Elektrostatické Beneficiation fosfát rud: Přezkoumání dřívější práci a diskusi o improvizovaný separační systém

K dispozici online na adrese www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Procedia inženýrství 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3Mezinárodní sympozium o inovacích a technologiích ve fosfátovém průmyslu

Elektrostatická beneficiace fosfátových rud: Přezkum minulé práce

a diskuse o zdokonaleném systému separace

KATEŘINA. Bittnero, S.A.Gasiorowskio, F.J.Hracho, H. Guicherdb*

oST Equiment and Technology LLC, Needham, Massachusetts, SPOJENÉ STÁTY AMERICKÉ

bSt. zařízení & Technologie LLC, Avignon, Francie

Abstrakt

O beneficiaci fosfátových rud suchými elektrostatickými procesy se od roku 1940 pokoušejí různí badatelé. Základními důvody pro rozvoj suchých procesů pro regeneraci fosfátů je omezené množství vody v některých suchých oblastech, náklady na flotační chemikálie, a náklady na čištění odpadních vod. Zatímco elektrostatické procesy nemusí poskytnout úplnou alternativu k flotaci, může být vhodný jako doplněk pro některé proudy, jako je snížení obsahu jemných / slizů v rudě před flotací, zpracování flotační hlušiny pro regeneraci ztraceného produktu, a minimalizace dopadů na životní prostředí. Zatímco mnoho práce bylo provedeno jak pomocí vysokonapěťových válečků, tak s odlučovači volného pádu v laboratorních měřítcích, jediným důkazem komerční instalace je cirka 1940 "Johnsonův" proces v Pierce Mine FL; V literatuře neexistují žádné důkazy o současném komerčním využití elektrostatiky, i když silný zájem o suché procesy pokračuje pro použití v suchých oblastech. Různé uváděné výzkumné projekty zdůrazňují, že příprava krmiv (Teplota, klasifikace velikosti, kondicionéry) mají zásadní vliv na výkonnost. Zatímco některé dobré separace byly dosaženy odstraněním oxidu křemičitého z fosfátů, a s menším počtem příkladů kalcitu a dolomitu z fosfátu, Výsledky jsou méně pozitivní, pokud je přítomno více nečistot. Výzkumné práce pokračují v dalším zdokonalování těchto metod, Mezi zásadní omezení konvenčních elektrostatických systémů však patří nízká kapacita, potřeba více fází pro odpovídající modernizaci rudy, a provozní problémy způsobené pokutami. Některá z těchto omezení mohou být překonána novějšími elektrostatickými procesy, včetně triboelektrického pásového separátoru.

© 2015 Autoři. Vydalo nakladatelství Elsevier Ltd.

Vzájemné hodnocení v rámci odpovědnosti vědeckého výboru SYMPHOS 2015.

Klíčová slova: fosfát, elektrostatický; separace; minerály; jemné částice; suchý proces

*Odpovídající autor: Tel: +33-4-8912-0306 E-mail adresa: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Autoři. Vydalo nakladatelství Elsevier Ltd.

Za vzájemné hodnocení odpovídá Vědecký výbor SYMPHOS 2015.

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

1. Hlášené práce na elektrostatické znehodnocení fosfátových rud

Koncentrace fosfátů z přírodních rud je již dlouho prováděna různými metodami s použitím někdy značného množství vody. Nicméně, kvůli nedostatku vody na různých fosfátových ložiscích po celém světě, jakož i rostoucí náklady na povolení a čištění odpadních vod, vývoj efektivního, ekonomický suchý proces je velmi žádoucí.

Metody suchého elektrostatického zpracování fosfátových rud byly navrženy a demonstrovány v malých měřítcích pro více než 70 roky. Nicméně, komerční aplikace těchto metod byly velmi omezené. "Johnsonův proces" [1] byl komerčně používán od 1938 po určitou dobu v závodě American Agricultural Chemical Company poblíž Pierce Florida USA. Tento proces používal velmi složitou řadu válečkových elektrod (Obrázek 1) pro vícestupňovou koncentraci výtěžnosti fosfátů z odlimované pračky hlušiny, flotační prekoncentráty, nebo flotační hlušina. Počínaje 15.4% P2O5 a 57.3% nerozpustný materiál v jemné hlušině, prostřednictvím kombinace klasifikace velikosti, desliming, a stabilizace sušené hlušiny, materiál s 33.7% P2O5 a pouze 6.2% nerozpustný byl obnoven. V jiném příkladu, modernizace flotační hlušiny pomocí 2.91% P2O5 výsledkem je produkt 26.7% P2O5 s 80% zotavení. Johnson poznamenal, že je nutné ošetřit průsvitnou hlušinu chemickými činidly, která se obvykle používají při flotaci fosfátů, aby se dosáhlo vysokého stupně fosfátů a výtěžnosti.. Konkrétně zmiňuje účinnost topného oleje a mastných kyselin jako činidel.

Obrázek 1, Johnsonův procesní přístroj a průtokový list US Patent 2,135,716 a 2,197,865, 1940 [1][2]

Zatímco tato komerční instalace je citována v literatuře jako začínající o 1938, Není jasné, jak rozsáhle nebo jak dlouho byl tento proces používán. Ve svém shrnutí stavu elektrostatických separací až do 1961, O. C. Ralston

[3]píše, že pět velkých Johnsonových separátorů bylo nainstalováno při každém zpracování 10 tun/hod -20 síťovina. Každý oddělovač byl 10 vysoké role s aplikovaným napětím 20 kV. Podle Ralstona nebyly na Floridě instalovány žádné jiné komerční fosfátové koncentrátory využívající elektrostatiku. Na základě popisu procesního zařízení, autoři

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

dospěli k závěru, že celková kapacita procesu byla poměrně nízká ve srovnání s kapacitou jiných procesů, jako je mokrá flotace. Nízká kapacita a náklady na sušení krmné rudy z mokré těžby na Floridě jsou pravděpodobně důvodem pro omezení dalšího použití procesu v letech 1940 a 1950..

V letech 1950 a 1960 pracovníci pro International Minerals & Chemicals Corporation (Imc) zkoumala aplikaci procesů suché elektrostatické separace pro znehodnocení nerostných surovin. Zpracování floridské fosfátové rudy bylo pro IMC obzvláště zajímavé. Práce IMC využívala konstrukci odlučovače volného pádu, někdy s nabíjením částic vylepšeným průchodem míchadlem nebo nárazovým tělesem, jako je kladivo nebo tyčový mlýn. [4] Následný patent [5] zahrnovalo určité vylepšení separace pomocí nabíječek z různých materiálů, i když konečný patent v sérii

[6]dospěl k závěru, že kontaktní nabíjení částic při zvýšené teplotě (>70° F) byl účinnější než použití nabíjecího systému. Reprezentativní příklady výsledků uvedených v těchto patentech jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1. Hlášené výsledky z International Minerals & Chemické patenty 1955-1965

Různé patenty IMC zkoumaly vliv velikosti částic, včetně zpracování různých sítotisků nezávisle, i když málo práce zahrnovalo velmi dobře (<45 µm) částice. Úprava vzorků se velmi lišila, včetně nastavení teploty, předpírání a sušení, a různé metody sušení (nepřímé sušení, bleskové sušení, tepelné lampy se specifickým rozsahem IR vlnových délek). Různé nečistoty (tj.. křemičitany versus uhličitany) vyžadovaly různé metody manipulace a předúpravy pro optimalizaci separace. I když je z popisů patentů zřejmé, že se IMC pokoušela vyvinout proces v komerčním měřítku, Zkoumání literatury nenaznačuje, že by takové zařízení bylo někdy postaveno a provozováno na jakémkoli místě IMC.

V roce 1960 byla práce specificky na uhličitanu obsahujícím fosfátové rudy ze Severní Karolíny provedena v North Carolina State University Minerals Research Laboratory, [9] Použití laboratorního odlučovače volného pádu a syntetické směsi uhličitanu z mleté skořápky a fosfátového oblázkového flotačního koncentrátu ve velmi úzkém rozsahu velikostí (-20do +48 pletivo), výzkum ukázal, že předběžná stabilizace materiál s kyselým peelingem nebo mastnými kyselinami ovlivnil relativní náboj fosfátu jako pozitivní nebo negativní. Byly získány poměrně ostré separace. Nicméně, při použití přírodní rudy obsahující značné množství pokut, možné byly pouze špatné separace. Nejlépe hlášená separace od rezidua z flotace s počátečním P2O5 koncentrace 8.2% získaný produkt 22.1% P2O5. Nebyla hlášena žádná úroveň zotavení. Pozoruhodně, jedním z hlášených problémů bylo nahromadění pokut na separačních elektrodách.

Další práce na elektrostatické separaci fosfátu v Severní Karolíně pomocí vysokonapěťového válečkového separátoru

[10]dospěl k závěru, že zatímco oddělení fosfátu a křemene bylo možné, náklady na sušení byly prohibitivní. Nicméně, vzhledem k tomu, že kalcinované fosfátové rudy jsou suché, Vědci navrhli, že elektrostatická separace takových rud může být možná. Separace kalcinovaných fosfátů byla v hlášené práci špatná. Zdálo se, že separace souvisí spíše s velikostí částic než se složením. Navrhovaná zlepšení zahrnovala použití jiných elektrostatických separačních systémů, činidla pro zlepšení charakteristik nabíjení částic a velmi těsné dimenzování materiálů na obrazovce. Neexistuje žádný důkaz, že by na tomto projektu byly provedeny navazující práce.

Poněkud starší práce s použitím vysokonapěťových válečkových separátorů [11] úspěšně odstranil hliník a sloučeniny železa z důlní rudy z Floridy. Ruda byla sušena, drcený, a před oddělením pečlivě dimenzujte. The P2O5 koncentrace byla nepatrně zvýšena z 30.1% do 30.6% ale odstranění sloučenin Al a Fe umožnilo mnohem lepší následnou obnovu flotačními metodami. Tato práce ilustrovala použití elektrostatického separátoru k řešení problému se specifickou rudou, která omezovala konvenční mokré zpracování.

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

Spolu s výzkumem separace mnoha dalších materiálů, Ciccu a jeho spolupracovníci testovali separaci různých fosfátových rud včetně zdrojů z Indie, Alžírsko, Tunisko, a Angola. [12] Elektrostatická separace byla zajímavá jako alternativa k flotaci z ekonomického hlediska vzhledem k tomu, že v suchých oblastech se nacházejí velká ložiska fosfátů.. [13] Použití laboratorních odlučovačů volného pádu s "turbodmychadlem", Tito vědci byli schopni získat výsledky separace podobné flotačním procesům z rud s relativně jednoduchými kompozicemi gangue. Specificky, zjistili, že fosfát se kladně nabíjí v přítomnosti oxidu křemičitého, ale negativní v přítomnosti kalcitu. Nicméně, pokud ruda obsahovala významné množství oxidu křemičitého i uhličitanu, elektrostatická separace byla špatná a flotační procesy se ukázaly jako flexibilnější pro získání praktických separací. Ze studií účinků turbodmychadla na plnění jednotlivých částic, Tito vědci dospěli k závěru, že materiál gangue je nabíjen především kontaktem částic a částic spíše než kontaktem s povrchy turbodmychadla. [13] [14] Nabíjení bylo také vysoce citlivé na teplotu materiálu, s dobrou separací dosažitelnou pouze nad 100 °C. Kromě toho, přítomnost jemného materiálu způsobila problémy v separátoru a dobré výsledky závisí na pečlivém dimenzování částic až ve třech velikostních rozsazích před separací. Souhrn výsledků z této skupiny je uveden v tabulce 2. Žádné plné- Zdá se, že aplikace škálování byly implementovány na základě této práce.

Tabulka 2. Hlášené výsledky z Ciccu, Et. hliník. z laboratorních separátorů volného pádu

Elektrostatickou separaci egyptské rudy studoval Hammoud, a další. pomocí laboratorního odlučovače volného pádu. [15] Použitá ruda obsahovala především oxid křemičitý a jiné nerozpustné s počátečním P2O5 koncentrace 27.5%. Získaný produkt měl P2O5 koncentrace 33% s 71.5% zotavení.

Další studium egyptské rudy s primárně křemičitými gangue provedl Abouzeid, a další. pomocí laboratorního válečkového separátoru. [16] Výzkumníci se konkrétně snažili identifikovat suché techniky pro koncentraci a / nebo odprášení fosfátových rud v okresech s nedostatkem vody. Tato studie získala produkt s 30% P2O5 z krmné suroviny s 18.2 % P2O5 s obnovou 76.3 % po pečlivém dimenzování materiálu do úzkého rozmezí mezi 0.20 mm a 0.09 mm.

V následném přehledovém článku pokrývajícím celou škálu procesů beneficiation pro využití fosfátů, Abouzeid uvedl, že zatímco techniky elektrostatické separace byly úspěšné při modernizaci fosfátových rud odstraněním oxidu křemičitého a uhličitanů, nízká kapacita dostupných separátorů omezovala jejich použití pro komerční výrobu. [17]

Elektrostatická separace floridských rud byla nedávno studována Stencelem a Jianem pomocí laboratorního průtoku bez průtoku- separátor pádu. [18] Cílem bylo určit alternativní nebo doplňkový systém zpracování k dlouhodobě používaným flotačním systémům, protože flotace nemohla být použita na materiálu obsahujícím méně než 105 µm. Tento jemný materiál byl jednoduše uložen na skládku, což má za následek ztrátu téměř 30% původně vytěženého fosfátu. Testovali debilizovanou surovou rudu, jemné flotační krmivo, hrubší flotační koncentrát, a konečné flotační koncentráty získané ze dvou zpracovatelských závodů na Floridě v krmných dávkách až do 14 kg/hod v laboratorním separátoru. Dobré výsledky separace byly hlášeny s jemným flotačním krmivem (+0.1 mm; ~12% P2O5) z jednoho zdroje, který byl upgradován na 21-23% P2O5 ve dvou průchodech s 81- 87% P2O5 regenerace odmítnutím primárně nerozpustného oxidu křemičitého. Podobných výsledků bylo dosaženo při tribocharování krmiva buď pneumatickou dopravní trubicí, nebo rotační tribo-nabíječkou.

Nejnověji oznámený výzkum elektrostatické separace fosfátových rud zahrnoval systémy navržené pro lepší optimalizaci nabíjení materiálů před zavedením do separátoru volného pádu, Tao a Al-Hwaiti [19] zjistil, že nedošlo ke komerčnímu využití elektrostatik pro fosfátovou prospěšnost v důsledku nízkého počtu systémů

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

propustnost, nízká účinnost a potřeba pracovat s úzkými distribucemi velikosti částic. Tito výzkumníci se konkrétně snažili překonat nízkou hustotu náboje částic spojenou se systémy závislými na kontaktu částic s částicemi nebo na dopadu na jednoduchý nabíjecí systém.. Práce s jordánskou rudou s převážně křemičitým gangue, materiál byl rozdrcen na -1.53 mm a opatrně odmítl odstranit materiál níže 0.045 mm. Malý laboratorní separátor volného pádu byl vybaven nově navrženou rotační nabíječkou navrženou se stacionárním válcem a rotujícím bubnem, nebo nabíječka, a prstencový prostor mezi nimi. Externí napájecí zdroj byl použit k aplikaci elektrického potenciálu mezi rychle rotujícím bubnem a stacionárním válcem. Po nabití kontaktem s rotujícím bubnem, částice přecházejí do běžného separátoru volného pádu. Práce s 100 gram velikosti dávky a počínaje odmítnutým krmivem P2O5 obsah 23.8%, po dvou průchodech koncentrát s až 32.11% P2O5 byl obnoven, i když pouze s celkovým zotavením 29%.

Ve snaze znehodnotit fosfátové pokuty (< 0.1 mm), Bada et al. používal oddělovač volného pádu s rotujícím nabíjecím systémem velmi podobným tomu Taoovu.[20]. Výchozí materiál byl z flotačního koncentrátu obsahujícího jemné látky s P2O5 z 28.5%. Produkt 34.2% P2O5 byla obnovena, ale opět s nízkou mírou zotavení 33.4%.

Tento "rotační triboelektrostatický separátor s volným pádem" byl opět aplikován na suchou beneficiaci fosfátů Sobhym a Tao. [21] Práce s drceným dolomitickým fosfátovým oblázkem z Floridy s velmi širokým rozsahem velikosti částic (1.25 mm – <0.010 mm), fosfátový koncentrát s 1.8% MgO a 47% P2O5 výtěžnost byla získána z krmiva začínajícího přibližně 23% P2O5 a 2.3% Mgo. Při podávání bylo dosaženo optimálních výsledků na laboratorním zařízení 9 kg/h a – 3 kV aplikované na rotační nabíječku. Účinnost separace byla údajně omezena jak špatným uvolňováním materiálu ve velkých částicích, tak interferencí různých velikostí částic v separační komoře..

Lepších výsledků bylo dosaženo při zpracování vzorku flotačního krmiva s užší distribucí velikosti částic 1 do 0.1 mm. S počátečním P2O5 obsah přibližně 10%, vzorky výrobků byly získány přibližně s 25% P2O5 obsah, P2O5 obnova 90%, a odmítnutí 85% křemene. Tato prokázaná účinnost byla zaznamenána jako mnohem lepší než účinnost získaná s odlučovačem volného pádu s konvenčnějším nabíjecím systémem, který používá Stencel [18] demonstrace výhody nově navržené rotační nabíječky. Zpracování flotačního koncentrátu obsahujícího 31.7% P2O5 výsledkem je součin větší než 35% P2O5 s obnovou 82%. Tato modernizace byla označena za lepší, než je možné flotací.

Tento laboratorní odlučovač váhy s šířkou separačního systému 7.5 cm byl popsán jako mající kapacitu 25 kg/hod, ekvivalentní 1/3 tuna/hod/metr šířky. Nicméně, hlášené účinky rychlosti posuvu na účinnost separace ukázaly, že optimálních separací bylo dosaženo pouze při 9 kg/hod nebo o něco více než jedna třetina jmenovitého objemu systému.

Celkově, předchozí práce na elektrostatické modernizaci fosfátových rud byla omezena relativním nabíjením komplexních gangue a škodlivým vlivem účinků velikosti částic, zejména, účinek pokut. Velká většina práce se týkala pouze laboratorního vybavení bez validace v komerčním měřítku, Lze použít nepřetržitě provozovaná zařízení. Kromě toho, nízká kapacita dostupných elektrostatických procesních zařízení způsobila, že komerční aplikace jsou neekonomické.

2. Omezení konvenčních procesů elektrostatické separace

Vysokonapěťové válečkové elektrostatické separační systémy používané společností Groppo [10] a Kouloheris et al. [11] se běžně používají pro modernizaci různých materiálů, pokud je jedna součást vodivější než ostatní. V těchto procesech, materiál musí obrátit uzemněný válec nebo deska obvykle po materiálu, kterou částice mají záporný náboj ionizujícím korónového výboje. Vodivé materiály se baterie vybíjí rychle a být vyvolána z bubnu. Ne- vodivý materiál je i nadále přitahován k bubnu, protože náboj se rozptýlí pomaleji a po oddělení od vodivého materiálu spadne nebo bude z bubnu vykartáčován.

Následující diagram (Obrázek 2) ilustruje základní rysy tohoto typu oddělovač. Tyto procesy jsou

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

omezená kapacita v důsledku požadovaného kontaktu každé částice s bubnem nebo deskou. Účinnost těchto bubnových odlučovačů válců je také omezena na částice o velikosti přibližně 0,1 mm nebo větší, a to jak kvůli potřebě kontaktu s uzemněnou deskou, tak kvůli požadované dynamice toku částic. Částice různých velikostí mají také různé toku dynamics inerciální vlivem a bude mít za následek horší oddělení.

Obrázek 2: Drum elektrostatický odlučovač (Starší a Yan, 2003 [22]

Omezený pokus o aplikaci na fosfátovou beneficiaci je způsoben nevodivou povahou jak fosfátů, tak typického materiálu gangue. Kouloheris pozoroval především určité odstranění částic obsahujících železo a hliník, které, vzhledem k jejich vodivé povaze, jsou "vyhozeny" z válce. Přítomnost tohoto druhu materiálu ve fosfátových rudách není běžná. Groppo poznamenal, že jediným materiálem, který byl "připnut" k válci jako "nevodič", byly pokuty, označující separaci podle velikosti částic spíše než podle složení materiálu. [9] Až na možné vzácné výjimky, fosfátové rudy nejsou přístupné výhodám vysokonapěťových válcových separátorů.

Bubnové válečkové separátory byly také použity v konfiguracích, které se spoléhají na triboelektrické nabíjení částic spíše než na nabíjení vyvolané ionizací indukovanou polem vysokého napětí. Jedna nebo více elektrod umístěných nad bubnem, například "statická" elektroda znázorněná na obrázku 2, are utilized to “lift” particles of opposite charge from the drum surface. Such a system was used by Abouzeid, a další. [16] who found that separation efficiency was altered depending on the polarity and applied a voltage of the static electrodes. The Johnson Process [1] used another variation of a drum roller separator. Nicméně, the limited capacity and efficiency of a single roller system leads to the very complex systems such as illustrated in Figure 1. Jak je uvedeno výše, it appears that this complexity and overall inefficiency of the process severely limited its application.

Triboelektrostatické separace nejsou omezeny na separaci vodivých / non-conductive materials but depend on the phenomenon of charge transfer by frictional contact of materials with dissimilar surface chemistry. Tento jev byl použit v "volný pád" separačních procesů po desetiletí. Tento proces je znázorněn na obrázku 3. Složek směsi částic nejprve vyvinout různé poplatky podle kontaktu buď s kovovým povrchem, as in a tribo-charger, or by particle to particle contact, as in a fluidized bed feeding device. As the particles fall through the

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

electric field in the electrode zone, Každá částice trajektorie se odrazilo směrem k elektrodu opačného náboje. Po určité vzdálenosti, sběrných kontejnerech se používají k oddělení datových proudů. Typická instalace vyžadují více fází oddělovač s recyklaci druhořadou frakce. Některá zařízení používají stálý proud plynu usnadňující přemisťování částic pásmem elektrody.

Obrázek 5: "Volný pád" triboelectrostatic oddělovač

Rather than depending solely on particle to particle contact to induce charge transfer, many systems of this type use a “charger” section composed of a selected material with or without applied voltage to enhance particle charging. In the 1950’s, Lawver investigated using various devices including a hammer mill and rod mill to recharge material between separation stages [4] as well as simple plate chargers of various materials. [5] [6] Nicméně, Lawver concluded that material temperature was of overriding importance and particle-particle charge transfer above ambient temperature provided better results than the use of a charger. Ciccu et al. [12] investigated the relative degree of charge transfer and concluded that minor gangue material acquired charge primarily through particle-particle contact due to the low probability of impact frequency with a charger plate. This illustrates a limitation to the use of charger systems: all particles must contact the charger surface so the feed rate must be relatively low. Contact can be improved by using turbulent conditions for conveying the material or by using a large surface area moving charger. The recent work of Tao [19] and Bada [20] and Sobhy [21] use a specially designed rotating charger with applied voltage but only on a very small scale laboratory separator. While this improved charger design has been shown to be superior to older systems, demonstrated processing capacities of these systems are still quite low. [21]

Tento typ oddělovače volného pádu má také omezení velikosti částic materiálu, které mohou být zpracovány. Tok v rámci zóny elektroda musí být kontrolován minimalizuje turbulence a nedošlo k "rozmazání" oddělení. Trajektorie jemných částic jsou více uskutečněné turbulence, protože aerodynamickými tažením sil na jemné částice jsou mnohem větší než gravitační a elektrostatické síly. This problem can be overcome to a degree if material with relatively narrow particle size range is processed. Much of the research discussed above included pre-screening material into different size ranges in order to optimize separation. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] V

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

difference of 8 do 20 kV. Pás, která je vyrobena z plastu dirigování, je velkou síť s o 60% otevřít oblast. The particles can easily pass through the holes in the belt. Po vstupu do mezery mezi elektrodami záporně nabité částice jsou přitahováni síly elektrického pole na spodní kladné elektrody. Kladně nabité částice jsou přitahovány k záporně nabité horní elektroda. Rychlost pásu nekonečnou smyčku je variabilní od 4 to 20m/s. The geometry of the cross-direction strands serves to sweep the particles off the electrodes moving them towards the proper end of the separator and back into the high shear zone between the oppositely moving sections of the belt. Protože počet hustota částic je tak vysoká, v rámci mezera mezi elektrodami (approximately one- third the volume is occupied by particles) a energicky protřepe tok, Existuje mnoho srážek mezi částicemi a optimální nabíjení dochází průběžně v celém pásmu oddělení. Protiproud flow vyvolané protilehle pohyblivé části pásu a neustálé dobíjení a opětovné oddělení vytvoří čítač aktuální vícestupňová separace v rámci jediného přístroje. This continuous charging and recharging of particles within the separator eliminates any required “charger” system prior to introducing material to the separator, thus removing a serious limitation on the capacity of other electrostatic separators. Výstup tento oddělovač je dva proudy, koncentrát a zbytek, bez proudu krupičných otrub. Bylo prokázáno, že účinnost této oddělovač odpovídá přibližně tři fáze separace volný pád s krupičných otrub recykl.

Mineral A End

Obrázek 7: Fundamentals of STET Belt Separator

The highly efficient separation of particles less than 0.5 mm makes this an ideal and proven option for separation of fines (dust) from a potash dry grinding operation. The STET separator can process a wide range of particle sizes efficiently without the need for classification into narrow size ranges. Because of the vigorous agitation, the high shear rate between the moving belts, and the ability to handle very fine particles (<0.001 mm) the ST separator might be effective in separating phosphate ore slimes where other electrostatic separators have failed.

3.1 Investiční a provozní náklady

Srovnávací cena studie byl pověřen STET a pod vedením Soutex Inc. [25] Soutex je Quebec Kanada založena strojírenská firma s rozsáhlými zkušenostmi v mokré flotace a hodnocení procesu elektrostatickou separaci a design. Studie porovnala kapitálové a provozní náklady procesu triboelektrostatického separačních pásů s konvenčním frotou flotaci pro beneficiation nízkohodnotné barité rudy. Provozní náklady, které byly odhadnuty na zahrnovat provozní práce, Údržba, energii (elektrické a paliva), a spotřební materiál (např., náklady na chemická činidla pro flotační). Vstupní náklady byly založeny na typické hodnoty pro hypotetické rostlina nachází poblíž Battle Mountain, Nevada USA. Celkové náklady na vlastnictví více než deset let byla vypočtena z kapitálových a provozních nákladů tím, že za předpokladu,

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

8% diskontní sazba. Výsledky srovnání nákladů jsou přítomny jako relativní procenta v tabulce 3. Tabulka 3. Porovnání nákladů na zpracování barytu

Celkové náklady na nákup kapitálového vybavení pro triboelektrostatický Odseparování pásů jsou mírně nižší než u flotace. Nicméně celkové kapitálové výdaje výpočtu zahrnout instalaci vybavení, náklady na potrubí a elektrické, a proces stavební náklady, rozdíl je velký. Celkové kapitálové náklady na proces separace triboelektrostatického pásu jsou 63.2% nákladů na proces flotace. The significantly lower cost for the dry process results from the simpler flow sheet. Provozní náklady na proces separace triboelektrostatického pásu jsou 75.5% procesu flotace v důsledku především nižších požadavků provozních pracovníků a nižší spotřeby energie.

Celkové náklady na vlastnictví procesu separace triboelektrostatického pásu jsou výrazně nižší než u flotace. Autor studie, Soutex Inc., dospěl k závěru, že proces separace triboelektrostatického pásu nabízí zjevné výhody v CAPEX, OPEX, a provozní jednoduchost.

4. Summary

While beneficiation of phosphate ores by dry electrostatic processes has been attempted by various researchers since the 1940’s there has been very limit use of such processes on a commercial scale. The limited success has been due to a variety of factors attributable to the separator systems designs and the complexity of the ores.

Feed preparation (Teplota, klasifikace velikosti, kondicionéry) has a major impact on performance of the separation systems. Opportunities for further work in this area, in particular the exploration of chemical conditioning agents to enhance the differential charging of particles to enable greater efficiency in subsequent separation. The use of such charge-modifying agents may result in processes that can successfully beneficiate ores with complex gangue material, including both silicates and carbonates.

While work continues to further refine these methods, fundamental limitations on the conventional electrostatic systems include capacity, the needed for multiple stages for adequate upgrading of ore, a provozní problémy způsobené pokutami. In order for viable commercial-scale applications of the demonstrated laboratory techniques, significant improvements must be made to assure reliable, continuous operation without degradation of efficiency.

The STET triboelectric separator provides the mineral processing industry a means to beneficiate fine materials with an entirely dry technology. Proces šetrný k životnímu prostředí může eliminovat mokré zpracování a požadované sušení konečného materiálu. The STET process operates at high capacity – up to 40 tun za hodinu kompaktním strojem. The STET separator can process a wide range of particle sizes efficiently without the need for classification into narrow size ranges. Because of the vigorous agitation, the high shear rate between the moving belts, and the ability to handle very fine particles (<0.001 mm) the STET separator might be effective in separating slimes from phosphate ores where other electrostatic separators have failed. Spotřeba energie je nízká, přibližně 1-2 kWh/tonnes of material processed. Vzhledem k tomu, že jedinou potenciální emisí tohoto procesu je prach, permitting is typically relatively easy.

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

Odkazy

[1]H. B. Johnson, Processing of concentrating Phosphate Bearing Minerals, Spojené státy patent # 2,135,716, Listopadu, 1938

[2]H. B. Johnson, Processing of concentrating Phosphate Bearing Minerals, Spojené státy patent # 2,197,865, Duben, 1940.

[3]O.C. Ralston, Electrostatic Separation of Mixed Granular Solids, Elsevier Publishing Company, out of print, 1961.

[4]J.E. Moderátor, Ore Beneficiation Method Americký patent 2723029 Listopadu 1955

[5]J.E. Moderátor, Beneficiation of Non-metallic minerály. Americký patent 2,754,965 Červenec 1956

[6]J.E. Moderátor, Beneficiation of Phosphate Ores Americký patent 3,225,923 Prosince 1965

[7]C. C. Kuchař, Beneficiation Method and Apparatus Therefore, Spojené státy patent # 2,738,067, Březen, 1956

[8]J.E. Moderátor, Beneficiation of Non-metallic minerály. Americký patent 2,805,769 Září 1957

[9]D. G. Freasby, Free-fall electrostatic separation of phosphate and calcite particles, Minerals Research Laboratory Progress Report, Prosinec, 1966

[10]J.G. Groppo, Electrostatic separation of North Carolina phosphates, North Carolina State University Minerals Research Laboratory Report

# 80-22-P, 1980

[11]A.P. Kouloheris, M.S. Huang, Dry extraction and purification of phosphate pebbles from run-of-mine rock, Spojené státy patent # 3,806,046, Duben 1974

[12]R. Ciccu, C. Delfa, G.B. Alfanu, P. Carbini, L. Curelli, P. Saba1972 Some tests of the electrostatic separation applied to phosphates with carbonate gangue’, International Mineral Processing Congress, University of Cagliari, Itálie

[13]R. Ciccu, M. Ghiani, Beneficiation of lean sedimentary phosphate ores by selective flotation or electrostatic separation, Proceedings, FIPR conference 1993, 135-146.

[14]R. Ciccu, M. Ghiani, G. Ferrara Selective tribocharging of particles for separation, KONA Powder and Particle Journal 1993, 11, 5-15.

[15]N.S. Hammoud, A.E. Khazback, M.M. Ali, 1977 A process to upgrade the lean non-oxidized complex phosphates of Abu Tartur Plateau

(Western desert)". International Mineral Processing Conference.

[16]A.Z.M. Abouzeid, A.E. Khazback, S.A. Hassan, Upgrading of phosphate ores by electrostatic separation, Changing Scopes of Mineral Processing, 1996, 161-170.

[17]A.Z.M. Abouzeid, Physical and thermal treatment of phosphate ores – An overview, Mezinárodní časopis o zpracování nerostných surovin, 2008, 85, 59-84.

[18]J.m. Štencel, X. Jiang Pneumatická doprava, Triboelectric Beneficiation pro floridský fosfátový průmysl, Final Report prepared for the Florida Institute of Phosphate Research, FIPR Project 01-02-149R, Prosinec 2003.

[19]D. Tao, M. Al-Hwaiti, Beneficiation study of Eshidiya phosphorites using a rotary triboelectrostatic separator, Mining Science and Technology 20 (2010) PP. 357-364.

[20]S. O. Bada, I.M. Falcon, R.M.S. Falcon, C.P, Bergmann, Feasibility study on triboelectrostatic concentration of <105µm phosphate ore. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Květen 2012, 112, 341-345.

[21]A. Sobhy, D. Tao, Innovative RTS technology for dry beneficiation of phosphate, SYMPHOS 2013 – 2nd International Symposium on Innovation and Technology for the Phosphate Industry. Procedia inženýrství, Vol. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Starší, E. Yan, 2003. “eForce.- Newest generation of electrostatic separator for the minerals sands industry.” Heavy Minerals Conference, Johannesburg, Jihoafrický institut hornictví a metalurgie.

[23]L. Značky, P-M. Beier I. Stahl,Elektrostatické oddělování, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

[24]KATEŘINA. Bittner, F.J. Hrach, S.A. Gasiorowski, L.A. Canellopoulus, H. Guicherd, Triboelektrický pásový separátor pro beneficiation jemných minerálů, SYMPHOS 2013 – 2nd International Symposium on Innovation and Technology for the Phosphate Industry. Procedia inženýrství, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]KATEŘINA. Bittner, KOVÁŘ. Flynn, F.J. Hrach, Rozšíření aplikací v suché Triboelektrický oddělení nerostů, Jednání kongresu Mezinárodní zpracování nerostů XXVII-IMPC 2014, Santiago, Chile, Říjen 20 – 24, 2014.