Электрастатычнае Узбагачэнне фасфатных руд: Агляд апошніх работ і абмеркаванне самаробнага Падзел сістэмы

Даступна ў Інтэрнэце па адрасе www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

www.elsevier.com/locate/procedia

3ы Міжнародны сімпозіум па інавацыях і тэхналогіях у фасфатнай прамысловасці

Электрастатычнае Узбагачэнне фасфатных руд: Агляд апошніх работ

і абмеркаванне ўдасканаленай сістэмы падзелу

J.D. Биттнера, S.A.Gasiorowskiа, F.J.Hrachа, H. Guicherdб *

аST Equiment і тэхналогіі ТАА, Нидхэм, Масачусэтс, ЗША

бST абсталяванне & Тэхналогія ТАА, Авіньён, Францыя

абстрактны

Ўзбагачэнне фасфатных руд сухіх электрастатычных працэсаў было прадпрынята рознымі даследчыкамі з 1940-х гадоў. Якая ляжыць у аснове прычына распрацоўкі сухіх працэсаў для аднаўлення фасфату з'яўляецца абмежаваным колькасцю вады ў некаторых засушлівых рэгіёнах, флотация хімічныя затраты, і выдаткі па ачыстцы сцёкавых вод. У той час як электрастатычныя працэсы не могуць забяспечыць поўную альтэрнатыву флотации, ён можа быць прыдатны ў якасці дадатку для некаторых патокаў, такіх як зніжэнне штрафаў / шламов ўтрымання руды перад флотацией, перапрацоўка хвастоў флотации для аднаўлення страчанага прадукту, і звесці да мінімуму ўздзеянне на навакольнае асяроддзе. Хоць вялікая праца была выкананая з выкарыстаннем як высокага нацяжной роліка і FreeFall сепаратары ў лабараторных маштабах, адзінае доказ камерцыйнай ўстаноўкі з'яўляецца каля 1940 Працэс «Джонсан» у Pierce Mine FL; Там няма ніякіх сведчанняў ў літаратуры бягучага камерцыйнага выкарыстання электрастатыкі, хоць моцны цікавасць сухіх працэсаў па-ранейшаму для выкарыстання ў засушлівых рэгіёнах. Розныя даследчыя праекты паведамленыя падкрэсліваюць, што падрыхтоўка сыравіны (тэмпература, класіфікацыя памеру, кандыцыянуюць агенты) аказваюць істотны ўплыў на прадукцыйнасць. У той час як некаторыя добрыя падзелу былі дасягнуты шляхам выдалення дыяксіду крэмнія з фасфатаў, і з меншай колькасцю прыкладаў кальцыту і даламіту з фасфату, вынікі менш станоўчыя, калі множныя прымешкі прысутнічаюць. Навукова-даследчая работа працягваецца ўдакладніць гэтыя метады, але прынцыповыя абмежаванні на звычайных электрастатычных сістэм ўключаюць у сябе нізкую ёмістасць, патрэба ў некалькі этапаў для адэкватнай мадэрнізацыі руды, і эксплуатацыйныя праблемы, выкліканыя штрафамі. Некаторыя з гэтых абмежаванняў могуць быць пераадолены з дапамогай новых электрастатычных працэсаў, уключаючы трибоэлектрические істужачны сепаратар.

© 2015 аўтары. Апублікавана Elsevier Ltd.

Peer-агляд пад кіраўніцтвам Навуковага камітэта SYMPHOS 2015.

ключавыя словы: фасфат, электрастатычны; падзел; карысныя выкапні; тонкія часціцы; сухі працэс

*Адпаведны аўтар: тэлефон: +33-4-8912-0306 электронная пошта адрас: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 аўтары. Апублікавана Elsevier Ltd.

Peer-агляд пад адказнасцю Навуковага камітэта SYMPHOS 2015.

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

1. Паведамляецца, праца па электрастатычных ўзбагачэнні фасфатных руд

Канцэнтрацыі фасфату з прыродных руд ўжо даўно ажыццяўляецца з дапамогай розных метадаў, выкарыстоўваючы часам значныя колькасці вады,. аднак, з-за недахопу вады ў розных фасфатных радовішчах па ўсім свеце, а таксама павелічэнне выдаткаў на выдачу дазволаў і ачысткі сцёкавых вод, распрацоўка эфектыўнай, эканамічны сухі працэс з'яўляецца вельмі пажаданым.

Метады сухога электрастатычнага перапрацоўкі фасфатных руд былі прапанаваны і прадэманстраваны на малых маштабах для больш 70 гадоў. аднак, камерцыйнае прымяненне гэтых метадаў былі вельмі абмежаваныя. «Джонсан працэс» [1] быў выкарыстаны камерцыйна, пачынаючы з 1938 на працягу пэўнага перыяду часу на заводзе амерыканскай хімічнай кампаніі Сельскагаспадарчай каля Pierce Фларыды ЗША. Гэты працэс выкарыстоўваецца вельмі складанай серыі ролікавых электродаў (фігура 1) для мульты канцэнтрацыі фасфатнай стадыі аднаўлення ад deslimed прамыванняў хвастоў, флотационные канцэнтраты папярэдніх, або хвастоў флотации. пачынаючы з 15.4% P2О5 і 57.3% нерастваральны матэрыял у тонкіх хвостохранилищах, шляхам спалучэння класіфікацыі памеру, обесшламливание, і предобусловливание высушаных хвастоў, матэрыял з 33.7% P2О5 і толькі 6.2% нерастваральны здабывалі. У іншым прыкладзе, мадэрнізацыя флотационных хвастоў з 2.91% P2О5 У выніку прадукт 26.7% P2О5 з 80% аднаўленне. Джонсан адзначыў, што гэта было неабходна для лячэння прамыванняў хвастоў з хімічнымі рэагентамі, звычайна выкарыстоўваюцца ў фасфатнай флотации, каб атрымаць высокую ступень фасфату і аднаўленне. У прыватнасці, ён згадвае аб эфектыўнасці мазуту і тоўстых кіслот у якасці рэагентаў.

фігура 1, Патэнт Джонсан працэс і прылада ліста патоку ЗША 2,135,716 і 2,197,865, 1940 [1][2]

Хоць гэтая прамысловая ўстаноўка цытуецца ў літаратуры, пачынаючы аб 1938, не ясна, наколькі шырока і як доўга выкарыстоўвалі гэты працэс. У сваім рэзюмэ аб статусе электрастатычных падзелаў да 1961, О. З. Ролстон

[3]піша, што пяць вялікіх сепаратараў Johnson былі ўсталяваныя кожная апрацоўка аб 10 т / гадзіну -20 сетка Праўнік. Кожны сепаратар быў 10 валкі высокага з прыкладзеным напругай 20 кВ. не былі ўстаноўленыя ніякія іншыя прамысловых маштабаў фасфатных канцэнтратараў з дапамогай электрастатыкі ў Фларыдзе ў адпаведнасці з Ральстоном. На падставе апісання тэхналагічнага абсталявання, аўтары

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

прыйшоў да высновы, што агульная магутнасць працэсу была даволі нізкай ў адносінах да магутнасці іншых працэсаў, такая, як вільготная флотационный. Нізкі патэнцыял і выдаткі на сушку падачы руды з мокрай здабычы ў Фларыдзе, верагодна, прычынай абмежавання далейшага прымянення працэсу ў 1940-х і 1950-х гадоў.

У 1950-х і 1960-х рабочых для міжнароднай Minerals & карпарацыя Chemicals (IMC) даследаваў прымяненне сухіх электрастатычных працэсаў падзелу для ўзбагачэння мінеральнага. Фларыдскай апрацоўкі фасфатнага руды ўяўляюць асаблівую цікавасць для IMC. ИМК працы выкарыстоўвалі свабоднае падзенне канструкцыі сепаратара часам з часціцай зарадкі падвышаецца за кошт праходжання праз мешалкай ці ўдарнага, такіх як малаток або стрыжневы млыне. [4] наступны патэнт [5] уваходзяць некаторае павелічэнне падзелу з выкарыстаннем зарадных прылад з розных матэрыялаў, хоць канчатковы патэнт ў серыі

[6]прыйшоў да высновы, што кантакт часціц зарадкі пры падвышанай тэмпературы (>70° F) быў больш эфектыўны, чым пры выкарыстанні сістэмы зараднай прылады. Характэрныя прыклады вынікаў, прадстаўленых у гэтых патэнтах прыведзены ў табліцы 1.

табліца 1. Адзначаныя вынікі міжнароднай Minerals & Хімічныя рэчывы Патэнты 1955-1965

Розныя патэнты IMC даследавалі ўплыў памеру часціц, у тым ліку апрацоўкі розных скарачэнняў экрана незалежна адзін ад аднаго, хоць невялікая праца ўдзельнічае вельмі добра (<45 мкм) часціцы. Пробоподготовка адрозніваліся, уключаючы рэгуляванне тэмпературы, папярэдне прамывання і сушкі, і розныя спосабы сушкі (непрамая сушка, флэш-сушкі, цеплавыя лямпы з канкрэтным ВК дыяпазонах даўжынь хваль). розныя прымешкі (г.зн.. сілікаты, карбанаты супраць) Неабходныя розныя метады апрацоўкі і папярэдняй апрацоўкі для аптымізацыі падзелу. У той час як ясна з патэнтавых апісанняў, IMC спрабуе распрацаваць камерцыйны працэс маштабнага, Вывучэнне літаратуры не азначае, што такая ўстаноўка была калі-небудзь пабудаванае і працуе на любым IMC сайце.

У 1960-я гады працы ў прыватнасці на змяшчае карбанат фасфатныя руды з Паўночнай Караліны была праведзена ў лабараторыі Універсітэта штата Паўночная Караліна Minerals Research, [9] Выкарыстанне лабараторнага маштабу, свабоднае падзенне сепаратара і сінтэтычная сумесь карбанату і фасфат абалонкі галечных флотационного канцэнтрату ў вельмі вузкім дыяпазоне памераў (-20у +48 меш), даследаванні паказалі, што предобусловливание матэрыял з кіслатой або якія чысцяць тлустымі кіслотамі ўплывае на адносны зарад фасфату, як станоўчыя або адмоўныя. Адносна былі атрыманы рэзкія падзелу. аднак, пры выкарыстанні прыроднага сыравіны, які змяшчае значная колькасць штрафаў, толькі бедныя падзел было магчыма. Лепш аддзяленне ад згодна са справаздачнасцю астатку ад мадэрнізацыі флотационного з пачатковым Р2О5 канцэнтрацыя 8.2% здабываюць прадукт 22.1% P2О5. Няма ўзровень аднаўлення не паведамлялася. асабліва, адна з паведамленых цяжкасцяў быў нарост штрафаў на раздзяляльных электродах.

Дадатковая работа па электрастатычнай сепарацыі Паўночнай Караліны фасфату з выкарыстаннем высокага напружання тыпу роліка сепаратар

[10]прыйшоў да высновы, што ў той час як падзел фасфату і кварца было магчыма, Кошт сушкі была надмерна. аднак, пры ўмове, што кальцыніраванай фасфатныя руды з'яўляюцца сухімі, Даследчыкі выказалі здагадку, што электрастатычнае падзел такіх руд можа быць магчымым. Падзел прокаленный фасфатаў было дрэнным у працы паведамлялася. Падзел, як уяўляецца, звязана з памерам часціц, а не кампазіцыі. Прапанаваныя меры ўключаюць выкарыстанне іншых электрастатычных сістэм падзелу, рэагенты для павышэння часціц зарадкі характарыстыкі і вельмі блізка экрана праклейвання матэрыялаў. Там няма ніякіх доказаў таго, што любое наступная праца была праведзена па гэтым праекце.

Некалькі раней працы з выкарыстаннем высокага напружання ролікавыя сепаратары [11] паспяхова выдаленыя з алюмінія і злучэнні жалеза з ўступнага рудніка руды з Фларыды. руду сушаць, раздушаны, і старанна памер перад падзелам. P2О5 канцэнтрацыя была нязначна павялічана з 30.1% у 30.6% але выдаленне злучэнняў алюмінія і жалеза дазволіла значна лепш наступнае аднаўленне з дапамогай метадаў флотации. Гэтая праца ілюструе выкарыстанне электрастатычнага сепаратара для вырашэння праблемы з канкрэтнай руды, якая абмяжоўваецца звычайнай мокрай апрацоўкі.

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

Нароўні з даследаваннямі ў падзеле многіх іншых матэрыялаў, Ciccu і супрацоўнікі выпрабавалі падзел розных фасфатных руд, уключаючы крыніцы з Індыі, Алжыр, Туніс, і Ангола. [12] Электрастатычнае падзел ўяўляе цікавасць у якасці альтэрнатывы флотации з эканамічнага пункту гледжання з-за таго, што вялікія паклады фасфатаў сустракаюцца ў засушлівых рэгіёнах. [13] Выкарыстанне лабараторнага маштабу вольнага падзення сепаратараў з «турбакампрэсарам», гэтыя даследчыкі змаглі атрымаць вынікі падзелу, аналагічныя флотационные працэсы з руд з адносна простых жыльных кампазіцый. канкрэтна, яны выявілі, што фасфат станоўча зараджаны ў прысутнасці дыяксіду крэмнія, але адмоўны вынік у прысутнасці кальцыту. аднак, калі руда ўтрымоўвала значная колькасць як дыяксід крэмнію і карбанат, электрастатычнае падзел было бедным і флотационные працэсы апынуліся больш гнуткімі для атрымання практычных падзелаў. З даследаванняў ўплыву турбакампрэсара на зарадку асобных часціц, гэтыя даследчыкі прыйшлі да высновы, што жыльных матэрыял, загружаны ў першую чаргу за кошт кантакту часціца-часціца, а не кантакт з паверхнямі турбакампрэсара. [13] [14] Зарадка была таксама вельмі адчувальная да тэмпературы матэрыялу, з добрым падзелам толькі атрымліваюцца вышэй 100 ° C. дадаткова, наяўнасць тонкага матэрыялу выклікала праблема ў сепаратары і добрыя вынікі залежаць ад стараннага праклейвання часціц у да трох дыяпазонаў памераў перад падзелам. Кароткі выклад вынікаў гэтай групы прадстаўлены ў табліцы 2. няма поўнай- маштаб прымянення, па ўсёй бачнасці, былі рэалізаваны на аснове гэтай працы.

табліца 2. Адзначаныя вынікі Ciccu, і. аль. ад лабараторнага маштабу вольнага падзення сепаратараў

Электрастатычнае падзел егіпецкага руды было вывучана Хаммудом, і іншыя. з выкарыстаннем лабараторнага маштабам вольнага падзення сепаратара. [15] Руда ўтрымоўвала ў першую чаргу выкарыстоўваецца дыяксід крэмнія і іншыя нерастваральныя з пачатковым Р2О5 канцэнтрацыя 27.5%. Выдзелены прадукт меў P2О5 канцэнтрацыя 33% з 71.5% аднаўленне.

Дадатковае даследаванне егіпецкай руды з галоўным чынам крамяністыя жыльных праводзілі Abouzeid, і іншыя. з выкарыстаннем лабараторных ролікавага сепаратара. [16] Даследчыкі адмыслова імкнуліся вызначыць сухія метады, каб сканцэнтраваць і / або абяспыльвання фасфатных руд у раёнах з дэфіцытам вады. Гэта даследаванне атрымліваецца прадукт з 30% P2О5 з матэрыялу, які падаецца з 18.2 % P2О5 з аднаўленнем 76.3 % пасля дбайнай праклейвання матэрыялу ў вузкі дыяпазон паміж 0.20 мм і 0.09 мм.

У наступнай агляднай артыкуле, якія ахопліваюць увесь спектр абагачальных працэсаў для аднаўлення фасфату, Abouzeid паведамлялася, што ў той час як электрастатычныя метады падзелу былі паспяховымі ў мадэрнізацыі фасфатных руд шляхам выдалення дыяксіду крэмнія і карбанаты, нізкая магутнасць сепаратараў даступных абмяжоўвае іх выкарыстанне для прамысловай вытворчасці. [17]

Вывучана Электрастатычнае падзел Фларыда руд нядаўна Stencel і Цзянь з выкарыстаннем лабараторнага патоку наглядальным бясплатна- падзельнік. [18] Мэтай было вызначыць альтэрнатыўную або дадатковую схему апрацоўкі на даўно выкарыстоўваюцца сістэмы флотации, так як флотационные не можа быць выкарыстаны на матэрыяле менш 105 мкм. Гэты выдатны матэрыял проста звалкі, што прыводзіць да страты амаль 30% фасфату першапачаткова здабытыя. Яны пратэставалі deslimed сырой руды, тонкая падача флотационнога, хмулацей флотационный канцэнтрат, і канчатковыя флотационные канцэнтраты, атрыманыя з двух заводаў па перапрацоўцы ў Фларыдзе з хуткасцю падачы да 14 кг / гадзіну ў лабараторным сепаратары. Добрыя вынікі падзелу былі паведамленыя з тонкай падачай флотационной (+0.1 мм; ~ 12% Р2О5) ад адной крыніцы, які быў павышаны да 21-23% P2О5 у два праходу з 81- 87% P2О5 аднаўлення шляхам адмовы ў першую чаргу нерастваральны кремнезем. Аналагічныя вынікі былі дасягнуты, калі трибозаряжания падачы з выкарыстаннем альбо пневмотранспорта трубкі або верціцца Трыбой зараднай прылады.

Зусім нядаўна паведамілі, даследаванне электрастатычнага падзелу фасфатных руд, якія ўдзельнічаюць сістэмы, прызначаныя для лепшай аптымізацыі зарадкі матэрыялаў перад увядзеннем у гравітацыйным сепаратар, Тао і Аль-Hwaiti [19] вызначыў, што не было камерцыйным выкарыстаннем электрастатыкі для фасфату узбагачэння з-за нізкія сістэмы

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

прапускная здольнасць, нізкая эфектыўнасць і неабходнасць працы з вузкім размеркаваннем памеру часціц. Гэтыя даследчыкі адмыслова імкнуліся пераадолець шчыльнасць нізкага зараду часціц, звязаную з сістэмамі, якія залежаць ад часціцы да кантакту часціц або уздзеянняў на простую сістэме зарадкі. Праца з іарданскай руды з дыяксідам крэмнія ў першую чаргу жыльных, матэрыял здрабнелі да -1.53 мм і асцярожна адмовіўся, каб выдаліць матэрыял ніжэй 0.045 мм. Невялікі лабараторны маштаб вольнага падзення сепаратар быў абсталяваны нядаўна распрацаваным верціцца зарадная прылада, прызначанае з нерухомым цыліндрам і верціцца барабанам, або зарадная прылада, і колцавую прастору паміж імі. Знешні крыніца харчавання быў выкарыстаны, каб прымяніць электрычны патэнцыял паміж хутка верціцца барабанам і нерухомым цыліндрам. Пасля зарадкі пры кантакце з які верціцца барабанам, часціцы пераходзяць у звычайнае вольным падзенні. праца з 100 грам памеру партыі і, пачынаючы з адхіленне падачай P2О5 змест 23.8%, пасля таго, як два праходу канцэнтрату з да 32.11% P2О5 быў адноўлены, хоць толькі з агульным аднаўленнем 29%.

У мэтах для ўзбагачэння фасфатных штрафаў (< 0.1 мм), Бад і інш. выкарыстаў свабоднае падзенне сепаратар з якая верціцца сістэмай зарадкі вельмі падобныя, што і Тао.[20]. Зыходны матэрыял быў з флотационного канцэнтрату, які змяшчае штрафы з Р2О5 з 28.5%. прадукт 34.2% P2О5 была адноўлена, але зноў з нізкай хуткасцю аднаўлення 33.4%.

Гэта «ротарны triboelectrostatic вольнага падзенне сепаратар» быў зноў ужыты да сухога ўзбагачэнні фасфатаў Sobhy і Тао. [21] Праца з здробненай даламітавай фасфатнай галькай з Фларыды з вельмі шырокім дыяпазонам памераў часціц (1.25 мм – <0.010 мм), фасфатных канцэнтрат з 1.8% MgO, і 47% P2О5 Аднаўленне было выраблена з сыравіны, пачынаючы прыкладна з 23% P2О5 і 2.3% MgO,. Аптымальныя вынікі па лабараторнага прыладзе былі дасягнуты пры кармленні 9 кг / ч і - 3kV прымяняецца да верціцца зараднай прылады. Эфектыўнасць падзелу, як паведамлялася, абмежавана як дрэннае вызваленнем матэрыялу ў буйных часціцах і інтэрферэнцыі розных памераў часціц у камеры падзелу.

Найлепшыя вынікі былі дасягнуты пры апрацоўцы ўзору падачы флотации з больш вузкім размеркаваннем па памерах часціц 1 у 0.1 мм. Пры пачатковай P2О5 ўтрыманне прыкладна 10%, Ўзоры прадукту былі атрыманы з прыкладна 25% P2О5 змест, P2О5 аднаўленне 90%, і адмова ад 85% кварца. Гэта прадэманстравала эфектыўнасць была адзначана як значна лепш, чым атрыманы з дапамогай вольнага падзення з больш традыцыйнай сістэмай зарадкі, якія выкарыстоўваюцца Stencel [18] дэманструючы перавага новай канструкцыі паваротнага зараднай прылады. Апрацоўка флотационного канцэнтрату, які змяшчае 31.7% P2О5 у выніку прадукту больш, чым 35% P2О5 з аднаўленнем 82%. Гэта абнаўленне было адзначана, каб быць лепш, чым гэта магчыма флотацией.

Гэты лабараторны маштаб сепаратар з шырынёй сістэмы падзелу 7.5 см быў апісаны як мае ёмістасць 25 кг / гадзіну, што эквівалентна 1/3 т / г / метр шырыні. аднак, Паведамляю эфекты хуткасці падачы на ​​эфектыўнасці сепарацыі паказалі, што аптымальныя падзелу былі атрыманы пры толькі 9 кг / ч або крыху больш за адну траціны намінальнай магутнасці сістэмы.

ў цэлым, папярэдняя праца па электрастатычнай мадэрнізацыі фасфатных руд было абмежавана адносным зараджаных комплексу жыльных і шкоднага ўплыву размерных эфектаў часціц, у прыватнасці, эфект штрафаў. Большая частка працы, звязаная толькі маштаб абсталяванне лабараторыі без праверкі, што ў прамысловым маштабе, бесперапынна кіраванае абсталяванне можа быць выкарыстана. дадаткова, нізкія магутнасці наяўнага электрастатычнага тэхналагічнага абсталявання зрабілі камерцыйныя прыкладання неэканамічна.

2. Абмежаванні звычайных электрастатычных працэсаў падзелу

Высокае напружанне ролікавыя электрастатычныя сістэмы падзелу, якія выкарыстоўваюцца Groppo [10] і інш Kouloheris. [11] звычайна выкарыстоўваюцца для абнаўлення розных матэрыялаў, калі адным з кампанентаў з'яўляецца больш праводзяць, чым іншыя. У гэтых працэсах, матэрыял павінен звязацца з заземленым барабанам або пласцінамі, як правіла, пасля таго, як матэрыяльныя часціцы адмоўна зараджаны іянізавальным каронным разрадам. Якія праводзяць матэрыялы губляюць свой зарад і хутка выкінуць з барабана. ня- Які праводзіць матэрыял па-ранейшаму прыцягваюць да барабану, бо зарад будзе рассейваць больш павольна і будзе падаць або шчотку з барабана пасля аддзялення ад праводзіць матэрыялу.

Наступная дыяграма (фігура 2) ілюструе асноўныя рысы гэтага тыпу сепаратара. гэтыя працэсы

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

абмежавана ў ёмістасці з-за патрабаваны кантакт кожнай часціцы да барабана або пласціне. Эфектыўнасць гэтых валкоў барабана сепаратары таксама абмежаваныя часціц каля 0,1 мм або больш па памеры, як з-за неабходнасці, каб звязацца з заземленай пласцінай і неабходнай дынамікі патоку часціц. Часціцы розных памераў таксама маюць розную дынаміку патоку з-за інэрцыйныя эфекты і прывядуць да пагаршэння падзелу.

фігура 2: Барабан электрастатычны сепаратар (Старэйшы і Ян, 2003 [22]

Абмежавана спробы прымянення да фасфату Узбагачэнне звязана з які не праводзіць прыроды абодвух фасфатаў і тыповых жыльных матэрыялу. Kouloheris назіраецца ў першую чаргу некаторы выдаленне жалеза і алюмінія, які змяшчае часціцы,, з-за іх прыроды якая праводзiць, якія «кінулі» з ролікам. Наяўнасць такога роду матэрыял у фасфатных рудах не з'яўляецца распаўсюджанай з'явай. Groppo адзначыў, што адзіны матэрыял, які быў «прыціснуты» да роліка, як «не-правадыр» быў штрафы, што паказвае на падзел па памеры часціц, а не складу матэрыялу. [9] З магчымымі рэдкімі выключэннямі, фасфатныя руды не паддаюцца ўзбагачэнне з дапамогай высокага напружання ролікавых сепаратараў.

Барабанныя ролікавыя сепаратары таксама былі выкарыстаны ў канфігурацыях, якія належаць на трибоэлектрическом зарадзе часціц, а не зарадкі, індукаваных іянізацыі, выкліканых полем высокага напружання. Адзін ці больш электродаў, размешчаныя над барабанам, такія, як «статычны» электрод, паказаны на фигах 2, выкарыстоўваюцца "падняць" часціцы супрацьлеглага зарада з паверхні барабана. Такая сістэма была выкарыстаная Abouzeid, і іншыя. [16] які выявіў, што эфектыўнасць сепарацыі была змененая ў залежнасці ад палярнасці і ўжываецца напружанне статычных электродаў. працэс Джонсан [1] выкарыстаны іншы варыянт барабаннага сепаратара ролікавага. аднак, абмежаваныя магчымасці і эфектыўнасць адзінай сістэмы роліка прыводзяць да вельмі складаным сістэмам, такім, як паказаны на малюнку 1. Як паказана вышэй, уяўляецца, што гэтая складанасць і агульная неэфектыўнасць працэсу сур'ёзна абмяжоўвае яго прымяненне.

Triboelectrostatic падзел не абмяжоўваецца падзелам якая праводзiць / які не праводзіць матэрыялы, але залежыць ад з'явы пераносу зарада з дапамогай фрыкцыйнага кантакту матэрыялаў з адрознай хіміяй паверхні. Гэта з'ява было выкарыстана ў працэсах падзелу «вольнага падзення» на працягу дзесяцігоддзяў. Такі працэс паказаны на малюнку 3. Кампаненты сумесі часціц спачатку распрацаваць розныя зарады ад кантакту альбо з металічнай паверхняй, як у Трыбой-зарадная прылада, альбо часціцы да кантакту часціц, як і ў псевдоожиженном пласце прылада падачы. Паколькі часціцы трапляюць праз

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

электрычнае поле ў зоне электрода, траекторыя кожнай часціцы адхіляецца ў напрамку процілегла зар женного электрода. Пасля пэўнага адлегласці, збор бункера выкарыстоўваюцца для падзелу патокаў. Тыповыя ўстаноўкі патрабуюць некалькі этапаў сепаратара з рэцыркуляцыі ў сярэдніх руках фракцый. Некаторыя прылады выкарыстоўваюць пастаянны паток газу, каб дапамагчы транспартуюць часціц праз зону электрода.

фігура 5: «Вольнае падзенне» triboelectrostatic сепаратар

Замест таго, каб у залежнасці выключна ад часціцы да кантакту часціц, каб выклікаць перанос зарада, многія сістэмы гэтага тыпу выкарыстоўваюць раздзел «зарадная прылада», які складаецца з матэрыялу, абранага з або без прыкладзенай напругі для павышэння зарада часціц. У 1950-х гадах, Lawver даследаваў з выкарыстаннем розных прылад, уключаючы Малаткова млын і млын стрыжня для перазарадкі матэрыялу паміж прыступкамі сепарацыі [4] а таксама простыя зарадныя пласціны з розных матэрыялаў. [5] [6] аднак, Lawver прыйшоў да высновы, што матэрыял, тэмпература была першараднай важнасці, і часціца-часціца пераносу зарада вышэй тэмпературы навакольнага асяроддзя пры ўмове лепшыя вынікі, чым выкарыстанне зараднай прылады. Lounge і інш. [12] даследавалі адносную ступень пераносу зарада і прыйшоў да высновы, што нязначныя жыльных матэрыял, атрыманы зарад, перш за ўсё, за кошт кантакту часціца-часціца з-за нізкай верагоднасці частоты удараў з зарадная прылада пласціны. Гэта ілюструе абмежаванне на выкарыстанне сістэм зараднай прылады: ўсе часціцы павінны кантактаваць з паверхняй зараднай прылады такім чынам, хуткасць падачы павінна быць адносна нізкай. Кантактная можа быць палепшана за кошт выкарыстання турбулентных умоў для транспарціроўкі матэрыялу або з дапамогай вялікую плошчу паверхні рухаецца зарадная прылада. Нядаўняя праца Тао [19] і Bada [20] і Sobhy [21] выкарыстоўваць спецыяльна распрацаваны верціцца зарадная прылада з прыкладзеным напругай, але толькі на вельмі малых маштабах лабараторнага сепаратара. Хоць гэта палепшаны дызайн зараднай прылады быў паказаны, што пераўзыходзіць старыя сістэмы, прадэманстраваныя перапрацоўчыя магутнасці гэтых сістэм застаюцца досыць нізкія. [21]

Гэты тып вольнага падзення сепаратара таксама мае абмежаванне ў памеры часціц матэрыялу, які можа быць апрацаваны. Струмень у зоне электрода павінен кантралявацца, каб звесці да мінімуму турбулентнасці, каб пазбегнуць «размазвання» падзелу. Траекторыя дробных часціц больш ажыццяўляецца шляхам турбулентнасці, паколькі аэрадынамічныя сілы супраціву на дробных часціцах нашмат больш, чым гравітацыйныя і электрастатычныя сілы. Гэтая праблема можа быць пераадоленая ў такой ступені, калі матэрыял з адносна вузкім дыяпазонам памераў часціц апрацоўваецца. Большая частка даследаванняў абмяркоўваліся вышэй, уключаная папярэдняя праверка матэрыялу ў розныя дыяпазоны памераў, каб аптымізаваць падзел. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] The

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

розніца 8 у 20 кВ. істужачны, якая выканана з які не праводзіць пластыка, вялікая сетка з прыкладна 60% адкрытая вобласць. Часціцы могуць лёгка праходзіць праз адтуліну ў стужцы. Пасля ўваходу ў зазор паміж электродамі, адмоўна зараджаныя часціцы прыцягваюцца электрычным полем сіл на дно станоўчых электродаў. Станоўча зараджаныя часціцы прыцягваюцца да адмоўна зараджаным верхнім электроду. Хуткасць стужкі бесперапыннай завесы з'яўляецца зменнай з 4 да 20 м / с. Геаметрыя нітак у папярочным кірунку служыць для падмятаць часціцы з паверхняй электродаў, перамяшчаючы іх у кірунку належнага канца сепаратара і назад у высокатэмпературную зону зруху паміж процілегла якія рухаюцца ўчасткамі стужкі. Паколькі шчыльнасць ліку часціц настолькі высокая, ў зазоры паміж электродамі (прыкладна адзін- трэці аб'ём займаюць часціцы) і струмень інтэнсіўна змешваюць, Ёсць шмат сутыкненняў паміж часціцамі і аптымальнай зарадкай адбываецца бесперапынна ва ўсёй зоне падзелу. Противоточный паток, індукаваны процілегла якія рухаюцца секцый істужачных і пастаяннае паўторнага зарадкі і паўторнага падзел стварае противоток шматступеннае падзел у межах аднаго прылады. Гэтая бесперапынная зарадка і перазарадка часціц ўнутры сепаратара выключае любую патрабаваную сістэму «зарадная прылада» перад увядзеннем матэрыялу ў сепаратар, тым самым ухіляючы сур'ёзнае абмежаванне на здольнасць іншых электрастатычных сепаратараў. Выходны сігнал гэтага сепаратара два патокі, канцэнтрат і рэшту, без патоку промпродуктов. Эфектыўнасць гэтага сепаратара была паказана, што эквівалентна прыблізна тры стадыі падзелу вольнага падзення з вотруб'ем перапрацоўваюць.

мінеральнае Канец

фігура 7: Асновы STET рамяня Сепаратар

Высокаэфектыўнае падзел часціц менш 0.5 мм робіць гэта ідэальны і правераны варыянт для падзелу штрафаў (пылу) з калійнай сухі аперацыі шліфавання. Сепаратар СЭТ можа апрацоўваць шырокі дыяпазон памераў часціц эфектыўна без неабходнасці класіфікацыі ў вузкія дыяпазоны памераў. З-за інтэнсіўнага мяшання, высокая хуткасць зруху паміж рухомымі стужкамі, і здольнасць апрацоўваць вельмі дробныя часціцы (<0.001 мм) сепаратар СТ можа быць эфектыўным ў падзеле фасфатнага руды шламов, дзе іншыя электрастатычных сепаратараў не ўдалося.

3.1 Капітальныя і эксплуатацыйныя выдаткі

Даследаванне параўнальнай кошту было замоўлена STET і які праводзіцца Soutex Inc. [25] Soutex з'яўляецца Квебек Канада на аснове інжынірынгавай кампаніі з вялікім вопытам работы ў мокрай флотации і электрастатычнай ацэнцы працэсу падзелу і дызайне. У даследаванні ў параўнанні капітальныя і эксплуатацыйныя выдаткі па triboelectrostatic працэсу падзелу пояса на звычайнай пеннай флотации для ўзбагачэння нізкагатунковага барытавай руды. Эксплуатацыйныя выдаткі, паводле ацэнак, уключае ў сябе аперацыйную праца, абслугоўванне, энергія (электрычныя і паліва), і расходныя матэрыялы (напрыклад, хімічныя затраты рэагентаў для флотации). Кошт ўваходных былі заснаваныя на тыповых значэнняў для гіпатэтычнага завода, размешчанага паблізу Батл-Маунтин, Невада ЗША. Агульны кошт валодання больш чым дзесяці гадоў была разлічана з капітальных і эксплуатацыйных выдаткаў на мяркуючы

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

8% ўліковая стаўка. Вынікі параўнання выдаткаў прадстаўлены ў выглядзе адносных паказчыкаў у табліцы 3. табліца 3. Параўнанне выдаткаў для Барите апрацоўкі

Агульны кошт закупкі асноўнага абсталявання для працэсу падзелу triboelectrostatic рамяня трохі менш, чым для флотации. Аднак, калі агульная сума капітальных выдаткаў разлічваецца ўключаюць ўстаноўку абсталявання, трубаправодаў і выдаткі на электраэнергію, і выдаткі на працэс будаўніцтва, розніца вялікая. Агульны кошт капіталу для працэсу падзелу triboelectrostatic пояса 63.2% ад кошту працэсу флотации. Значна меншыя затраты для сухога працэсу выцякае з простага ліста патоку. Эксплуатацыйныя выдаткі на працэс падзелу triboelectrostatic рамяня 75.5% флотационного працэсу за кошт галоўным чынам больш нізкімі патрабаваннямі да эксплуатацыйнага персаналу і нізкім спажываннем энергіі.

Агульны кошт валодання працэсу падзелу triboelectrostatic рамяня значна менш, чым для флотации. аўтар даследавання, Soutex Inc., прыйшоў да высновы, што працэс падзелу рамяня triboelectrostatic прапануе відавочныя перавагі ў CAPEX, OPEX, і прастата эксплуатацыі.

4. рэзюмэ

У той час як Узбагачэнне фасфатных руд па сухім электрастатычным працэсам было прадпрынята рознымі даследчыкамі, так як 1940-х там было вельмі абмежаваць выкарыстанне такіх працэсаў у прамысловым маштабе. Абмежаваны поспех быў з-за цэлага шэрагу фактараў, якія адносяцца да канструкцыі сістэм сепаратараў і складанасці руд.

падрыхтоўка загружанага (тэмпература, класіфікацыя памеру, кандыцыянуюць агенты) аказвае істотны ўплыў на прадукцыйнасць сістэм падзелу. Магчымасці для далейшай працы ў гэтай галіне, у прыватнасці, даследаванне хімічных кандыцыянуюць агентаў для павышэння дыферэнцыяльнай зарадкі часціц, каб забяспечыць большую эфектыўнасць наступнага падзелу. Выкарыстанне такіх зар мадыфікуюць агентаў можа прывесці да працэсаў, якія могуць паспяхова beneficiate руды са складаным жыльных матэрыялам, уключаючы як сілікаты і карбанаты.

У той час як працягваецца праца па далейшым ўдакладненні гэтых метадаў, фундаментальныя абмежаванні на звычайных электрастатычных сістэм ўключаюць у сябе ёмістасць, неабходны для некалькіх этапаў для адэкватнай мадэрнізацыі руды, і эксплуатацыйныя праблемы, выкліканыя штрафамі. Для таго, каб жыццяздольнае прамысловыя маштабы прымянення дэманстраваных лабараторных метадаў, значныя паляпшэнні павінны быць зроблены, каб гарантаваць надзейнасць, бесперапынная праца без пагаршэння эфектыўнасці.

Сепаратар СЭТ трибоэлектрический забяспечвае абагачальная прамысловасць сродак для ўзбагачэння тонкіх матэрыялаў з зусім сухі тэхналогіяй. Экалагічна чысты працэс можа ліквідаваць вільготную апрацоўку і сушку патрабаванага канчатковага матэрыялу. Працэс STET працуе з высокай прадукцыйнасцю - да 40 тон у гадзіну на кампактнай машыне. Сепаратар СЭТ можа апрацоўваць шырокі дыяпазон памераў часціц эфектыўна без неабходнасці класіфікацыі ў вузкія дыяпазоны памераў. З-за інтэнсіўнага мяшання, высокая хуткасць зруху паміж рухомымі стужкамі, і здольнасць апрацоўваць вельмі дробныя часціцы (<0.001 мм) СЭТ сепаратар можа быць эфектыўным ў падзеле шламов з фасфатных руд, дзе іншыя электрастатычныя сепаратары не ўдаліся. Спажыванне энергіі з'яўляецца нізкім, прыкладна 1-2 кВт · г / т апрацаванага матэрыялу. Так як адзіны патэнцыйны выкід працэсу пыл, дазволу, як правіла, адносна лёгка.

J.D. Биттнер al./ Procedia Engineering 00 (2015) 000-000

спасылкі

[1]H. У. Джонсан, Апрацоўка канцэнтруючыся Phosphate мінералаў, патэнт ЗША # 2,135,716, лістапада, 1938

[2]H. У. Джонсан, Апрацоўка канцэнтруючыся Phosphate мінералаў, патэнт ЗША # 2,197,865, красавік, 1940.

[3]O.C. Ролстон, Электрастатычнае Падзел змешаных грануляваных цвёрдых тэл, Elsevier Publishing Company, з друку, 1961.

[4]J.E. Lawver, Руда Метад Узбагачэнне патэнт ЗША 2723029 лістапада 1955

[5]J.E. Lawver, ўзбагачэнне неметалічныя карысныя выкапні. патэнт ЗША 2,754,965 ліпеня 1956

[6]J.E. Lawver, Ўзбагачэнне фасфатных руд патэнт ЗША 3,225,923 снежні 1965

[7]З. З. кок, Ўзбагачэнне Спосаб і прылада Таму, патэнт ЗША # 2,738,067, марш, 1956

[8]J.E. Lawver, ўзбагачэнне неметалічныя карысныя выкапні. патэнт ЗША 2,805,769 верасень 1957

[9]D. G. Freasby, Вольнага падзення электрастатычнае аддзяленне фасфату і кальцыту часціц, Minerals Research Report Лабараторыя Прагрэс, снежні, 1966

[10]J.G. Groppo, Электрастатычнае аддзяленне фасфатаў Паўночнай Караліны, North Carolina State University Minerals Research Laboratory Report

# 80-22-P, 1980

[11]A.P. Kouloheris, СПАДАРЫНЯ. Huang, Сухая экстракцыя і ачысткі фасфатных каменьчыкаў ад запуску рудніка пароды, патэнт ЗША # 3,806,046, красавік 1974

[12]R. Brillante, З. Delfa, G.B. льготы, P. Карбини, L. зраўнаваць з зямлёй, P. Saba1972 Некаторыя тэсты электрастатычнага падзелу, якія прымяняюцца да фасфату з карбанатныя жыльных », Міжнародны кангрэс па ўзбагачэнні карысных выкапняў, універсітэт Кальяры, Італія

[13]R. Brillante, M. ісці, ўзбагачэнне нішчымнага ападкавыя фасфатныя руды шляхам селектыўнай флотации або электрастатычным падзелам, вытворчасць, канферэнцыя FIPR 1993, 135-146.

[14]R. Brillante, M. ісці, G. Ferrara Селектыўны трибозаряжания часціц для падзелу, KONA парашок і часопіс часціц 1993, 11, 5-15.

[15]н.з. Хаммуд, A. E. Khazback, M.M. або, 1977 Працэс для абнаўлення посных некрануты налётам складаных фасфатаў Abu Tartur плато

(Заходняя пустыня)». Міжнародная канферэнцыя па ўзбагачэнні карысных выкапняў.

[16]A.Z.M. Abouzeid, A. E. Khazback, S.A. Hassan, Абнаўленне фасфатных руд шляхам электрастатычнага падзелу, Змена Сфера Mineral Processing, 1996, 161-170.

[17]A.Z.M. Abouzeid, Фізічная і тэрмічная апрацоўка фасфатных руд - Агляд, Міжнародны часопіс Mineral Processing, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M. Stencel, X. Jiang пнеўматычны транспарт, Трибоэлектрическое Узбагачэнне для Фларыды фасфатнай прамысловасці, Заключны справаздачу, падрыхтаваны для Фларыды Інстытута фасфатных даследаванняў, праект FIPR 01-02-149R, снежні 2003.

[19]D. чалавек, M. Al-Hwaiti, Ўзбагачэнне даследаванне Eshidiya фасфарытаў з выкарыстаннем ротарнага сепаратара triboelectrostatic, Горная Навука і тэхналогіі 20 (2010) стар. 357-364.

[20]S. О. калі, I.M. сокал, R.M.S. сокал, C.P, Bergmann, Тэхніка-эканамічнае абгрунтаванне triboelectrostatic канцэнтрацыі <105мкм фасфатнага руды. Часопіс Паўднёвай Афрыкі Інстытута горнай справы і металургіі, Мая 2012, 112, 341-345.

[21]А. Sobhy, D. чалавек, Інавацыйная тэхналогія RTS для сухога ўзбагачэння фасфату, SYMPHOS 2013 - 2й Міжнародны сімпозіум па інавацыях і тэхналогіях для фасфатнай прамысловасці. Procedia Engineering, тым. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Старэйшы, Е. Ян, 2003. «EFORCE.- Новае пакаленне электрастатычнага сепаратара для прамысловасці карысных выкапняў пяскоў. »Цяжкія мінералы канферэнцыя, Йоханнесбург, Паўднёваафрыканскі інстытут горнай справы і металургіі.

[23]L. брэнды, Р-М. Бейер У. Stahl,электрастатычнае Падзел, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

[24]J.D. Биттнер, F.J. грак, S.A. Gasiorowski, L.A. Canellopoulus, H. Guicherd, Трибоэлектрические пояса сепаратар для ўзбагачэння тонкіх мінералаў, SYMPHOS 2013 - 2й Міжнародны сімпозіум па інавацыях і тэхналогіях для фасфатнай прамысловасці. Procedia Engineering, тым. 83 PP 122-129, 2014.

[25]J.D. Биттнер, ІС. Flynn, F.J. грак, Пашырэнне прымянення ў сухім трибоэлектрическом падзеле мінералаў, Працы XXVII Міжнароднага кангрэса па ўзбагачэнні карысных выкапняў - IMPC 2014, Сант'яга, чылі, Кастрычніка 20 - 24, 2014.