Elektrostatische Aufbereitung von Phosphat-Erz: Bewertung der letzten Arbeit und Diskussion über eine improvisierte Abscheidesystem

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3rd International Symposium on Innovation and Technology in der Phosphatindustrie

Elektrostatische Aufbereitung von Phosphaterzen: Überprüfung der bisherigen Arbeit

und Diskussionen über eine verbesserte Abscheidesystem

J.D. Bittnerein, S.A.Gasiorowskiein, F.J.Hrachein, H. Guicherdb *

einST-Equiment und Technology LLC, Needham, Massachusetts, VEREINIGTE STAATEN

bST-Geräte & Technology LLC, Avignon, Frankreich

Abstrakt

Aufbereitung von Phosphaterzen durch trockene elektrostatischen Verfahren wurde von verschiedenen Forschern seit den 40er Jahren versucht. Die Gründe für die Entwicklung von trockenen Verfahren zur Phosphat-Rückgewinnung sind die begrenzte Menge an Wasser in einigen trockenen Regionen, die Flotation Chemikalienkosten, und die Abwasser-Behandlung-Kosten. Während elektrostatische Prozesse keine vollständige Alternative zur Flotation vorsehen, Es kann als Ergänzung für einige Bäche wie die Verringerung der Geldbußen/Schlamm Inhalt Erz vor dem Börsengang geeignet, Verarbeitung der Flotation Bergematerial für die Wiederherstellung von verlorenen Produkt, und Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Während viel Arbeit durchgeführt wurde mit hohen Spannrolle und Freifall-Separatoren in Labor-Waagen, der einzige Beweis für kommerzielle Installation ist die ca. 1940 "Johnson" Prozess bei Pierce meine FL; Es gibt keine Hinweise in der Literatur der aktuellen kommerziellen Nutzung der Elektrostatik, Obwohl weiterhin starkes Interesse an trockene Verfahren für den Einsatz in ariden Regionen. Die verschiedenen Forschungsprojekte berichtet betonen, dass Futtermittel Vorbereitung (Temperatur, Größenklasse, Konditionierungsmittel) haben Sie einen großen Einfluss auf die Leistung. Während einige gute Trennungen erreicht worden sind, indem Kieselsäure aus Phosphaten, und mit weniger Beispiele aus Calcit und Dolomit aus Phosphat, die Ergebnisse sind weniger positiv, wenn mehrere Verunreinigungen vorhanden sind. Forschungsarbeit weiterhin diese Methoden weiter zu verfeinern, aber grundlegende Beschränkungen auf den konventionellen elektrostatischen Systemen gehören geringen Kapazität, die Notwendigkeit für mehrere Stufen für angemessenen Ausbau von Erz, und operative Probleme verursacht durch Geldstrafen. Diese Einschränkungen können durch neuere elektrostatischen Verfahren einschließlich der triboelektrischen Gürtel Trennzeichen überwunden werden.

© 2015 Die Autoren. Veröffentlicht von Elsevier Ltd.

Peer-Review unter der Verantwortung des wissenschaftlichen Ausschusses des SYMPHOS 2015.

Schlüsselwörter: Phosphat, elektrostatische; Trennung; Mineralien; feine Partikel; Trockenverfahren

*Korrespondierende Autor: Tel: +33-4-8912-0306 E-Mail Adresse: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Die Autoren. Veröffentlicht von Elsevier Ltd.

Peer-Review unter Verantwortung des wissenschaftlichen Ausschusses des SYMPHOS 2015.

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1. Gemeldeten Arbeit auf elektrostatische Aufbereitung von Phosphaterzen

Phosphat-Konzentration von natürlichen Erzen wurde lange durch eine Vielzahl von Methoden mit teilweise erheblichen Mengen von Wasser durchgeführt. Jedoch, Aufgrund des Mangels an Wasser bei verschiedenen Phosphatlagerstätten auf der ganzen Welt, sowie steigende Kosten bei schönem und Abwasserbehandlung, die Entwicklung eines wirksamen, wirtschaftlichen Trockenprozess ist höchst wünschenswert.

Methoden für die elektrostatische Trockenbearbeitung von Phosphaterzen wurden vorgeschlagen und gezeigt in kleinen Maßstäben für über 70 Jahre. Jedoch, kommerzielle Anwendungen dieser Methoden haben sehr begrenzt gewesen.. "Johnson-Prozess" [1] diente im Handel ab 1938 für einen bestimmten Zeitraum hinweg im amerikanischen landwirtschaftlichen Chemical Company-Werk in der Nähe von Pierce Florida USA. Dieser Prozess verwendet eine sehr komplexe Reihe von Walze Elektroden (Abbildung 1) für die Multi-Bühne-Konzentration von Phosphat-Rückgewinnung aus deslimed washery Halde, Flotation Pre-Konzentrate, oder Flotation Bergematerial. Beginnend mit 15.4% P2O5 und 57.3% unlöslichen Material in die feinen Bergematerial, durch eine Kombination der Größenklasse, Entschlämmung, und Vorkonditionierung der getrockneten Bergematerial, das Material mit 33.7% P2O5 und nur 6.2% unlösliche wurde wiederhergestellt. Ein weiteres Beispiel, Modernisierung der Flotation Bergematerial mit 2.91% P2O5 führte zu einem Produkt der 26.7% P2O5 mit einer 80% Erholung. Johnson stellte fest, dass es notwendig war, washery Halde mit chemischen Reagenzien, die in der Regel in Phosphat Flotation, um hohe Phosphat-Grade und Erholung zu erhalten verwendet zu behandeln. Er erwähnt ausdrücklich die Wirksamkeit von Heizöl und Fettsäuren als Reagenzien.

Abbildung 1, Johnson-Prozess Apparate und FlowSheet US Patent 2,135,716 und 2,197,865, 1940 [1][2]

Während diese kommerzielle Installation, in der Literatur zitiert wird als Ausgangspunkt über 1938, Es ist nicht klar, wie umfangreich oder wie lange dieser Prozess verwendet wurde. In seiner Zusammenfassung des Status der elektrostatischen Trennungen bis zu 1961, O. C. Ralston

[3]schreibt, die fünf großen Johnson Separatoren waren installiert jede Verarbeitung über 10 Tonnen / h -20 Mesh-Futter. Jedes Trennzeichen wurde 10 hoch mit der angelegten Spannung von Rollen 20 kV. In Florida nach Ralston wurden keine anderen kommerziellen Maßstab Phosphat-Konzentratoren mit Elektrostatik installiert.. Basierend auf der Prozessbeschreibung Ausrüstung, die Autoren

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haben festgestellt, dass die Gesamtkapazität des Prozesses eher gering im Verhältnis zur Kapazität von anderen Prozessen war, wie nasse flotation. Niedrige Kapazität und die Kosten für die Trocknung der feed Erz aus nassen Bergbau in Florida sind wahrscheinlich der Grund für die Begrenzung der weiteren Umsetzung des Prozesses in den 1940er und 1950er Jahren.

In den 1950 und 1960 die Arbeiter für International Minerals & Chemicals Corporation (IMC) Prüfung des Antrags der trockenen elektrostatische Trennverfahren für mineralische Aufbereitung. Floridian Phosphat Erz Verarbeitung war von besonderem Interesse für IMC. Die IMC-Arbeit genutzt, eine freier Fall Separator Design manchmal mit Partikel aufladen indem man durch ein Rührwerk oder Impaktor wie ein Hammer oder Rod Mühle erweiterte. [4] Eine anschließende patent [5] enthalten einige Verbesserung der Trennung mit Ladegeräte aus verschiedenen Materialien, Obwohl das letzte Patent in der Serie

[6]dem Schluss, dass Partikel-Kontakt Aufladung bei erhöhter Temperatur (>70° F) war wirksamer als mit einem Ladegerät-system. Repräsentative Beispiele der Ergebnisse in dieser Patente sind in Tabelle dargestellt. 1.

Tabelle 1. Berichteten Ergebnisse von International Minerals & Chemikalien-Patente 1955-1965

Die verschiedenen IMC Patente untersucht den Einfluss der Partikelgröße, einschließlich der Verarbeitung von verschiedenen Bildschirm Teilstücke unabhängig, zwar brachte wenig Arbeit sehr fein (<45 µm) Partikel. Probe-Klimaanlage sehr unterschiedlich, einschließlich der Temperatureinstellung, Pre-waschen und trocknen, und verschiedene Trocknungsmethoden (indirekte Trocknung, Flash-Trocknung, Wärmelampen mit spezifischen IR Wellenlängenbereiche). Andere Verunreinigungen (dh. Silikate versus Karbonate) erforderliche unterschiedliche Handhabung und Vorbehandlungsmethoden, die Trennung zu optimieren. Es ergibt sich aus den Patentbeschreibungen zwar versuchte die IMC einen kommerziellen Maßstab entwickeln, Prüfung der Literatur bedeutet nicht, dass solche Anlage war jemals gebaut und auf einer IMC-Seite betrieben.

In den 1960er Jahren wurde am North Carolina State University Minerals Research Laboratory speziell auf phosphathaltige Kohlatererer geforscht., [9] Verwendung eines Freifallabscheiders im Labormaßstab und einer synthetischen Mischung aus gemahlenem Karbonat und Phosphatkiesflotationskonzentrat in einem sehr engen Größenbereich (-20An +48 Mesh), die Forschung zeigte, dass die Vorbedingung das Material mit einer Säure Peeling oder Fettsäuren beeinflusst die relative Ladung des Phosphates als entweder positiv oder negativ. Relativ scharfe Trennungen wurden erhalten. Jedoch, Wenn Sie eine natürliche Erz enthält eine beträchtliche Menge an Geldbußen zu verwenden, nur schlechte Trennungen waren möglich. Das beste berichtet Trennung von einen Rückstand von Flotation Modernisierung mit einer anfänglichen P2O5 Konzentration von 8.2% ein Produkt der wiederhergestellt 22.1% P2O5. Keine Erholung-Ebene wurde berichtet.. Insbesondere, eine der gemeldeten Schwierigkeiten war eine Anhäufung von Bußgeldern an den Trennelektroden.

Zusätzliche Arbeit auf elektrostatische Trennung von North Carolina Phosphat mit Hochspannung Walze Typ Trennzeichen

[10]schlussfolgerte, dass die Trennung von Phosphat und Quarz zwar möglich war,, Trocknungskosten waren unerschwinglich. Jedoch, da kalzinierte Phosphaterte trocken sind, die Forscher schlugen vor, dass eine elektrostatische Trennung solcher Erte möglich sein könnte. Die Trennung von kalzinierten Phosphaten war in der gemeldeten. Die Trennung schien eher mit der Partikelgröße als mit der Zusammensetzung zusammenzuhängt. Zu den vorgeschlagenen Verbesserungen gehörte der Einsatz anderer elektrostatischer Trennsysteme, Reagenzien zur Verbesserung der Partikelladeeigenschaften und zur genauen Bildschirmgröße von Materialien. Es gibt keine Beweise dafür, dass An diesem Projekt wurden Folgearbeiten durchgeführt.

Etwas frühere Arbeit mit Hochspannungsrollenabscheidern [11] Aluminium- und Eisenverbindungen erfolgreich aus dem Grubenerz aus Florida entfernt. Das Erz wurde getrocknet, Zerdrückt, und sorgfältig vor der Trennung dimensioniert. Die P2O5 Konzentration wurde geringfügig von 30.1% An 30.6% aber die Entfernung der Al- und Fe-Verbindungen ermöglichte eine viel bessere nachträgliche Erholung durch Flotationsmethoden. Diese Arbeit veranschaulicht die Verwendung von eine elektrostatische Abscheider, ein Problem mit einem bestimmten Erz anzugehen, die konventionelle Nassbehandlung begrenzt.

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Zusammen mit Untersuchungen über die Trennung von vielen anderen Materialien, Ciccu und Kollegen getestet, die Trennung von einer Vielzahl von Phosphaterzen einschließlich Quellen aus Indien, Algerien, Tunesien, und Angola. [12] Elektrostatische Trennung war von Interesse, als Alternative zum Börsengang aus ökonomischer Sicht, da große Lagerstätten von Phosphaten in ariden Regionen gefunden werden. [13] Verwendung von Labormaßstab Freifall-Separatoren mit einem "Turbolader", Diese Forscher konnten Trennung Resultate ähnlich wie Flotation Prozesse aus Erzen mit relativ einfachen Gangart Kompositionen. Speziell, Sie fanden, dass Phosphat in Anwesenheit von Kieselsäure positiv geladen, aber negativ in Gegenwart von Calcit. Jedoch, wenn das Erz erhebliche Mengen an Kieselsäure und Carbonat enthielt, die elektrostatische Trennung war schlecht und Flotationsprozesse erwiesen sich als flexibler für die Erlangung praktischer Trennungen. Aus Untersuchungen über die Auswirkungen des Turboladers auf das Laden einzelner Partikel, Diese Forscher kamen zu dem Schluss, dass das Gangue-Material, das in erster Linie durch Partikel-Partikel-Kontakt aufgeladen wird, anstatt kontaktiere mit den Turboladeroberflächen. [13] [14] Das Laden war auch sehr empfindlich auf Materialtemperatur, bei guter Trennung nur über 100°C erhältlich. Zusätzlich, das Vorhandensein von feinem Material verursachte Probleme im Separator und gute Ergebnisse hängen von einer sorgfältigen Dimensionierung von Partikeln in bis zu drei Größenbereichen vor der Trennung ab. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse aus dieser Gruppe ist in Tabelle dargestellt. 2. Keine vollständige- Anwendungen erscheinen umgesetzt wurden diese Arbeit aufgrund.

Tabelle 2. Berichteten Ergebnisse aus Ciccu, et. Al. vom Labormaßstab Freifall-Separatoren

Elektrostatische Trennung von einem ägyptischen Erz wurde von Hammoud untersucht., Et al.. mittels eines Probenteilers Labormaßstab Freifall. [15] Das Erz verwendet enthalten vor allem Kieselsäure und andere unlöslich mit einer anfänglichen P2O5 Konzentration von 27.5%. Das zurückgewonnene Produkt hatte eine P2O5 Konzentration von 33% mit einem 71.5% Erholung.

Eine zusätzliche eine ägyptische Erz mit in erster Linie siliziumhaltigen Gangart Abouzeid Studie, Et al.. mittels eines Probenteilers Labor Walze. [16] Die Forscher versuchten gezielt, trockene Techniken zu identifizieren, um Phosphaterzen in Bezirken mit Wasserknappheit zu konzentrieren und/oder zu entstauben.. Diese Studie erhielt ein Produkt mit 30% P2O5 aus einem Futtermaterial mit 18.2 % P2O5 mit einer Wiederherstellung von 76.3 % nach sorgfältiger Dimensionierung des Materials bis zu einem engen Bereich zwischen 0.20 mm und 0.09 mm.

In einem anschließenden Review-Artikel, der das gesamte Spektrum der Wohltäterungsprozesse zur Phosphatrückgewinnung abdeckt, Abouzeid berichtete, dass elektrostatische Trenntechniken zwar erfolgreich Phosphaterze aufrüsten konnten, indem Kieselsäure und Carbonate entfernt wurden., die geringe Kapazität der verfügbaren Separatoren beschränkte ihre Verwendung für die kommerzielle Produktion. [17]

Die elektrostatische Trennung von Florida-Erten wurde kürzlich von Stencel und Jian mit einem Laborfluss-durch-- Fallabscheider. [18] Ziel war es, ein alternatives oder ergänzendes Verarbeitungsschema zu den lang genutzten Flotationssystemen zu ermitteln, da die Flotation nicht auf dem Material von weniger als 105 µm. Dieses feine Material war einfach deponiert., was zu einem Verlust von fast 30% ursprünglich von der Phosphat abgebaut. Sie testeten deslimed Roherz, feine Flotation feed, rauer Flotation Konzentrat, und endgültige Flotation Konzentrate aus zwei Aufbereitungsanlagen in Florida am Vorschübe bis zu 14 kg/Stunde in einem Abscheider im Labormaßstab. Gute Trennung Ergebnisse wurden mit den feinen Börsengang feed gemeldet. (+0.1 mm; ~ 12 % P2O5) aus einer Hand, das aktualisiert wurde 21-23% P2O5 in zwei Durchgängen mit 81- 87% P2O5 Erholung durch die Ablehnung vor allem unlösliche Kieselsäure. Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Zuführung entweder mit einem pneumatischen Förderrohr oder einem rotierenden Tribo-Ladegerät.

Die zuletzt berichtete Forschung zur elektrostatischen Trennung von Phosphateren umfasste Systeme, die die Aufladung der Materialien vor der Einführung in einen Freifallabscheider besser optimieren sollten., Tao und Al-Hwaiti [19] festgestellt, dass es keine kommerzielle Verwendung von Elektrostatika zur Phosphat-Begünstigung aufgrund der

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Durchsatz, geringe Effizienz und die Notwendigkeit, mit schmalen Partikelgrößenverteilungen. Diese Forscher versuchten insbesondere, die geringe Partikelladungsdichte zu überwinden, die mit Systemen verbunden ist, die von dem Teilchen abhängig sind, um Teilchenkontakt oder Aufprall auf ein einfaches Ladesystem zu beeinflussen.. Arbeiten mit einem jordanischen Erz mit vor allem Kieselsäure Gangart, das Material wurde zu gequetscht. -1.53 mm und sorgfältig abgelehnt, Material unten zu entfernen 0.045 mm. Ein kleiner Freifallabscheider im Labormaßstab wurde mit einem neu gestalteten rotierenden Ladegerät ausgestattet, das mit einem stationären Zylinder und einer rotierenden Trommel ausgestattet ist., oder Ladegerät, und ein ringförmiger Raum dazwischen. Ein externes Netzteil wurde verwendet, um ein elektrisches Potential zwischen der schnell rotierenden Trommel und dem stationären Zylinder. Nach dem Aufladen durch Kontakt mit der rotierenden Trommel, die Partikel in einen konventionellen Freifallabscheider. Arbeiten mit 100 Gramm-Chargengröße und beginnend mit einem abgelehnten Feed P2O5 Inhalt der 23.8%, nach zwei Durchgängen ein Konzentrat mit bis zu 32.11% P2O5 wurde wiederhergestellt, wenn auch nur mit einer Gesamterholung der 29%.

In dem Bestreben, Phosphat-Bußgelder zu (< 0.1 mm), Bada et al.. verwendet einen freien Fall-Separator mit einem rotierenden Ladesystem sehr ähnlich dem von Tao.[20]. Das Ausgangsmaterial stammte aus einem Flotationskonzentrat, das Bußgelder mit einem P2O5 der 28.5%. Ein Produkt von 34.2% P2O5 wieder hergestellt wurde, aber wieder mit einer niedrigen 33.4%.

Dieser "rotationstriboelektrostatische Freifallabscheider" wurde erneut auf die trockene Begünstigung von Phosphaten durch Sobhy und Tao angewendet.. [21] Arbeiten mit einem zerkleinerten dolomitischen Phosphatkiesel aus Florida mit einem sehr breiten Partikelgrößenbereich (1.25 mm – <0.010 mm), ein Phosphatkonzentrat mit 1.8% MgO und 47% P2O5 die Rückgewinnung aus einem Futter hergestellt wurde, das mit etwa 23% P2O5 und 2.3% MgO. Die optimalen Ergebnisse auf dem Laborgerät wurden bei der 9 kg/h und – 3kV auf das Drehladegerät aufgebracht. Die Trenneffizienz wurde durch die schlechte Materialbefreiung in den großen Partikeln und die Interferenz unterschiedlicher Partikelgrößen in der Trennkammer eingeschränkt..

Bessere Ergebnisse wurden bei der Verarbeitung einer Flotationsfutterprobe mit der engeren Partikelgrößenverteilung 1 An 0.1 mm. Mit einem anfänglichen P2O5 Inhalt von ca. 10%, Produktproben wurden mit ca. 25% P2O5 Inhalt, P2O5 Wiederherstellung von 90%, und Ablehnung von 85% des Quarzes. Diese nachgewiesene Effizienz wurde als viel besser als die mit einem Freifall-Separator mit einem konventionelleren Ladesystem, wie von Stencel verwendet erzielt festgestellt [18] den Vorteil des neu gestalteten Drehladegeräts. Verarbeitung eines Flotationskonzentrats, das 31.7% P2O5 führte zu einem Produkt von mehr als 35% P2O5 mit einer Wiederherstellung von 82%. Diese Aufwertung wurde durch Flotation als besser als möglich.

Dieser Laborwaagenabscheider mit einer Trennsystembreite von 7.5 cm wurde als mit einer Kapazität von 25 kg/h, entspricht 1/3 Tonne/Stunde/Meter Breite. Jedoch, die gemeldeten Auswirkungen der Futterrate auf die Trenneffizienz zeigten, dass optimale Trennungen nur bei 9 kg/h oder etwas mehr als ein Drittel der Nennkapazität des Systems.

Insgesamt, Frühere Arbeiten zur elektrostatischen Aufwertung von Phosphateren wurden durch die relative Aufladung komplexer Gangue und den nachteiligen Einfluss von Partikelgrößeneffekten eingeschränkt., insbesondere, die Wirkung von Geldbußen. Die überwiegende Mehrheit der Arbeiten betraf nur Laborgeräte ohne Validierung im kommerziellen Maßstab., kontinuierlich betriebene Geräte könnten. Zusätzlich, die geringen Kapazitäten der verfügbaren elektrostatischen Prozessgeräte haben kommerzielle Anwendungen unwirtschaftlich gemacht.

2. Einschränkungen konventioneller elektrostatischer Trennverfahren

Hochspannungswalzen elektrostatische Trennsysteme im Einsatz von Groppo [10] und Kouloheris et al. [11] werden häufig für die Aktualisierung einer Vielzahl von Materialien verwendet, wenn ein Bauteil leitfähiger ist als andere. In diesen Prozessen, das Material muss eine geerdete Trommel oder einen Teller in der Regel nach dem Material wenden Sie sich an, die Partikel durch eine ionisierende Korona-Entladung negativ geladen sind. Leitfähige Materialien verlieren ihre Ladung schnell und von der Trommel geworfen werden. Die Nicht-- Leitfähiges Material wird weiterhin an der Trommel angezogen, da sich die Ladung langsamer löst und nach Trennung vom Leitmaterial von der Trommel fällt oder von der Trommel gebürstet wird.

Das folgende Diagramm (Abbildung 2) veranschaulicht die grundlegenden Merkmale dieser Art von Trennzeichen. Diese Prozesse sind

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aufgrund des erforderlichen Kontakts jedes Partikels zur Trommel oder Platte begrenzt. Die Wirksamkeit dieser Trommelwalzenabscheider ist auch auf Partikel von etwa 0,1 mm oder mehr Größe beschränkt, da sowohl die geerdete Platte mit der geerdeten Platte in Berührung kommen muss, als auch die erforderliche Partikelströmungsdynamik. Partikel der unterschiedlichen Größen haben auch verschiedene Strömungsdynamik durch Trägheitseffekte und degradierten Trennung führt.

Abbildung 2: Trommel elektrostatische Abscheider (Elder und Yan, 2003 [22]

Die begrenzte Anwendung von Phosphat-Nutzen ist auf die nichtleitende Natur sowohl von Phosphaten als auch von typischem Gangue-Material zurückzuführen.. Kouloheris beobachtete in erster Linie eine Entfernung von Eisen und Aluminium, die Partikel, aufgrund ihrer leitfähigen Natur, werden von der Walze "geworfen". Das Vorhandensein dieser Art von Material in Phosphateren ist nicht üblich. Groppo wies darauf hin, dass das einzige Material, das als "Nicht-Dirigent" an die Walze "gepinnt" wurde, Geldstrafen waren., Angabe einer Trennung von Partikelgröße, anstatt Materialzusammensetzung. [9] Mit seltenen Ausnahmen, Phosphaterzen sind nicht zugänglich, Aufbereitung von Hochspannung Walze Separatoren.

Trommelwalzenabscheider wurden auch in Konfigurationen eingesetzt, die auf triboelektrisches Laden von Partikeln basieren, anstatt durch Ionisierung ausgelöst eitern zu lassen, das durch ein Hochspannungsfeld induziert wird.. Eine oder mehrere Elektroden oberhalb der Trommel, wie die "statische" Elektrode in Abbildung dargestellten 2, werden genutzt, um "Teilchen entgegengesetzte Ladung von der Walzenoberfläche heben". Ein solches System wurde von Abouzeid verwendet., Et al.. [16] die festgestellt haben, dass die Trennwirkung in Abhängigkeit von der Polarität verändert wurde und eine Spannung der statischen Elektroden. Die Johnson-Prozess [1] eine weitere Variante der Trommel Roller Trennzeichen verwendet. Jedoch, die begrenzte Kapazität und Effizienz eines Einzelrad-Systems führt zu der sehr komplexe Systeme, wie in Abbildung dargestellt 1. Wie oben erwähnt, Es scheint, dass diese Komplexität und insgesamt Ineffizienz des Prozesses ihrer Anwendung stark eingeschränkt.

Triboelectrostatic Trennungen sind nicht beschränkt auf Trennung von leitfähigen / nichtleitfähige Materialien, sondern hängen vom Phänomen der Ladungsübertragung durch Reibungskontakt von Materialien mit unterschiedlicher Oberflächenchemie ab. Dieses Phänomen wird im "freien Fall" Trennverfahren seit Jahrzehnten. Ein solcher Prozess ist in Abbildung dargestellt. 3. Komponenten aus einer Mischung von Teilchen entwickeln zunächst unterschiedlichen Ladungen durch Kontakt entweder mit einer Metalloberfläche, wie in einem Tribo-Ladegerät, oder durch Partikel zu Partikelkontakt, wie in einer Wirbelschichtzuführvorrichtung. Wenn die Partikel durch die

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elektrisches Feld in der Elektrodenzone, jedes Teilchen Flugbahn wird in Richtung der Elektrode entgegengesetzte Ladung abgelenkt.. Nach einer gewissen Distanz, Sammelbehälter werden eingesetzt, um die Streams zu trennen. Typische Anlagen erfordern mehrere Trennzeichen Phasen mit Recycling von Sekundenbruchteilen mittelmäßige. Einige Geräte verwenden einen stetigen Strom von Gas zur Unterstützung der Vermittlung der Partikel durch die Elektrode zone.

Abbildung 5: Triboelektrostatischer Separator "Freier Fall"

Anstatt sich nur auf Partikel- bis Partikelkontakt zu verlassen, um Ladungsübertragung zu induzieren, Viele Systeme dieses Typs verwenden einen "Ladegerät"-Abschnitt, der aus einem ausgewählten Material mit oder ohne angelegte Spannung besteht, um die Partikelladung zu verbessern. In den 1950er Jahren, Lawver untersuchte mit verschiedenen Geräten, darunter eine Hammermühle und eine Stabmühle, um Material zwischen den Trennstufen aufzuladen [4] sowie einfache Plattenladegeräte aus verschiedenen Materialien. [5] [6] Jedoch, Lawver kam zu dem Schluss, dass die Materialtemperatur von überragender Bedeutung ist und die Übertragung von Partikel-Partikel-Ladungen über die Umgebungstemperatur bessere Ergebnisse lieferte als die Verwendung eines Ladegeräts.. Ciccu et al. [12] untersuchte den relativen Grad der Ladungsübertragung und kam zu dem Schluss, dass kleineres Gangue-Material ladung in erster Linie durch Partikel-Partikel-Kontakt aufgrund der geringen Wahrscheinlichkeit der Aufprallhäufigkeit mit einer Ladeplatte erworben. Dies veranschaulicht eine Beschränkung auf die Verwendung von Ladegerätsystemen: alle Partikel müssen mit der Ladefläche in Berührung kommen, so dass die Vorschubrate relativ gering sein muss. Der Kontakt kann durch turbulente Bedingungen für die Materialförderung oder durch die Verwendung eines großen flächenweiten beweglichen Ladegeräts verbessert werden.. Die jüngste Arbeit von Tao [19] und Bada [20] und Sobhy [21] verwenden Sie ein speziell entwickeltes rotierendes Ladegerät mit angelegter Spannung, aber nur auf einem sehr kleinen Laborabscheider. Während sich dieses verbesserte Ladegerät-Design als überlegen gegenüber älteren Systemen erwiesen hat,, die nachgewiesenen Verarbeitungskapazitäten dieser Systeme sind nach wie vor recht gering. [21]

Diese Art der freien Fall Separator hat auch Grenzen der Partikelgröße des Materials, die verarbeitet werden können. Der Durchfluss innerhalb der Elektrodenzone muss gesteuert werden, um Turbulenzen zu minimieren, um eine "Verschmierung" der. Die Flugbahn von feinen Partikeln sind mehr durch Turbulenzen bewirkt, da die aerodynamischen Kräfte auf feine Partikel ziehen sind viel größer als die Schwerkraft und elektrostatische Kräfte. Dieses Problem kann bis zu einem gewissen Grad überwunden werden, wenn Material mit relativ engem Partikelgrößenbereich verarbeitet wird. Ein Großteil der oben diskutierten Forschung umfasste Vor-Screening-Material in verschiedenen Größenbereichen, um die Trennung zu optimieren.. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Die

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Unterschied der 8 An 20 kV. Der Gürtel, die besteht aus einem nichtleitenden Kunststoff, ist ein großes Netz mit über 60% offene Fläche. Die Partikel können leicht durch die Löcher im Gürtel passieren. Beim Eintritt in die Lücke zwischen den Elektroden werden die negativ geladenen Teilchen durch die Kräfte des elektrischen Feldes an der unteren positiven Elektroden angezogen.. Die positiv geladenen Teilchen werden an die negativ geladenen obere Elektrode angezogen.. Die Geschwindigkeit des Bandes Endlosschleife ist variabel von 4 bis 20m/s. Die Geometrie der Querrichtungsstränge dient dazu, die Partikel von den Elektroden zu fegen, die sie zum richtigen Ende des Separators bewegen, und zurück in die hochgerichtete Scherzone zwischen den sich gegenläufig bewegenden Abschnitten des Bandes zu bewegen.. Weil die Zahl Teilchendichte so hoch in die Lücke zwischen den Elektroden (ungefähr eine- Drittens wird das Volumen von Partikeln belegt) und die Strömung wird kräftig geschüttelt., gibt es viele Kollisionen zwischen Teilchen und optimale Aufladung tritt kontinuierlich während der Trennbereich. Der Counter Stromfluss induziert durch die entgegengesetzt bewegenden Gürtel Abschnitte und die kontinuierliche neuzuladen und erneute Trennung erstellt eine Leistungsindikator aktuelle mehrstufige Trennung innerhalb einer einzigen Apparat. Durch das kontinuierliche Aufladen und Aufladen von Partikeln innerhalb des Separators wird jedes erforderliche "Ladegerät"-System vor dem Einbringen von Material in den Separator eliminiert., dadurch eine ernsthafte Einschränkung der Kapazität anderer elektrostatischer Separatoren. Die Ausgabe dieses Trennzeichen ist zwei streams, ein Konzentrat und Rückstände, ohne einen Stream Futtermehl. Die Effizienz dieses Trennzeichen hat gezeigt, dass ca. drei Stufen der freien Fall Trennung mit Futtermehl Recycling entsprechen.

Mineral A Ende

Abbildung 7: Grundlagen des STET-Gürtelabscheiders

Die hocheffiziente Trennung von Partikeln unter 0.5 mm macht dies zu einer idealen und bewährten Option für die Trennung von (Staub) aus einem Kali-Trockenschleifvorgang. Der STET-Separator kann eine Vielzahl von Partikelgrößen effizient verarbeiten, ohne dass eine Klassifizierung in enge Größenbereiche erforderlich ist.. Wegen der heftigen Agitation, die hohe Scherrate zwischen den beweglichen Gurten, und die Fähigkeit, sehr feine Partikel zu handhaben (<0.001 mm) der ST-Separator kann wirksam bei der Trennung von Phosphat-Erzschleim sein, wenn andere elektrostatische Separatoren ausgefallen sind.

3.1 Investitions- und Betriebskosten

Eine vergleichende Studie zu Kosten wurde von STET in Auftrag gegeben und von Soutex Inc. [25] Soutex ist ein in Quebec Kanada ansässiges Ingenieurbüro mit langjähriger Erfahrung in der Bewertung und Auslegung von Elektrostatik-Trennprozessen und. Die Studie verglich die Kapital- und Betriebskosten des triboelektrostatischen Bandtrennverfahrens mit der konventionellen Schaumflotation zur Begünstigung eines minderwertigen Bariterzes.. Die Betriebskosten wurden, zählen die Bedienung Arbeit geschätzt, Wartung, Energie (elektrische und Kraftstoff), und Verbrauchsmaterialien (z.b, chemische Reagenzien Kosten für flotation). Die Inputkosten stützten sich auf typische Werte für einen hypothetischen Anlage befindet sich in der Nähe von Battle Mountain, Nevada, USA. Die total Cost of Ownership mehr als zehn Jahren wurde aus der Investitions- und Betriebskosten Kosten berechnet, durch die Annahme einer

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8% Diskontsatz. Die Ergebnisse der Kostenvergleich sind als relative Prozentsätze in Tabelle 3. Tabelle 3. Kostenvergleich für Baryt-Verarbeitung

Die Gesamteinkaufskosten für Die Ausrüstung für den triboelektrostatischen Bandtrennprozess sind etwas geringer als bei der Flotation. Aber wenn das Gesamtinvestitionsvolumen berechnet wird, um Geräteinstallation enthalten, Rohrleitungen und elektrische Kosten, und Baukosten, der Unterschied ist groß. Die Gesamtkapitalkosten für das triboelektrostatische Bandtrennverfahren 63.2% die Kosten für den Börsengang-Prozess. Die deutlich geringeren Kosten für den Trockenprozess resultieren aus dem einfacheren Durchflussblech. Die Betriebskosten für den triboelektrostatischen Bandtrennprozess 75.5% die Flotation Prozesses aufgrund vor allem niedrigeren operativen Personalbedarf und geringerer Energieverbrauch.

Die Gesamtbetriebskosten des triboelektrostatischen Bandtrennverfahrens sind deutlich geringer als bei der Flotation. Autor der Studie, Soutex Inc., schlussfolgerungsweise, dass das triboelektrostatische Bandtrennverfahren offensichtliche Vorteile in CAPEX bietet, OPEX, und betriebliche Einfachheit.

4. Zusammenfassung

Während die Begünstigung von Phosphaterze durch trockene elektrostatische Prozesse seit den 1940er Jahren von verschiedenen Forschern versucht wurde, gibt es sehr begrenzte Verwendung solcher Verfahren im kommerziellen Maßstab. Der begrenzte Erfolg ist auf eine Vielzahl von Faktoren zurückzuführen, die auf die Konstruktionen der Separatorsysteme und die Komplexität der Ere zurückzuführen sind..

Futtermittelvorbereitung (Temperatur, Größenklasse, Konditionierungsmittel) hat einen großen Einfluss auf die Leistung der Trennsysteme. Möglichkeiten für weitere Arbeiten in diesem Bereich, insbesondere die Erforschung chemischer Konditionierungsmittel zur Verbesserung der differenziellen Aufladung von Partikeln, um eine höhere Effizienz bei der nachfolgenden Trennung zu ermöglichen. Die Verwendung solcher ladungsmodifizierenden Mittel kann zu Prozessen führen, die Erze mit komplexem Gangue-Material erfolgreich bewerten können., einschließlich Silikate und Carbonate.

Während die Arbeit diese Methoden weiter verfeinert,, Grundbeschränkungen für die herkömmlichen elektrostatischen Systeme sind die, die für mehrere Stufen für eine angemessene Aufrüstung von Erz erforderlich sind, und operative Probleme verursacht durch Geldstrafen. Um die demonstrierten Labortechniken im kommerziellen Maßstab zu, erhebliche Verbesserungen müssen vorgenommen werden, um eine zuverlässige, kontinuierlicher Betrieb ohne Effizienzeinbußen.

Der triboelektrische Separator STET bietet der mineralverarbeitenden Industrie die Möglichkeit, feine Materialien mit einer vollständig trockenen Technologie zu bewerten. Der umweltfreundliche Prozess kann die Nassverarbeitung und die erforderliche Trocknung des Endmaterials eliminieren. Der STET-Prozess arbeitet mit hoher Kapazität – bis zu 40 Tonnen pro Stunde durch eine kompakte Maschine. Der STET-Separator kann eine Vielzahl von Partikelgrößen effizient verarbeiten, ohne dass eine Klassifizierung in enge Größenbereiche erforderlich ist.. Wegen der heftigen Agitation, die hohe Scherrate zwischen den beweglichen Gurten, und die Fähigkeit, sehr feine Partikel zu handhaben (<0.001 mm) der STET-Separator kann bei der Trennung von Schleimvonen von Phosphateren wirksam sein, wenn andere elektrostatische Separatoren ausgefallen sind. Energieverbrauch ist gering, ca. 1-2 kWh/Tonnen verarbeitetes Material. Da die einzige potenzielle Emission des Prozesses Staub, Genehmigung ist in der Regel relativ einfach.

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Referenzen

[1]H. B. Johnson, Verarbeitung von konzentrierten Phosphatlagermineralien, United States Patent # 2,135,716, November, 1938

[2]H. B. Johnson, Verarbeitung von konzentrierten Phosphatlagermineralien, United States Patent # 2,197,865, April, 1940.

[3]Oc. Ralston, Elektrostatische Trennung von gemischten Granulatkörpern, Elsevier Verlag, vergriffen, 1961.

[4]J.E. Lawver, Ore Beneficiation Methode US-Patent 2723029 November 1955

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