Elektrostaatilise Beneficiation fosfaadi maakide: Viimase töö ja arutelu improviseeritud eraldamise süsteemi läbivaatamine

Kättesaadav veebis aadressil www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Procedia insener 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3rd rahvusvaheline sümpoosion fosfaaditööstuse innovatsiooni ja tehnoloogia kohta

Fosfaatmaagide elektrostaatiline kasulikkus: Ülevaade varasemast tööst

ja arutelu täiustatud eraldussüsteemi üle

J.D. Bittnera, S.A.Gasiorowskia, F.J.Hracha, H. Guajacherdb*

aST Equiment and Technology OÜ, Needham, Massachusetts, USA

bST seadmed & Technology OÜ, Avignon, Prantsusmaa

Abstraktne

Fosfaatmaakide kasulikkust kuivade elektrostaatiliste protsesside abil on erinevad teadlased püüdnud alates 1940. aastatest. Fosfaatide taaskasutamise kuivprotsesside väljatöötamise põhjused on vee piiratud kogus mõnes kuivas piirkonnas, flotatsioonikemikaalide kulud, ja reoveepuhastuskulud. Kuigi elektrostaatilised protsessid ei pruugi pakkuda flotatsioonile täielikku alternatiivi, see võib sobida täienduseks mõnele voolule, näiteks vähendades maagi trahvide / lima sisaldust enne flotatsiooni, flotatsioonijäätmete töötlemine kaotatud toote taaskasutamiseks, ja keskkonnamõjude minimeerimine. Kuigi palju tööd tehti nii kõrgsurverulli kui ka vabalangemise separaatorite abil laboratoorsetel kaaludel, Ainus tõend kaubandusliku paigalduse kohta on circa 1940 "Johnsoni" protsess Pierce Mine FL-is; Kirjanduses puuduvad tõendid elektrostaatika praeguse kaubandusliku kasutamise kohta., kuigi suur huvi kuivade protsesside vastu jätkub kasutamiseks kuivades piirkondades. Erinevad teatatud uurimisprojektid rõhutavad, et sööda ettevalmistamine (temperatuur, Suuruse klassifikatsioon, konditsioneerivad ained) avaldavad tulemuslikkusele suurt mõju. Kuigi ränidioksiidi eemaldamisega fosfaatidest on saavutatud mõned head eraldused, ja vähem näiteid fosfaadist saadud kaltsiidi ja dolomiidi kohta, tulemused on vähem positiivsed, kui esineb mitu lisandit. Teadustöö jätkab nende meetodite täiustamist, kuid tavapäraste elektrostaatiliste süsteemide põhilised piirangud hõlmavad väikest võimsust, maagi piisava uuendamise vajadus mitme etapi järele, ja trahvidest tingitud tegevusprobleemid. Mõned neist piirangutest võivad ületada uuemad elektrostaatilised protsessid, sealhulgas triboelektriline vööeraldaja.

© 2015 Autorid. Väljaandja Elsevier Ltd.

Vastastikune eksperthinnang SYMPHOSe teaduskomitee vastutusel 2015.

Märksõnad: fosfaadi, Elektrostaatilised; eraldamine; mineraalid; peenosakesed; kuiv protsess

*Vastav autor: Tel: +33-4-8912-0306 E-post aadress: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Autorid. Väljaandja Elsevier Ltd.

Vastastikune eksperthinnang SYMPHOSe teaduskomitee vastutusel 2015.

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

1. Fosfaatmaagide elektrostaatilise kasusaamise kohta teatatud töö

Looduslike maagide fosfaadi kontsentratsiooni on pikka aega teostatud mitmesuguste meetoditega, kasutades mõnikord märkimisväärset kogust vett. Aga, veepuuduse tõttu erinevatel fosfaatide ladestustel kogu maailmas, samuti lubade andmise ja reoveepuhastuse kulude suurenemine, tõhusa, majanduslik kuivprotsess on väga soovitav.

Välja on pakutud fosfaatmaagide kuivelektrostaatilise töötlemise meetodid ja neid on näidatud väikestes mastaapides üle 70 aasta. Aga, Nende meetodite kaubanduslikud rakendused on olnud väga piiratud. "Johnsoni protsess" [1] kasutati kaubanduslikult alates 1938 mõnda aega American Agricultural Chemical Company tehases Pierce Florida USA lähedal. Selles protsessis kasutati väga keerulist rullelektroodide seeriat (Joonis 1) deslimeeritud pesurikastamisjäätmetest saadud fosfaadi mitmeastmeliseks kontsentreerimiseks, flotatsiooni eelkontsentraadid, või flotatsiooni rikastamisjäätmed. Alustades 15.4% P2O5 ja 57.3% peenes peenes kaalus lahustumatu materjal, suuruse klassifikatsiooni kombinatsiooni kaudu, Desliming, ja kuivatatud rikastamisjäätmete eelkonditsioneerimine, materjal, millel on 33.7% P2O5 ja ainult 6.2% lahustumatu taastus. Teises näites, flotatsioonijäätmete uuendamine 2.91% P2O5 tulemuseks oli toode, mis on 26.7% P2O5 koos 80% Taastamise. Johnson täheldas, et pesurikastamisjäätmeid on vaja töödelda keemiliste reaktiividega, mida tavaliselt kasutatakse fosfaadi flotatsioonil, et saada kõrge fosfaadisisaldus ja saagis. Ta mainib konkreetselt kütteõli ja rasvhapete tõhusust reaktiividena..

Joonis 1, Johnsoni protsessi aparatuur ja vooluleht USA patent 2,135,716 ja 2,197,865, 1940 [1][2]

Kuigi kirjanduses viidatakse sellele kaubanduslikule rajatisele kui 1938, ei ole selge, kui ulatuslikult või kui kaua seda protsessi kasutati. Tema kokkuvõttes elektrostaatiliste eralduste olekust kuni 1961, O. C. Ralston

[3]kirjutab, et paigaldati viis suurt Johnsoni eraldajat, millest igaüks töötles 10 tonni tunnis -20 võrgusilma sööt. Iga eraldaja oli 10 veereb kõrgele, rakendatava pingega 20 kV. Ralstoni sõnul ei paigaldatud Floridasse ühtegi teist elektrostaatikat kasutavat kaubandusliku ulatusega fosfaatkontsentraatorit. Protsessiseadmete kirjelduse põhjal, autorid

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

on jõudnud järeldusele, et protsessi üldine suutlikkus oli teiste protsesside suutlikkusega võrreldes üsna väike, näiteks märg flotatsioon. Väike võimsus ja Florida märgkaevandamisest saadud söödamaagi kuivatamise kulud on tõenäoliselt põhjus, miks piirati protsessi edasist rakendamist 1940. ja 1950. aastatel.

1950. ja 1960. aastatel rahvusvaheliste mineraalide töötajad & Kemikaalide korporatsioon (IMC) uuris kuiva elektrostaatilise eraldamise protsesside rakendamist mineraalide saamiseks. Floridia fosfaatmaagi töötlemine pakkus IMC-le erilist huvi. IMC töös kasutati vaba langemise eraldaja konstruktsiooni, mõnikord koos osakeste laadimisega, mida täiustati, läbides segisti või löökkeha, näiteks haamri või vardaveski. [4] Järgmine patent [5] sisaldas eraldatuse mõningast täiustamist erinevatest materjalidest laadijate abil, kuigi seeria viimane patent

[6]jõudis järeldusele, et osakeste kontaktlaadimine kõrgendatud temperatuuril (>70° F) oli tõhusam kui laadijasüsteemi kasutamine. Nendes patentides esitatud tulemuste representatiivsed näited on esitatud tabelis 1.

Tabel 1. Rahvusvaheliste mineraalide teatatud tulemused & Kemikaalide patendid 1955-1965

Erinevad IMC patendid uurisid osakeste suuruse mõju, sealhulgas erinevate ekraanilõikude iseseisev töötlemine, kuigi vähe tööd hõlmas väga head (<45 m) Osakesed. Proovide konditsioneerimine varieerus suuresti, sealhulgas temperatuuri reguleerimine, Eelnev pesemine ja kuivatamine, ja erinevad kuivatamismeetodid (kaudne kuivatamine, Kiirkuivatamine, soojuslambid, millel on spetsiifilised IR lainepikkuste vahemikud). Erinevad lisandid (st. Silikaadid versus karbonaadid) nõutav erinev käsitsemis- ja eeltöötlusmeetodid eraldamise optimeerimiseks. Kuigi patendikirjeldustest selgub, et IMC üritas välja töötada kaubandusliku ulatusega protsessi, kirjanduse uurimine ei näita, et sellist käitist oleks kunagi ehitatud ja käitatud üheski IMC tegevuskohas.

1960. aastatel tehti Põhja-Carolina osariigi ülikooli mineraalide uurimislaboris tööd spetsiaalselt Põhja-Carolinast pärit fosfaate sisaldavate karbonaatide kohta., [9] Laboriskaala vabalangemise separaatori ning jahvatatud kestaga karbonaadi ja fosfaatkivist flotatsioonikontsentraadi sünteetilise segu kasutamine väga kitsas suurusvahemikus (-20et +48 võrgusilma), Uuring näitas, et eelkonditsioneerimine happekoorija või rasvhapetega materjal mõjutas fosfaadi suhtelist laengut kas positiivse või negatiivsena. Saadi suhteliselt teravad eraldused. Aga, kui kasutatakse looduslikku maaki, mis sisaldab märkimisväärset trahvisummat, võimalik oli ainult halb eraldamine. Kõige paremini teatatud eraldamine flotatsiooni jäägist, mis on täiendatud esialgse P-ga2O5 kontsentratsioon 8.2% taaskasutatud toode 22.1% P2O5. Taastumismäärast ei teatatud. Eelkõige, Üks teatatud raskustest oli trahvide kogunemine separaatorelektroodidele.

Lisatööd Põhja-Carolina fosfaadi elektrostaatiliseks eraldamiseks kõrgpingerulli tüüpi separaatori abil

[10]jõudis järeldusele, et kuigi fosfaadi ja kvartsi eraldamine oli võimalik, kuivatuskulud olid üle jõu käivad. Aga, arvestades, et kaltsineeritud fosfaatmaagid on kuivad, teadlased soovitasid, et selliste maagide elektrostaatiline eraldamine võib olla võimalik. Kaltsineeritud fosfaatide eraldamine oli teatatud töös halb. Eraldamine näis olevat seotud pigem osakeste suuruse kui koostisega. Soovitatud parandused hõlmasid muude elektrostaatiliste eraldussüsteemide kasutamist, reaktiivid, mis parandavad osakeste laadimisomadusi ja materjalide väga tihedat ekraani suurust. Puuduvad tõendid selle kohta, et ükski selle projekti raames tehti järeltööd.

Mõnevõrra varasem töö kõrgpingerullide eraldajate abil [11] eemaldas edukalt alumiiniumi- ja rauaühendid Floridast pärit kaevandusmaagist. Maagi kuivatati, Purustatud, ja hoolikalt enne eraldamist. The P2O5 kontsentratsiooni suurendati veidi alates 30.1% et 30.6% kuid Al- ja Fe-ühendite eemaldamine võimaldas flotatsioonimeetoditega palju paremat hilisemat taastumist. See töö illustreeris elektrostaatilise separaatori kasutamist konkreetse maagiga seotud probleemi lahendamiseks, mis piiras tavapärast märgtöötlust..

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

Koos paljude teiste materjalide eraldamise uurimisega, Ciccu ja kaastöötajad katsetasid mitmesuguste fosfaatmaakide, sealhulgas Indiast pärit allikate eraldamist, Alžeeria, Tuneesia, ja Angola. [12] Elektrostaatiline eraldamine oli majanduslikust seisukohast huvipakkuv alternatiivina flotatsioonile, kuna kuivades piirkondades leidub suuri fosfaatide ladestusi.. [13] Laboratoorse ulatusega vabalangemise separaatorite kasutamine turbolaaduriga, Need teadlased suutsid saada suhteliselt lihtsate gangue kompositsioonidega maagidest flotatsiooniprotsessidega sarnaseid eraldustulemusi. Konkreetselt, Nad leidsid, et ränidioksiidi juuresolekul positiivselt laetud fosfaat, kuid negatiivne kaltsiidi juuresolekul. Aga, kui maagid sisaldasid märkimisväärses koguses nii ränidioksiidi kui ka karbonaati, elektrostaatiline eraldamine oli halb ja flotatsiooniprotsessid osutusid praktiliste eralduste saamiseks paindlikumaks. Uuringutest turbolaaduri mõju kohta üksikute osakeste laadimisele, Need teadlased jõudsid järeldusele, et gangue materjal laetakse peamiselt osakeste ja osakeste kokkupuutel, mitte kokkupuutel turbolaaduri pindadega. [13] [14] Laadimine oli väga tundlik ka materjali temperatuuri suhtes, hea eraldusega, saavutatav ainult üle 100 °C. Lisaks, peene materjali olemasolu põhjustas separaatoris probleeme ja head tulemused sõltuvad osakeste hoolikast suurusest kuni kolmes suurusvahemikus enne eraldamist. Selle rühma tulemuste kokkuvõte on esitatud tabelis 2. Ei ole täielik- tundub, et selle töö põhjal on rakendatud mastaabirakendused.

Tabel 2. Ciccu teatatud tulemused, et. Al. laboratoorsetest vabalangemise separaatoritest

Egiptuse maagi elektrostaatilist eraldamist uuris Hammoud, et al. laboratoorse ulatusega vaba langemise separaatori kasutamine. [15] Kasutatud maagid sisaldasid peamiselt ränidioksiidi ja muud lahustumatut, mille esialgne P2O5 kontsentratsioon 27.5%. Taaskasutatud tootel oli P2O5 kontsentratsioon 33% koos 71.5% Taastamise.

Täiendava uuringu Egiptuse maagi kohta, millel oli peamiselt ränidioksiid, viis läbi Abouzeid, et al. laborirulli eraldaja kasutamine. [16] Teadlased püüdsid spetsiaalselt tuvastada kuivmeetodeid fosfaatmaakide kontsentreerimiseks ja/või tolmu eemaldamiseks veepuudusega piirkondades. Selles uuringus saadi toode, millel on 30% P2O5 söödamaterjalist, millel on 18.2 % P2O5 koos taastumisega 76.3 % pärast materjali hoolikat suuruse määramist kitsasse vahemikku 0.20 mm ja 0.09 mm.

Järgnevas läbivaatamisartiklis, mis hõlmab kõiki fosfaatide taaskasutamise soodustamise protsesse, Abouzeid teatas, et kuigi elektrostaatilise eraldamise tehnikad olid edukad fosfaatmaagide uuendamisel, eemaldades ränidioksiidi ja karbonaadid, olemasolevate separaatorite väike võimsus piiras nende kasutamist kaubanduslikuks tootmiseks. [17]

Florida maagide elektrostaatilist eraldamist uurisid hiljuti Stencel ja Jian, kasutades laboratoorset vooluvaba- kukkumise eraldaja. [18] Eesmärk oli teha kindlaks alternatiivne või täiendav töötlemisskeem kauakasutatud flotatsioonisüsteemidele, kuna flotatsiooni ei saanud kasutada materjalil, mis on väiksem kui 105 m. See peen materjal ladestati lihtsalt prügilasse, mille tulemuseks on peaaegu kaotus 30% algselt kaevandatud fosfaadist. Nad katsetasid deslimed toormaaki, peen flotatsiooni sööt, karedam flotatsioonikontsentraat, ja lõplikud flotatsioonikontsentraadid, mis on saadud kahest töötlemisettevõttest Floridas söödakogusega kuni 14 kg tunnis laboriskaala eraldajas. Peene flotatsioonisöödaga teatati headest eraldustulemustest (+0.1 mm; ~12% P2O5) ühest allikast, mis on täiendatud 21-23% P2O5 kahe pääsmega 81- 87% P2O5 Saagis, lükates tagasi peamiselt lahustumatu ränidioksiidi. Sarnased tulemused saavutati sööda tribolaadimisel kas pneumaatilise transporditoru või pöörleva tribolaadija abil.

Viimati teatatud fosfaatmaagide elektrostaatilise eraldamise uuringud hõlmasid süsteeme, mille eesmärk on paremini optimeerida materjalide laadimist enne vaba langemise eraldajasse viimist, Tao ja Al-Hwaiti [19] tegi kindlaks, et elektrostaatikat ei kasutatud fosfaadi tootmiseks kaubanduslikul eesmärgil, kuna süsteemid olid madalad

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

Läbilaskevõime, madal efektiivsus ja vajadus töötada kitsaste osakeste suuruse jaotustega. Need teadlased püüdsid konkreetselt ületada madalat osakeste laengutihedust, mis on seotud osakesest sõltuvate süsteemidega osakeste kokkupuuteks või mõjuks lihtsale laadimissüsteemile. Töötamine Jordaania maagiga, millel on peamiselt ränidioksiidi gangue, materjal purustati -1.53 mm ja keeldus ettevaatlikult allpool oleva materjali eemaldamisest 0.045 mm. Väike laboratoorne vabalangemise eraldaja oli varustatud äsja projekteeritud pöörleva laadijaga, mis oli konstrueeritud statsionaarse silindri ja pöörleva trumliga, või laadija, ja rõngakujuline ruum vahepeal. Kiiresti pöörleva trumli ja statsionaarse silindri vahel elektrilise potentsiaali rakendamiseks kasutati välist toiteallikat. Pärast laadimist kokkupuutel pöörleva trumliga, osakesed liiguvad tavapärasesse vabalangemise eraldajasse. Töötamine 100 grammi partii suurus ja alustades tagasilükatud söödast P2O5 sisu 23.8%, pärast kahte läbimist kontsentraat kuni 32.11% P2O5 taastati, kuigi ainult siis, kui üldine taastumine on 29%.

Püüdes saada fosfaattrahve (< 0.1 mm), Bada et al. kasutas vaba langemise eraldajat, millel on pöörlev laadimissüsteem, mis on väga sarnane Tao omaga.[20]. Lähtematerjal pärines flotatsioonikontsentraadist, mis sisaldas trahve P-ga2O5 ning 28.5%. Toode, mis sisaldab 34.2% P2O5 saadi tagasi, kuid jällegi madala taastumismääraga 33.4%.

Seda "pöörlevat triboelektrostaatilist vabalangemise separaatorit" rakendasid Sobhy ja Tao taas fosfaatide kuivale kasuvõtmisele. [21] Töötamine Floridast pärit purustatud dolomiitilise fosfaatkiviga, millel on väga lai osakeste suurusvahemik (1.25 mm – <0.010 mm), fosfaatkontsentraat, mille 1.8% MgO ja 47% P2O5 Taaskasutamine toimus söödast, mis algas ligikaudu 23% P2O5 ja 2.3% MgO. Optimaalsed tulemused laboriskaala seadmes saavutati söötmisel 9 kg/h ja – 3kV pöördlaadijale. Teatati, et eraldamise efektiivsust piirab nii materjali halb vabanemine suurtes osakestes kui ka erineva suurusega osakeste häirimine eralduskambris.

Paremaid tulemusi saavutati flotatsiooni söödaproovi töötlemisel kitsama osakeste suuruse jaotusega 1 et 0.1 mm. Algustähega P2O5 sisaldus ligikaudu 10%, tooteproovid saadi ligikaudu 25% P2O5 sisu, P2O5 sissenõudmine 90%, ja tagasilükkamine 85% kvartsist. Seda demonstreeritud efektiivsust täheldati palju paremini kui Stenceli kasutatava tavapärasema laadimissüsteemiga vabalangemise separaatoriga [18] näidates äsja disainitud pöörleva laadija eelist. Flotatsioonikontsentraadi töötlemine, mis sisaldab 31.7% P2O5 mille tulemuseks oli suurem kui 35% P2O5 koos taastumisega 82%. Leiti, et see ajakohastamine on flotatsiooni abil parem kui võimalik.

See laboratoorse skaala separaator, mille eraldussüsteemi laius on 7.5 cm kirjeldati kui võimsust 25 kg/h, samaväärne 1/3 tonn/h/meeter laiusest. Aga, etteandekiiruse teatatud mõju eraldamise tõhususele näitas, et optimaalsed eraldused saavutati ainult 9 kg/h või veidi üle ühe kolmandiku süsteemi nimivõimsusest.

Üldine, Varasemat tööd fosfaatmaagide elektrostaatilise uuendamisega on piiranud keerukate gangue suhteline laadimine ja osakeste suuruse mõju kahjulik mõju, eelkõige, Trahvide mõju. Suurem osa tööst hõlmas ainult laboratoorseid seadmeid, millel puudus kaubandusliku ulatuse valideerimine, Kasutada võib pidevalt töötavaid seadmeid. Lisaks, olemasolevate elektrostaatiliste protsessiseadmete väike võimsus on muutnud kaubanduslikud rakendused ebaökonoomseks.

2. Tavapäraste elektrostaatiliste eraldusprotsesside piirangud

Groppo kasutatavad kõrgsurverulli elektrostaatilised eraldussüsteemid [10] ja Kouloheris et al. [11] kasutatakse tavaliselt mitmesuguste materjalide uuendamiseks, kui üks komponent on teistest juhtivam. Nendes protsessides, materjal peab kokku puutuma maandatud trumli või plaadiga tavaliselt pärast seda, kui ioniseeriva koroona tühjenemisega on materjaliosakesed negatiivselt laetud. Juhtivad materjalid kaotavad oma laengu kiiresti ja visatakse trumlist välja. Mitte- juhtiv materjal tõmbab trumlit jätkuvalt ligi, kuna laeng hajub aeglasemalt ja langeb või harjatakse trumlist pärast juhtivast materjalist eraldumist.

Järgmine skeem (Joonis 2) illustreerib seda tüüpi eraldaja põhijooni. Need protsessid on

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

piiratud mahutavus iga osakese nõutava kokkupuute tõttu trumli või plaadiga. Nende trumlirullide eraldajate efektiivsus on piiratud ka umbes 0,1 mm suuruste või suuremate osakestega, mis on tingitud nii vajadusest puutuda kokku maandatud plaadiga kui ka vajaliku osakeste voolu dünaamikaga.. Erineva suurusega osakestel on inertsiaalse toime tõttu ka erinev vooludünaamika ja need põhjustavad lagunenud eraldumist..

Joonis 2: Trumli elektrostaatiline eraldaja (Vanem ja Yan, 2003 [22]

Fosfaatide kasutamise piiratud katse on tingitud nii fosfaatide kui ka tüüpilise gangue-materjali mittejuhtivast olemusest. Kouloheris täheldas peamiselt raua ja alumiiniumi osakeste eemaldamist, mis, nende juhtiva olemuse tõttu, on rullilt "visatud". Sellise materjali olemasolu fosfaatmaagides ei ole tavaline. Groppo märkis, et ainus materjal, mis "kinnitati" rulli külge kui "mittejuht", olid trahvid, mis näitab eraldamist pigem osakeste suuruse kui materjali koostise järgi. [9] Võimalike haruldaste eranditega, fosfaatmaagid ei ole kõrgpingerullide eraldajatega kasulikud.

Trumlirulli eraldajaid on kasutatud ka konfiguratsioonides, mis tuginevad pigem osakeste triboelektrilisele laadimisele kui kõrgepingevälja poolt indutseeritud ionisatsioonist põhjustatud laadimisele. Üks või mitu trumli kohal asuvat elektroodi, nagu joonisel kujutatud "staatiline" elektrood 2, kasutatakse vastupidise laenguga osakeste "tõstmiseks" trumli pinnalt. Sellist süsteemi kasutas Abouzeid, et al. [16] kes leidis, et eraldusefektiivsust muudeti sõltuvalt polaarsusest ja rakendati staatiliste elektroodide pinget. Johnsoni protsess [1] kasutas trumlirulli eraldaja teist variatsiooni. Aga, ühe rullisüsteemi piiratud võimsus ja tõhusus toob kaasa väga keerukad süsteemid, nagu on näidatud joonisel 1. Nagu eespool, näib, et protsessi keerukus ja üldine ebatõhusus piirasid tõsiselt selle kohaldamist.

Triboelektrostaatilised eraldused ei piirdu juhtiva eraldamisega / mittejuhtivad materjalid, kuid sõltuvad laengu ülekandmise nähtusest erineva pinnakeemiaga materjalide hõõrdekokkupuutel. Seda nähtust on aastakümneid kasutatud "vabalangemise" eraldamisprotsessides.. Selline protsess on illustreeritud joonisel 3. Osakeste kiusegu komponentide esmalt arendada erinevat maksu kontakt kas metallist korpusega, nagu tribolaadijas, või osakeste ja osakeste kokkupuutel, nagu keevkiht-toiteseadmes. Kuna osakesed langevad läbi

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

elektriväli elektrooditsoonis, poole vastupidine tasuta elektrood paindub iga osakese trajektoori. Pärast teatud vahemaa, kogumise aluste töötavad eraldi voogusid. Tüüpiline käitiste nõuda mitme eraldaja etappidel recycle võimaldavad sellest murruna. Mõne seadme abil püsivalt gaasi osakesed läbi elektroodide tsooni edastamine.

Joonis 5: "Vabalangemine" triboelektrostaatiline eraldaja

Selle asemel, et sõltuda laengu ülekandmise esilekutsumiseks ainult osakeste ja osakeste kokkupuutest, Paljud seda tüüpi süsteemid kasutavad osakeste laadimise tõhustamiseks valitud materjalist koosnevat "laadija" sektsiooni, millel on või ei ole rakendatud pinget. 1950. aastatel, Lawver uuris, kasutades erinevaid seadmeid, sealhulgas haamriveskit ja vardaveskit, et laadida materjali eraldusetappide vahel [4] samuti lihtsad erinevatest materjalidest plaadilaadijad. [5] [6] Aga, Lawver jõudis järeldusele, et materjali temperatuur oli ülimalt tähtis ja osakeste laengu ülekanne üle ümbritseva õhu temperatuuri andis paremaid tulemusi kui laadija kasutamine. Ciccu et al. [12] uuris laenguülekande suhtelist astet ja jõudis järeldusele, et väike gangue-materjal omandas laengu peamiselt osakeste ja osakeste kokkupuute kaudu, kuna laadimisplaadiga kokkupõrke sagedus oli väike. See illustreerib laadijasüsteemide kasutamise piiramist: kõik osakesed peavad kokku puutuma laadija pinnaga, nii et etteandekiirus peab olema suhteliselt madal. Kontakti saab parandada, kasutades materjali edastamiseks turbulentseid tingimusi või kasutades suure pindalaga liikuvat laadijat. Tao hiljutine töö [19] ja Bada [20] ja Sobhy [21] kasutage spetsiaalselt loodud pöörlevat laadijat, millel on rakendatav pinge, kuid ainult väga väikeses mahus laboriseparaatoril. Kuigi see täiustatud laadija disain on osutunud vanematest süsteemidest paremaks, nende süsteemide tõendatud töötlemisvõimsus on endiselt üsna väike. [21]

Seda tüüpi vabalanguses eraldaja on ka piirangud materjali, mida saab töödelda suurusele. Elektrooditsooni voolu tuleb kontrollida, et minimeerida turbulentsi, et vältida eraldamise "määrimist".. Peenosakeste trajektoori on rohkem tegeleks turbulentsi, kuna selle aerodünaamiline jõud lohistage peenosakeste on palju suurem kui gravitatsioonilise ja elektrostaatilised jõud. Seda probleemi saab teatud määral ületada, kui töödeldakse suhteliselt kitsa osakeste suuruse vahemikuga materjali.. Suur osa ülalkirjeldatud uuringutest hõlmas eelsõelumismaterjali erinevatesse suurusvahemikesse, et optimeerida eraldamist. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Selle

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

erinevus 8 et 20 kV. Vöö, mis on valmistatud mittejuhtivast plastist, suur võrk koos räägib 60% avatud ala. Osakesed võivad kergesti läbida vöö augud. Elektroodide vahe sõlmimisel meelitavad negatiivselt laetud osakesed elektrivälja jõudude alt positiivne elektroodid. Positiivselt laetud osakesed on huvitatud negatiivselt laetud top elektrood. Silmust lindi kiirus on muudetav vahemikus 4 kuni 20 m/s. Ristsuunaliste kiudude geomeetria eesmärk on pühkida osakesed elektroodidelt, liigutades neid separaatori õige otsa poole ja tagasi kõrgesse nihketsooni vöö vastandlikult liikuvate osade vahel. Osakeste arv tihedus on nii kõrge jooksul elektroodide vahe (umbes üks- kolmandaks on ruumala hõivatud osakestega) ja voolu tugevasti loksutada, Seal on palju kokkupõrkeid osakeste vahel ja optimaalne laadimine toimub pidevalt ulatuses eraldamine. Counter elektrivool tingitud dokumentideta liikuva lindi sektsioonide poolt ja pidev uuesti laadimisel ja uuesti eraldamine loob counter praeguse Mitmeastmelised eraldada maksimaalselt ühe aparaadi. See pidev osakeste laadimine ja laadimine separaatoris kõrvaldab kõik vajalikud "laadija" süsteemid enne materjali sisestamist separaatorisse, kõrvaldades seega tõsise piirangu teiste elektrostaatiliste separaatorite võimsusele. See eraldaja väljund on kaks voolu, kontsentraat ja jääk, ilma peenkliid oja. See eraldaja tõhusust on näidatud ekvivalentseks umbes kolm etappi free-fall eraldustsooni peenkliid recycle.

Mineraal A lõpp

Joonis 7: STET vööeraldaja alused

Ülitõhus osakeste eraldamine vähem kui 0.5 mm muudab selle ideaalseks ja tõestatud võimaluseks trahvide eraldamiseks (tolm) kaaliumkloriidi kuivlihvimisest. STET-separaator suudab tõhusalt töödelda mitmesuguseid osakeste suurusi, ilma et oleks vaja klassifitseerida kitsastesse suurusvahemikesse. Jõulise agitatsiooni tõttu, suur nihkekiirus liikuvate vööde vahel, ja võime käsitseda väga peeneid osakesi (<0.001 mm) ST-separaator võib olla efektiivne fosfaatmaagi lima eraldamisel, kui muud elektrostaatilised separaatorid on rikki läinud.

3.1 Kapitali- ja tegevuskulud

Võrdleva kuluuuringu tellis STET ja viis läbi Soutex Inc. [25] Soutex on Kanada Quebec põhineb ettevõte kellel on suur kogemus nii märg ujuvad ja elektrostaatilised eraldamise protsessi hindamine ja disain. Uuringus võrreldi triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsessi kapitali- ja tegevuskulusid tavapärase vahu flotatsiooniga madala kvaliteediga bariidimaagi kasuks. Tegevuskulude hulka kuuluvad ka äritegevuses tööjõu hinnanguliselt, hooldus, energia (elektri ja kütuse), kaubad ja teenused (nt, Keemiline reagent kulud ujuvad). Tasutud kulude põhinesid Tüüpilised väärtused hüpoteetiline tehase lähedal Battle Mountain, Nevada USA. Kogukulud on üle kümne aasta arvutati kapitali- ja tegevuskulud kulu, eeldades on

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

8% diskontomäär. Kulude võrdluse tulemused liiguvad suhteliste tabelis 3. Tabel 3. Kulude võrdlus barüüdi töötlemiseks

Triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsessi kapitaliseadmete kogu ostukulu on veidi väiksem kui flotatsiooni puhul. Kuid kulude kogusumma kapitali arvutamisel kaasata paigaldamine, veetorusid ja kulud, ja hoonete kulud, erinevus on suur. Triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsessi kogukapitalikulu on 63.2% flotatsiooni protsessi maksumusest. Kuivprotsessi oluliselt madalamad kulud tulenevad lihtsamast voolukihist. Triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsessi tegevuskulud on 75.5% flotatsiooni protsessi tõttu peamiselt madalama kasutamise töötajate nõudeid ning väiksema energiakulu.

Triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsessi omamise kogukulud on oluliselt väiksemad kui flotatsiooni puhul.. Uurimuse Autor, Soutex Inc, jõudis järeldusele, et triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsess pakub CAPEX-is ilmseid eeliseid, OPEX, ja töö lihtsuse.

4. Kokkuvõte

Kuigi erinevad teadlased on alates 1940. aastatest püüdnud fosfaatmaagi kasutamist kuivade elektrostaatiliste protsesside abil, on selliste protsesside kasutamine kaubanduslikul tasandil olnud väga piiratud.. Piiratud edu on olnud tingitud mitmesugustest teguritest, mis on tingitud eraldussüsteemide kujundusest ja maagide keerukusest.

Sööda ettevalmistamine (temperatuur, Suuruse klassifikatsioon, konditsioneerivad ained) avaldab suurt mõju eraldussüsteemide toimimisele. Võimalused edasiseks tööks selles valdkonnas, eelkõige keemiliste konditsioneerimisvahendite uurimine, et tõhustada osakeste erinevat laadimist, et võimaldada suuremat tõhusust järgneval eraldamisel. Selliste laengut modifitseerivate ainete kasutamine võib kaasa tuua protsesse, mis võivad edukalt soodustada maagid keerulise gangue materjaliga, sealhulgas nii silikaadid kui ka karbonaadid.

Kuigi töö nende meetodite edasiseks täiustamiseks jätkub, tavapäraste elektrostaatiliste süsteemide põhilised piirangud hõlmavad võimsust, maagi nõuetekohaseks uuendamiseks vajalik mitmeastmeline, ja trahvidest tingitud tegevusprobleemid. 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. Keskkonnasõbralik protsess saate eemaldada niiske töötlemise ja vajalik kuivatamine ning. The STET process operates at high capacity – up to 40 tonni tunnis kompaktne masin. STET-separaator suudab tõhusalt töödelda mitmesuguseid osakeste suurusi, ilma et oleks vaja klassifitseerida kitsastesse suurusvahemikesse. Jõulise agitatsiooni tõttu, suur nihkekiirus liikuvate vööde vahel, ja võime käsitseda väga peeneid osakesi (<0.001 mm) the STET separator might be effective in separating slimes from phosphate ores where other electrostatic separators have failed. Energiatarbimine on väike, umbes 1-2 kWh/tonnes of material processed. Kuna ainult võimalike heitkoguste protsessi on tolmu, permitting is typically relatively easy.

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

Viited

[1]H. B. Johnson, Processing of concentrating Phosphate Bearing Minerals, USA patendi # 2,135,716, November, 1938

[2]H. B. Johnson, Processing of concentrating Phosphate Bearing Minerals, USA patendi # 2,197,865, Aprill, 1940.

[3]O.C. Ralston, Segatud granuleeritud tahkete ainete elektrostaatiline eraldamine, Elsevier Kirjastus, välja prinditud, 1961.

[4]J.E. Lawver, Ore Beneficiation Method Lähemalt sellest 2723029 November 1955

[5]J.E. Lawver, Beneficiation of Non-metallic mineraalid. Lähemalt sellest 2,754,965 Juuli 1956

[6]J.E. Lawver, Beneficiation of Phosphate Ores Lähemalt sellest 3,225,923 Dets 1965

[7]C. C. Kokk, Beneficiation Method and Apparatus Therefore, USA patendi # 2,738,067, Märts, 1956

[8]J.E. Lawver, Beneficiation of Non-metallic mineraalid. Lähemalt sellest 2,805,769 September 1957

[9]D. G. Freasby, Free-fall electrostatic separation of phosphate and calcite particles, Minerals Research Laboratory Progress Report, Detsember, 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, USA patendi # 3,806,046, Aprill 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, Itaalia

[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, Rahvusvaheline mineraalide töötlemise ajakiri, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M. Stencel, X. Jiang Pneumaatiline transport, Triboelectric Beneficiation Florida fosfaadi tööstusele, Final Report prepared for the Florida Institute of Phosphate Research, FIPR Project 01-02-149R, Detsember 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, Võib 2012, 112, 341-345.

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

[22]J. Vanem, E. Yan, 2003. “eForce.- Newest generation of electrostatic separator for the minerals sands industry.” Heavy Minerals Conference, Johannesburg, Lõuna-Aafrika mäetööstuse ja metallurgia.

[23]L. Brändid, P-M. Beier I. Stahl,Elektrostaatilised eraldamine, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

[24]J.D. Bittner, F.J. Hrach, S.A. Gasiorowski, L.A. Canellopoulus, H. Guajacherd, Triboelectric belt separator for beneficiation of fine minerals, SÜMPTOMID on 2013 – 2nd International Symposium on Innovation and Technology for the Phosphate Industry. Procedia insener, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]J.D. Bittner, K.P. Flynn, F.J. Hrach, Laieneva rakenduste kuiv triboelectric eraldamine mineraalide, XXVII rahvusvaheline mineraalide töötlemine kongress-IMPC menetluse 2014, Santiago, Tšiili, Okt 20 – 24, 2014.