Elektrostatinis fosfato rūdų sodrinimas: Darbą ir diskusijų savadarbių atskyrimo sistemos apžvalga

Galima rasti internete adresu www.sciencedirect.com

MokslasTiesioginės

Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3rd Tarptautinis inovacijų ir technologijų simpoziumas fosfatų pramonėje

Fosfatų rūdų elektrostatinė nauda: Ankstesnio darbo apžvalga

ir diskusija apie patobulintą atskyrimo sistemą

J.D.. Bittnera, S.A.Gasiorowskisa, F.J.Hrachasa, H. Guicherdasb*

aST Equiment ir technologijos LLC, Needham, Masačusetsas, JUNGTINĖS AMERIKOS VALSTIJOS

bST įranga & Technologijos UAB, Avignon, Prancūzija

Anotacija

Nuo 1940-ieji įvairūs mokslininkai bando gauti fosfatų rūdų sausais elektrostatinių procesų. Pagrindinės sausų fosfatų regeneravimo procesų kūrimo priežastys yra ribotas vandens kiekis kai kuriuose sausringuose regionuose, flotacijos cheminės išlaidos, nuotekų valymo išlaidos. Nors elektrostatinis procesas gali nesuteikti visiškos flotacijos alternatyvos, jis gali būti tinkamas kaip priedas kai kuriems srautams, pvz., sumažinti baudų ir (arba) slimes kiekį rūdoje prieš flotaciją, flomasterių perdirbimas prarastam produktui atkurti, ir poveikio aplinkai mažinimo. Nors daug darbo buvo atlikta naudojant tiek aukštos įtampos volelį, tiek laisvai laikomų separatorius laboratorinėse svarstyklėse, vienintelis komercinio įrengimo įrodymas yra maždaug 1940 "Johnson" procesas Pierce Mine FL; Literatūroje nėra įrodymų apie dabartinį komercinį elektrostatikos naudojimą, nors didelis susidomėjimas sausais procesais ir toliau naudojamas sausringuose regionuose. Įvairiuose mokslinių tyrimų projektuose, apie kuriuos pranešta, pabrėžiama, kad pašarų paruošimas (temperatūra, dydžio klasifikacija, kondicionavimo agentai) turi didelį poveikį veiklos rezultatams. Nors kai kurie geri atskyrimai buvo pasiekti pašalinant silicio dioksidą iš fosfatų, ir su mažiau kalicito ir dolomito pavyzdžių iš fosfato, rezultatai yra mažiau teigiami, kai yra daug priemaišų. Moksliniai tyrimai ir toliau tobulina šiuos metodus, tačiau pagrindiniai įprastinių elektrostatinių sistemų apribojimai apima mažos talpos, kelių etapų poreikis tinkamai modernizuoti rūdą, veiklos problemas, kylančias dėl baudų. Kai kuriuos iš šių apribojimų gali įveikti naujesni elektrostatinis procesas, įskaitant triboelektrinį diržo separatorių.

© 2015 Autoriai. Paskelbė Elsevier Ltd.

Peer-review, už kurį atsako SYMPHOS mokslinis komitetas 2015.

Raktiniai žodžiai: fosfatas, Elektrostatinis; atskyrimas; Mineralų; smulkios dalelės; sausas procesas

*Atitinkamas autorius: Tel: +33-4-8912-0306 El. paštas adresas: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Autoriai. Paskelbė Elsevier Ltd.

Peer-review, už kurį atsako SYMPHOS mokslinis komitetas 2015.

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

1. Pranešta apie darbą, kai fosfatų rūdos gauna elektrostatinės naudos

Fosfatų koncentracija iš natūralių rūdų jau seniai atliekama įvairiais metodais, naudojant kartais didelius vandens kiekius. Tačiau, dėl vandens trūkumo įvairiuose fosfatų telkiniuose visame pasaulyje, taip pat didėjančios leidimų išdavimo ir nuotekų valymo išlaidos, sukurti veiksmingą, ekonominis sausas procesas yra labai pageidautinas.

Buvo pasiūlyti sauso elektrostatinio fosfatų rūdų apdorojimo metodai, kurie buvo įrodyti mažomis svarstyklėmis daugiau nei 70 metų. Tačiau, komercinis šių metodų taikymas buvo labai ribotas. "Johnson procesas" [1] buvo naudojamas komerciniais tikslais, pradedant nuo 1938 tam tikrą laiką Amerikos žemės ūkio chemijos bendrovės gamykloje netoli Pierce Florida JAV. Šiame procese buvo naudojama labai sudėtinga ritininių elektrodų serija (Paveikslas 1) daugiapakopei fosfatų regeneravimo koncentracijai iš nualptų plautuvių atliekų, flotacijos išankstiniai koncentratai, arba flotacijos uodegos. Pradedant nuo 15.4% P2O5 ir 57.3% netirpi medžiaga smulkiose uodegose, taikant dydžio klasifikacijos derinį, deslimingas, džiovintų atliekų kondicionavimas ir kondicionavimas, medžiaga su 33.7% P2O5 ir tik 6.2% netirpus buvo susigrąžintas. Kitame pavyzdyje, flotacijos atliekų modernizavimas su 2.91% P2O5 rezultatas buvo produktas, 26.7% P2O5 su 80% Atkūrimo. B. Johnsonas pastebėjo, kad praustuvų uodegas būtina apdoroti cheminiais reagentais, paprastai naudojamais fosfatų flotacijai, kad būtų gautas didelis fosfato laipsnis ir regeneravimas. Jis konkrečiai mini mazuto ir riebalų rūgščių veiksmingumą kaip reagentus.

Paveikslas 1, Johnson proceso aparatūra ir srauto lapas JAV patentas 2,135,716 ir 2,197,865, 1940 [1][2]

Nors šis komercinis įrenginys literatūroje minimas kaip pradedantis nuo 1938, neaišku, kiek ir kiek laiko šis procesas buvo naudojamas. Savo elektrostatinių atskyrimų statuso santraukoje iki 1961, O. C. Ralstonas

[3]rašo, kad penki dideli Johnson separatoriai buvo įrengti kiekvienas apdorojimas apie 10 tonų/val. -20 akių pašaras. Kiekvienas skyriklis buvo 10 ritiniai aukšti su taikoma įtampa 20 kV. Floridoje, pasak Ralstono, nebuvo įrengti jokie kiti komercinio masto fosfatų koncentratoriai, naudojantys elektrostatiką. Remiantis proceso įrangos aprašymu, autoriai

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

padarė išvadą, kad bendri proceso pajėgumai buvo gana maži, palyginti su kitų procesų pajėgumais,, pvz., šlapia flotacija. Maži pajėgumai ir pašarų rūdos džiovinimo iš drėgnosios kasybos Floridoje išlaidos greičiausiai yra priežastis, dėl kurios ribojamas tolesnis proceso taikymas 1940–1950 m..

1950-1960 m. "International Minerals" darbuotojai & Cheminių medžiagų korporacija (IMC) nagrinėjo sauso elektrostatinio atskyrimo procesų taikymą naudingosios iškasenų. Floridijos fosfato rūdos perdirbimas buvo ypač įdomus IMC. IMC darbas panaudojo laisvo kritimo separatoriaus dizainą kartais su dalelių įkrovimu, sustiprintu einant per maišytuvą ar smogtuvą, pvz., Plaktuką ar strypų malūną. [4] Vėlesnis patentas [5] įtraukti tam tikrą atskyrimo patobulinimą naudojant įvairių medžiagų įkroviklius, nors galutinis patentas serijoje

[6]padarė išvadą, kad dalelių kontaktinis įkrovimas aukštesnėje temperatūroje (>70°F) buvo veiksmingesnis už kroviklio sistemos naudojimą. Reprezentatyvūs šiuose patentuose pateiktų rezultatų pavyzdžiai pateikti lentelėje 1.

Lentelė 1. Paskelbti "International Minerals" rezultatai & Cheminių medžiagų patentai 1955-1965

Įvairiuose IMC patentuose nagrinėta dalelių dydžio įtaka, įskaitant įvairių ekrano gabalų apdorojimą savarankiškai, nors mažai darbo dalyvavo labai gerai (<45 µm) Dalelių. Mėginių kondicionavimas labai skyrėsi, įskaitant temperatūros reguliavimą, išankstinis plovimas ir džiovinimas, ir skirtingi džiovinimo metodai (netiesioginis džiovinimas, blykstės džiovinimas, šilumos lempos su specifiniais IR bangų ilgio intervalais). Skirtingos priemaišos (ty. silikatai, palyginti su karbonatais) reikėjo skirtingų tvarkymo ir išankstinio apdorojimo metodų, kad būtų optimizuotas atskyrimas. Nors iš patentų aprašymų aišku, kad IMC bandė sukurti komercinio masto procesą, literatūros tyrimas nerodo, kad toks įrenginys kada nors buvo pastatytas ir eksploatuojamas bet kurioje IMC vietoje.

1960 m. darbas specialiai karbonato, kurio sudėtyje yra fosfatų rūdos iš Šiaurės Karolinos buvo atliktas Šiaurės Karolinos valstybinio universiteto mineralų tyrimų laboratorijoje, [9] Laboratorinio skalės laisvo kritimo separatoriaus ir sintetinio gruntinio apvalkalo karbonato ir fosfatinio akmenukų flotacijos koncentrato mišinio naudojimas labai siaurame dydžio intervale (-20į +48 akių), tyrimai parodė, kad kondicionavimas medžiaga su rūgštiniu šveitimu arba riebalų rūgštimis turėjo įtakos santykiniam fosfato įkrovai kaip teigiama arba neigiama. Buvo gauti gana aštrūs atskyrimai. Tačiau, naudojant natūralią rūdą, už kurią skiriamos didelės baudos, buvo galima tik prasti atskyrimai. Geriausiai praneštas atskyrimas nuo flotacijos modernizavimo likučių su pradiniu P2O5 koncentracija 8.2% regeneruotas produktas 22.1% P2O5. Nepranešta apie atkūrimo lygį. Ypač, vienas iš sunkumų, apie kuriuos pranešta, buvo baudų už separatorių elektrodus kaupimasis.

Papildomas šiaurės Karolinos fosfato elektrostatinio atskyrimo darbas naudojant aukštos įtempimo volelio tipo separatorių

[10]padarė išvadą, kad nors fosfatų ir kvarco atskyrimas buvo įmanomas, džiovinimo išlaidos buvo pernelyg didelės. Tačiau, atsižvelgiant į tai, kad kalcinuotos fosfatų rūdos yra sausos, mokslininkai teigė, kad tokių rūdų elektrostatinis atskyrimas gali būti įmanomas. Kalcinuotų fosfatų atskyrimas buvo prastas darbo, apie kurį pranešta, metu. Paaiškėjo, kad atskyrimas yra susijęs su dalelių dydžiu, o ne su sudėtimi. Siūlomi patobulinimai apėmė kitų elektrostatinių atskyrimo sistemų naudojimą, reagentai dalelių įkrovimo charakteristikoms pagerinti ir labai arti ekrano dydžio medžiagų. Nėra įrodymų, kad buvo atliktas tolesnis darbas su šiuo projektu.

Šiek tiek ankstesnis darbas naudojant aukštos įtampos ritininius separatorius [11] sėkmingai pašalinti aliuminio ir geležies junginiai iš run-of-mine rūdos iš Floridos. Rūda buvo išdžiovinta, Grūsti, ir kruopščiai dydžio prieš atskyrimą. The P2O5 koncentracija buvo šiek tiek padidinta nuo 30.1% į 30.6% tačiau Al ir Fe junginių pašalinimas leido daug geriau vėliau atsigauti flotacijos metodais. Šis darbas iliustravo elektrostatinio separatoriaus naudojimą problemai, susijusiai su konkrečia rūda, kuri apribojo įprastą drėgną apdorojimą, spręsti..

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

Kartu su daugelio kitų medžiagų atskyrimo tyrimais, Ciccu ir bendradarbiai išbandė įvairių fosfatų rūdų, įskaitant šaltinius iš Indijos, atskyrimą, Alžyras, Tunisas, ir Angola. [12] Elektrostatinis atskyrimas ekonominiu požiūriu buvo svarbus kaip flotacijos alternatyva dėl to, kad sausringuose regionuose randama didelių fosfatų telkinių. [13] Laboratorinio masto laisvo kritimo separatorių su "turbokompresoriumi" naudojimas, šie mokslininkai sugebėjo gauti atskyrimo rezultatus, panašius į flotacijos procesus iš rūdų su gana paprastomis gangue kompozicijomis. Konkrečiai, jie nustatė, kad fosfatas teigiamai įkrautas esant silicio dioksidui, bet neigiamas esant kalcitui. Tačiau, jei rūdoje buvo didelis kiekis ir silicio dioksido, ir karbonato, elektrostatinis atskyrimas buvo prastas, o flotacijos procesai pasirodė lankstesni praktiniams atskyrimams gauti. Iš turbokompresoriaus poveikio atskirų dalelių įkrovimui tyrimų, šie mokslininkai padarė išvadą, kad gangue medžiaga, kurią visų pirma įkrauna dalelių dalelių sąlytis, o ne sąlytis su turbokompresoriaus paviršiais. [13] [14] Įkrovimas taip pat buvo labai jautrus medžiagų temperatūrai, gerai atskirti tik aukštesnėje kaip 100 °C temperatūroje. Be to, smulkios medžiagos buvimas sukėlė problemų separatoriuje ir geri rezultatai priklauso nuo kruopštaus dalelių dydžio iki trijų dydžių intervalų prieš atskyrimą. Šios grupės rezultatų santrauka pateikiama lentelėje 2. Nėra pilnas- atrodo, kad masto programos buvo įgyvendintos remiantis šiuo darbu.

Lentelė 2. Paskelbti Ciccu rezultatai, Et. Al. iš laboratorinio masto laisvo kritimo separatorių

Egipto rūdos elektrostatinį atskyrimą tyrė Hammoud, et al. naudojant laboratorinio masto laisvo kritimo separatorių. [15] Naudojamoje rūdoje daugiausia buvo silicio dioksido ir kitų netirpių, kurių pradinis P2O5 koncentracija 27.5%. Regeneruotas produktas turėjo P2O5 koncentracija 33% su 71.5% Atkūrimo.

Abouzeid atliko papildomą Egipto rūdos, daugiausia turinčios silikatinių gangų, tyrimą, et al. naudojant laboratorinį ritininį separatorių. [16] Mokslininkai konkrečiai siekė nustatyti sausus metodus, kaip sutelkti ir (arba) dedust fosfatų rūdas rajonuose, kuriuose trūksta vandens. Šiame tyrime buvo gautas produktas su 30% P2O5 iš pašarinės žaliavos su 18.2 % P2O5 susigrąžinant 76.3 % po kruopštaus medžiagos dydžio iki siauro diapazono tarp 0.20 mm ir 0.09 mm.

Vėlesniame peržiūros straipsnyje, apimančiame visus fosfatų regeneravimo naudos procesus, Abouzeid pranešė, kad nors elektrostatinio atskyrimo metodai buvo sėkmingi atnaujinant fosfatų rūdas pašalinant silicio dioksidą ir karbonatus, maži turimų separatorių pajėgumai apribojo jų naudojimą komercinei gamybai. [17]

Elektrostatinis atskyrimas Floridos rūdos buvo tiriamas neseniai Stencel ir Jian naudojant laboratorinį srautą per- kritimo skyriklis. [18] Tikslas buvo nustatyti alternatyvią arba papildomą ilgai naudojamų flotacijos sistemų perdirbimo schemą, nes flotacija negalėjo būti naudojama ant medžiagos, kurios 105 µm. Ši puiki medžiaga buvo tiesiog sąvartynuose, nuostolis, dėl kurio prarandama beveik 30% iš fosfato, kuris iš pradžių buvo iškastas. Jie išbandė nudžijotą žalią rūdą, smulkus flotacijos pašaras, šiurkštesnis flotacijos koncentratas, ir galutinės flotacijos koncentratai, gauti iš dviejų perdirbimo įmonių Floridoje, kai pašarų 14 kg/val. laboratorijos skalės separatoriuje. Geri atskyrimo rezultatai buvo pranešta su smulkiu flotacijos pašaru (+0.1 mm; ~12% P2O5) iš vieno šaltinio, kuris buvo atnaujintas iki 21-23% P2O5 dviejuose pravažijimuose su 81- 87% P2O5 susigrąžinimas atmetant visų pirma netirpų silicio dioksidą. Panašūs rezultatai buvo pasiekti tribocharging pašarų naudojant pneumatinis perdavimo vamzdis arba besisukantis tribo įkroviklis.

Neseniai pranešta apie fosfatų rūdų elektrostatinio atskyrimo tyrimus, susijusius su sistemomis, skirtomis geriau optimizuoti medžiagų įkrovimą prieš įvedant į laisvo kritimo separatorių, Tao ir Al-Hwaiti [19] nustatyta, kad elektrostatika fosfatų naudos nenaudojimo komerciniais tikslais nebuvo naudojama dėl sistemų, kurių

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

Našumas, mažas efektyvumas ir poreikis dirbti su siaurais dalelių dydžio pasiskirstymais. Šie mokslininkai konkrečiai siekė įveikti mažą dalelių įkrovimo tankį, susijusį su sistemomis, kurios priklauso nuo dalelių sąlyčio su dalelėmis arba poveikiu paprastai įkrovimo sistemai. Darbas su Jordanijos rūda su visų pirma silicio gangue, medžiaga buvo susmulkinta iki -1.53 mm ir atsargiai atsisakė pašalinti medžiagą žemiau 0.045 mm. Nedideliame laboratorinio masto laisvo kritimo separatoriuje buvo sumontuotas naujai suprojektuotas besisukantis įkroviklis, suprojektuotas su stacionariu cilindru ir besisukančiu būgnu, arba įkroviklis, ir žiedinė erdvė tarp. Išorinis maitinimo šaltinis buvo naudojamas elektros potencialui tarp greitai besisukančio būgno ir stacionaraus cilindro. Po įkrovimo susilietus su besisukančiu būgnu, dalelės patenka į įprastą laisvo kritimo separatorių. Darbas su 100 gramų partijos dydis ir pradedant nuo atmesto pašaro P2O5 turinys 23.8%, po dviejų praeina koncentratas su iki 32.11% P2O5 buvo susigrąžintas, nors tik bendrai susigrąžinus 29%.

Siekiant gauti naudos iš fosfatų baudų (< 0.1 mm), Bada ir kt.. naudojo laisvo kritimo separatorių su besisukančia įkrovimo sistema, labai panašia į Tao.[20]. Pradinė medžiaga buvo iš flotacijos koncentrato, kuriame buvo baudos su P2O5 apie 28.5%. Produktas iš 34.2% P2O5 buvo susigrąžinta, bet vėlgi su mažu atsigavimo rodikliu 33.4%.

Šis "rotacinis triboelektrostatinis laisvo kritimo separatorius" vėl buvo taikomas sobhy ir Tao sausam fosfatų gavybai. [21] Darbas su susmulkintu dolomitinio fosfato akmenuku iš Floridos su labai plačiu dalelių dydžio diapazonu (1.25 mm – <0.010 mm), fosfato koncentratas su 1.8% MgO ir 47% P2O5 regeneravimas buvo pagamintas iš pašarų, pradedant maždaug 23% P2O5 ir 2.3% Mgo. Optimalūs rezultatai laboratorijos skalės prietaise buvo pasiekti maitinant 9 kg/val. ir – 3 kV ant sukamojo įkroviklio. Buvo pranešta, kad atskyrimo efektyvumą riboja tiek prastas medžiagos išsilaisvinimas didelėse dalelėse, tiek skirtingų dalelių dydžių trukdžiai atskyrimo kameroje.

Geresni rezultatai buvo pasiekti apdorojant flotacijos pašarų mėginį siauresniu dalelių dydžio pasiskirstymu 1 į 0.1 mm. Su pradiniu P2O5 apytiksliai 10%, produkto mėginiai buvo gauti apytiksliai 25% P2O5 turinys, P2O5 išieškojimas 90%, ir atmetimas 85% kvarco. Šis įrodytas efektyvumas buvo pastebėtas daug geresnis nei tas, kuris buvo gautas su laisvo kritimo separatoriumi su labiau įprasta įkrovimo sistema, kurią naudoja Stencel [18] įrodyti naujai suprojektuoto sukamojo įkroviklio pranašumą. Flotacijos koncentrato, kurio sudėtyje yra 31.7% P2O5 rezultatas buvo didesnis už 35% P2O5 susigrąžinant 82%. Buvo pastebėta, kad šis atnaujinimas yra geresnis nei įmanoma dėl flotacijos.

Šis laboratorinės skalės separatorius, kurio atskyrimo sistemos plotis 7.5 cm buvo apibūdinta kaip turinti 25 kg/val., atitinka 1/3 tona/val./metras pločio. Tačiau, praneštas pašarų greičio poveikis atskyrimo efektyvumui parodė, kad optimalus atskyrimas buvo gautas tik 9 kg/val. arba šiek tiek daugiau kaip trečdalis nominalaus sistemos pajėgumo.

Bendrą, ankstesnį fosfatų rūdų elektrostatinio modernizavimo darbą apribojo santykinis sudėtingo gangue įkrovimas ir žalinga dalelių dydžio poveikio įtaka, visų pirma, baudų poveikis. Didžioji darbo dalis buvo susijusi tik su laboratorinio masto įranga, neturinčia tokio patvirtinimo, kad komercinis mastas, nuolat naudojama įranga galėtų būti naudojama. Be to, dėl mažų turimos elektrostatinių procesų įrangos pajėgumų komerciniais tikslais tapo nekomerciniai.

2. Įprastinių elektrostatinio atskyrimo procesų apribojimai

Groppo naudojamos didelės įtampos ritininės elektrostatinės atskyrimo sistemos [10] ir Kouloheris et al. [11] paprastai naudojami įvairioms medžiagoms atnaujinti, kai vienas komponentas yra laidesnis nei kiti. Šiuose procesuose, medžiaga turi liestis su įžemintu būgnu arba plokštele paprastai po to, kai medžiagos dalelės yra neigiamai įkrautos jonizuojančiosios koronos išsiskyrimo. Laidiosios medžiagos greitai praras savo įkrovą ir bus išmestos iš būgno. Ne- laidi medžiaga ir toliau traukia būgną, nes mokestis išsisklaidys lėčiau ir nukris arba bus nuvalytas nuo būgno po atskyrimo nuo laidinės medžiagos.

Ši diagrama (Paveikslas 2) iliustruoja pagrindinius šio tipo separatoriaus bruožus. Šie procesai yra

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

riboto pajėgumo dėl reikalingo kiekvienos dalelės sąlyčio su būgnu ar plokštele. Šių būgninių ritininių separatorių veiksmingumas taip pat apsiriboja maždaug 0,1 mm ar didesnio dydžio dalelėmis dėl būtinybės susisiekti su įžeminta plokšte ir reikiamos dalelių srauto dinamikos. Įvairių dydžių dalelės taip pat turės skirtingą srauto dinamiką dėl inercinio poveikio ir sukels pablogėjusį atskyrimą.

Paveikslas 2: Būgninis elektrostatinis separatorius (Vyresnysis ir Jonas, 2003 [22]

Ribotas bandymas naudoti fosfatų naudą yra susijęs su fosfatų ir tipiškos gangue medžiagos nelaidžiu pobūdžiu. Kouloheris pirmiausia pastebėjo tam tikrą geležies ir aliuminio, kurių sudėtyje yra dalelių, pašalinimą, dėl jų laidumo, yra "išmesti" iš ritinio. Šios rūšies medžiagos buvimas fosfatų rūdose nėra dažnas. Groppo pažymėjo, kad vienintelė medžiaga, kuri buvo "prisegta" prie ritinio kaip "ne laidininkas", buvo baudos, nurodant atskyrimą pagal dalelių dydį, o ne pagal medžiagos sudėtį. [9] Su galimomis retomis išimtimis, fosfatų rūdos negali būti naudingos didelės įtampos ritininiais separatoriais.

Būgniniai ritininiai separatoriai taip pat buvo naudojami konfigūracijose, kurios remiasi triboelektriniu dalelių įkrovimu, o ne įkrovimu, kurį sukelia jonizacija, kurią sukelia didelės įtampos laukas. Vienas ar daugiau elektrodų, išdėstytų virš būgno, pvz., "statinis" elektrodas, iliustruotas paveiksle 2, naudojami "pakelti" priešingos krūvio daleles nuo būgno paviršiaus. Tokią sistemą naudojo Abouzeid, et al. [16] kurie nustatė, kad atskyrimo efektyvumas buvo pakeistas priklausomai nuo poliškumo ir pritaikė statinių elektrodų įtampą. Johnson procesas [1] naudojo kitą būgno ritininio separatoriaus variantą. Tačiau, dėl riboto vieno ritinio sistemos pajėgumo ir efektyvumo atsiranda labai sudėtingos sistemos, pvz., pavaizduotos 1. Kaip jau buvo minėta, atrodo, kad šis proceso sudėtingumas ir bendras neveiksmingumas labai apribojo jo taikymą.

Triboelektrostatiniai atskyrimai neapsiriboja laidžių / nelaidžios medžiagos, tačiau priklauso nuo įkrovimo perdavimo trinties sąlytyje medžiagų su nepanašiąja paviršiaus chemija reiškinio. Šis reiškinys jau dešimtmečius naudojamas "laisvo kritimo" atskyrimo procesuose. Toks procesas pavaizduotas 3. Dalelių mišinio komponentai pirmiausia sukuria skirtingus krūviai, susilietus su metaliniu paviršiumi, kaip tribo įkroviklis, arba dalelių sąlyčiui su dalelėmis, kaip ir skystame lovos šėrimo įrenginyje. Kaip dalelės patenka per

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

elektrinis laukas elektrodų zonoje, kiekvienos dalelės trajektorija nukreipiama į priešingos krūvio elektrodą. Po tam tikro atstumo, surinkimo dėžės naudojamos srautams atskirti. Tipiniai įrenginiai reikalauja kelių skyriklio etapų su vidutinio tankio frakcijos perdirbimu. Kai kurie prietaisai naudoja pastovų dujų srautą, kad padėtų perduoti daleles per elektrodo zoną.

Paveikslas 5: "Laisvo kritimo" triboelektrostatinis separatorius

O ne priklausomai tik nuo dalelių dalelių kontakto sukelti įkrovimo perdavimo, daugelyje šio tipo sistemų naudojama "įkroviklio" sekcija, sudaryta iš pasirinktos medžiagos su įtampa arba be jos, kad būtų padidintas dalelių įkrovimas. 1950-ajame dešimtmetyje, Lawver tiriamas naudojant įvairius prietaisus, įskaitant plaktukų malūnas ir strypas malūnas įkrauti medžiagos tarp atskyrimo etapai [4] taip pat paprasti įvairių medžiagų plokštelių įkrovikliai. [5] [6] Tačiau, Lawver padarė išvadą, kad medžiagos temperatūra yra svarbiausia, o dalelių dalelių įkrovimo perkėlimas virš aplinkos temperatūros suteikė geresnių rezultatų nei kroviklio naudojimas. Ciccu ir kt.. [12] ištyrė santykinį įkrovimo perdavimo laipsnį ir padarė išvadą, kad nedidelė gangue medžiaga įgijo įkrovą visų pirma dėl dalelių ir dalelių sąlyčio dėl mažos smūgio dažnio tikimybės su įkroviklio plokštele. Tai rodo kroviklių sistemų naudojimo apribojimą: visos dalelės turi liestis su įkroviklio paviršiumi, kad pašarų greitis būtų palyginti mažas. Sąlytį galima pagerinti naudojant neramias medžiagos transportavimo sąlygas arba naudojant didelį paviršiaus plotą judantį įkroviklį. Naujausias Tao darbas [19] ir Bada [20] ir Sobhy [21] naudoti specialiai suprojektuotą besisukantį įkroviklį su naudojama įtampa, bet tik labai mažos apimties laboratoriniu separatoriumi. Nors įrodyta, kad ši patobulinta įkroviklio konstrukcija yra pranašesnė už senesnes sistemas, įrodyta, kad šių sistemų apdorojimo pajėgumai vis dar yra gana maži. [21]

Šio tipo laisvo kritimo separatorius taip pat turi medžiagos dalelių dydžio apribojimus, kuriuos galima apdoroti. Srautas elektrodų zonoje turi būti kontroliuojamas, kad būtų kuo mažiau turbulencijos, kad būtų išvengta atskyrimo "tepimo". Smulkių dalelių trajektoriją labiau veikia turbulencija, nes smulkių dalelių aerodinaminės tempimo jėgos yra daug didesnės nei gravitacinės ir elektrostatinės jėgos. Šią problemą galima išspręsti iki tam tikro laipsnio, jei apdorojama medžiaga, turinti santykinai siaurą dalelių dydžio intervalą. Didžioji dalis pirmiau aptartų tyrimų apėmė prieš patikrą medžiagą į skirtingus dydžių intervalus, siekiant optimizuoti atskyrimą. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Į

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

skirtumas 8 į 20 kV. Diržas, kuris yra pagamintas iš nelaidžios plastiko, yra didelių akių su apie 60% atidaryti sritį. Dalelės gali lengvai praeiti per diržo skyles. Įvažiuodami į atotrūkis tarp elektrodų neigiamai įkrautos dalelės traukia elektrinio lauko jėgų į apačioje teigiamų elektrodų. Teigiamai dalelės traukia neigiamai įkrautas viršų elektrodas. Ištisinių diržo greitis skiriasi nuo 4 iki 20m/s. Skersinės krypties sruogų geometrija padeda nuvalyti daleles nuo elektrodų, judančių juos link tinkamo separatoriaus galo ir atgal į aukštą šlyties zoną tarp priešingai judančių diržo sekcijų. Nes dalelių skaičius tankis yra toks didelis kaip tarpas tarp elektrodų (maždaug vienas- trečia, tūrį užima dalelės) ir srauto energingai purtomas, yra daug susidūrimų tarp dalelių ir optimalaus įkrovimo nuolat vyksta visoje atskyrimo zona. Priešpriešinės srovės srautas sukeltas oppositely juda diržo skyriai ir nuolat iš naujo apmokestinimo ir naujo atskyrimas sukuria skaitiklis Dabartinis daugiapakopės atskyrimo per vieną aparatą. Šis nuolatinis dalelių įkrovimas ir įkrovimas separatoriuje pašalina bet kokią reikiamą "įkroviklio" sistemą prieš įvedant medžiagą į separatorių, taip pašalinant rimtą kitų elektrostatinių separatorių talpos apribojimą. Šis atskirtuvas produkcija yra dvi dalis, Koncentratas ir likučių, Be srovėje atsijos. Šis skirtukas efektyvumas buvo įrodyta, prilygsta maždaug trimis etapais laisvo kritimo atskyrimo su atsijos perdirbti.

Mineralas pabaiga

Paveikslas 7: STET diržo separatoriaus pagrindai

Labai efektyvus dalelių atskyrimas mažiau nei 0.5 mm daro tai idealia ir įrodyta galimybe atskirti baudas (dulkės) iš kalio sauso šlifavimo operacijos. STET skyriklis gali efektyviai apdoroti įvairius dalelių dydžius, nereikalaujant jų klasifikuoti į siaurus dydžių intervalus. Dėl energingo susijaudinimo, didelis š žirklės greitis tarp judančių diržų, ir gebėjimas dirbti su labai smulkiomis dalelėmis (<0.001 mm) ST separatorius gali būti veiksmingas atskiriant fosfato rūdos slimes, kai kiti elektrostatinių separatorių.

3.1 Kapitalas ir veiklos sąnaudos

Lyginamąjį sąnaudų tyrimą užsakė STET ir atliko "Soutex Inc". [25] Soutex yra Kvebeko Kanadoje įsikūrusi inžinerijos įmonė, turinti didelę patirtį tiek šlapio flotacijos, tiek elektrostatinio atskyrimo proceso vertinimo ir projektavimo srityse. Tyrime triboelektrostatinio diržų atskyrimo proceso kapitalo ir veiklos sąnaudos buvo lyginamos su įprastine flotacija žemos kokybės barito rūdos naudos gavėjui. Apskaičiuota, kad veiklos sąnaudos apima darbo jėgos, techninė priežiūra, energija (elektros ir kuro), ir vartojimo reikmenys (Pvz, cheminio reagento išlaidos plūduriavimui). Sąnaudų sąnaudos buvo pagrįstos tipiškomis hipotetinės gamyklos, esančios netoli Battle Mountain, vertėmis, Nevada JAV. Bendra nuosavybės kaina per dešimt metų buvo apskaičiuota pagal kapitalo ir veiklos sąnaudas, darant prielaidą, kad

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

8% diskonto norma. Išlaidų palyginimo rezultatai lentelėje pateikiami kaip santykiniai procentiniai dydžiai 3. Lentelė 3. Barito apdorojimo išlaidų palyginimas

Bendra pagrindinės įrangos, skirtos triboelektrostatiniam diržo atskyrimo procesui, pirkimo kaina yra šiek tiek mažesnė nei flotacijos. Tačiau, kai visos kapitalo išlaidos apskaičiuojamos taip, kad apimtų įrangos montavimą:, vamzdynų ir elektros sąnaudos, ir proceso kūrimo išlaidos, Skirtumas yra didelis. Bendra triboelektrostatinio diržo atskyrimo proceso kapitalo kaina yra 63.2% flotacijos proceso išlaidų. Žymiai mažesnes sauso proceso sąnaudas lemia paprastesnis srauto lapas. Triboelektrostatinio diržo atskyrimo proceso eksploatavimo išlaidos yra 75.5% flotacijos proceso dėl daugiausia mažesnių aptarnaujančio personalo poreikių ir mažesnių energijos sąnaudų.

Bendros triboelektrostatinio diržo atskyrimo proceso nuosavybės išlaidos yra žymiai mažesnės nei flotacijos. Tyrimo autorius, Soutex Inc., padarė išvadą, kad triboelektrostatinis diržo atskyrimo procesas suteikia akivaizdžių pranašumų CAPEX, OPEX, ir veiklos paprastumas.

4. Suvestinė

Nors fosfatų rūdų naudojimą sausais elektrostatiniais procesais įvairūs mokslininkai bandė atlikti nuo 1940-ųjų, tokių procesų naudojimas komerciniu mastu buvo labai ribotas. Ribotą sėkmę lėmė įvairūs veiksniai, susiję su separatorių sistemų konstrukcija ir rūdų sudėtingumu.

Pašarų paruošimas (temperatūra, dydžio klasifikacija, kondicionavimo agentai) turi didelį poveikį atskyrimo sistemų veikimui. Tolesnio darbo šioje srityje galimybės, ypač cheminio kondicionavimo medžiagų tyrimas, siekiant padidinti dalelių diferencinį įkrovimą, kad būtų galima efektyviau atlikti tolesnį atskyrimą. Naudojant tokius mokestį modifikuojančius agentus, gali atsirasti procesų, kurie gali sėkmingai panaudoti rūdas su sudėtinga gangue medžiaga, įskaitant silikatus ir karbonatus.

Nors darbas ir toliau tobulina, šie metodai, Pagrindiniai įprastų elektrostatinių sistemų apribojimai apima pajėgumą, reikalingas keliems etapams, kad rūda būtų tinkamai atnaujinta, veiklos problemas, kylančias dėl baudų. Siekiant, kad pademonstruoti laboratoriniai metodai būtų taikomi perspektyviu komerciniu mastu, Siekiant užtikrinti patikimumą, reikia atlikti reikšmingus patobulinimus, nepertraukiamas veikimas nesumažinant veiksmingumo.

STET triboelektrinis separatorius suteikia mineralinių medžiagų perdirbimo pramonei galimybę naudoti smulkias medžiagas naudojant visiškai sausą technologiją. Aplinkai nekenksmingas procesas gali pašalinti drėgną apdorojimą ir būtiną galutinės medžiagos džiovinimą. STET procesas veikia dideliu pajėgumu – iki 40 tonų per valandą kompaktiška mašina. STET skyriklis gali efektyviai apdoroti įvairius dalelių dydžius, nereikalaujant jų klasifikuoti į siaurus dydžių intervalus. Dėl energingo susijaudinimo, didelis š žirklės greitis tarp judančių diržų, ir gebėjimas dirbti su labai smulkiomis dalelėmis (<0.001 mm) STET separatorius gali veiksmingai atskirti gleives nuo fosfatų rūdų, kai sugedo kiti elektrostatiniai separatoriai. Energijos suvartojimas yra mažas, maždaug 1-2 kWh vienai tonai perdirbtos medžiagos. Kadangi vienintelis galimas proceso išmetimas yra dulkės, leidimų išdavimas paprastai yra gana lengvas.

J.D.. Bittner ir kt./ Procedia inžinerija 00 (2015) 000–000

Nuorodos

[1]H. B. Johnson, Koncentruojančių fosfatų turinčių mineralų perdirbimas, Jungtinių Valstijų patentas # 2,135,716, Lapkričio, 1938

[2]H. B. Johnson, Koncentruojančių fosfatų turinčių mineralų perdirbimas, Jungtinių Valstijų patentas # 2,197,865, Balandis, 1940.

[3]O.C. Ralstonas, Elektrostatinis mišrių granuliuotų kietųjų dalelių atskyrimas, Elsevier leidybos įmonė, nebespausdinama, 1961.

[4]J. E.. Lawver, Rūdos naudos gavimo metodas JAV patentas 2723029 Lapkričio 1955

[5]J. E.. Lawver, Naudos gavyba Nemetaliniai Mineralų. JAV patentas 2,754,965 Liepos 1956

[6]J. E.. Lawver, Fosfatinių rūdų nauda JAV patentas 3,225,923 Gruodis 1965

[7]C. C. Virėjas, Todėl naudos gavimo metodas ir aparatas, Jungtinių Valstijų patentas # 2,738,067, Kovo, 1956

[8]J. E.. Lawver, Naudos gavyba Nemetaliniai Mineralų. JAV patentas 2,805,769 Rugsėjo 1957

[9]D. G. Freasby, Fosfato ir kalcito dalelių laisvo kritimo elektrostatinis atskyrimas, Mineralų tyrimų laboratorijos pažangos ataskaita, Gruodžio, 1966

[10]J. G.. Groppo, Šiaurės Karolinos fosfatų elektrostatinis atskyrimas, Šiaurės Karolinos valstijos universiteto mineralų tyrimų laboratorijos ataskaita

# 80-22-P, 1980

[11]A.P.. Kouloheris, M.S. Huang, Sausasis fosfato akmenukų ekstrahavimas ir gryninimas iš kasyklų uolienų, Jungtinių Valstijų patentas # 3,806,046, Balandis 1974

[12]R. Ciccu, C. Delfa, G.B. Alfanu, P. Karbinis, L. Curelli, P. Saba1972 Kai kurie elektrostatinio atskyrimo bandymai, taikomi fosfatams su karbonatiniu gangu"., Tarptautinis naudingųjų iškasenų perdirbimo kongresas, Kaljario universitetas, Italija

[13]R. Ciccu, M. Ghiani, Sodrinimas liesųjų nuosėdinių fosfatų rūdų selektyvaus flotacijos arba elektrostatinio atskyrimo būdu, Proceso, FIPR konferencija 1993, 135-146.

[14]R. Ciccu, M. Ghiani, G. Ferrara Selektyvus dalelių pripūtimas atskyrimui, KONA miltelių ir dalelių žurnalas 1993, 11, 5-15.

[15]N.S. Hammoudas, m. e.. Khazback, M.M.. Ali, 1977 Abu Tarturo plynaukštės liesų neoksiduotų kompleksinių fosfatų atnaujinimo procesas

(Vakarų dykuma)". Tarptautinė naudingųjų iškasenų perdirbimo konferencija.

[16]A.Z.M. Abouzeid, m. e.. Khazback, S.A.. Hassan, Fosfatų rūdų modernizavimas elektrostatinio atskyrimo būdu, Naudingųjų iškasenų apdorojimo apimčių keitimas, 1996, 161-170.

[17]A.Z.M. Abouzeid, Fosfatų rūdų fizinis ir terminis apdorojimas – apžvalga, Tarptautinis mineralinio perdirbimo žurnalas, 2008, 85, 59-84.

[18]Mindaugas Jokubauskas. Stencel, X. Jiang Pneumatinis transportas, Triboelektrinė nauda Floridos fosfatų pramonei, Galutinė ataskaita, parengta Floridos fosfatų tyrimų institutui, FIPR projektas 01-02-149R, Gruodžio 2003.

[19]D. Tao, M. Al-Hwaiti, Eshidiya fosforitų naudos tyrimas naudojant sukamąjį triboelektrostatinį separatorių, Kasybos mokslas ir technologijos 20 (2010) PP. 357-364.

[20]S. O. Bada, I.M. Sakalas keleivis, R.M.S. Sakalas keleivis, C.P, Bergmann, Triboelektrostatinės <105μm fosfato rūda. Pietų Afrikos kalnakasybos ir metalurgijos instituto leidinys, Gali 2012, 112, 341-345.

[21]A. Sobhy, D. Tao, Naujoviška RTS technologija fosfato sausam benzinavimui, SYMPHOS 2013 – 2Nd Tarptautinis vandenilio pramonės inovacijų ir technologijų simpoziumas. Procedia inžinerija, Vol. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Seniūnas, E. Jonas, 2003. "eForce.- Naujausios kartos elektrostatinis separatorius mineralinio smėlio pramonei." Sunkiųjų mineralų konferencija, Johanesburgas, Pietų Afrikos kasybos ir metalurgijos institutas.

[23]L. Prekių ženklai, P-M. Beier I. Stahl,Elektrostatinio atskyrimo, Wiley-VCH Verlag GmbH& Bendrai., 2005.

[24]J.D.. Bittner, F.J. Hrach, S.A.. Gasiorowski, L.A.. Canellopoulus, H. Guicherdas, Triboelectric juostos skyriklį sodrinimas bauda mineralų, SYMPHOS 2013 – 2Nd Tarptautinis vandenilio pramonės inovacijų ir technologijų simpoziumas. Procedia inžinerija, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]J.D.. Bittner, K. P.. Flynn, F.J. Hrach, Išplėsti programas į sausą triboelectric atskyrimo mineralų, Byloje XXVII tarptautinis mineralų apdorojimo kongresas – IMPC 2014, Santiago, Čilė, UŠT 20 – 24, 2014.