Elektrostatski Beneficiation fosfata ruda: Pregled posljednjih rad i raspravu improvizirane odvajanje sustava

Dostupno na internetu na www.sciencedirect.com

ScienceDirekt

Procedia inženjerstvo 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3rd Međunarodni simpozij o inovacijama i tehnologiji u industriji fosfata

Elektrostatska dobročiniteljica fosfatnih ilija: Pregled dosadašnjeg rada

i rasprava o poboljšanom sustavu razdvajanja

I ONDA. Bittnerna, S.A.Gasiorowskina, F.J.Hrachna, H. Guicherdb*

naST Ekviment i tehnologija LLC, Needham, Massachusetts, SJEDINJENE AMERIČKE DRŽAVE

BST oprema & Tehnologija D.O.O., Avignon, Francuska

Sažetak

Beneficiation fosfatnih iliza suhim elektrostatskim procesima je pokušao od strane raznih istraživača od 1940-ih. Temeljni razlozi za razvoj suhih procesa za oporavak fosfata su ograničena količina vode u nekim sušnim područjima, flotacijskih kemijskih troškova, i troškovi pročišćavanja otpadnih voda. Iako elektrostatski procesi možda neće pružiti potpunu alternativu flotaciji, može biti prikladan kao dodatak za neke potoke kao što je smanjenje sadržaja finesa/ sluzi ore prije flotacije, obrada flotacijskih repova za oporavak izgubljenog proizvoda, i minimiziranje utjecaja na okoliš. Dok je mnogo posla obavljeno pomoću valjak visoke napetosti i freefall separatora na laboratorijskim ljestvicama, jedini dokaz komercijalne instalacije je cirka 1940 "Johnson" proces u Pierce Mine FL; Nema dokaza u literaturi o trenutnoj komercijalnoj uporabi elektrostatika, iako se snažan interes za suhe procese nastavlja za uporabu u sušnim regijama. Različiti istraživački projekti koji su prijavljeni naglašavaju da priprema hrane za životinje (Temperatura, klasifikacija veličina, sredstva za kondicioniranje) imaju velik utjecaj na performanse. Dok su neka dobra razdvajanja postignuta uklanjanjem silicijevog dioksida iz fosfata, i s manje primjera kalcita i dolomita iz fosfata, rezultati su manje pozitivni kada su prisutne višestruke nečistoće. Istraživački rad nastavlja s daljnjim usavršavanjem tih metoda, ali temeljna ograničenja konvencionalnih elektrostatskih sustava uključuju niske kapacitete, potrebu za više faza za adekvatnu nadogradnju ore, i operativnih problema uzrokovanih novčanim kaznama. Neka od tih ograničenja mogu se prevladati novim elektrostatskim procesima, uključujući separator triboelektričnih remena.

© 2015 Autori. Objavio Elsevier d.o.o..

Stručna revizija u nadležnosti Znanstvenog odbora SYMPHOS-a 2015.

Ključne riječi: fosfata, Elektrostatski; odvajanje; minerala; sitne čestice; suhi proces

*Odgovarajući autor: Tel: +33-4-8912-0306 E‑pošte Adresa: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Autori. Objavio Elsevier d.o.o..

Stručna revizija u nadležnosti Znanstvenog odbora SYMPHOS-a 2015.

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

1. Prijavljen rad na elektrostatskom dobročinitelju fosfatnih ilija

Koncentracija fosfata iz prirodnih ilija odavno se izvodi različitim metodama koristeći ponekad znatne količine vode. Međutim, zbog nestašice vode na raznim naslagama fosfata diljem svijeta, kao i povećanje troškova izdavanja dozvola i pročišćavanja otpadnih voda, razvoj učinkovitog, ekonomski suhi proces je vrlo poželjan.

Metode za suhu elektrostatsku obradu fosfatne ilije predložene su i dokazane u malim razmjerima za više 70 godine. Međutim, komercijalne primjene tih metoda bile su vrlo ograničene. "Johnsonov proces" [1] komercijalno se koristio počevši od 1938 neko vrijeme u tvornici Američke poljoprivredne kemijske tvrtke u blizini Pierce Florida USA. Ovaj proces je koristio vrlo složenu seriju valjak elektroda (Slika 1) za višestupanjsku koncentraciju oporavka fosfata od deslimed washery repova, flotacija pred-koncentrata, ili flotacije repova. Počevši od 15.4% P2O5 i 57.3% nerješiv materijal u finim repovima, kombinacijom klasifikacije veličina, desliming (desliming), i preduvjet suhih repova, materijal s 33.7% P2O5 i samo 6.2% netopiv je pronađen. U drugom primjeru, nadogradnja flotacijskih repova s 2.91% P2O5 što je rezultiralo proizvodom 26.7% P2O5 s 80% Oporavak. Johnson je primijetio da je potrebno tretirati podlošne repove kemijskim reagensima koji se obično koriste u flotaciji fosfata kako bi se dobila visoka ocjena fosfata i oporavak. Posebno spominje učinkovitost gorivog ulja i masnih kiselina kao reagensa.

Slika 1, Johnson procesni aparat i dijagram toka američki patent 2,135,716 i 2,197,865, 1940 [1][2]

Iako se ova komercijalna instalacija navodi u literaturi kao početak 1938, nije jasno koliko je opsežno i koliko dugo taj postupak korišten. U svom sažetku statusa elektrostatskog odvajanja do 1961, O. C. Ralston

[3]piše da je pet velikih Johnsonovih separatora instalirano za svaku obradu o 10 tona/hr -20 mrežasti feed. Svaki separator je bio 10 kotrlja visoko s primijenjenim naponom 20 kV. Na Floridi nisu instalirani drugi koncentracijatori fosfata komercijalnih razmjera koji koriste elektrostatike prema Ralstonu. Na temelju opisa procesne opreme, autori

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

zaključili da je ukupni kapacitet postupka bio prilično nizak u odnosu na kapacitet drugih procesa, kao što je mokra flotacija. Nizak kapacitet i troškovi sušenja hrane od mokrog rudarstva na Floridi vjerojatno su razlog za ograničavanje daljnje primjene procesa u 1940-ima i 1950-ima..

U 1950-ima i 1960-ima radnici za međunarodne minerale & Kemijska korporacija (Imc) ispitana primjena suhih elektrostatnih separacijskih procesa za mineralnu dobročiniteljsku. Floridska prerada fosfatne ore bila je od posebnog interesa za IMC. Rad IMC-a koristio je dizajn separatora slobodnog pada ponekad s punjenjem čestica poboljšanim prolaskom kroz agitator ili impactor kao što je čekić ili mlin za šipke. [4] Naknadni patent [5] uključivalo je određeno poboljšanje odvajanja pomoću punjača različitih materijala, iako završni patent u seriji

[6]zaključio da punjenje kontakta česticama na povišenoj temperaturi (>70°F (1999) bio učinkovitiji od upotrebe sustava punjača. Reprezentativni primjeri rezultata prijavljenih u tim patentima prikazani su u tablici 1.

Tablica 1. Prijavljeni rezultati međunarodnih minerala & Kemijski patenti 1955-1965

Različiti patenti IMC-a ispitivali su utjecaj veličine čestica, uključujući samostalno obradu različitih rezova zaslona, iako je malo posla uključivalo vrlo dobro (<45 µm) Čestice. Kondicioniranje uzorka uvelike se razlikovalo, uključujući podešavanje temperature, prethodno pranje i sušenje, i različite metode sušenja (neizravno sušenje, bljeskanje sušenje, toplinske svjetiljke sa specifičnim rasponom IR valne duljine). Različite nečistoće (tj.. silikati u odnosu na karbonate) potrebne su različite metode rukovanja i predtretmentacije kako bi se optimiziralo odvajanje. Iako je iz opisa patenata jasno da je IMC pokušavao razviti proces komercijalnih razmjera, ispitivanje literature ne ukazuje na to da je takva instalacija ikada izgrađena i da je djelovala na bilo kojem mjestu IMC-a.

U 1960-ima rad posebno na karbonatu koji sadrži fosfatne ilije iz Sjeverne Karoline izveden je u Laboratoriju za istraživanje minerala Državnog sveučilišta Sjeverne Karoline, [9] Korištenje laboratorijskog separatora slobodnih padova i sintetičke mješavine mljevenog karbonata i fosfatne koncentratacije šljunka u vrlo uskom rasponu veličine (-20da +48 mreže), istraživanje je pokazalo da je preduvjet materijal s kiselinom ili masnim kiselinama utjecao je na relativni naboj fosfata kao pozitivan ili negativan. Dobivena su relativno oštra razdvajanja. Međutim, kada koristite prirodnu oru koja sadrži znatnu količinu novčanih kazni, samo su loša razdvajanja bila moguća. Najbolje prijavljeno odvajanje od ostataka od nadogradnje flotacije s početnim P2O5 koncentracija 8.2% oporavio proizvod 22.1% P2O5. Nije zabilježena razina oporavka. Posebno, jedna od prijavljenih poteškoća bila je gomilanje novčanih kazni na odvojinim elektrodama.

Dodatni rad na elektrostatskom odvajanju fosfata Sjeverne Karoline pomoću dizača tipa valjaka visoke napetosti

[10]zaključio da je, iako je odvajanje fosfata i kvarca moguće, trošak sušenja bio je previsok. Međutim, s obzirom na to da su kalcirane fosfatne ilije suhe, istraživači su predložili da bi elektrostatsko odvajanje takvih ilija moglo biti moguće. Odvajanje kalciranih fosfata bilo je loše u prijavljenom radu. Činilo se da je odvajanje povezano s veličinom čestica, a ne sa sastavom. Predložena poboljšanja uključivala su upotrebu drugih elektrostatskih separacijskih sustava, reagensi za poboljšanje karakteristika punjenja čestica i vrlo bliski zaslon veličine materijala. Nema dokaza da bilo koji na ovom projektu obavljeni su naknadni radovi.

Nešto raniji rad pomoću visoko napetih separatora valjaka [11] uspješno uklonjeni spojevi aluminija i željeza iz rude iz Floride. Ora je osušena., Slomiti, i pažljivo veličine prije odvajanja. The P2O5 koncentracija je neznatno povećana od 30.1% da 30.6% ali uklanjanje spojeva Al i Fe omogućilo je mnogo bolji naknadni oporavak metodama flotacije. Ovaj rad ilustrirao je uporabu elektrostatskog separatora za rješavanje problema s određenom orom koja je ograničila konvencionalnu mokru obradu.

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

Zajedno s istragama o odvajanju mnogih drugih materijala, Ciccu i suradnici testirali su odvajanje raznih fosfatnih ilija, uključujući izvore iz Indije, Alžir, Tunis, i Angola. [12] Elektrostatsko odvajanje bilo je od interesa kao alternativa flotaciji s ekonomskog stajališta zbog činjenice da se velike naslage fosfata nalaze u sušnim regijama. [13] Korištenje laboratorijskih separatora slobodnog pada s "turbopunjačem", ti su istraživači uspjeli dobiti rezultate odvajanja slične flotacijskim procesima od ora s relativno jednostavnim sastavima gangua. Posebno, utvrdili su da se fosfat pozitivno naplaćuje u prisutnosti silicijevog dioksida, ali negativno u prisutnosti kalcita. Međutim, ako je ora sadržavala znatne količine silicijevog dioksida i karbonata, elektrostatsko odvajanje bilo je loše, a procesi flotacije pokazali su se fleksibilnijima za dobivanje praktičnih separacija. Iz studija učinaka turbopunjača na punjenje pojedinih čestica, ti su istraživači zaključili da se materijal gangue naplaćuje prvenstveno kontaktom čestica, a ne kontaktom s površinama turbopunjača. [13] [14] Punjenje je također bilo vrlo osjetljivo na temperaturu materijala, uz dobro odvajanje koje se može dobiti samo iznad 100°C. Osim toga, prisutnost finog materijala uzrokovala je probleme u separatoru, a dobri rezultati ovise o pažljivom uzorkovanja čestica u rasponu do tri veličine prije odvajanja. Sažetak rezultata iz ove skupine prikazan je u tablici 2. Nema punog- čini se da su aplikacije skale implementirane na temelju tog.

Tablica 2. Prijavljeni rezultati iz Ciccua, Et. Al. od laboratorijskih separatora slobodnog pada

Hammoud je proučavao elektrostatsko odvajanje egipatske ore, i dr.. korištenje laboratorijskog separatora slobodnog pada. [15] Korištena ora sadržavala je prvenstveno silicijev dioksid i druge nerješivo s početnim P2O5 koncentracija 27.5%. Oporavljeni proizvod imao je P2O5 koncentracija 33% s 71.5% Oporavak.

Abouzeid je proveo dodatnu studiju egipatske ore s primarno silicijastom gangue, i dr.. pomoću laboratorijskog separatora valjak. [16] Istraživači su posebno nastojali identificirati suhe tehnike za koncentriranje i/ili dedust fosfatne ilile u okruzima s nestašicom vode. Ova studija je dobila proizvod s 30% P2O5 iz materijala za hranjenje s 18.2 % P2O5 s oporavkom 76.3 % nakon pažljivogiziranja materijala do uskog raspona između 0.20 mm i 0.09 mm.

U naknadnom pregledu članka koji obuhvaća cijeli niz procesa dobročinitelja za oporavak fosfata, Abouzeid je izvijestio da, iako su tehnike elektrostatskog odvajanja bile uspješne u nadogradnji fosfatskih ilija uklanjanjem silicijevog dioksida i karbonata, niski kapacitet dostupnih separatora ograničio je njihovu uporabu za komercijalnu proizvodnju. [17]

Elektrostatsko odvajanje floridskih ora nedavno su proučavali Stencel i Jian koristeći laboratorijski flow-thru free- separator pada. [18] Cilj je bio utvrditi alternativni ili dopunski sustav obrade dugo korištenih sustava flotacije jer se flotacija nije mogla koristiti na materijalu manjem od 105 µm. Ovaj fini materijal jednostavno je odlošio, što je rezultiralo gubitkom od gotovo 30% fosfata izvorno minirano. Testirali su deslimed sirovu oru, fina flotacijska hrana, grubiji koncentrat flotacije, i konačni koncentrati flotacije dobiveni iz dva pogona za preradu na Floridi po stopi hrane do 14 kg/sat u laboratorijskom separatoru. Dobri rezultati odvajanja zabilježeni su s finom flotacijskom hrani (+0.1 mm; ~12% P2O5) iz jednog izvora koji je nadograđen na 21-23% P2O5 u dva prolaza s 81- 87% P2O5 oporavak odbijanjem prvenstveno nerješivog silicijevog dioksida. Slični rezultati postignuti su prilikom tribo punjenja feeda pomoću pneumatske transportne cijevi ili rotirajućeg tribo punjača.

Nedavno prijavljena istraživanja elektrostatskog odvajanja fosfatnih ilija uključenih sustava dizajniranih za bolju optimizaciju punjenja materijala prije uvođenja u separator slobodnog pada, Tao i Al-Hwaiti [19] utvrđeno je da nije bilo komercijalne uporabe elektrostatika za dobročiniteljsku fosfataciju zbog niskih sustava

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

Propusnost, niska učinkovitost i potreba za radom s uskim raspodjelama veličine čestica. Ovi istraživači posebno su nastojali prevladati nisku gustoću naboja čestica povezanu sa sustavima ovisnima o dodiru čestica i česticama ili utjecaju na jednostavan sustav punjenja. Rad s jordanskom orom s prvenstveno silicijevim gangueom, materijal je zgnječen na -1.53 mm i pažljivo odbio ukloniti materijal u nastavku 0.045 mm. Mali laboratorijski separator slobodnog pada opremljen je novodizgrađenim rotirajućim punjačem dizajniranim sa stacionarnim cilindrom i rotirajućim bubnjem, ili punjač, i prstenasti prostor između. Vanjsko napajanje korišteno je za primjenu električnog potencijala između brzog rotirajućeg bubnja i stacionarnog cilindra. Nakon punjenja kontaktom s rotirajućim bubnjem, čestice prolaze u konvencionalni separator slobodnog pada. Rad s 100 Veličina serije grama i počevši od odbijenog feeda P2O5 sadržaja 23.8%, nakon dva dodavanja koncentrat s do 32.11% P2O5 je pronađena, iako samo s ukupnim oporavkom 29%.

U nastojanju da se dobronamjere fosfatne novčane kazne (< 0.1 mm), Bada i sur.. koristio je separator slobodnog pada s rotirajućim sustavom punjenja vrlo sličnim Taovom.[20]. Početni materijal je bio iz koncentrata flotacije koji je sadržavao novčane kazne s P2O5 od 28.5%. Proizvod 34.2% P2O5 je oporavio, ali opet s niskom stopom oporavka od 33.4%.

Ovaj "rotacijski triboelectrostatic separator slobodnog pada" ponovno je primijenjen na suhu dobročiniteljsku fosfatu od strane Sobhyja i Taoa. [21] Rad s drobljenim dolomitskim fosfatnim šljunkom s Floride s vrlo širokim rasponom veličine čestica (1.25 mm – <0.010 mm), fosfatni koncentrat s 1.8% MgO i 47% P2O5 oporavak je proizveden iz hrane za životinje počevši od približno 23% P2O5 i 2.3% MgO (mgO). Optimalni rezultati na laboratorijskom uređaju postignuti su prilikom hranjenja 9 kg/hr i – 3kV primijenjeno na rotacijski punjač. Prijavljeno je da je učinkovitost odvajanja ograničena slabim oslobađanjem materijala u velikim česticama i interferencijama različitih veličina čestica u separacijskoj komori..

Bolji rezultati postignuti su pri obradi uzorka flotacijske hrane s užim raspodjelom veličine čestica 1 da 0.1 mm. S početnim P2O5 sadržaja približno 10%, uzorci proizvoda dobiveni su približno 25% P2O5 Sadržaja, P2O5 oporavak 90%, i odbijanje 85% kvarca. Ova dokazana učinkovitost zabilježena je mnogo bolje od onog dobivenog separatorom slobodnog pada s konvencionalnijim sustavom punjenja koji koristi Stencel [18] dokazivanje prednosti novodizgrađenog rotacijskog punjača. Obrada koncentrata flotacije koji sadrži 31.7% P2O5 rezultiralo proizvodom većim od 35% P2O5 s oporavkom 82%. Ova nadogradnja je zabilježena da bude bolja nego što je moguće flotacijom.

Ovaj laboratorijski separator vaga sa širinom separacijskog sustava 7.5 cm opisano je kao da ima kapacitet 25 Kg/hr, ekvivalent 1/3 tona/hr/metar širine. Međutim, prijavljeni učinci stope emisije na učinkovitost odvajanja pokazali su da su optimalna odvajanja dobivena samo 9 kg/hr ili nešto više od jedne trećine nominalnog kapaciteta sustava.

Ukupni, prethodni rad na elektrostatskoj nadogradnji fosfatnih ilija ograničen je relativnim punjenjem složenih gangua i štetnim utjecajem učinaka na veličinu čestica, konkretno, učinak novčanih kazni. Velika većina posla uključivala je samo opremu laboratorijskih razmjera bez valjanosti komercijalnih razmjera, oprema s kontinuiranim upravljanjem mogla bi se koristiti. Osim toga, niski kapaciteti dostupne elektrostatske procesne opreme učinili su komercijalne primjene neekonomičnima.

2. Ograničenja konvencionalnih elektrostatski procesi odvajanja

Visokonaponski valjak elektrostatski sustavi odvajanja koje koristi Groppo [10] i Kouloheris et al. [11] obično se koriste za nadogradnju raznih materijala kada je jedna komponenta vodljivija od drugih. U tim procesima, materijal mora kontaktirati uzemljeni bubanj ili ploča obično nakon materijal čestice su Negativno nabijeni ionizacijsko corona iscjedak. Vodljivi materijali će brzo gube svoj naboj, i biti bačen iz bubnja. Non- vodljivi materijal i dalje privlači bubanj jer će se naboj sporije raspršiti i pasti ili će se četkati iz bubnja nakon odvajanja od vodljivog materijala.

Sljedeći dijagram (Slika 2) ilustrira temeljne značajke ove vrste razdjelnika. Ti su procesi

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

ograničenog kapaciteta zbog potrebnog kontakta svake čestice s bubnjem ili pločom. Učinkovitost ovih separatora bubnjeva također je ograničena na čestice veličine oko 0,1 mm ili veće zbog potrebe za kontaktiranjem uzemljene ploče i potrebne dinamike protoka čestica. Čestice različitih veličina također će imati različite dinamike protoka zbog inercijskih učinaka i rezultirat će degradiran razdvajanjem.

Slika 2: Drum elektrostatski separator (Starješina i Yan, 2003 [22]

Ograničeni pokušaj primjene na fosfatnu dobročiniteljsku primjenu posljedica je neproduktivne prirode fosfata i tipičnog gangue materijala. Kouloheris je uočio prvenstveno neko uklanjanje željeza i aluminija koji sadrže čestice koje, zbog svoje vodljive prirode, su "bačeni" iz valjka. Prisutnost ove vrste materijala u fosfatnim orama nije uobičajena. Groppo je napomenuo da su jedini materijal koji je "prikvačen" na valjak kao "ne-dirigent" novčane kazne, što ukazuje na odvajanje po veličini čestica, a ne po sastavu materijala. [9] Uz moguće rijetke iznimke, phosphate ore nisu podlošljive za dobročinitelje od strane roller separatora visoke napetosti.

Separatori bubnjeva također su korišteni u konfiguracijama koje se oslanjaju na triboelektrično punjenje čestica umjesto punjenja izazvanog ionizacijom izazvanom poljem visoke napetosti. Jedna ili više elektroda postavljenih iznad bubnja, kao što je "statična" elektroda ilustrirana slikom 2, koriste se za "podizanje" čestica suprotnog naboja s površine bubnja. Takav sustav koristio je Abouzeid, i dr.. [16] koji su utvrdili da je učinkovitost odvajanja promijenjena ovisno o polaritetu i primijenjen napon statičkih elektroda. Johnsonov proces [1] koristi još jednu varijaciju separatora bubnjeva. Međutim, ograničeni kapacitet i učinkovitost jednog valjkastog sustava dovodi do vrlo složenih sustava kao što je prikazano na 1. Prema gore navedenom, čini se da je ta složenost i ukupna neučinkovitost postupka ozbiljno ograničila njegovu primjenu.

Triboelektrostatička razdvajanja nisu ograničena na odvajanje provodnih / neproduktivni materijali, ali ovise o fenomenu prijenosa naboja trenjem materijala s različitom površinskom kemijom. Ova pojava se desetljećima koristi u procesima razdvajanja "slobodnog pada". Takav proces ilustriran je na slici 3. Komponente smjese čestica prvo razviju različite naboje kontaktom bilo s metalnom površinom, kao u tribo punjaču, ili po česticama do kontakta s česticama, kao u fluidiziranom uređaju za hranjenje kreveta. Kako čestice padaju kroz

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

električno polje u zoni elektroda, Svaka čestica putanja je odbila prema elektrodi suprotnog naboja. Nakon određene udaljenosti, posude za prikupljanje su zaposleni za odvajanje strujanja. Tipična instalacija zahtijeva više razdjelnik faze sa ponovno iskoristiti osrednje razlomka. Neki uređaji koriste stalni dotok plina kako bi pomogli prenoseći čestica kroz elektrode zonu.

Slika 5: "Slobodan pad" triboelectrostatički razdjelnik

Umjesto da ovisi isključivo o dodiru čestica i čestica kako bi se potaknuo prijenos naboja, mnogi sustavi ove vrste koriste odjeljak "punjač" koji se sastoji od odabranog materijala sa ili bez primijenjenog napona za poboljšanje punjenja čestica. 1950-ih, Lawver je istraživao korištenje različitih uređaja, uključujući mlin za čekiće i šipke za punjenje materijala između faza odvajanja [4] kao i jednostavni punjači ploča različitih materijala. [5] [6] Međutim, Lawver je zaključio da je materijalna temperatura od prevladavajuće važnosti, a prijenos naboja čestica iznad temperature okoline pružio je bolje rezultate od upotrebe punjača. Ciccu et al. [12] istražio relativni stupanj prijenosa naboja i zaključio da je manji gangue materijal stekao naboj prvenstveno putem kontakta čestica i čestica zbog male vjerojatnosti učestalosti udara s pločom punjača. To ilustrira ograničenje uporabe sustava punjača: sve čestice moraju kontaktirati površinu punjača tako da stopa hrane mora biti relativno niska. Kontakt se može poboljšati korištenjem turbulentnih uvjeta za prijenos materijala ili korištenjem punjača za pomicanje velike površine. Nedavni rad Taoa [19] i Bada [20] i Sobhy [21] koristite posebno dizajniran rotirajući punjač s primijenjenim naponom, ali samo na laboratorijskom separatoru vrlo malih razmjera. Iako se pokazalo da je ovaj poboljšani dizajn punjača superiorniji od starijih sustava, dokazani kapaciteti za obradu tih sustava i dalje su prilično niski. [21]

Ova vrsta slobodnog pada razdjelnika također ima ograničenja u veličine čestica materijala koje se mogu obraditi. Protok unutar elektrode zone mora se kontrolirati kako bi se turbulencija minimizirala kako bi se izbjeglo "blaćenje" odvajanja. Putanja fine čestice su više ostvaruje turbulencije jer je aerodinamičan povucite snage na fine čestice su mnogo veće od gravitacijskog i elektrostatičkog snage. Taj se problem može prevladati u određenoj mjeri ako se obradi materijal s relativno uskim rasponom veličine čestica. Velik dio gore navedenih istraživanja uključivao je materijal prije probira u različite raspone veličina kako bi se optimiziralo odvajanje. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Na

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

razlika 8 da 20 kV. Pojas, koji je izrađen od plastike ne provodi, je velika mreža s o 60% Otvaranje prostora za. Čestice mogu lako proći kroz rupe u pojasu. Nakon ulaska u jaz između elektroda negativno nabijene su privučeni električnog polja sile na dno pozitivne elektrode. Pozitivno nabijene čestice privlače negativno nabijenih vrh elektrode. Brzinu kontinuiranog petlje pojas je promjenjiva iz 4 do 20m/s. Geometrija križnih niti služi za pomesti čestice s elektroda koje ih pomiču prema pravilnom kraju separatora i natrag u zonu visokog smicnja između suprotnih pokretnih dijelova pojasa. Jer je broj čestica visoko u jaz između elektroda (otprilike jedan- trećinu volumena zauzimaju čestice) i protok energično miješanje, Postoji više sudara između čestica i optimalno punjenje javlja se kontinuirano u cijeloj zoni razdvajanja. Protustrujno protok izazvane suprotnom kreće pojas sekcije i stalno ponovno punjenje i ponovno odvajanje stvara brojač trenutni višefazni odvajanje unutar jednog aparata. Ovim kontinuiranim punjenjem i punjenjem čestica unutar separatora eliminira se svaki potreban sustav "punjača" prije uvođenja materijala u separator, čime se uklanja ozbiljno ograničenje kapaciteta drugih elektrostatskog separatora. Izlaz iz ovog separatora je dva potoka, koncentrat i ostatak, bez middlings potok. Učinkovitost ovog separatora je pokazala da je ekvivalent približno tri faze razdvajanja slobodni pad s middlings koš za.

Mineralni kraj

Slika 7: Osnove SEPARATORA STET pojasa

Vrlo učinkovito odvajanje čestica manje od 0.5 mm čini ovo idealnom i dokazanom opcijom za odvajanje novčanih kazni (Prašine) od operacije suhog brušenja potaše. STET separator može učinkovito obraditi širok raspon veličina čestica bez potrebe za klasifikacijom u uske raspone veličine. Zbog snažne uznemirenosti, visoka stopa smicanje između pokretnih pojaseva, i sposobnost rukovanja vrlo finim česticama (<0.001 mm) ST separator može biti učinkovit u odvajanju sluzi fosfatne ore gdje drugi elektrostatski separatori nisu uspjeli.

3.1 Kapitalni i operativni troškovi

Usporednu studiju troškova je naručio STET, a proveo soutex Inc. [25] Soutex je Quebec Canada temelji inženjerska tvrtka s velikim iskustvom u mokrim plutanje i elektrostatski razdvajanje procesa evaluacije i dizajn. Studija je usporedila kapitalne i operativne troškove procesa odvajanja triboelectrostatic pojasa s konvencionalnom flotacijom pjene za dobročiniteljsku nisku razinu baritne ore. Operativni troškovi su procjenjuje da su operativni rad, održavanje, energije (struje i goriva), i potrošnog materijala (npr., Kemijski Reagens troškove za plutanje). Ulazni troškovi su na temelju tipične vrijednosti za hipotetski postrojenja nalaze u blizini Battle Mountain, Nevada SAD-a. Ukupan trošak od posjedovanje više od deset godina je izračunao iz kapitalne i operativne troškove uz pretpostavku da je

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

8% diskontna stopa. Rezultati usporedbe troškova su prisutni kao relativne postotke u tablici 3. Tablica 3. Cijena usporedbe za barit obrada

Ukupni trošak kupnje kapitalne opreme za proces razdvajanja triboelectrostatičkog pojasa nešto je manji nego za flotaciju. Međutim, kada se ukupni kapitalni rashodi izračunaju tako da uključuju instalaciju opreme, cjevovoda i troškova električne energije, i obrađuju troškove izgradnje, razlika je velika. Ukupni kapitalni trošak za postupak razdvajanja triboelektrostatičkog pojasa iznosi 63.2% troškova procesa flotacije. Znatno niži trošak za suhi proces proizlazi iz jednostavnijeg protočnog lista. Operativni troškovi za postupak razdvajanja triboelektrostatičkog pojasa su 75.5% procesa flotacije zbog uglavnom nižih zahtjeva operativnog osoblja i niže potrošnje energije.

Ukupni troškovi vlasništva nad procesom razdvajanja triboelektrostatičkog pojasa znatno su manji nego za flotaciju. Autor studije, Soutex Inc., zaključio da postupak razdvajanja triboelektrostatičkog pojasa nudi očite prednosti u CAPEX-u, OPEX, i operativne jednostavnosti.

4. Sažetak

Dok je dobročiniteljski fosfatnih ilija suhih elektrostatskim procesima pokušan od strane različitih istraživača od 1940-ih bilo je vrlo ograničavajuće korištenje takvih procesa na komercijalnoj razini. Ograničeni uspjeh posljedica je različitih čimbenika koji se mogu pripisati dizajnu separatorskih sustava i složenosti.

Priprema hrane za životinje (Temperatura, klasifikacija veličina, sredstva za kondicioniranje) ima velik utjecaj na performanse separacijskih sustava. Mogućnosti za daljnji rad u tom području, posebno istraživanje kemijskih uređaja za kondicioniranje kako bi se poboljšalo diferencijalno punjenje čestica kako bi se omogućila veća učinkovitost u naknadnom razdvajanju. Upotreba takvih sredstava za izmjenu naboja može rezultirati procesima koji mogu uspješno dobronamjeriti ili sa složenim gangue materijalom, uključujući silikate i karbonate.

Dok se nastavlja rad na daljnjoj poboljšanju tih metoda, temeljna ograničenja konvencionalnih elektrostatskih sustava uključuju kapacitet, potrebne za više faza za adekvatnu nadogradnju ore, i operativnih problema uzrokovanih novčanim kaznama. Kako bi se za održive komercijalne primjene dokazane laboratorijske tehnike, moraju se znatno poboljšati kako bi se osigurala pouzdana, kontinuirani rad bez degradacije učinkovitosti.

STET triboelektrični separator pruža industriji prerade minerala sredstvo za dobronamjernost finih materijala potpuno suhom tehnologijom. Ekološki prihvatljiv proces može eliminirati mokro preradu i potrebno sušenje konačnog materijala. STET proces funkcionira s visokim kapacitetom – do 40 tona na sat kompaktnim strojem. STET separator može učinkovito obraditi širok raspon veličina čestica bez potrebe za klasifikacijom u uske raspone veličine. Zbog snažne uznemirenosti, visoka stopa smicanje između pokretnih pojaseva, i sposobnost rukovanja vrlo finim česticama (<0.001 mm) STET separator može biti učinkovit u odvajanju sluzi od fosfatne ilije gdje drugi elektrostatski separatori nisu uspjeli. Potrošnja energije je niska, oko 1-2 kWh/tone prerađenog materijala. Budući da je jedina potencijalna emisija procesa prašina, dopuštanje je obično relativno jednostavno.

I ONDA. Bittner et al./ Procedia Inženjering 00 (2015) 000–000

Reference

[1]H. B. Johnson, Obrada koncentriranih minerala fosfata, Patent Sjedinjenih Američkih Država # 2,135,716, Studeni, 1938

[2]H. B. Johnson, Obrada koncentriranih minerala fosfata, Patent Sjedinjenih Američkih Država # 2,197,865, Travanj, 1940.

[3]O.C. (O.C.). Ralston, Elektrostatsko odvajanje miješanih granularnih krutih tvari, Izdavačka kuća Elsevier, bez ispisa, 1961.

[4]J.E.. Lawver (zakon), Metoda beneficiation ore Američki patent 2723029 Studeni 1955

[5]J.E.. Lawver (zakon), Beneficiation of Nemeklikli minerala. Američki patent 2,754,965 Srpanj 1956

[6]J.E.. Lawver (zakon), Beneficiation fosfatnih ora Američki patent 3,225,923 Prosinca 1965

[7]C. C. Kuhati, Metoda i aparati za beneficiation stoga, Patent Sjedinjenih Američkih Država # 2,738,067, Ožujak, 1956

[8]J.E.. Lawver (zakon), Beneficiation of Nemeklikli minerala. Američki patent 2,805,769 Rujna 1957

[9]D. G. Freasby (1998.), Elektrostatsko odvajanje čestica fosfata i kalcita slobodnog pada, Izvješće o napretku laboratorija za istraživanje minerala, Prosinac, 1966

[10]J.G. (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, Patent Sjedinjenih Američkih Država # 3,806,046, Travanj 1974

[12]R. Ciccu (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, Italija

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

[14]R. Ciccu (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, Međunarodni časopis za preradu minerala, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M. Stencel, X. Jiang Pneumatski transport, Triboelektrična korist za industriju fosfata Floride, Final Report prepared for the Florida Institute of Phosphate Research, FIPR Project 01-02-149R, Prosinac 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, Svibanj 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 inženjerstvo, Vol. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Stariji, E. Yan, 2003. “eForce.- Newest generation of electrostatic separator for the minerals sands industry.” Heavy Minerals Conference, Johannesburg, Južnoafrički institut za rudarstvo i metalurgiju.

[23]L. Marke, P-M. Beier I. Stahl,Elektrostatski odvajanje, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

[24]I ONDA. Bittner, F.J. Hrach, S.A. Gasiorowski, L.A. Canellopoulus, H. Guicherd, Triboelectric pojas razdjelnik za beneficiation dobro minerala, SYMPHOS 2013 – 2nd International Symposium on Innovation and Technology for the Phosphate Industry. Procedia inženjerstvo, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]I ONDA. Bittner, K.P. Flynn, F.J. Hrach, Proširenje aplikacije u suhim triboelectric separacija minerala, Zbornik radova XXVII međunarodne oplemenjivanje mineralnih sirovina Kongres – IMPC 2014, Santiago, Čile, Listopada 20 – 24, 2014.