Elettrostatica arricchimento di minerali di fosfato: Recensione di lavoro passato e discussione di un sistema di separazione improvvisato

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3Simposio internazionale Rd su innovazione e tecnologia nell'industria del fosfato

Elettrostatica arricchimento di minerali di fosfato: Recensione di lavoro passato

e la discussione di un sistema di separazione migliorata

J.D.. Bittnerun, S.A.Gasiorowskiun, F.J.Hrachun, H. Guicherdb *

unST Equiment e Technology LLC, Needham, Massachusetts, STATI UNITI D'AMERICA

bST attrezzature & Technology LLC, Avignone, Francia

Riepilogo

Arricchimento di minerali di fosfato di processi elettrostatici a secco è stato tentato da vari ricercatori dal 1940. Le ragioni sottostanti per lo sviluppo di processi a secco per il recupero di fosfato sono la limitata quantità di acqua in alcune regioni aride, i costi di chimica di flottazione, e i costi di trattamento delle acque reflue. Mentre processi elettrostatici non possono fornire un'alternativa completa al galleggiamento, può essere adatto come un integratore per alcuni flussi come riduzione multe/slimes tenore di minerale prima del galleggiamento, elaborazione di sterili di galleggiamento per il recupero di perdite di prodotto, e minimizzare l'impatto ambientale. Mentre molto lavoro è stato eseguito utilizzando sia i rulli ad alta tensione che i separatori delle corde libere su scale di laboratorio, l'unica prova di installazione commerciale è il circa 1940 Processo di "Johnson" a Pierce FL; Non ci sono prove in letteratura di uso corrente commerciale dell'elettrostatica, però il forte interesse per processi a secco continua per uso in regioni aride. I vari progetti di ricerca riportati sottolineano che alimentano la preparazione (temperatura, classificazione di formato, agenti condizionanti) avere un grande impatto sulle prestazioni. Mentre alcune buone separazioni sono stati raggiunti mediante la rimozione di silice da fosfati, e con meno esempi di calcite e dolomite da fosfato, i risultati sono meno positivi quando sono presenti più impurità. Lavoro di ricerca continua a perfezionare ulteriormente questi metodi, ma limitazioni fondamentali sui sistemi elettrostatici convenzionali includono bassa capacità, la necessità di più fasi per l'aggiornamento adeguato del minerale, e problemi operativi causati da multe. Alcune di queste limitazioni possono essere superate da più recenti processi elettrostatici tra cui un cintura triboelettrico separatore.

© 2015 Gli autori. Pubblicato da Elsevier srl.

Peer-review sotto la responsabilità del Comitato Scientifico di SYMPHOS 2015.

Parole chiavi: fosfato, elettrostatica; separazione; minerali; particelle fini; processo a secco

*Autore corrispondente: Tel: +33-4-8912-0306 Posta elettronica Indirizzo: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Gli autori. Pubblicato da Elsevier srl.

Peer-review sotto responsabilità del Comitato Scientifico di SYMPHOS 2015.

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1. Lavoro segnalato su elettrostatica arricchimento di minerali di fosfato

Concentrazione di fosfato da minerali naturali lungo è stata eseguita da una varietà di metodi che utilizzano a volte notevoli quantità di acqua. Tuttavia, a causa della carenza di acqua a vari depositi di fosfato nel mondo, nonché l'aumento dei costi di autorizzazione e trattamento delle acque reflue, lo sviluppo di un'efficace, processo a secco economico è altamente desiderabile.

Metodi per la lavorazione a secco elettrostatica dei minerali di fosfato sono state proposte e dimostrati alle piccole scale per sopra 70 anni. Tuttavia, applicazioni commerciali di questi metodi sono stati molto limitate. Il "processo di Johnson" [1] è stato usato commercialmente a partire dal 1938 per un periodo di tempo presso lo stabilimento della società americana di chimica agricola vicino Pierce Florida Stati Uniti. Questo processo utilizzato una serie molto complessa di elettrodi a rulli (Figura 1) per la concentrazione multifase del recupero di fosfati da coda di lavandaia sminuito, pre-concentrati di galleggiamento, o bacini di flottazione. A partire da 15.4% P2O5 e 57.3% materiale insolubile nei tailing fini, attraverso una combinazione di classificazione delle dimensioni, spellatura, e precondizionamento dei tailing essiccati, il materiale con 33.7% P2O5 e solo 6.2% insolubile è stato recuperato. In un altro esempio, l'aggiornamento di sterili di flottazione con 2.91% P2O5 portato ad un prodotto di 26.7% P2O5 con un 80% recupero. Johnson ha osservato che era necessario trattare il laveria sterili con reagenti chimici in genere utilizzati in flottazione di fosfato per ottenere recupero e grado di fosfato ad alta. Egli cita in particolare l'efficacia degli acidi grassi e di olio combustibile come reagenti.

Figura 1, Apparecchi di processo di Johnson e foglio di flusso US Patent 2,135,716 e 2,197,865, 1940 [1][2]

Mentre questa installazione commerciale è citata nella letteratura come a partire circa 1938, non è chiaro come ampiamente o per quanto tempo questo processo è stato usato. Nel suo riepilogo dello stato delle separazioni elettrostatiche fino al 1961, O. C. Ralston

[3]scrive che erano cinque grandi separatori di Johnson installato ogni elaborazione circa 10 tonnellate / hr di -20 alimentazione di rete. Ogni separatore è stato 10 rotola alta con la tensione applicata di 20 kV. Nessun altro concentratore di fosfato su scala commerciale che utilizza l'elettrostatica è stato installato in Florida secondo Ralston. Sulla base della descrizione di apparecchiature di processo, gli autori

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hanno concluso che la capacità complessiva del processo è stato piuttosto bassa in relazione alla capacità di altri processi, come bagnato flottazione. Bassa capacità e i costi di essiccazione il minerale dell'alimentazione dall'estrazione mineraria bagnato in Florida sono probabilmente la ragione per limitare l'ulteriore applicazione del processo nel 1940 e 1950.

Nel 1950 e 1960 operai per International Minerals & Chemicals Corporation (IMC) esaminato l'applicazione dei processi di separazione elettrostatica a secco per arricchimento di minerali. Floridian fosfato minerale elaborazione era di particolare interesse per IMC. Il lavoro IMC utilizzata un design di separatore di caduta libera a volte con particella carica migliorata passando attraverso un agitatore o un dispositivo d'urto come un martello o asta mulino. [4] Un successivo brevetto [5] incluso qualche miglioramento della separazione utilizzando caricatori di diversi materiali, anche se il brevetto finale della serie

[6]ha concluso che carica a contatto particella ad una temperatura elevata (>70° F) era più efficace rispetto all'utilizzo di un sistema di caricabatterie. Esempi rappresentativi dei risultati riportati in questi brevetti sono riportati nella tabella 1.

tavolo 1. Risultati riportati da International Minerals & Brevetti di prodotti chimici 1955-1965

I vari brevetti IMC ha esaminato l'influenza della dimensione delle particelle, compresa l'elaborazione di vari tagli di schermo in modo indipendente, anche se poco lavoro coinvolto molto bene (<45 µm) particelle. Condizionata campione varia ampiamente, tra cui la regolazione della temperatura, pre lavaggio e asciugatura, e diversi metodi di essiccazione (indiretta di essiccazione, Flash di essiccazione, Lampade di calore con intervalli di lunghezza d'onda IR specifici). Impurità differenti (vale a dire. silicati e carbonati) richiedevano diversi metodi di movimentazione e pretrattamento per ottimizzare la separazione. Mentre è chiaro dalle descrizioni brevettuale che IMC stava tentando di sviluppare un processo su scala commerciale, esame della letteratura non indica che tale installazione era mai costruita e gestita in qualsiasi sito IMC.

Nel 1960 il lavoro specificamente il carbonato contenenti minerali di fosfato da North Carolina è stato eseguito presso il laboratorio di ricerca minerali di North Carolina State University, [9] Utilizzando un separatore di scala di laboratorio caduta libera e una miscela sintetica di carbonato di conchiglia macinata e fosfato flottiglia di ciottoli concentrato in una gamma di dimensioni molto stretta (-20A +48 maglia), la ricerca ha dimostrato che il precondizionamento il materiale con un peeling acido o acidi grassi influenzato la carica relativa del fosfato come positivo o negativo. Relativamente forte separazioni sono state ottenute. Tuttavia, Quando si utilizza un minerale naturale che contiene una notevole quantità di multe, solo povere separazioni erano possibili. Il migliore segnalato separazione da un residuo da flottazione l'aggiornamento con un iniziale P2O5 concentrazione di 8.2% recuperato un prodotto di 22.1% P2O5. È stato segnalato alcun livello di recupero. In particolare, una delle difficoltà segnalate è stata l'accumulo di multe sugli elettrodi separatori.

Altre operazioni sulla separazione elettrostatica del North Carolina fosfato utilizzando un separatore di tipo a rulli di alta tensione

[10]ha concluso che, mentre la separazione di fosfato e quarzo era possibile, costo di essiccazione era proibitivo. Tuttavia, dato che i minerali di fosfato calcinato sono asciutti, i ricercatori hanno suggerito che la separazione elettrostatica di questi minerali può essere possibile. La separazione dei fosfati calcini era scarsa nel lavoro. Separazione è sembrato essere collegato con granulometria piuttosto che la composizione. I miglioramenti suggeriti includevano l'uso di altri sistemi di separazione elettrostatica, reagenti per migliorare la particella carica caratteristiche e dimensionamento di schermo molto vicino dei materiali. Non ci sono prove che qualsiasi lavoro di follow-up è stato eseguito su questo progetto.

Un lavoro un po 'precedente utilizzando separatori a rulli ad alta tensione [11] composti di alluminio e ferro rimossi con successo dal minerale run-of-mine dalla Florida. Il minerale è stato asciugato, schiacciato, e accuratamente dimensioni prima della separazione. Il P2O5 concentrazione è stata aumentata marginalmente da 30.1% A 30.6% ma la rimozione dei composti Al e Fe attivato un recupero molto meglio successivo per metodi di flottazione. Questo lavoro è illustrato l'utilizzo di un separatore elettrostatico per risolvere un problema con un minerale specifico che limitato convenzionale lavorazione a umido.

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Insieme alle indagini sulla separazione di molti altri materiali, Ciccu e colleghi hanno testato la separazione di una varietà di minerali di fosfato, comprese le fonti provenienti dall'India, Algeria, Tunisia, e Angola. [12] La separazione elettrostatica era interessante come alternativa alla galleggiatura da un punto di vista economico a causa del fatto che grandi depositi di fosfati si trovano nelle regioni aride. [13] Utilizzo di separatori di caduta libera su scala di laboratorio con un "turbocompressore", questi ricercatori sono stati in grado di ottenere risultati di separazione simili ai processi di galleggiamento dai minerali con composizioni di gangue relativamente semplici. specificatamente, hanno scoperto che il fosfato caricato positivamente in presenza di silice, ma negativo in presenza di calcite. Tuttavia, se il minerale conteneva quantità significative di silice e carbonato, la separazione elettrostatica era scarsa e i processi di galleggiamento si sono dimostrati più flessibili per ottenere separazioni pratiche. Dagli studi sugli effetti del turbocompressore sulla ricarica di singole particelle, questi ricercatori hanno concluso che il materiale del gangue caricato principalmente dal contatto particella-particella piuttosto che dal contatto con le superfici del turbocompressore. [13] [14] La ricarica era anche molto sensibile alla temperatura del materiale, con una buona separazione ottenibile solo al di sopra dei 100 gradi centigradi. Inoltre, la presenza di materiale fine ha causato problemi nel separatore e buoni risultati dipendono da un attento dimensionamento delle particelle in un massimo di tre intervalli di dimensioni prima della separazione. Una sintesi dei risultati di questo gruppo è presentata nella Tabella 2. Nessun pieno- applicazioni in scala sembrano essere state implementate sulla base di questo lavoro.

tavolo 2. Risultati riferiti da Ciccu, Et. al. da separatori di caduta libera in scala di laboratorio

La separazione elettrostatica di un minerale egiziano è stata studiata da Hammoud, Et. utilizzando un separatore di caduta libera scala di laboratorio. [15] Il minerale utilizzato conteneva principalmente silice e altri insolubili con2O5 concentrazione di 27.5%. Il prodotto recuperato aveva un P2O5 concentrazione di 33% con un 71.5% recupero.

Un ulteriore studio di un minerale egiziano con principalmente silicea Ganga è stato condotto da Abouzaid, Et. utilizzando un laboratorio rullo separatore. [16] I ricercatori hanno specificamente cercato di identificare tecniche a secco per concentrare e/o dedust i minerali fosfati nei distretti con carenza d'acqua. Questo studio ottenuto un prodotto con 30% P2O5 da una materia prima per mangimi con 18.2 % P2O5 con un recupero di 76.3 % dopo attento dimensionamento del materiale per una gamma ristretta tra 0.20 mm e 0.09 mm.

In un articolo successivo riesame che coprono l'intera gamma di processi di arricchimento per il recupero di fosfato, Abouzaid ha riferito che, mentre tecniche di separazione elettrostatica riuscivano in aggiornamento minerali di fosfato rimuovendo silice e carbonati, la scarsa capacità dei separatori disponibili limitato il loro uso per la produzione commerciale. [17]

La separazione elettrostatica dei minerali della Florida è stata studiata di recente da Stencel e Jian utilizzando un flusso di laboratorio- separatore di caduta. [18] L'obiettivo era quello di individuare uno schema di lavorazione alternativo o supplementare ai sistemi di galleggiamento a lungo utilizzati, poiché la galleggiamento non poteva essere utilizzata sul materiale inferiore a 105 µm. Questo materiale fine era semplicemente in discarica, causando una perdita di quasi 30% del fosfato originariamente estratta. Hanno testato il minerale grezzo deslimed, flottazione bene nutrire, concentrato di galleggiamento più ruvida, e ottenuto da due impianti di trasformazione in Florida a velocità di avanzamento fino al galleggiamento finale concentrati 14 kg/ora in un separatore in laboratorio. Risultati di buona separazione sono stati segnalati con la flottazione bene nutrire (+0.1 mm; ~ 12% P2O5) da un'unica fonte, che è stata aggiornata a 21-23% P2O5 in due passaggi con 81- 87% P2O5 recupero respingendo principalmente insolubile silice. Risultati simili sono stati ottenuti durante la tribochargenza del mangime utilizzando un tubo di trasporto pneumatico o un carica-tribo rotante.

La ricerca più recente sulla separazione elettrostatica dei minerali fosfati ha coinvolto sistemi progettati per ottimizzare meglio la ricarica dei materiali prima dell'introduzione in un separatore di caduta libera, Tao e Al-Hwaiti [19] ha identificato che non vi era alcun uso commerciale dell'elettrostatica per il beneficio del fosfato a causa dei sistemi bassi

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velocità effettiva, bassa efficienza e la necessità di lavorare con distribuzioni di dimensione delle particelle stretta. Questi ricercatori hanno cercato specificamente di superare la bassa densità di carica delle particelle associata ai sistemi dipendenti dal contatto tra particelle o dall'impatto su un semplice sistema di carica.. Lavorare con un minerale giordano con gangue principalmente di silice, il materiale è stato schiacciato a -1.53 mm e accuratamente rifiutato per rimuovere il materiale sottostante 0.045 mm. Un separatore a caduta libera di piccole dimensioni da laboratorio è stato dotato di un caricabatterie rotante di nuova concezione progettato con un cilindro fisso e un tamburo rotante, o caricabatterie, e uno spazio anulare in mezzo. Un alimentatore esterno è stato utilizzato per applicare un potenziale elettrico tra il tamburo rotante veloce e il cilindro stazionario. Dopo la ricarica per contatto con il tamburo rotante, le particelle passano in un separatore a caduta libera convenzionale. Lavorare con 100 dimensione del lotto di grammi e a partire da un feed P rifiutato2O5 contenuto di 23.8%, dopo due passaggi un concentrato con fino a 32.11% P2O5 è stato recuperato, anche se solo con un recupero complessivo di 29%.

Nel tentativo di beneficiare delle polveri di fosfato (< 0.1 mm), Bada et al. impiegato un separatore di caduta libera con un sistema di ricarica rotante molto simile a quella di Tao.[20]. Il materiale di partenza è stata da un concentrato di flottazione contenente multe con un P2O5 di 28.5%. Un prodotto di 34.2% P2O5 è stato recuperato, ma ancora una volta, con una percentuale di recupero basso 33.4%.

Questo "separatore rotativo triboelettrostatico a caduta libera" è stato nuovamente applicato al beneficio secco dei fosfati da Sobhy e Tao. [21] Lavorando con un ciottolo di fosfato dolomitica schiacciato dalla Florida con una gamma di dimensione delle particelle molto ampio (1.25 mm – <0.010 mm), un concentrato di fosfato con 1.8% MgO e 47% P2O5 recupero è stata prodotta da un feed a partire con circa 23% P2O5 e 2.3% MgO. I risultati ottimali sul dispositivo su scala di laboratorio sono stati raggiunti durante l'alimentazione 9 kg/hr e – 3kV applicato al caricatore rotante. L'efficienza di separazione è stata segnalata per essere limitata sia dalla scarsa liberazione di materiale nelle particelle di grandi dimensioni sia dall'interferenza di particelle di diverse dimensioni nella camera di separazione.

Risultati migliori sono stati ottenuti durante l'elaborazione di un campione di alimentazione di flottazione con la distribuzione granulometrica più ristretta di 1 A 0.1 mm. Con una P iniziale2O5 contenuto di circa 10%, i campioni di prodotto sono stati ottenuti con circa 25% P2O5 Contenuto, P2O5 recupero di 90%, e rifiuto di 85% del quarzo. Questa efficienza dimostrata è stata notata come molto migliore di quella ottenuta con un separatore a caduta libera con un sistema di ricarica più convenzionale come utilizzato da Stencel [18] dimostrando il vantaggio del caricabatterie rotativo di nuova concezione. Elaborazione di un concentrato di flottazione contenente 31.7% P2O5 ha portato a un prodotto di maggiore di 35% P2O5 con un recupero di 82%. Questo aggiornamento è stato notato per essere migliore di quanto possibile dalla flottazione.

Questo separatore di scala da laboratorio con una larghezza del sistema di separazione di 7.5 cm è stato descritto come avente una capacità di 25 kg/ora, equivalente a 1/3 tonnellata/ora/metro di larghezza. Tuttavia, gli effetti riportati della velocità di avanzamento sull'efficienza di separazione hanno mostrato che le separazioni ottimali sono state ottenute solo a 9 kg/ora o poco più di un terzo della capacità nominale del sistema.

Nel complesso, precedenti lavori sull'aggiornamento elettrostatico dei minerali di fosfato sono stati limitati dalla carica relativa della ganga complessa e dall'influenza dannosa degli effetti granulometrici, soprattutto, l'effetto delle ammende. La grande maggioranza del lavoro ha coinvolto solo apparecchiature su scala di laboratorio senza alcuna convalida su scala commerciale, potrebbero essere utilizzate apparecchiature ad azionamento continuo. Inoltre, le basse capacità delle apparecchiature di processo elettrostatiche disponibili hanno reso le applicazioni commerciali antieconomiche.

2. Limitazioni dei processi convenzionali di separazione elettrostatica

Sistemi di separazione elettrostatica a rulli ad alta tensione utilizzati da Groppo [10] e Kouloheris et al. [11] sono comunemente utilizzati per l'aggiornamento di una varietà di materiali quando un componente è più conduttivo di altri. In questi processi, il materiale dovrà contattare un tamburo con messa a terra o un piatto tipicamente dopo il materiale particelle sono caricati negativamente da una scarica di corona ionizzante. Materiali conduttivi perderanno la loro carica rapidamente e generate dal tamburo. Il non- il materiale conduttivo continua ad essere attratto dal tamburo poiché la carica si dissiperà più lentamente e cadrà o sarà spazzolata dal tamburo dopo la separazione dal materiale conduttore.

Nel diagramma seguente (Figura 2) illustra le caratteristiche fondamentali di questo tipo di separatore. Questi processi sono

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capacità limitata a causa del contatto richiesto di ogni particella al tamburo o alla piastra. L'efficacia di questi separatori di rulli a tamburo è anche limitata a particelle di circa 0,1 mm o più di dimensioni a causa sia della necessità di contattare la piastra messa a terra che della dinamica del flusso di particelle richiesta.. Particelle di diverse dimensioni avranno anche la dinamica dei flussi diversi a causa di effetti inerziali e si tradurrà in separazione degradato.

Figura 2: Tamburo separatore elettrostatico (Anziano e Yan, 2003 [22]

Il tentativo limitato di applicazione al beneficio del fosfato è dovuto alla natura non conduttiva sia dei fosfati che del tipico materiale della ganga. Kouloheris ha osservato principalmente una certa rimozione di particelle contenenti ferro e alluminio che, dovuto la loro natura conduttiva, "generate" dal rullo. Presenza di questo tipo di materiale nei minerali di fosfato non è comune. Groppo ha notato che l'unico materiale che è stato "appuntato" al rullo come "non conduttore" erano le multe., che indica una separazione di dimensione delle particelle piuttosto che la composizione del materiale. [9] Con rare eccezioni possibili, minerali di fosfato non sono suscettibili di arricchimento da separatori del rullo di alta tensione.

I separatori a rulli a tamburo sono stati utilizzati anche in configurazioni che si basano sulla carica triboelettrica delle particelle piuttosto che sulla carica indotta dalla ionizzazione indotta da un campo ad alta tensione. Uno o più elettrodi posizionati sopra il tamburo, come l'elettrodo "statico" illustrato in Figura 2, sono utilizzati per "sollevare" particelle di carica opposta dalla superficie del tamburo. Tale sistema è stato utilizzato da Abouzeid, Et. [16] che ha scoperto che l'efficienza di separazione era alterata a seconda della polarità e ha applicato una tensione degli elettrodi statici. Il processo Johnson [1] ha usato un'altra variante di un separatore a rulli a tamburo. Tuttavia, la limitata capacità ed efficienza di un sistema a singolo rullo porta ai sistemi molto complessi come illustrato in Figura 1. Come sopra indicato, sembra che questa complessità e l'inefficienza complessiva del processo ne abbiano fortemente limitato l'applicazione.

Triboelectrostatic separazioni non sono limitate alla separazione di conduttivo / materiali non conduttivi ma dipendono dal fenomeno del trasferimento di carica per contatto per attrito di materiali con chimica superficiale dissimile. Questo fenomeno è stato utilizzato nei processi di separazione di "caduta libera" per decenni. Tale processo è illustrato nella figura 3. Componenti di una miscela di particelle prima sviluppano diverse cariche dal contatto con una superficie di metallo, come in un tribo-charger, o per contatto particella a particella, come in un dispositivo di alimentazione a letto fluido. Quando le particelle cadono attraverso il

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campo elettrico nella zona dell'elettrodo, traiettoria di ogni particella è deviato verso l'elettrodo di carica opposta. Dopo una certa distanza, contenitori per la raccolta sono impiegati per separare i flussi. Installazioni tipiche richiedono fasi multiple di separatore con riciclo di una frazione di ampiezza media. Alcuni dispositivi utilizzano un flusso costante di gas per facilitare il trasporto delle particelle attraverso la zona di elettrodo.

Figura 5: "Caduta libera" triboelectrostatic separatore

Piuttosto che dipendere esclusivamente dal contatto particella-particella per indurre il trasferimento di carica, Molti sistemi di questo tipo utilizzano una sezione "caricabatterie" composta da un materiale selezionato con o senza tensione applicata per migliorare la carica delle particelle. Nel 1950, Lawver studiato utilizzando vari dispositivi tra cui un mulino a martelli e mulino a barre per ricaricare materiale tra le varie fasi di separazione [4] così come caricabatterie semplice piastra di vari materiali. [5] [6] Tuttavia, Lawver ha concluso che la temperatura del materiale era di importanza preponderante e che il trasferimento di carica particella-particella al di sopra della temperatura ambiente forniva risultati migliori rispetto all'uso di un caricabatterie. Ciccu et al.. [12] ha studiato il grado relativo di trasferimento di carica e ha concluso che il materiale di ganga minore ha acquisito carica principalmente attraverso il contatto particella-particella a causa della bassa probabilità di frequenza di impatto con una piastra del caricabatterie. Ciò illustra una limitazione all'uso di sistemi caricabatterie: tutte le particelle devono contattare la superficie caricabatterie così la velocità di avanzamento deve essere relativamente bassa. Contatto può essere migliorata utilizzando condizioni turbolente per convogliare il materiale oppure utilizzando una superficie grande caricatore in movimento. Il recente lavoro del Tao [19] e Bada [20] e Sobhy [21] utilizzare un caricatore rotante appositamente progettato con tensione applicata, ma solo su un separatore di laboratorio molto piccola scala. Mentre questo caricatore migliorato design ha dimostrato di essere superiore ai sistemi precedenti, elaborazione dimostrata capacità di questi sistemi sono ancora piuttosto basse. [21]

Questo tipo di separatore di caduta libera propone anche limitazioni la granulometria del materiale che può essere elaborato. Il flusso all'interno della zona di elettrodo deve essere controllato per minimizzare la turbolenza per evitare "spalmare" della separazione. La traiettoria delle particelle fini sono più effettuati dalle turbolenze poiché l'aerodinamica trascina le forze su particelle fini sono molto più grandi rispetto alle forze gravitazionale ed elettrostatiche. Questo problema può essere superato in misura se viene elaborato il materiale con granulometria delle particelle relativamente stretta. Gran parte della ricerca discussa sopra includeva materiale di pre-screening in diverse gamme di dimensioni al fine di ottimizzare la separazione. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Il

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differenza di 8 A 20 kV. La cintura, che è fatto di una plastica non conduttore, è una maglia larga con circa 60% area aperta. Le particelle possono facilmente passare attraverso i fori nella cintura. Al momento dell'ingresso nello spazio tra gli elettrodi le particelle caricate negativamente sono attratti dalle forze di campo elettrico per gli elettrodi positivi di fondo. Le particelle cariche positivamente sono attratti verso l'elettrodo superiore carica negativa. La velocità del nastro continuo ciclo è variabile da 4 a 20m/s. La geometria dei fili a croce serve a spazzare via le particelle dagli elettrodi spostandole verso l'estremità corretta del separatore e di nuovo nella zona ad alto taglio tra le sezioni in movimento opposto della cinghia. Perché la densità di numero della particella è così elevata entro il divario tra gli elettrodi (circa un terzo- in terzo luogo il volume è occupato da particelle) e il flusso è vigorosamente agitato, Ci sono molte collisioni tra particelle e una ricarica ottimale si verifica continuamente in tutta la zona di separazione. Il flusso controcorrente indotta dalle sezioni cintura in modo opposto movimento e il continuo ri-carica e re-separazione crea una separazione multistadio corrente contatore all'interno di un unico apparato. Questa ricarica continua e la ricarica delle particelle all'interno del separatore elimina qualsiasi sistema richiesto "caricatore" prima di introdurre del materiale al separatore, eliminando in tal modo una grave limitazione alla capacità di altri separatori elettrostatici. L'output di questo separatore è due flussi, un concentrato e un residuo, senza un flusso farinetta. L'efficienza di questo separatore è stato indicato per essere equivalente a circa tre stadi di separazione di caduta libera con riciclo farinetta.

Minerale A fine

Figura 7: Fondamenti della STET cintura separatore

La separazione altamente efficiente delle particelle meno di 0.5 mm lo rende un'opzione ideale e comprovata per la separazione delle ammende (polvere) da una potassa funzionamento macinazione a secco. Il separatore STET in grado di elaborare una vasta gamma di granulometrie in modo efficiente senza la necessità di classificazione nelle gamme strette dimensioni. A causa l'agitazione vigorosa, il tasso di taglio elevato tra le cinghie commovente, e la capacità di gestire le particelle molto fini (<0.001 mm) il separatore di ST potrebbe essere efficace nella separazione slimes di fosfato minerale dove hanno fallito altri separatori elettrostatici.

3.1 Costi operativi e capitale

Una costo Studio comparativa è stata commissionata da STET e condotto da Soutex Inc. [25] Soutex è che un Quebec Canada basato società di ingegneria con una vasta esperienza nella flottazione bagnato e valutazione del processo di separazione elettrostatica e design. Lo studio ha confrontato la capitale e i costi operativi del processo di separazione di cintura triboelectrostatic al galleggiamento di schiuma convenzionale per l'arricchimento di un minerale di qualità inferiore barite. I costi operativi sono stati stimati a includono lavoro di funzionamento, manutenzione, energia (elettrica e carburante), e materiali di consumo (ad es., costi di reagente chimico per flottazione). I costi di ingresso sono stati basati su valori tipici per un ipotetico impianto situato vicino a Battle Mountain, Nevada, USA. Il costo totale di proprietà più di dieci anni è stato calcolato dai costi operativi e di capitale assumendo un

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8% tasso di sconto. I risultati del confronto dei costi sono presenti come percentuali relative nella tabella 3. tavolo 3. Confronto dei costi per l'elaborazione di Barite

Il costo totale di acquisto di beni strumentali per il processo di separazione di cintura triboelectrostatic è leggermente di meno che per flottazione. Tuttavia quando la spesa di capitale totale è calcolata per includere l'installazione delle apparecchiature, costi elettrici e tubazioni, e costi di costruzione di processo, la differenza è grande. Il costo totale di capitale per il processo di separazione del nastro di triboelectrostatic è 63.2% del costo del processo di flottazione. Il costo significativamente inferiore per il processo a secco deriva dal foglio di flusso più semplice. I costi operativi per il processo di separazione del nastro di triboelectrostatic è 75.5% del processo di flottazione a causa principalmente inferiori requisiti di personale operativo e riduzione dei consumi energetici.

Il costo totale di proprietà del processo di separazione di triboelectrostatic cintura è significativamente di meno che per flottazione. L'autore dello studio, Soutex Inc., concluso che il processo di separazione del nastro triboelectrostatic offre evidenti vantaggi in CAPEX, OPEX, e semplicità operativa.

4. Sommario

Mentre il beneficio dei minerali di fosfato con processi elettrostatici a secco è stato tentato da vari ricercatori dal 1940, c'è stato un uso molto limitato di tali processi su scala commerciale.. Il successo limitato è dovuto a una varietà di fattori attribuibili ai progetti dei sistemi di separazione e alla complessità dei minerali.

Preparazione dei mangimi (temperatura, classificazione di formato, agenti condizionanti) ha un impatto importante sulle prestazioni dei sistemi di separazione. Opportunità di ulteriori lavori in questo settore, in particolare l'esplorazione di agenti condizionanti chimici per potenziare la carica differenziale delle particelle per consentire una maggiore efficienza nella successiva separazione. L'uso di tali agenti modificanti la carica può portare a processi che possono beneficiare con successo minerali con materiale di ganga complesso, compresi sia i silicati che i carbonati.

Mentre continua il lavoro per perfezionare ulteriormente questi metodi, I limiti fondamentali dei sistemi elettrostatici convenzionali includono la capacità, il necessario per più fasi per un adeguato aggiornamento del minerale, e problemi operativi causati da multe. Al fine di applicazioni praticabili su scala commerciale delle tecniche di laboratorio dimostrate, devono essere apportati miglioramenti significativi per garantire l'affidabilità, funzionamento continuo senza degrado dell'efficienza.

Il separatore triboelettrico STET fornisce all'industria di trasformazione dei minerali un mezzo per beneficiare di materiali pregiati con una tecnologia completamente asciutta. Lavorazione a umido e asciugatura richiesto del materiale finale in grado di eliminare il processo ecocompatibile. Il processo STET funziona ad alta capacità – fino a 40 tonnellate l'ora di una macchina compatta. Il separatore STET in grado di elaborare una vasta gamma di granulometrie in modo efficiente senza la necessità di classificazione nelle gamme strette dimensioni. A causa l'agitazione vigorosa, il tasso di taglio elevato tra le cinghie commovente, e la capacità di gestire le particelle molto fini (<0.001 mm) il separatore STET potrebbe essere efficace nel separare gli slime dai minerali di fosfato in cui altri separatori elettrostatici hanno fallito. Consumo di energia è basso, circa 1-2 kWh/tonnellate di materiale lavorato. Poiché l'emissione solo potenziale del processo è polvere, consentire è in genere relativamente facile.

J.D.. Bittner et al / Procedia ingegneria 00 (2015) 000-000

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