoriumskaalvrye val skeiers met 'n "turbocharger", hierdie navorsers was in staat om skeidingsresultate soortgelyk aan flotasieprosesse van erts met relatief eenvoudige gangue komposisies te verkry. Spesifiek, hulle het gevind dat fosfaat positief aangekla word in die teenwoordigheid van silika, maar negatief in die teenwoordigheid van kalcite. Maar, as die erts beduidende hoeveelhede van beide silika en karbonaat bevat, die elektrostatiese skeiding was swak en flotation prosesse bewys meer buigsaam vir die verkryging van praktiese skeidings. Uit studies van die effekte van die turbocharger op die laai van individuele deeltjies, hierdie navorsers het tot die gevolgtrekking gekom dat die gangue materiaal hoofsaaklik gehef deur deeltjie-deeltjie kontak eerder as kontak met die turbocharger oppervlaktes. [13] [14] Laai was ook baie sensitief vir materiële temperatuur, met goeie skeiding slegs verkrygbaar bo 100 ° C. Daarbenewens, die teenwoordigheid van fyn materiaal veroorsaak probleme in die skeier en goeie resultate hang af van versigtige grootte van deeltjies in tot drie grootte reekse voor skeiding. 'n Opsomming van die resultate van hierdie groep word in Tabel 2. Geen volle- skaal aansoeke blyk te gewees het geïmplementeer op grond van hierdie werk.

tafel 2. Gerapporteerde resultate van Ciccu, Et. al. van laboratoriumskaal gratis val skeiers

Elektrostatiese skeiding van 'n Egiptiese erts is deur Hammoud bestudeer, et al. die gebruik van 'n laboratorium-skaal gratis val skeier. [15] Die erts wat gebruik word, bevat hoofsaaklik silika en ander onoplosbaar met 'n aanvanklike P2O5 Konsentrasie van 27.5%. Die herstelde produk het 'n P2O5 Konsentrasie van 33% Met 'n 71.5% Herstel.

'n Bykomende studie van 'n Egiptiese erts met hoofsaaklik siliceous gangue is deur Abouzeid gedoen., et al. die gebruik van 'n laboratorium roller skeier. [16] Die navorsers het spesifiek probeer om droë tegnieke te identifiseer om fosfaatertse in distrikte met watertekorte te konsentreer en/of te dedust. Hierdie studie het 'n produk met 30% P2O5 van 'n voermateriaal met 18.2 % P2O5 Met 'n herstel van 76.3 % na versigtige grootte van materiaal tot 'n smal reeks tussen 0.20 Mm en 0.09 mm.

In 'n daaropvolgende hersieningsartikel wat die volle omvang van welwillendheidsprosesse vir fosfaatherstel dek, Abouzeid het berig dat terwyl elektrostatiese skeidingstegnieke suksesvol was in die opgradering van fosfaatertse deur silika en karbonate te verwyder, die lae kapasiteit van die skeiers beskikbaar beperk hul gebruik vir kommersiële produksie. [17]

Elektrostatiese skeiding van Florida erts is onlangs bestudeer deur Stencel en Jian met behulp van 'n laboratorium vloei-thru gratis- val skeier. [18] Die doel was om 'n alternatiewe of aanvullende verwerkingskema vir die langgebruikte flotasiestelsels te identifiseer, aangesien flotasie nie op die materiaal van minder as 105 μm. Hierdie goeie materiaal is eenvoudig gestorting, Dit lei tot 'n verlies van byna 30% van die fosfaat wat oorspronklik ontgin is. Hulle het deslimed rou erts getoets, fyn flotation voer, rowwe flotasie konsentraat, en finale flotation konsentrate verkry van twee verwerkingsaanlegte in Florida teen voerkoerse tot 14 kg/uur in 'n laboratoriumskaal skeier. Goeie skeidingsresultate is aangemeld met die fyn flotasievoer (+0.1 mm; ~ 12% P2O5) van een bron wat opgegradeer is na 21-23% P2O5 In twee passe met 81- 87% P2O5 herstel deur hoofsaaklik onoplosbare silika te verwerp. Soortgelyke resultate is behaal toe die voer met behulp van óf 'n pneumatiese vervoerbuis of 'n roterende tribo-laaier.

Die mees onlangs gerapporteerde navorsing oor die elektrostatiese skeiding van fosfaatertse betrokke stelsels wat ontwerp is om die laai van die materiaal beter te optimaliseer voor bekendstelling in 'n vrye val skeier, Tao en Al-Hwaiti [19] geïdentifiseer dat daar geen kommersiële gebruik van elektrostatika vir fosfaatveredeling was nie as gevolg van die stelsels laag

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

deurset, lae doeltreffendheid en die behoefte om te werk met smal deeltjie grootte verspreidings. Hierdie navorsers het spesifiek probeer om die lae deeltjieladingsdigtheid wat verband hou met stelsels wat afhanklik is van die deeltjie tot deeltjiekontak of impak op 'n eenvoudige laaistelsel te oorkom. Werk met 'n Jordaniese erts met hoofsaaklik silika gangue, Die materiaal is verpletter om -1.53 mm en versigtig geweier om materiaal hieronder te verwyder 0.045 mm. 'N Klein laboratorium skaal vryval skeier is toegerus met 'n nuut ontwerp roterende laaier ontwerp met 'n stilstaande silinder en 'n roterende drom, of laaier, en 'n annulêre ruimte tussenin. 'n Eksterne kragtoevoer is gebruik om 'n elektriese potensiaal tussen die vinnige roterende drom en die stilstaande silinder toe te pas.. Na laai deur kontak met die roterende drom, die deeltjies slaag in 'n konvensionele vryval skeier. Werk met 100 gram bondel grootte en begin met 'n geweier voer P2O5 Inhoud van 23.8%, na twee slaag 'n konsentraat met tot 32.11% P2O5 herstel is, Maar slegs met 'n algehele herstel van 29%.

In 'n poging om fosfaatboetes te vereerg (< 0.1 mm), Bada et al. gebruik 'n gratis val skeier met 'n roterende laai stelsel baie soortgelyk aan dié van Tao's.[20]. Die beginmateriaal was van 'n flotasiekonsentraat wat boetes met 'n P bevat2O5 van 28.5%. 'n Produk van 34.2% P2O5 is herstel, maar weer met 'n lae herstelkoers van 33.4%.

Hierdie "roterende triboelectrostatiese vryval skeier" is weer toegepas op die droë vereffening van fosfate deur Sobhy en Tao. [21] Werk met 'n gebreekte dolomitiese fosfaat klippie van Florida met 'n baie breë deeltjie grootte reeks (1.25 mm – <0.010 mm), 'n fosfaatkonsentraat met 1.8% MgO en 47% P2O5 herstel is geproduseer van 'n voer wat begin met ongeveer 23% P2O5 en 2.3% MgO. Die optimale resultate op die laboratoriumskaaltoestel is bereik wanneer voeding 9 kg / uur en - 3kV toegepas op die roterende laaier. Die skeidingsdoeltreffendheid is na berig word beperk deur beide swak bevryding van materiaal in die groot deeltjies en inmenging van verskillende deeltjiegroottes in die skeidingskamer.

Beter resultate is behaal by die verwerking van 'n flotasie voer monster met die nouer deeltjie grootte verspreiding van 1 om 0.1 mm. Met 'n aanvanklike P2O5 Inhoud van ongeveer 10%, produkmonsters is verkry met ongeveer 25% P2O5 Inhoud, P2O5 Herstel van 90%, Verwerping van 85% Van die kwarts. Dit het getoon doeltreffendheid is soveel beter opgemerk as wat verkry is met 'n vryval skeier met 'n meer konvensionele laai stelsel soos gebruik deur Stencel [18] demonstreer die voordeel van die nuut ontwerpte roterende laaier. Verwerking van 'n flotasiekonsentraat wat 31.7% P2O5 Dit het gelei tot 'n produk van groter as 35% P2O5 Met 'n herstel van 82%. Hierdie opgradering is opgemerk om beter as moontlik te wees deur flotation.

Hierdie laboratorium skaal skeier met 'n skeiding stelsel breedte van 7.5 cm is beskryf as 'n kapasiteit van 25 kg/uur, Ekwivalent aan 1/3 ton/uur/meter breedte. Maar, die gerapporteerde effekte van voerkoers op skeidingsdoeltreffendheid het getoon dat optimale skeidings slegs verkry is 9 kg/uur of effens meer as 'n derde van die nominale kapasiteit van die stelsel.

Algehele, vorige werk op elektrostatiese opgradering van fosfaatertse is beperk deur die relatiewe laai van komplekse gangue en die nadelige invloed van deeltjiegrootte-effekte, In die besonder, Die effek van boetes. Die oorgrote meerderheid van die werk betrokke net laboratorium skaal toerusting met geen validering dat kommersiële skaal, voortdurend bedryf toerusting kan gebruik word. Daarbenewens, die lae vermoëns van beskikbare elektrostatiese proses toerusting het kommersiële toepassings onekonomies gemaak.

2. Beperkings van konvensionele elektrostatiese skeidingsprosesse

Hoë spanning roller elektrostatiese skeiding stelsels soos gebruik deur Groppo [10] en Kouloheris et al. [11] word algemeen gebruik vir die opgradering van 'n verskeidenheid materiale wanneer een komponent meer geleiding is as ander. In hierdie prosesse, die materiaal moet kontak 'n standvastige drom of bord tipies na die materiaal deeltjies is negatief gehef deur 'n ionizing corona afskeiding. Geleidende materiaal verloor hul beheer vinnig en uit die drom gegooi word. Die nie-- geleidingsmateriaal word steeds na die drom aangetrek, aangesien die lading stadiger sal verdwyn en sal val of van die drom geborsel word na skeiding van die dirigeermateriaal.

Die volgende diagram (Figuur 2) illustreer die fundamentele kenmerke van hierdie tipe van skeierbladsy. Hierdie prosesse is

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

beperk in kapasiteit as gevolg van die vereiste kontak van elke deeltjie na die drom of plaat. Die doeltreffendheid van hierdie dromrol skeiers is ook beperk tot deeltjies van ongeveer 0.1mm of groter in grootte as gevolg van beide die behoefte om die gegronde plaat en die vereiste deeltjievloeidinamika te kontak. Deeltjies van verskillende groottes sal ook verskillende vloei dinamika as gevolg van inertial effekte en sal lei tot vervalle skeiding.

Figuur 2: Drom elektrostatiese skeier (Ouderling en Yan, 2003 [22]

Die beperkte poging tot fosfaatveredeling is te wyte aan die nie-geleidings aard van beide fosfate en tipiese gangue materiaal. Kouloheris het hoofsaaklik 'n paar verwydering van yster en aluminium waargeneem wat deeltjies bevat wat, As gevolg van hulle geleidings natuur, word "gegooi" van die roller. Teenwoordigheid van hierdie soort materiaal in fosfaatertse is nie algemeen nie. Groppo het opgemerk dat die enigste materiaal wat as 'n "nie-dirigent" aan die roller "vasgepen" is, boetes was., dui op 'n skeiding deur deeltjiegrootte eerder as materiële samestelling. [9] Met moontlike seldsame uitsonderings, fosfaatertse is nie vatbaar vir welwillendheid deur hoë spanning roller skeiers.

Drom roller skeiers is ook gebruik in konfigurasies wat staatmaak op triboelektriese laai van deeltjies eerder as laai veroorsaak deur ionisasie veroorsaak deur 'n hoë-spanning veld. Een of meer elektrodes bo die drom geposisioneer, soos die "statiese" elektrode geïllustreer in Figuur 2, word gebruik om deeltjies van teenoorgestelde lading van die dromoppervlak te "lig". So 'n stelsel is deur Abouzeid gebruik, et al. [16] wat bevind het dat skeidingsdoeltreffendheid verander is, afhangende van die polariteit en 'n spanning van die statiese elektrodes toegepas het. Die Johnson-proses [1] gebruik nog 'n variasie van 'n drom roller skeier. Maar, die beperkte kapasiteit en doeltreffendheid van 'n enkele roller stelsel lei tot die baie komplekse stelsels soos geïllustreer in Figuur 1. Soos hierbo vermeld, dit blyk dat hierdie kompleksiteit en algehele ondoeltreffendheid van die proses sy toepassing erg beperk het.

Triboelectrostatiese skeidings is nie beperk tot skeiding van geleiding nie / nie-geleidingsmateriaal, maar hang af van die verskynsel van lading oordrag deur wrywing kontak van materiaal met dissimilar oppervlak chemie. Hierdie verskynsel is al dekades lank in "vrye val" skeidingsprosesse gebruik. So 'n proses word geïllustreer in Figuur 3. Komponente van 'n mengsel van deeltjies ontwikkel eers verskillende ladings deur kontak met 'n metaaloppervlak, Soos in 'n tribo-laaier, deeltjie tot deeltjiekontak, soos in 'n gevloeide bedvoedingstoestel. Wanneer die partikels deur die

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

elektriese veld in die elektrode sone, elke deeltjie se trajek word gedeflekteer na die elektrode van teenoorgestelde lading. Na 'n bepaalde afstand, versameling dromme is in diens geneem om die strome te skei. Tipiese installasies vereis veelvoudige skeierbladsy stadiums met Snippermandjie van 'n middling breuk. Sommige toestelle gebruik 'n bestendige stroom van gas te help die vervoer van die deeltjies deur die electrode sone.

Figuur 5: "Vrye val" triboelectrostatic skeierbladsy

Eerder as om net van deeltjie tot deeltjiekontak af te skakel om ladingoordrag te veroorsaak, baie stelsels van hierdie tipe gebruik 'n "laaier" afdeling saamgestel uit 'n geselekteerde materiaal met of sonder toegepaste spanning om deeltjie laai te verbeter. In die 1950's, Lawver ondersoek met behulp van verskeie toestelle, insluitend 'n hamermeul en stokmeul om materiaal tussen skeidingsfases te herlaai [4] sowel as eenvoudige plaatlaaiers van verskillende materiale. [5] [6] Maar, Lawver het tot die gevolgtrekking gekom dat materiële temperatuur van oorheersende belangrikheid en deeltjiedeeltjieladingoordrag bo omringende temperatuur was, beter resultate gelewer het as die gebruik van 'n laaier. Ciccu et al. [12] ondersoek die relatiewe graad van lading oordrag en tot die gevolgtrekking gekom dat klein gangue materiaal verkry lading hoofsaaklik deur deeltjie-deeltjie kontak as gevolg van die lae waarskynlikheid van impak frekwensie met 'n laaier plaat. Dit illustreer 'n beperking op die gebruik van laaierstelsels: alle deeltjies moet die laaieroppervlak kontak sodat die voerkoers relatief laag moet wees. Kontak kan verbeter word deur onstuimige toestande te gebruik om die materiaal oor te dra of deur 'n groot oppervlak beweeglaaier te gebruik. Die onlangse werk van Tao [19] En Bada [20] En Sobhy [21] gebruik 'n spesiaal ontwerp roterende laaier met toegepaste spanning, maar slegs op 'n baie klein skaal laboratorium skeier. Terwyl hierdie verbeterde laaier ontwerp is getoon beter as ouer stelsels te wees, gedemonstreer verwerking vermoëns van hierdie stelsels is nog redelik laag. [21]

Hierdie tipe van vrye val skeierbladsy het ook beperkinge in die Partikel grootte van die materiaal wat verwerk kan word. Die vloei binne die elektrode sone moet beheer word om onstuimigheid te verminder om "smeer" van die skeiding te vermy. Die trajek van fyn deeltjies word meer deur onstuimigheid beïnvloed, aangesien die aërodinamiese sleepkragte op fyn deeltjies baie groter is as die swaartekrag- en elektrostatiese kragte.. Hierdie probleem kan tot 'n mate oorkom word as materiaal met relatief smal deeltjiegroottereeks verwerk word. Baie van die navorsing wat hierbo bespreek is, het voorafsiftingsmateriaal in verskillende groottereekse ingesluit om skeiding te optimaliseer. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Die

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

Verskil van 8 om 20 kV. Die gordel, wat van 'n nie-nakoming van plastiek gemaak is, is 'n groot maas met oor 60% oop area. Die deeltjies kan maklik deur die gate in die gordel beweeg. Op die inskrywing in die gaping tussen die elektrodes die negatief gelaaide deeltjies word gelok deur die elektriese veld kragte aan die onderkant positiewe elektrodes. Die positief gelaaide deeltjies is aangetrokke tot die negatief gelaaide top electrode. Die spoed van die aanhoudende lus gordel is veranderlike van 4 tot 20m/s. Die meetkunde van die kruisrigting stringe dien om die deeltjies van die elektrodes wat hulle beweeg na die behoorlike einde van die skeier en terug in die hoë skeer sone tussen die teenoorgestelde bewegende dele van die gordel te vee. Omdat die deeltjie nommer digtheid is so hoog binne die gaping tussen die elektrodes (Ongeveer een- Derdens word die volume deur partikels beset) en die vloei is kragtig geroer, Daar is talle botsings tussen deeltjies en optimale laai voortdurend plaasvind regdeur die skeiding sone. Die teenstroomvloei wat veroorsaak word deur die teenoorgestelde bewegende gordelafdelings en die voortdurende herlaai en herverdeling skep 'n toonbank huidige multistage skeiding binne 'n enkele apparaat. Hierdie deurlopende laai en herlaai van deeltjies binne die skeier elimineer enige vereiste "laaier" stelsel voor die bekendstelling van materiaal aan die skeier, dus die verwydering van 'n ernstige beperking op die kapasiteit van ander elektrostatiese skeiers. Die uitset van hierdie skeierbladsy is twee strome, 'n konsentraat en 'n oorblyfsel, sonder 'n middlings stroom. Die doeltreffendheid van hierdie skeierbladsy het getoon word gelykstaande aan ongeveer drie stadiums van free-fall skeiding met middlings Snippermandjie.

Minerale 'n einde

Figuur 7: Basiese beginsels van STET Belt Separator

Die hoogs doeltreffende skeiding van deeltjies minder as 0.5 mm maak dit 'n ideale en bewese opsie vir skeiding van boetes (Stof) van 'n potash droë maal operasie. Die STET skeier kan 'n wye verskeidenheid van deeltjie groottes doeltreffend verwerk sonder die behoefte aan klassifikasie in smal grootte reekse. As gevolg van die kragtige roering, die hoë skeerkoers tussen die bewegende gordels, en die vermoë om baie fyn deeltjies te hanteer (<0.001 mm) die ST skeier kan effektief wees in die skeiding van fosfaat erts slym waar ander elektrostatiese skeiers misluk het.

3.1 Kapitaal- en bedryfskoste

'N Vergelykende kostestudie is in opdrag van STET en uitgevoer deur Soutex Inc. [25] Soutex is 'n Quebec Kanada-gebaseerde ingenieursmaatskappy met uitgebreide ervaring in beide nat flotasie en elektrostatiese skeidingsproses evaluering en ontwerp. Die studie het die kapitaal- en bedryfskoste van triboelectrostatiese gordelskeidingsproses vergelyk met konvensionele froth flotasie vir die welwillendheid van 'n laegraadse barieterts. Die bedryfskoste is beraam om bedryfsarbeid in te sluit, Instandhouding, Energie (Elektrisiteit en brandstof), En verbruiksgoedere (Bv, chemiese reagense koste vir flotation). Die insetkoste is gebaseer op tipiese waardes vir 'n hipotetiese plant naby Battle Mountain, Nevada VSA. Die totale koste van eienaarskap oor tien jaar was bereken vanaf die kapitaal en bedryfskoste koste deur aanvaarding van 'n

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

8% afslag tarief. Die resultate van koste vergelyking is teenwoordig as relatiewe persentasies in tabel 3. tafel 3. Koste vergelyking vir Barite verwerking

Die totale aankoopkoste van kapitaaltoerusting vir die triboelectrostatiese gordel skeidingsproses is effens minder as vir flotasie. Maar wanneer die totale kapitaal uitgawes is bereken om sluit toerusting installasie, pype en elektriese koste, en proses boukoste, die verskil is groot. Die totale kapitaalkoste vir die triboelectrostatiese gordel skeidingsproses is 63.2% van die koste van die flottasie proses. Die aansienlik laer koste vir die droë proses resultate van die eenvoudiger vloeiblad. Die bedryfskoste vir die triboelectrostatiese gordel skeidingsproses is 75.5% van die flotation proses as gevolg van hoofsaaklik laer bedryfspersoneel vereistes en laer energieverbruik.

Die totale koste van eienaarskap van die triboelectrostatiese gordel skeiding proses is aansienlik minder as vir flotasie. Die studie skrywer, Soutex Inc., tot die gevolgtrekking gekom dat die triboelectrostatiese gordel skeidingsproses voor die hand liggende voordele in CAPEX bied, OPEX, Operasionele eenvoud.

4. Opsomming

Terwyl die welwillendheid van fosfaatertse deur droë elektrostatiese prosesse sedert die 1940's deur verskeie navorsers probeer is, was daar baie beperkende gebruik van sulke prosesse op 'n kommersiële skaal.. Die beperkte sukses is te danke aan 'n verskeidenheid faktore toeskryfbaar aan die skeier stelsels ontwerpe en die kompleksiteit van die erts.

Voer voorbereiding (Temperatuur, grootte klassifikasie, kondisioneringsagente) het 'n groot impak op die prestasie van die skeidingstelsels. Geleenthede vir verdere werk op hierdie gebied, veral die verkenning van chemiese kondisioneringsmiddels om die differensiële laai van deeltjies te verbeter om groter doeltreffendheid in daaropvolgende skeiding moontlik te maak. Die gebruik van sulke ladingsveranderende middels kan lei tot prosesse wat erts suksesvol met komplekse gangue materiaal kan vereffen, insluitend beide silikaats en karbonate.

Terwyl werk voortgaan om hierdie metodes verder te verfyn, fundamentele beperkings op die konvensionele elektrostatiese stelsels sluit kapasiteit in, die behoefte aan verskeie stadiums vir voldoende opgradering van erts, en operasionele probleme wat deur boetes veroorsaak word. Ten einde lewensvatbare kommersiële-skaal aansoeke van die gedemonstreerde laboratorium tegnieke, beduidende verbeterings moet aangebring word om betroubare te verseker, deurlopende werking sonder agteruitgang van doeltreffendheid.

Die STET tribo-elektriese skeider bied die mineraalverwerkingsbedryf 'n manier om fyn materiale met 'n heeltemal droë tegnologie te vereffen. Die omgewingsvriendelike proses kan nat verwerking en vereiste droog van die finale materiaal uitskakel. Die STET-proses werk teen hoë kapasiteit - tot 40 ton per uur deur 'n kompakte masjien. Die STET skeier kan 'n wye verskeidenheid van deeltjie groottes doeltreffend verwerk sonder die behoefte aan klassifikasie in smal grootte reekse. As gevolg van die kragtige roering, die hoë skeerkoers tussen die bewegende gordels, en die vermoë om baie fyn deeltjies te hanteer (<0.001 mm) die STET-skeier kan effektief wees om slyme van fosfaaterts te skei waar ander elektrostatiese skeiers misluk het. Energieverbruik is laag, Ongeveer 1-2 kWh/ton materiaal verwerk. Aangesien die enigste potensiële emissie van die proses stof is, toelaat is tipies relatief maklik.

J.D. Bittner et al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000–000

verwysings

[1]H. B. Johnson, Verwerking van konsentrerende fosfaatdraende minerale, Verenigde State Patent # 2,135,716, November, 1938

[2]H. B. Johnson, Verwerking van konsentrerende fosfaatdraende minerale, Verenigde State Patent # 2,197,865, April, 1940.

[3]O.C.. Ralston, Elektrostatiese skeiding van gemengde korrel vaste stowwe, Elsevier Publishing Company, uit druk, 1961.

[4]J.E. Lawver, Ertsveredelingsmetode VSA Patent 2723029 November 1955

[5]J.E. Lawver, Veredeling van Nie-metaal minerale. VSA Patent 2,754,965 Julie 1956

[6]J.E. Lawver, Veredeling van fosfaaterts VSA Patent 3,225,923 Hierdie is 'n 1965

[7]C. C. Kook, Veredelingsmetode en apparaat daarom, Verenigde State Patent # 2,738,067, Maart, 1956

[8]J.E. Lawver, Veredeling van Nie-metaal minerale. VSA Patent 2,805,769 September 1957

[9]D. G. Freasby, Vryval elektrostatiese skeiding van fosfaat en kalsiet deeltjies, Minerale Navorsingslaboratorium Vorderingsverslag, Desember, 1966

[10]J.G.. Groppo, Elektrostatiese skeiding van Noord-Carolina fosfate, Noord-Carolina State University Minerale Navorsingslaboratorium Verslag

# 80-22-P, 1980

[11]A.P. Kouloheris, M.S. Huang, Droë onttrekking en suiwering van fosfaat klippies uit loop-van-my-rots, Verenigde State Patent # 3,806,046, April 1974

[12]R. Ciccu, C. Delfa, G.B. Alfanu, P. Carbini, L. Curelli, P. Saba1972 Sommige toetse van die elektrostatiese skeiding toegepas op fosfate met karbonaat gangue', Internasionale Minerale Verwerkingskongres, Universiteit van Cagliari, Italië

[13]R. Ciccu, M. Ghiani, Kleiner van maer sedimentêre fosfaaterts deur selektiewe flotasie of elektrostatiese skeiding, Verrigtinge, FIPR konferensie 1993, 135-146.

[14]R. Ciccu, M. Ghiani, G. Ferrara Selektiewe tribocharging van deeltjies vir skeiding, KONA Poeier en Deeltjie Joernaal 1993, 11, 5-15.

[15]N.S. Hammoud, A.E. Khazback, M.M.. Ali, 1977 'N Proses om die maer nie-geoksideerde komplekse fosfate van Abu Tartur Plateau op te gradeer

(Westelike woestyn)". Internasionale Minerale Verwerkingskonferensie.

[16]A.Z.M. Abouzeid, A.E. Khazback, S.A. Hassan, Opgradering van fosfaaterts deur elektrostatiese skeiding, Veranderende omvang van minerale verwerking, 1996, 161-170.

[17]A.Z.M. Abouzeid, Fisiese en termiese behandeling van fosfaaterts - 'n Oorsig, Internasionale Journal of Mineraalprosessering, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M.. Stencel, X. Jiang Pneumatiese vervoer, Triboelektriese Veredeling vir die Florida Fosfaatbedryf, Finale verslag voorberei vir die Florida Instituut vir FosfaatNavorsing, FIPR Projek 01-02-149R, Desember 2003.

[19]D. Tao, M. Al-Hwaiti, Veredelingstudie van Eshidiya fosforiete met behulp van 'n roterende tribo-elektriese skeier, Mynbou wetenskap en tegnologie 20 (2010) pp. 357-364.

[20]S. O. Bada, I.M.. Falcon, R.M.S. Falcon, C.P., Bergmann, Uitvoerbaarheidstudie oor triboelectrostatiese konsentrasie van <105μm fosfaat erts. Tydskrif van die Suider-Afrikaanse Instituut vir Mynbou en Metallurgie, Mag 2012, 112, 341-345.

[21]A. Sobhy, D. Tao, Innoverende RTS-tegnologie vir droë veredeling van fosfaat, SYMPHOS 2013 - 2nd Internasionale Simposium oor Innovasie en Tegnologie vir die Fosfaatbedryf. Procedia Ingenieurswese, Vol. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Geen ouderling, E. Yan, 2003. "eForce.- Die nuutste generasie elektrostatiese skeier vir die minerale sandbedryf." Swaar Minerale Konferensie, Johannesburg, Suid-Afrikaanse Instituut vir mynbou en Metallurgie.

[23]L. Brands, P-M. Beier I. Stahl,elektrostatiese skeiding, Wiley-VCH Verlag GmbH& Gesamentlike., 2005.

[24]J.D. Bittner, F.J.. Hrach, S.A. Gasiorowski, L.A. Canellopoulus, H. Guicherd, Tribo-elektriese gordelskeiding vir veredeling van fyn minerale, SYMPHOS 2013 - 2nd Internasionale Simposium oor Innovasie en Tegnologie vir die Fosfaatbedryf. Procedia Ingenieurswese, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]J.D. Bittner, K.P. Flynn, F.J.. Hrach, Uitbreiding van toepassings in droë tribo-elektriese skeiding van minerale, Verrigtinge van die XXVII internasionale mineraal verwerking kongres – IMPC 2014, Santiago, Chili, Okt 20 - 24, 2014.