كهرباء الاستفادة من خامات الفوسفات: استعراض الأعمال السابقة ومناقشة نظام الانفصال المرتجلة

متاح على الإنترنت على www.sciencedirect.com

ساينس دايركت

هندسة بروسيديا 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3الندوة الدولية حول الابتكار والتكنولوجيا في صناعة الفوسفات

إثراء الكهروستاتيكي من أوريس الفوسفات: استعراض الأعمال السابقة

ومناقشة تحسين نظام الفصل

J.D. بيتنيرأ, S.A.Gasiorowskiأ, F.J.Hrachأ, ح. جويتشيرد(ب) *

أST Equiment والتكنولوجيا ذ.م.م, نيدام, ولاية ماساتشوستس, الولايات المتحدة الأمريكية

بمعدات ش & التكنولوجيا ذ م م, افينيون, فرنسا

خلاصة

وقد حاول العديد من الباحثين منذ الأربعينات من القرن الماضي أن يُستأصل أورّات الفوسفات عن طريق العمليات الكهروستاتيكية الجافة. الأسباب الكامنة وراء تطوير العمليات الجافة لاستعادة الفوسفات هي الكمية المحدودة من المياه في بعض المناطق القاحلة, تكاليف التعويم الكيميائية, وتكاليف معالجة مياه الصرف الصحي. في حين أن العمليات الكهروستاتيكية قد لا توفر بديلا كاملا للتعويم, قد تكون مناسبة كمكمل لبعض الجداول مثل الحد من الغرامات / ضئيلة محتوى الخام قبل التعويم, معالجة المخلفات التعويم لاسترداد المنتج المفقود, والتقليل إلى أدنى حد من الآثار البيئية. في حين تم تنفيذ الكثير من العمل باستخدام كل من الأسطوانة التوتر العالي وفواصل السقوط الحر في جداول المختبر, الدليل الوحيد على التركيب التجاري هو حوالي 1940 عملية "جونسون" في منجم بيرس FL; لا يوجد دليل في الأدب على الاستخدام التجاري الحالي للكهرباء, على الرغم من استمرار الاهتمام القوي بالعمليات الجافة للاستخدام في المناطق القاحلة. وتؤكد مختلف المشاريع البحثية المبلغ عنها على أن إعداد الأعلاف (درجه الحراره, تصنيف حجم, تكييف وكلاء) يكون لها تأثير كبير على الأداء. في حين تم تحقيق بعض الفواصل الجيدة عن طريق إزالة السيليكا من الفوسفات, ومع أمثلة أقل من الكالسيت والدولوميت من الفوسفات, النتائج أقل إيجابية عندما تكون الشوائب متعددة موجودة. ولا يزال العمل البحثي يواصل صقل هذه الأساليب, ولكن القيود الأساسية على الأنظمة الكهروستاتيكية التقليدية تشمل قدرة منخفضة, الحاجة إلى مراحل متعددة لرفع مستوى الركاز على نحو ملائم, والمشاكل التشغيلية الناجمة عن الغرامات. ويمكن التغلب على بعض هذه القيود عن طريق عمليات كهرباء أحدث بما في ذلك فاصل حزام ثلاثي الكهرباء.

© 2015 المؤلفون. نشرت من قبل إلسفير المحدودة.

استعراض الأقران تحت مسؤولية اللجنة العلمية المعنية بالعلم الذاتي للعلوم في مجال العلوم والتسجيل في المواد المالية 2015.

الكلمات الرئيسية: الفوسفات, كهرباء; الفصل; المعادن; الجسيمات الدقيقة; عملية جافة

*المؤلف المقابل: هاتف: +33-4-8912-0306 البريد الالكتروني عنوان: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 المؤلفون. نشرت من قبل إلسفير المحدودة.

استعراض الأقران تحت مسؤولية اللجنة العلمية المعنية بالعلم الذاتي للعلوم في مجال العلوم والتسجيل الصوتي 2015.

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

1. الأعمال المبلغ عنها بشأن الإثراء الكهروستاتيكي لأوهات الفوسفات

تركيز الفوسفات من أولها الطبيعية منذ فترة طويلة من خلال مجموعة متنوعة من الطرق باستخدام كميات كبيرة من المياه في بعض الأحيان. ومع ذلك, بسبب نقص المياه في مختلف رواسب الفوسفات في جميع أنحاء العالم, فضلا عن زيادة تكاليف السماح ومعالجة مياه الصرف الصحي, تطوير فعالة, عملية جفاف الاقتصادية مرغوب فيه للغاية.

وقد اقترحت طرق المعالجة الكهروستاتيكية الجافة لأوهار الفوسفات وأثبتت على نطاقات صغيرة لأكثر من 70 السنوات. ومع ذلك, وكانت التطبيقات التجارية لهذه الأساليب محدودة جدا. "عملية جونسون" [1] تم استخدامه تجاريا بدءا من 1938 لفترة من الوقت في مصنع الشركة الكيميائية الزراعية الأمريكية بالقرب من بيرس فلوريدا الولايات المتحدة الأمريكية. استخدمت هذه العملية سلسلة معقدة جدا من الأقطاب الدوارة (الرقم 1) لتركيز متعدد المراحل من استعادة الفوسفات من المخلفات غسالة منزوعة النحافة, التعويم قبل التركيزات, أو المخلفات التعويم. بدءاً من 15.4% ف2يا5 و 57.3% المواد غير القابلة للذوبان في المخلفات غرامة, من خلال مزيج من تصنيف الحجم, اةي ؛ زهك, والشروط المسبقة للمخلفات المجففة, المواد مع 33.7% ف2يا5 وفقط 6.2% تم استرداد غير قابلة للذوبان. في مثال آخر, ترقية المخلفات التعويم مع 2.91% ف2يا5 أدى إلى منتج من 26.7% ف2يا5 مع 80% الانتعاش. ولاحظ جونسون أنه من الضروري معالجة مخلفات الغسالة بالكواشف الكيميائية التي تستخدم عادة في تعويم الفوسفات للحصول على درجة عالية من الفوسفات والانتعاش. ويشير على وجه التحديد إلى فعالية زيت الوقود والأحماض الدهنية ككواشف.

الرقم 1, جونسون عملية جهاز وتدفق صفح [أوس] براءة اختراع 2,135,716 و 2,197,865, 1940 [1][2]

في حين أن هذا التثبيت التجاري هو المذكور في الأدب كما تبدأ حوالي 1938, ليس من الواضح كم على نطاق واسع أو إلى متى تم استخدام هذه العملية. في ملخصه عن حالة الفواصل الكهروستاتيكية تصل إلى 1961, يا. ج. رالستون

[3]يكتب أنه تم تثبيت خمسة فواصل جونسون كبيرة كل معالجة حول 10 طن / ساعة من -20 شبكة تغذية. وكان كل فاصل 10 لفات عالية مع الجهد التطبيقي من 20 وادي الملوك. لم يتم تركيب أي مكثفات الفوسفات التجارية الأخرى باستخدام الكهرباء الساكنة في ولاية فلوريدا وفقا لRalston. استنادا إلى وصف معدات العملية, المؤلفون

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

خلصت إلى أن القدرة الإجمالية للعملية كانت منخفضة إلى حد ما بالنسبة لقدرة العمليات الأخرى, مثل التعويم الرطب. ومن المرجح أن يكون انخفاض القدرة وتكاليف تجفيف ركاز الأعلاف من التعدين الرطب في فلوريدا هو السبب في الحد من مواصلة تطبيق العملية في الأربعينات والخمسينات من القرن الماضي..

في الخمسينات والستينات من القرن الماضي، كان العاملون في شركة المعادن الدولية & شركة الكيماويات (Imc) فحص تطبيق عمليات الفصل الكهروستاتيكي الجافة للإثراء المعدني. وكان تجهيز خام الفوسفات فلوريديان ذات أهمية خاصة لIMC. استخدم عمل IMC تصميم فاصل السقوط الحر في بعض الأحيان مع شحن الجسيمات المعززة من خلال المرور من خلال المحرض أو الصدم مثل مطرقة أو مطحنة قضيب. [4] براءة اختراع لاحقة [5] وشملت بعض تعزيز الفصل باستخدام شواحن من مواد مختلفة, على الرغم من أن البراءة النهائية في سلسلة

[6]وخلص إلى أن شحن اتصال الجسيمات في درجة حرارة مرتفعة (>70°f) كان أكثر فعالية من استخدام نظام شاحن. وترد في الجدول أمثلة تمثيلية للنتائج المبلغ عنها في هذه البراءات 1.

الجدول 1. النتائج المبلغ عنها من المعادن الدولية & براءات اختراع المواد الكيميائية 1955-1965

وقد درست براءات الاختراع IMC المختلفة تأثير حجم الجسيمات, بما في ذلك معالجة مختلف تخفيضات الشاشة بشكل مستقل, على الرغم من العمل القليل تشارك غرامة جدا (<45 ميكرومتر) الجسيمات. تكييف عينة متنوعة على نطاق واسع, بما في ذلك تعديل درجة الحرارة, قبل الغسيل والتجفيف, وطرق التجفيف المختلفة (التجفيف غير المباشر, فلاش التجفيف, مصابيح الحرارة مع نطاقات الطول الموجي الأشعة تحت الحمراء محددة). شوائب مختلفة (أولاً-هاء. سيليكات مقابل كربونات) تتطلب طرق مختلفة للتعامل والمعالجة المسبقة لتحسين الفصل. في حين أنه من الواضح من أوصاف براءات الاختراع أن IMC كان يحاول تطوير عملية النطاق التجاري, دراسة المؤلفات لا تشير إلى أن مثل هذا التثبيت تم بناؤها وتشغيلها في أي موقع IMC.

في عام 1960 تم تنفيذ العمل على وجه التحديد على الكربونات التي تحتوي على أورس الفوسفات من ولاية كارولينا الشمالية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية مختبر بحوث المعادن, [9] استخدام فاصل السقوط الحر على نطاق المختبر وخليط اصطناعي من كربونات القشرة الأرضية ومركز تعويم حصاة الفوسفات في نطاق ضيق جدا ً (-20إلى +48 مش), وأظهر البحث أن الشروط المسبقة المواد مع فرك حمض أو الأحماض الدهنية أثرت على تهمة نسبية من الفوسفات كما إما إيجابية أو سلبية. تم الحصول على حالات انفصال حادة نسبيا. ومع ذلك, عند استخدام خام الطبيعية التي تحتوي علي كميه كبيره من الغرامات, وكانت حالات الانفصال الفقراء فقط ممكن. أفضل الفصل المبلغ عنه من بقايا من رفع التعويم مع P الاولي2يا5 تركيز 8.2% استرداد منتج من 22.1% ف2يا5. لم يبلغ عن مستوي الاسترداد. لا سيما, كان واحدا من الصعوبات المبلغ عنها تراكم الغرامات علي الأقطاب الفاصلة.

عمل إضافي علي الفصل الكهربائي من الفوسفات ولاية كارولينا الشمالية باستخدام فاصل نوع الاسطوانه التوتر عاليه

[10]خلص إلى انه في حين ان فصل الفوسفات والكوارتز كان ممكنا, وكانت تكلفه التجفيف باهظه. ومع ذلك, بالنظر إلى ان خامات الفوسفات المكلس جافه, واقترح الباحثون ان الفصل الكهربائي من هذه الخامات قد يكون ممكنا. وكان الفصل بين الفوسفات المكلس ضعيفا في العمل المبلغ عنه. ويبدو أن الفصل مرتبط بحجم الجسيمات وليس بالتكوين. وشملت التحسينات المقترحة استخدام نظم فصل كهربائية ساكنة أخرى, الكواشف لتعزيز خصائص شحن الجسيمات وتحجيم الشاشة قريبة جدا من المواد. لا يوجد أي دليل على أن أي تم تنفيذ أعمال المتابعة في هذا المشروع.

العمل في وقت سابق إلى حد ما باستخدام فواصل الأسطوانة عالية التوتر [11] نجحت في إزالة مركبات الألومنيوم والحديد من خام تشغيل المناجم من ولاية فلوريدا. تم تجفيف الخام, سحق, والحجم بعناية قبل الانفصال. وP2يا5 زاد التركيز هامشيا من 30.1% إلى 30.6% ولكن إزالة مركبات آل وFe مكنت من انتعاش أفضل بكثير اللاحقة عن طريق طرق التعويم. أوضح هذا العمل استخدام فاصل كهربائي لمعالجة مشكلة مع خام معين يحد من المعالجة الرطبة التقليدية.

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

جنبا إلى جنب مع التحقيقات في فصل العديد من المواد الأخرى, اختبار Ciccu وزملاء العمل فصل مجموعة متنوعة من الأوام الفوسفات بما في ذلك مصادر من الهند, الجزائر, تونس, وأنغولا. [12] كان الفصل الكهروستاتيكي ذا أهمية كبديل للتعويم من وجهة نظر اقتصادية بسبب وجود رواسب كبيرة من الفوسفات في المناطق القاحلة. [13] استخدام فواصل السقوط الحر على نطاق المختبر مع "شاحن توربيني", هؤلاء الباحثين كانوا قادرين على الحصول على نتائج فصل مماثلة لعمليات التعويم من الأواني مع تركيبات gangue بسيطة نسبيا. تحديدا, وجدوا أن الفوسفات اتهم بشكل إيجابي في وجود السيليكا, ولكن سلبية في وجود الكالسيت. ومع ذلك, إذا كان الخام يحتوي على كميات كبيرة من كل من السيليكا والكربونات, كان الانفصال الكهروستاتيكي ضعيفًا وثبت أن عمليات التعويم أكثر مرونة للحصول على فصل عملي. من دراسات آثار الشاحن التوربيني على شحن الجسيمات الفردية, وخلص هؤلاء الباحثون إلى أن المواد gangue اتهم في المقام الأول عن طريق الاتصال الجسيمات الجسيمات بدلا من الاتصال مع الأسطح الشاحن التوربيني. [13] [14] الشحن كان أيضا حساسة للغاية لدرجة حرارة المواد, مع فصل جيد فقط يمكن الحصول عليها فوق 100 درجة مئوية. الاضافه الي ذلك, تسبب وجود مواد دقيقة في مشاكل في الفاصل وتعتمد النتائج الجيدة على التحجيم الدقيق للجسيمات في نطاقات تصل إلى ثلاثة أحجام قبل الفصل. ويرد في الجدول موجز لنتائج هذه المجموعة 2. لا يوجد كامل- يبدو أن تطبيقات المقياس قد تم تنفيذها استنادًا إلى هذا العمل.

الجدول 2. النتائج المبلغ عنها من Ciccu, اخرون. al. من فواصل السقوط الحر على نطاق المختبر

الفصل الكهروستاتيكي لخام مصري درسه حمود, اخرون. باستخدام فاصل سقوط حر على نطاق المختبر. [15] يحتوي الخام المستخدم في المقام الأول السيليكا وغيرها غير قابلة للذوبان مع P الأولي2يا5 تركيز 27.5%. وكان المنتج المسترد ة P2يا5 تركيز 33% مع 71.5% الانتعاش.

أجرى أبو زيد دراسة إضافية لخام مصري مع قانغ ة مسيّسة في المقام الأول, اخرون. باستخدام فاصل الأسطوانة المختبرية. [16] وسعى الباحثون على وجه التحديد إلى تحديد التقنيات الجافة لتركيز و/أو إزالة الغبار من ركاز الفوسفات في المناطق التي تنقصها المياه. حصلت هذه الدراسة على منتج مع 30% ف2يا5 من مواد الأعلاف مع 18.2 % ف2يا5 مع استرداد 76.3 % بعد التحجيم الدقيق للمواد إلى نطاق ضيق بين 0.20 مم و 0.09 مم.

في مقالة استعراضية لاحقة تغطي النطاق الكامل لعمليات التّسفيل لاسترداد الفوسفات, وأفاد أبو زيد بأنه في حين نجحت تقنيات الفصل الكهروستاتيكي في ترقية معادن الفوسفات عن طريق إزالة السيليكا والكربونات, القدرة المنخفضة للفواصل المتاحة محدودة استخدامها للإنتاج التجاري. [17]

تمت دراسة الفصل الكهروستاتيكي لأورطور فلوريدا مؤخرًا من قبل ستينسيل وجيان باستخدام معملي حر- سقوط فاصل. [18] وكان الهدف هو تحديد مخطط معالجة بديل أو تكميلي لنظم التعويم المستخدمة منذ فترة طويلة حيث لا يمكن استخدام التعويم على مواد أقل من 105 ميكرومتر. تم ببساطة دفن هذه المواد الدقيقة, مما أدى إلى فقدان ما يقرب من 30% من الفوسفات الملغومة أصلا. لقد اختبروا الخام الخام المنفّئ, تغذية تعويم غرامة, تركيز التعويم أكثر خشونة, ومركزات التعويم النهائية التي تم الحصول عليها من مصنعين للمعالجة في فلوريدا بمعدلات تغذية تصل إلى 14 كجم / ساعة في فاصل على مقياس المختبر. تم الإبلاغ عن نتائج فصل جيدة مع تغذية التعويم غرامة (+0.1 مم; ~ 12٪ P2يا5) من مصدر واحد تمت ترقيته إلى 21-23% ف2يا5 في اثنين من يمر مع 81- 87% ف2يا5 الانتعاش عن طريق رفض السيليكا غير القابلة للذوبان في المقام الأول. وتحققت نتائج مماثلة عند شحن التغذية باستخدام أنبوب ناقل هوائي أو شاحن ثلاثي دوار.

وشملت أحدث الأبحاث التي تم الإبلاغ عنها في الفصل الكهروستاتيكي لخامات الفوسفات الانظمه المصممة لتحسين شحن المواد بشكل أفضل قبل إدخالها في فاصل السقوط الحر, تاو و الحويتي [19] حددت انه لا يوجد استخدام تجاري للكهرباء لإثراء الفوسفات بسبب انخفاض النظم

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

الانتاجيه, انخفاض الكفاءة والحاجة إلى العمل مع توزيعات حجم الجسيمات الضيقة. سعت هذه الباحثين علي وجه التحديد للتغلب علي كثافة تهمه الجسيمات المنخفضة المرتبطة بالنظم التي تعتمد علي الجسيمات للاتصال الجسيمات أو تاثير علي نظام شحن بسيط. العمل مع خام الاردنيه مع الأساس السيليكا الشوائب, تم سحق المواد ل -1.53 مم ورفض بعناية لأزاله المواد أدناه 0.045 مم. تم تركيب الفاصل الصغير الخالي من السقوط في المختبر مع شاحن دوار مصمم حديثا مصمم باسطوانه ثابته وطبل دوار, أو شاحن, والفضاء الحلقي في بين. وقد استخدمت إمدادات الطاقة الخارجية لتطبيق إمكانات كهربائيه بين طبل الدورية السريعة واسطوانه ثابته. بعد الشحن عن طريق الاتصال مع طبل الدورية, تنتقل الجزيئات إلى فاصل السقوط الحر التقليدي. العمل مع 100 غرام حجم الدفعة وبدءا من انخفاض تغذيه P2يا5 محتوي 23.8%, بعد مرور اثنين من التركيز مع ما يصل إلى 32.11% ف2يا5 تم استرداد, علي الرغم من فقط مع الانتعاش الشامل لل 29%.

في محاولة لوالاستافده غرامات الفوسفات (< 0.1 مم), بادا وآخرون. استخدمت فاصل سقوط الحرة مع نظام الشحن الدورية مشابهه جدا لتلك التي من تاو.[20]. كانت مواد البداية من تركيز تعويم يحتوي على غرامات مع P2يا5 من 28.5%. منتج من 34.2% ف2يا5 تم استردادولكن مرة أخرى مع انخفاض معدل الاسترداد من 33.4%.

هذا "الدوارtriboelectrostatic فاصل السقوط الحر" تم تطبيقه مرة أخرى على الbeneficiation الجافة من الفوسفات من قبل سوبي وتاو. [21] العمل مع حصاة فوسفات الدولوميت سحقت من ولاية فلوريدا مع مجموعة واسعة جدا حجم الجسيمات (1.25 مم – <0.010 مم), تركيز الفوسفات مع 1.8% MgO و 47% ف2يا5 تم إنتاج الاسترداد من تغذية تبدأ تقريبا 23% ف2يا5 و 2.3% Mgo. تم تحقيق النتائج المثلى على جهاز مقياس المختبر عند التغذية 9 كجم / ساعة و - 3kV تطبيقها على الشاحن الدوار. وأفيد بأن كفاءة الفصل محدودة بسبب سوء تحرير المواد في الجسيمات الكبيرة وتداخل أحجام الجسيمات المختلفة في غرفة الفصل.

تم تحقيق نتائج أفضل عند معالجة عينة تغذية التعويم مع توزيع حجم الجسيمات أضيق من 1 إلى 0.1 مم. مع P الأولية2يا5 محتوى ما يقرب من 10%, تم الحصول على عينات المنتج مع ما يقرب من 25% ف2يا5 المحتوي, ف2يا5 استرداد 90%, ورفض 85% من الكوارتز. لوحظ هذا الكفاءة أظهرت أفضل بكثير من تلك التي تم الحصول عليها مع فاصل السقوط الحر مع نظام شحن أكثر تقليدية كما هو مستخدم من قبل Stencel [18] مما يدل على ميزة الشاحن الدوارة المصممة حديثا. معالجة تركيز التعويم الذي يحتوي على 31.7% ف2يا5 أدى إلى منتج أكبر من 35% ف2يا5 مع استرداد 82%. ولوحظ أن هذا التحسين أفضل من الممكن عن طريق التعويم.

هذا فاصل مقياس المختبر مع عرض نظام فصل من 7.5 ووصفت سم بأنها لديها قدرة 25 كجم / ساعة, ما يعادل 1/3 طن / ساعة / متر من العرض. ومع ذلك, أظهرت الآثار المبلغ عنها لمعدل التغذية على كفاءة فصل الخدمة أنه تم الحصول على حالات الفصل المثلى فقط 9 كجم / ساعة أو ما يزيد قليلا على ثلث القدرة الاسمية للنظام.

العام, وقد تم الحد من العمل السابق على الترقية الكهروستاتيكية من الهرفات الأورومتر بسبب الشحن النسبي من gangue المعقدة والتأثير الضار للآثار حجم الجسيمات, على وجه الخصوص, تأثير الغرامات. وشملت الغالبية العظمى من العمل فقط معدات النطاق المختبري مع عدم التحقق من أن النطاق التجاري, يمكن استخدام المعدات التي تعمل باستمرار. الاضافه الي ذلك, القدرات المنخفضة لمعدات المعالجة الكهروستاتيكية المتاحة جعلت التطبيقات التجارية غير اقتصادية.

2. القيود المفروضة على عمليات الفصل الكهروستاتيكية التقليدية

ارتفاع التوتر الأسطوانة أنظمة الفصل الكهروستاتيكية المستخدمة من قبل جروبو [10] وكولوهير وآخرون. [11] تستخدم عادة لرفع مستوى مجموعة متنوعة من المواد عندما يكون أحد المكونات أكثر موصلة من غيرها. في هذه العمليات, المواد التي يجب الاتصال بطبل على أسس أو لوحة عادة بعد المواد جزيئات يتوجب سلبا بتفريغ كورونا المؤينة. مواد موصلة ستفقد إمرتهم بسرعة ويتم طرح من الاسطوانة. غير- المواد الموصلة لا تزال تنجذب إلى طبل منذ التهمة سوف تتبدد ببطء أكبر، وسوف تسقط أو يتم نحى من طبل بعد الانفصال عن المواد إجراء.

الرسم التخطيطي التالي (الرقم 2) يوضح الميزات الأساسية لهذا النوع من فاصل. هذه العمليات هي

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

محدودة في القدرة بسبب الاتصال المطلوب من كل جسيم إلى طبل أو لوحة. وتقتصر فعالية هذه الفواصل لفة طبل أيضا على جزيئات من حوالي 0.1mm أو أكبر في الحجم بسبب الحاجة إلى الاتصال لوحة على الأرض وديناميات تدفق الجسيمات المطلوبة. جسيمات ذات أحجام مختلفة وسيكون أيضا ديناميات تدفق مختلفة بسبب تأثيرات القصور الذاتي وسيؤدي إلى فصل المتدهورة.

الرقم 2: فاصل طبل الالكتروستاتيكي (شيخ ويان, 2003 [22]

يرجع الاستخدام المحدود لحماية الفوسفات إلى الطبيعة غير الموصلة لكل من الفوسفات والمواد الغانغ النموذجية. لاحظ كولوهيليس في المقام الأول بعض إزالة الحديد والألومنيوم التي تحتوي على الجسيمات التي, بسبب طبيعتها الموصلة, هي "ألقيت" من الأسطوانة. وجود هذا النوع من المواد في خامات الفوسفات غير شائع. وأشار جروبو إلى أن المادة الوحيدة التي كانت "مثبتة" على الأسطوانة كـ "غير موصل" هي الغرامات, تشير إلى فصل حسب حجم الجسيمات بدلا من تكوين المواد. [9] مع استثناءات نادرة محتملة, خامات الفوسفات ليست قابلة للbeneficiation بواسطة فواصل الدوارة التوتر العالي.

كما تم استخدام فواصل أسطوانة الأسطوانة في التكوينات التي تعتمد على الشحن الثلاثي الكهربي للجسيمات بدلاً من الشحن الناجم عن التأين الناجم عن حقل التوتر العالي. واحد أو أكثر من أقطاب كهربائية متمركزة فوق الأسطوانة, مثل القطب "الثابت" المصور في الشكل 2, وتستخدم ل "رفع" جزيئات من تهمة المعاكس من سطح طبل. مثل هذا النظام استخدمه أبو زيد, اخرون. [16] الذين وجدوا أن تم تغيير كفاءة الفصل اعتمادا على القطبية وتطبيق الجهد من الأقطاب الكهربائية ثابتة. عملية جونسون [1] استخدام اختلاف آخر من فاصل أسطوانة طبل. ومع ذلك, القدرة المحدودة والكفاءة لنظام بكرة واحدة يؤدي إلى أنظمة معقدة جدا مثل يتضح في الشكل 1. وكما ذكر أعلاه, يبدو أن هذا التعقيد وعدم الكفاءة الشاملة للعملية حدبشدة من تطبيقها.

لا تقتصر حالات الفصل الثلاثي ة الكهربية على الفصل بين التوصيلي / المواد غير الموصلة ولكن تعتمد على ظاهرة نقل تهمة عن طريق الاتصال الاحتكاكي للمواد مع الكيمياء السطحية مختلفة. وقد استخدمت هذه الظاهرة في عمليات فصل "السقوط الحر" لعقود. ويتضح هذا النوع من العملية في الشكل 3. مكونات خليط من الجسيمات أولا تطوير رسوم مختلفة عن طريق الاتصال إما مع سطح معدني, كما هو الحال في شاحن تريبو, أو عن طريق الجسيمات إلى الجسيمات الاتصال, كما هو الحال في جهاز تغذية السرير المائع. كما تقع الجسيمات من خلال

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

المجال الكهربائي في منطقة القطب, يتم تحويل مسار كل جسيم نحو القطب من تهمة المعاكس. بعد مسافة معينة, يتم استخدام صناديق التحصيل لفصل الجداول. تتطلب المنشآت النموذجية مراحل فاصل متعددة مع إعادة تدوير كسر متوسط. تستخدم بعض الأجهزة تيارًا ثابتًا من الغاز للمساعدة في نقل الجسيمات عبر منطقة القطب الكهربائي.

الرقم 5: فاصل ثلاثي الكهرباء "السقوط الحر"

بدلا من الاعتماد فقط على الجسيمات إلى الجسيمات الاتصال للحث على نقل الشحن, العديد من الأنظمة من هذا النوع استخدام قسم "شاحن" تتألف من مادة مختارة مع أو بدون الجهد المطبق لتعزيز شحن الجسيمات. في الخمسينات, حقق Lawver باستخدام أجهزة مختلفة بما في ذلك مطحنة مطرقة ومطحنة قضيب لإعادة شحن المواد بين مراحل الفصل [4] فضلا عن أجهزة شحن لوحة بسيطة من مواد مختلفة. [5] [6] ومع ذلك, وخلص لاوفر إلى أن درجة حرارة المواد ذات أهمية قصوى وأن نقل شحنة الجسيمات فوق درجة الحرارة المحيطة يوفر نتائج أفضل من استخدام الشاحن. Ciccu وآخرون. [12] التحقيق في درجة نسبية لنقل تهمة وخلصت إلى أن المواد الغانغ طفيفة المكتسبة تهمة في المقام الأول من خلال الجسيمات الجسيمات الاتصال بسبب انخفاض احتمال تردد ارتطام مع لوحة شاحن. وهذا يوضح وجود قيود على استخدام أنظمة الشحن: يجب على جميع الجسيمات الاتصال سطح الشاحن بحيث يجب أن يكون معدل التغذية منخفضة نسبيا. يمكن تحسين الاتصال باستخدام الظروف المضطربة لنقل المواد أو باستخدام شاحن متحرك لمساحة سطح كبيرة. العمل الأخير من تاو [19] وبادا [20] وسوبهي [21] استخدام شاحن دوار ة مصممة خصيصا مع الجهد المطبق ولكن فقط على فاصل مختبر على نطاق صغير جدا. في حين أن هذا التصميم المحسن للشاحن قد ثبت أنه أعلى من الأنظمة القديمة, القدرات المثبتة على تجهيز هذه النظم لا تزال منخفضة جدا. [21]

هذا النوع من فاصل السقوط الحر لديه أيضا قيود في حجم الجسيمات من المواد التي يمكن معالجتها. يجب التحكم في التدفق داخل منطقة القطب للحد من الاضطرابات لتجنب "تلطيخ" الفصل. مسار الجسيمات الدقيقة أكثر أدخلها الاضطراب منذ الأيرودينامية سحب القوات في الجسيمات الدقيقة أكبر بكثير من قوي الجاذبية والكهرباء. يمكن التغلب على هذه المشكلة إلى حد ما إذا تمت معالجة المواد ذات نطاق حجم الجسيمات الضيقة نسبيًا. وشملت الكثير من البحوث التي نوقشت أعلاه مواد ما قبل الفحص في نطاقات مختلفة من الحجم من أجل تحقيق أقصى قدر من الفصل. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] على

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

الفرق من 8 إلى 20 وادي الملوك. الحزام, التي مصنوعة من البلاستيك غير إجراء, شبكة كبيرة مع حول 60% فتح المجال. يمكن للجسيمات أن تمر بسهولة من خلال الثقوب في الحزام. عند دخول الفجوة بين أقطاب كهربائية تنجذب الجسيمات المشحونة سلبا على قوات الحقل الكهربائي لأقطاب الإيجابية السفلي. الجسيمات المشحونة إيجابيا تنجذب إلى القطب العلوي مشحونة سلبا. سرعة الحزام تكرار حلقي مستمر متغير من 4 إلى 20 m/s. هندسة خيوط الاتجاه العرضي تعمل على اكتساح الجسيمات قبالة الأقطاب الكهربائية تتحرك لهم نحو نهاية السليم من الفاصل والعودة إلى منطقة القص العالية بين المقاطع تتحرك عكس ذلك من الحزام. نظراً لكثافة عدد الجسيمات مرتفع جداً داخل الفجوة بين الأقطاب (واحد تقريبا- الثالث ة الحجم مشغولة بالجسيمات) وهو قوة تحريكها تدفق, وهناك العديد من الاصطدامات بين الجزيئات وشحن الأمثل يحدث باستمرار في جميع أنحاء منطقة الفصل. تدفق التقلبات الحالية الناجمة عن أقسام الحزام معاكس تتحرك وإعادة الشحن المتواصل وفصل إعادة إنشاء فصل عداد متعدد المراحل الحالية ضمن جهاز واحد. هذا الشحن المستمر وإعادة شحن الجسيمات داخل الفاصل يزيل أي نظام "شاحن" مطلوب قبل إدخال المواد إلى الفاصل, وبالتالي إزالة قيود خطيرة على قدرة الفواصل الكهروستاتيكية الأخرى. إخراج هذا الفاصل اتجاهين, تركيز وبقايا, دون تيار ميدلينجس. لقد ثبت كفاءة هذا الفاصل ليكون معادلاً لحوالي ثلاث مراحل لفصل الحرة مع سلة ميدلينجس.

المعادن نهاية

الرقم 7: أساسيات فاصل حزام STET

فصل الجسيمات بكفاءة عالية أقل من 0.5 مم يجعل هذا خيارا مثاليا وثبت لفصل الغرامات (الغبار) من عملية طحن البوتاس الجافة. يمكن لفاصل STET معالجة مجموعة واسعة من أحجام الجسيمات بكفاءة دون الحاجة إلى التصنيف إلى نطاقات حجم ضيقة. بسبب الهياج الشديد, ارتفاع معدل القص بين الأحزمة المتحركة, والقدرة على التعامل مع الجسيمات الدقيقة جدا (<0.001 مم) قد يكون فاصل ST فعالاً في فصل النحيفات العضوية في خام الفوسفات حيث فشلت الفواصل الكهروستاتيكية الأخرى.

3.1 رأس المال وتكاليف التشغيل

تم تكليف دراسة التكاليف المقارنة من قبل STET وأجريت من قبل شركة Soutex. [25] ستيكس كيبيك "كندا" على أساس الشركة الهندسية مع خبرة واسعة في كل من التعويم الرطب وتقييم عملية الفصل الكهربائي والتصميم. قارنت الدراسة رأس المال وتكاليف التشغيل لعملية فصل الحزام الثلاثي الكهربية بتعويم الزبد التقليدي لخير خام الباريت منخفض الدرجة. وقدرت تكاليف التشغيل تشمل التشغيل العمل, صيانة, الطاقة (الكهربائية والوقود), والمواد الاستهلاكية (على سبيل المثال, تكاليف الكاشف الكيميائي لتعويم). تكاليف المدخلات تستند إلى القيم النموذجية لمصنع افتراضية تقع بالقرب من معركة الجبل, الولايات المتحدة الأمريكية في ولاية نيفادا. تم حساب التكلفة الإجمالية للملكية أكثر من عشر سنوات من التكاليف الرأسمالية والتشغيلية بافتراض

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

8% معدل الخصم. نتائج مقارنة التكلفة موجودة كنسب مئوية النسبي في الجدول 3. الجدول 3. مقارنة بين تكلفة لتجهيز كبريتات الباريوم

تكلفة الشراء الإجمالية للمعدات الرأسمالية لعملية فصل الحزام الثلاثي الكهربية أقل قليلاً من التعويم. ولكن عندما يتم حساب إجمالي النفقات الرأسمالية لتشمل تركيب المعدات, الأنابيب والتكاليف الكهربائية, وتكاليف بناء العملية, الفرق كبير. التكلفة الرأسمالية الإجمالية لعملية فصل الحزام الثلاثي الكهربائي هي 63.2% من تكلفة عملية التعويم. انخفاض كبير في تكلفة عملية الجافة النتائج من ورقة تدفق أبسط. تكاليف التشغيل لعملية فصل الحزام الثلاثي الكهربية هي 75.5% من عملية التعويم بسبب انخفاض احتياجات الموظفين التشغيليين بشكل رئيسي وانخفاض استهلاك الطاقة.

التكلفة الإجمالية لملكية عملية فصل الحزام الثلاثي الكهربية أقل بكثير من التعويم. مؤلف الدراسة, شركة سوتكس, خلصت إلى أن عملية فصل الحزام triboelectrostatic يوفر مزايا واضحة في CAPEX, OPEX, والبساطة التشغيلية.

4. موجز

في حين أن beneficiation من خامات الفوسفات عن طريق العمليات الكهروستاتيكية الجافة وقد حاول من قبل مختلف الباحثين منذ عام 1940 كان هناك استخدام الحد جدا من هذه العمليات على نطاق تجاري. ويرجع النجاح المحدود إلى مجموعة متنوعة من العوامل التي تعزى إلى تصاميم أنظمة الفواصل وتعقيد الأوريس.

إعداد الأعلاف (درجه الحراره, تصنيف حجم, تكييف وكلاء) له تأثير كبير على أداء أنظمة الفصل. فرص لمزيد من العمل في هذا المجال, على وجه الخصوص استكشاف عوامل تكييف كيميائية لتعزيز الشحن التفاضلي للجسيمات لتمكين المزيد من الكفاءة في الفصل اللاحق. قد يؤدي استخدام هذه العوامل تعديل تهمة في العمليات التي يمكن أن beneficiate بنجاح خامات مع المواد المعقدة gangue, بما في ذلك كل من السيليكات والكربونات.

في حين يستمر العمل على زيادة صقل هذه الأساليب, القيود الأساسية على النظم الكهروستاتيكية التقليدية تشمل القدرة, اللازمة لمراحل متعددة لرفع مستوى كاف من خام, والمشاكل التشغيلية الناجمة عن الغرامات. من أجل تطبيقات قابلة للتطبيق على نطاق تجاري للتقنيات المختبرية المثبتة, يجب إجراء تحسينات كبيرة لضمان موثوق بها, التشغيل المستمر دون تدهور الكفاءة.

يوفر فاصل STET triboelectric لصناعة معالجة المعادن وسيلة لbeneficiate المواد الدقيقة مع تكنولوجيا جافة تماما. عملية صديقة للبيئة يمكن القضاء على المعالجة الرطبة والتجفيف المطلوب من المواد النهائية. تعمل عملية STET بسعة عالية - تصل إلى 40 طن في الساعة بواسطة آلة مدمجة. يمكن لفاصل STET معالجة مجموعة واسعة من أحجام الجسيمات بكفاءة دون الحاجة إلى التصنيف إلى نطاقات حجم ضيقة. بسبب الهياج الشديد, ارتفاع معدل القص بين الأحزمة المتحركة, والقدرة على التعامل مع الجسيمات الدقيقة جدا (<0.001 مم) قد يكون فاصل STET فعالاً في فصل النحافة عن أوهرس الفوسفات حيث فشلت الفواصل الكهروستاتيكية الأخرى. استهلاك الطاقة منخفض, تقريبا 1-2 كيلوواط ساعة/طن من المواد المصنعة. منذ الانبعاثات المحتملة الوحيدة للعملية هو الغبار, السماح عادة ما يكون من السهل نسبيا.

J.D. بيتنر وآخرون/ بروسديا للهندسة 00 (2015) 000–000

مراجع

[1]ح. ب. جونسون, تجهيز تركيز المعادن الحاملة للفوسفات, الولايات المتحدة براءات الاختراع # 2,135,716, تشرين الثاني/نوفمبر, 1938

[2]ح. ب. جونسون, تجهيز تركيز المعادن الحاملة للفوسفات, الولايات المتحدة براءات الاختراع # 2,197,865, نيسان/أبريل, 1940.

[3]أو.سي. رالستون, الفصل الالكتروستاتيكي مختلطة من المواد الصلبة الحبيبية, شركة السفير للنشر, نفدت, 1961.

[4]J.E. لاوفر, طريقة المبيد الخام الولايات المتحدة براءات الاختراع 2723029 تشرين الثاني/نوفمبر 1955

[5]J.E. لاوفر, النفية غير معدني المعادن. الولايات المتحدة براءات الاختراع 2,754,965 تموز/يوليه 1956

[6]J.E. لاوفر, beneficiation من خامات الفوسفات الولايات المتحدة براءات الاختراع 3,225,923 ديسمبر 1965

[7]ج. ج. كوك, لذلك فإن طريقة وأجهزة الbeneficiation, الولايات المتحدة براءات الاختراع # 2,738,067, آذار/مارس, 1956

[8]J.E. لاوفر, النفية غير معدني المعادن. الولايات المتحدة براءات الاختراع 2,805,769 أيلول/سبتمبر 1957

[9]د. ز. فواسبي, فصل حر للفوسفات وجزيئات الكالسيت, تقرير تقدم مختبر بحوث المعادن, كانون الأول/ديسمبر, 1966

[10]Jg. جروبو, الفصل الكهروستاتيكي للفوسفات في ولاية كارولينا الشمالية, تقرير مختبر أبحاث المعادن في جامعة ولاية كارولينا الشمالية

# 80-22-ف, 1980

[11]أ. ب. كولوهيليس, ماجستير. هوانغ, استخراج وتنقية الجافة من الحصى الفوسفات من الصخور تشغيل الألغام, الولايات المتحدة براءات الاختراع # 3,806,046, نيسان/أبريل 1974

[12]R. سيسكو, ج. دلفة, جي بي. ألفانو, ف. كاربيني, L. كوريلي, ف. سابا1972 بعض اختبارات الفصل الكهروستاتيكي المطبقة على الفوسفات مع غانغ الكربونات', المؤتمر الدولي لمعالجة المعادن, جامعة كالياري, إيطاليا

[13]R. سيسكو, M. غياني, الاستفادة من أوهرالفوسفات الرسوبي الهزيل عن طريق تعويم انتقائي أو فصل الكهروستاتيكي, الاجراءات, مؤتمر الاتحاد الدولي للعلاقات 1993, 135-146.

[14]R. سيسكو, M. غياني, ز. فيرارا الشحن الثلاثي الانتقائي للجسيمات للفصل, كونا مسحوق ومجلة الجسيمات 1993, 11, 5-15.

[15]ن. س. حمود, A.E. خازباك, م.. علي, 1977 عملية لرفع مستوى الفوسفات المعقد الهزيل غير المؤكسد في هضبة أبو طرطور

(الصحراء الغربية)". المؤتمر الدولي لمعالجة المعادن.

[16]أ.ز.م. أبو زيد, A.E. خازباك, S.A. حسن, رفع مستوى الهرفات الفوسفاتية عن طريق الفصل الكهربائي, تغيير نطاقات معالجة المعادن, 1996, 161-170.

[17]أ.ز.م. أبو زيد, العلاج المادي والحراري لأواني الفوسفات - نظرة عامة, المجلة الدولية لمعالجه المعادن, 2008, 85, 59-84.

[18]ط.. ستينسيل, X. جيانغ النقل الهوائي, الBeneficit ثلاثية الكهربية لصناعة الفوسفات فلوريدا, التقرير النهائي المعد لمعهد فلوريدا لأبحاث الفوسفات, مشروع FIPR 01-02-149R, كانون الأول/ديسمبر 2003.

[19]د. تاو, M. الهودي, دراسة beneficiation من الفوسفور Eshidiya باستخدام فاصل ثلاثي الكهربية الدوارة, علوم وتكنولوجيا التعدين 20 (2010) pp. 357-364.

[20]S. يا. بادا, ي... الصقر, ر. م.س. الصقر, سي., بيرغمان, دراسة جدوى على تركيز ثلاثي الكهربية <105ميكرومتر خام الفوسفات. مجلة معهد الجنوب الأفريقي للتعدين والمعادن, أيار/مايو 2012, 112, 341-345.

[21]A. صبحي, د. تاو, تقنية RTS مبتكرة لتجفيف الفوسفات, سيمفوس 2013 – 2Nd الندوة الدولية للابتكار والتكنولوجيا لصناعة الفوسفات. هندسة بروسيديا, المجلد. 83 PP 111-121, 2014.

[22]ي. كبار السن, ه. يان, 2003. "eForce.- أحدث جيل من الفاصل الكهروستاتيكي لصناعة المعادن الملقدة. مؤتمر المعادن الثقيلة, جوهانسبرغ, معهد جنوب أفريقيا للتعدين والمعادن.

[23]L. العلامات التجارية, ف-م. بير الأول. ستال,الفصل الالكتروستاتيكي, وايلي-فيش فيرلاغ غمب& شركة, 2005.

[24]J.D. بيتنير, ف. ج. حراش, S.A. جاسيورووسكي, لوس انجليس. كانيلوبولوس, ح. جويتشيرد, فاصل الحزام triboelectric للاستفادة معادن الدقيقة, سيمفوس 2013 – 2Nd الندوة الدولية للابتكار والتكنولوجيا لصناعة الفوسفات. هندسة بروسيديا, المجلد. 83 PP 122-129, 2014.

[25]J.D. بيتنير, K.P. فلين, ف. ج. حراش, توسيع تطبيقات في فصل المعادن triboelectric الجافة, أعمال المؤتمر السابع والعشرون تجهيز المعادن الدولية – إيمبك 2014, سانتياغو, شيلي, أكتوبر 20 – 24, 2014.