Elektrostatyczne wzbogacanie rud fosforan: Przegląd ostatnich prac i dyskusji systemu separacji improwizowane

Dostępne online w www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Inżynieria Procedia 00 (2015) 000– w przypadku 000

www.elsevier.com/locate/procedia

3RD międzynarodowe sympozja innowacji i technologii w przemyśle fosforanowym

Elektrostatyczne Wzbogacanie rud fosforanowych: Przegląd wcześniejszych prac

i Omówienie ulepszonego systemu separacji

Jd. Bittnera, S. A. Gasiorowskia, F. J. Hracha, H. Guicherdb

aST equiment i Technology LLC, Needham, Massachusetts, STANY ZJEDNOCZONE AMERYKI

BSprzęt do ST & Technologia LLC, Avignon, Francja

Abstrakcja

Wzbogacenie rud fosforanowych przez suche procesy elektrostatyczne zostało wypróbowywane przez różnych naukowców od roku 1940. Podstawowymi przyczynami rozwoju suchych procesów odzysku fosforanów są ograniczone ilości wody w niektórych suchych regionach, koszty chemiczne flotacji, oraz koszty oczyszczania ścieków. Podczas gdy elektrostatyczne procesów może nie zapewniać całkowitą alternatywę do flotacji, może to, że nadaje się jako dodatek do niektórych strumieni, takie jak zmniejszenie grzywien/slimy treści rudy przed flotacji, przetwarzania flotacji odrzutów do odzyskiwania utraconych produktu, i minimalizowanie wpływu na środowisko. Podczas gdy wiele pracy przeprowadzono przy użyciu zarówno wysokiego napięcia rolki i separatory Freefall w skali laboratoryjnej, jedynym dowodem komercyjnej instalacji jest Circa 1940 Proces "Johnson" w Pierce Mine FL; W literaturze nie ma dowodów na obecne komercyjne wykorzystanie elektrostatyków, Choć silne zainteresowanie procesami suchymi nadal jest używane w suchych regionach. Różne projekty badawcze podkreślają, że przygotowanie paszy (temperatury, Klasyfikacja rozmiarów, środki kondycjonowania) mają istotny wpływ na wydajność. Podczas gdy niektóre dobre separacje zostały osiągnięte przez usunięcie krzemionki z fosforanów, i z mniejszymi przykładami kalcytu i dolomitu z fosforanów, wyniki są mniej pozytywne, gdy występuje wiele zanieczyszczeń. Prace badawcze w dalszym ciągu udoskonalać te metody, ale podstawowe ograniczenia konwencjonalnych systemów elektrostatycznych obejmują, potrzeba wielu etapów dla odpowiedniej modernizacji rudy, i problemy operacyjne wynikające z grzywien. Niektóre z tych ograniczeń mogą być przezwyciężone przez nowsze procesy elektrostatyczne, w tym trójboelektryczny separator pasa.

© 2015 Autorzy. Opublikowany przez Elsevier Ltd.

Wzajemna weryfikacja na odpowiedzialność Komitetu Naukowego SYMPHOS 2015.

Słowa kluczowe: fosforan, Elektrostatyczne; Separacja; minerały; drobne cząstki; proces suchy

*Odpowiedni autor: Tel: +33-4-8912-0306 E-mail Adres: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Autorzy. Opublikowany przez Elsevier Ltd.

Wzajemny przegląd w ramach odpowiedzialności Komitetu Naukowego SYMPHOS 2015.

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

1. Zgłoszone prace w zakresie elektrostatycznego wzbogacania rud fosforanowych

Stężenie fosforanów z rud naturalnych jest od dawna przeprowadzane przez różne metody przy użyciu niekiedy znacznych ilości wody. Jednak, z powodu niedoboru wody w różnych osadach fosforanowych na całym świecie, jak również rosnące koszty wydawania pozwoleń i oczyszczania ścieków, opracowanie skutecznego, ekonomiczny proces suchy jest wysoce pożądany.

Zaproponowano i wykazano metody suchego elektrostatycznego przetwarzania rud fosforanów i wykazano w małych skalach 70 lata. Jednak, zastosowania handlowe tych metod były bardzo ograniczone. "Proces Johnsona" [1] był używany komercyjnie począwszy od 1938 przez pewien czas w zakładzie American Agricultural Chemical Company w pobliżu Pierce Florida USA. W procesie tym wykorzystano bardzo złożoną serię elektrod rolkowych (Postać 1) do wielostopniowego stężenia odzysku fosforanów z odchudzonego wysuwanych odrzutów, koncentraty wstępne flotacji, lub odrzuty flotacyjne. Zaczynając od 15.4% P2O5 i 57.3% nierozpuszczalny materiał w drobnych odrzutach, poprzez połączenie klasyfikacji wielkości, odchudzenie, i kondycjonowanie wstępne suszonych odrzutów, materiał z 33.7% P2O5 i tylko 6.2% nierozpuszczalny został odzyskany. W innym przykładzie, modernizacja odrzutów flotacyjnych z 2.91% P2O5 spowodowało, że produkt 26.7% P2O5 z 80% Odzyskiwania. Johnson zauważył, że konieczne jest leczenie myjek odrzutowych odczynnikami chemicznymi zwykle stosowanymi w flotacji fosforanów w celu uzyskania wysokiej jakości fosforanów i regeneracji. W szczególności wspomina o skuteczności oleju opałowego i kwasów tłuszczowych jako odczynników.

Postać 1, Aparat procesowy Johnsona i arkusz przepływu Patent USA 2,135,716 i 2,197,865, 1940 [1][2]

Chociaż ta komercyjna instalacja jest cytowana w literaturze jako rozpoczynająca się 1938, nie jest jasne, jak szeroko i jak długo ten proces był wykorzystywany. W podsumowaniu stanu separacji elektrostatycznej do 1961, O. C. Ralston

[3]pisze, że pięć dużych separatorów Johnsona zostało zainstalowanych w każdym 10 ton/godz. -20 posuw siatki. Każdy separator był 10 toczy się wysoko przy zastosowanym napięciu 20 kV. Według Ralstona na Florydzie nie zainstalowano żadnych innych komercyjnych koncentratorów fosforanowych wykorzystujących elektrosta. Na podstawie opisu sprzętu procesowego, autorzy

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

doszli do wniosku, że ogólna zdolność procesu była raczej niska w stosunku do zdolności innych procesów, takich jak flotacja mokra. Niska wydajność i koszty suszenia rudy paszy z wydobycia na mokro na Florydzie są prawdopodobnie powodem ograniczenia dalszego stosowania procesu w latach 40..

W latach 50-tych i 60-tych xx wieku pracownicy International Minerals & Korporacja Chemiczna (Imc) zbadano zastosowanie procesów separacji elektrostatycznej w celu. Floridian phosphate ore processing był szczególnie interesujący dla IMC. Praca IMC wykorzystywane free fall separator projektu czasami z ładowania cząstek wzmocnione przez przechodząc przez mieszadło lub udaru, takich jak młotek lub pręt młyn. [4] Kolejny patent [5] obejmowały pewne wzmocnienie separacji za pomocą ładowarek z różnych materiałów, choć ostateczny patent w serii

[6]stwierdzono, że ładowanie styku cząstek w podwyższonej temperaturze (>70˚f) była skuteczniejsza niż korzystanie z systemu ładowarki. Reprezentatywne przykłady wyników zgłoszonych w tych patentach przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Zgłoszone wyniki międzynarodowych minerałów & Patenty na chemikalia 1955-1965

W różnych patentach IMC zbadano wpływ wielkości cząstek, w tym przetwarzanie różnych cięć ekranu niezależnie, choć niewiele pracy zaangażowanych bardzo dobrze (<45 µm) Cząstek. Kondycjonowanie próbek było bardzo zróżnicowane, w tym regulacja temperatury, pranie i suszenie wstępne, i różne metody suszenia (suszenie pośrednie, suszenie lampy błyskowej, lampy cieplne o określonych zakresach długości fali podwodna). Różne zanieczyszczenia (tj.. krzemiany a węglany) wymagały różnych metod obsługi i obróbki wstępnej w celu optymalizacji separacji. Chociaż z opisów patentowych wynika, że IMC próbowało opracować proces na skalę handlową, badanie literatury nie wskazuje, że taka instalacja została kiedykolwiek zbudowana i eksploatowana w jakimkolwiek miejscu IMC.

W 1960 roku prace specjalnie na węglan zawierający rudy fosforanów z Karoliny Północnej przeprowadzono w North Carolina State University Minerals Research Laboratory, [9] Korzystanie z laboratoryjnego separatora swobodnego spadania w skali laboratoryjnej i syntetycznej mieszaniny węglanu powłoki mielonej i fosforanowych żwirowych koncentratów flotacyjnych w bardzo wąskim zakresie rozmiarów (-20do +48 siatki), badania wykazały, że kondycjonowanie wstępne materiał z kwaśnym peelingiem lub kwasami tłuszczowymi wpłynął na względny ładunek fosforanu jako dodatni lub ujemny. Uzyskano stosunkowo ostre separacje. Jednak, przy stosowaniu naturalnej rudy zawierającej znaczną ilość grzywien, możliwe były tylko słabe rozbarwienia. Najlepiej zgłaszane oddzielenie od pozostałości od modernizacji flotacji z początkowym P2O5 stężenie 8.2% odzyskali produkt 22.1% P2O5. Nie zgłoszono poziomu odzysku. Szczególności, jedną ze zgłoszonych trudności było nagromadzenie grzywien na elektrodach separatora.

Dodatkowe prace nad elektrostatycznym oddzielaniem fosforanów z Karoliny Północnej za pomocą separatora typu wałka o wysokim napięciu

[10]stwierdzono, że chociaż oddzielenie fosforanów i kwarcu było możliwe, koszt suszenia był wygórowany. Jednak, biorąc pod uwagę, że kalcynowane rudy fosforanów są suche, naukowcy zasugerowali, że elektrostatyczne oddzielenie takich rud może być możliwe. Oddzielenie kalcynowanych fosforanów było słabe w zgłoszonych. Separacja wydawała się być związana z wielkością cząstek, a nie ze składem. Proponowane ulepszenia obejmowały zastosowanie innych elektrostatycznych systemów separacji, odczynniki zwiększające właściwości ładowania cząstek i bardzo blisko ekranu doboru materiałów. Nie ma dowodów na to, że jakiekolwiek w ramach tego projektu przeprowadzono prace następcze.

Nieco wcześniej prace z wykorzystaniem separatorów wałeczków o wysokim napięciu [11] pomyślnie usunięto związki aluminium i żelaza z rudy z kopalni z Florydy. Ruda została wysuszona, Kruszone, i starannie dowymiarowane przed separacją. W p2O5 koncentracja została nieznacznie zwiększona z 30.1% do 30.6% ale usunięcie związków Al i Fe umożliwiło znacznie lepsze późniejsze odzyskiwanie metodami flotacji. Prace te ilustrowały zastosowanie separatora elektrostatycznego w celu rozwiązania problemu z określoną rudą, która ograniczała konwencjonalną obróbkę na mokro.

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

Wraz z dochodzeniami w sprawie oddzielenia wielu innych materiałów, Ciccu i współpracownicy przetestowali oddzielenie różnych rud fosforanów, w tym źródeł z Indii, Algieria, Tunezja, i Angola. [12] Separacja elektrostatyczna była przedmiotem zainteresowania jako alternatywa dla flotacji z ekonomicznego punktu widzenia ze względu na fakt, że duże złoża fosforanów znajdują się w regionach suchych. [13] Korzystanie z separatorów swobodnego spadania w skali laboratoryjnej z "turbosprężarem", naukowcy ci byli w stanie uzyskać wyniki separacji podobne do procesów flotacji od rud o stosunkowo prostych kompozycjach gangue. Specjalnie, odkryli, że fosforan naładowany pozytywnie w obecności krzemionki, ale negatywne w obecności kalcytu. Jednak, jeżeli ruda zawierała znaczne ilości zarówno krzemionki, jak i węglanu, separacja elektrostatyczna była słaba, a procesy flotacji okazały się bardziej elastyczne w uzyskiwaniu praktycznych separacji. Z badań wpływu turbosprężarki na ładowanie pojedynczych cząstek, naukowcy doszli do wniosku, że materiał gangue naładowany głównie kontaktem cząstek i cząstek, a nie kontaktem z powierzchniami turbosprężarki. [13] [14] Ładowanie było również bardzo wrażliwe na temperaturę materiału, z dobrą separacją tylko do uzyskania powyżej 100°C. Dodatkowo, obecność drobnego materiału spowodowała problemy w separatorze, a dobre wyniki zależą od starannego dopasowywania cząstek w maksymalnie trzech zakresach przed separacją. Podsumowanie wyników z tej grupy przedstawiono w tabeli 2. Brak pełnej- wydaje się, że aplikacje skali zostały wdrożone w oparciu o te prace.

Tabela 2. Zgłoszone wyniki z Ciccu, Et. Al. z separatorów swobodnego spadania w skali laboratoryjnej

Elektrostatyczne oddzielenie rudy egipskiej badano przez Hammoud, Wsp. za pomocą separatora swobodnego upadek w skali laboratoryjnej. [15] Stosowana ruda zawierała głównie krzemionkę i inne nierozpuszczalne z początkowym2O5 stężenie 27.5%. Odzyskany produkt miał2O5 stężenie 33% z 71.5% Odzyskiwania.

Dodatkowe badanie egipskiej rudy z głównie krzemionką gangue zostało przeprowadzone przez Abouzeid, Wsp. za pomocą laboratoryjnego separatora rolkowego. [16] Naukowcy starali się w szczególności zidentyfikować suche techniki koncentracji i/lub wydeniustufotów fosforanów w dzielnicach z niedoborem wody. W badaniu tym uzyskano produkt 30% P2O5 z materiału paszowego z 18.2 % P2O5 z odzyskaniem 76.3 % po starannym dokonaniu zmiany rozmiaru materiału do wąskiego zakresu między 0.20 mm i 0.09 mm.

W kolejnym artykule przeglądowym obejmującym pełen zakres procesów dobrociowania w celu, Abouzeid poinformował, że podczas gdy techniki separacji elektrostatycznej były skuteczne w modernizacji rud fosforanów poprzez usunięcie krzemionki i węglanów, niska moc dostępnych separatorów ograniczyła ich wykorzystanie do produkcji komercyjnej. [17]

Elektrostatyczne oddzielenie rud florydzkich badano niedawno przez Stencela i Jiana za pomocą laboratorium bez przepływu- separator opadający. [18] Celem było określenie alternatywnego lub uzupełniającego systemu przetwarzania do długo stosowanych systemów flotacyjnych, ponieważ flotacja nie mogła być wykorzystana na materiale 105 µm. Ten drobny materiał został po prostu, powodując utratę prawie 30% fosforanu pierwotnie wydobytego. Przetestowali odsysaną surową rudę, drobna pasza flotacacja, zgrubszy koncentrat flotacyjny, i końcowe koncentraty flotacyjne uzyskane z dwóch zakładów przetwórczych na Florydzie z szybkością 14 kg/godz.. Dobre wyniki separacji zostały zgłoszone z drobnym pokarmem flotacyjnym (+0.1 mm; ~12% P2O5) z jednego źródła, które zostało 21-23% P2O5 w dwóch przejściach z 81- 87% P2O5 poprzez odrzucenie przede wszystkim nierozpuszczalnej krzemionki. Podobne wyniki uzyskano podczas tribochargingu paszy za pomocą pneumatycznej rury transportowej lub obracającej się tribo-ładowarki.

Najnowsze badania dotyczące separacji elektrostatycznej rud fosforanów obejmowały systemy mające na celu lepszą optymalizację ładowania materiałów przed wprowadzeniem do separatora swobodnego spadania, Tao i Al-Hwaiti [19] stwierdzono, że nie było komercyjnego wykorzystania elektrostatyki do beneficjacji fosforanów ze względu na

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

Przepustowość, niska wydajność i konieczność pracy z wąskimi rozkładami wielkości cząstek. Naukowcy ci starali się w szczególności przezwyciężyć niską gęstość naładowania cząstek związaną z systemami zależnymi od kontaktu cząstki do cząstek lub wpływu na prosty system ładowania. Praca z rudą jordańską głównie z gangue krzemionki, materiał został zmiażdżony do -1.53 mm i ostrożnie odmówił usunięcia materiału poniżej 0.045 mm. Mały laboratoryjny separator swobodnego spadania został wyposażony w nowo zaprojektowaną ładowarkę obrotową zaprojektowaną ze stacjonarną siłowniką i obrotowym bębnem, lub ładowarka, i przestrzeni pierścieniowej pomiędzy. Zewnętrzne zasilanie zostało wykorzystane do zastosowania potencjału elektrycznego między szybko obracającym się bębnem a siłownikiem stacjonarnym. Po naładowaniu przez kontakt z obrotowym bębnem, cząstki przelatują do konwencjonalnego separatora swobodnego spadania. Praca z 100 wielkość partii gram i począwszy od odrzuconego paszy P2O5 treść 23.8%, po dwóch przejściach koncentrat z maksymalnie 32.11% P2O5 został odzyskany, choć tylko przy ogólnym ożywieniu 29%.

W celu beneficiate kar fosforanów (< 0.1 mm), Bada i wsp.. zastosowano separator swobodnego spadania z obrotowym systemem ładowania bardzo podobnym do tao.[20]. Materiał wyjściowy pochodził z koncentratu flotacyjnego zawierającego grzywny2O5 z 28.5%. Produkt 34.2% P2O5 został odzyskany, ale ponownie z niską stopą odzysku 33.4%.

Ten "rotacyjny separator swobodnego spadania triboelektrostatycznego" został ponownie zastosowany do suchego dobrowolności fosforanów przez Sobhy i Tao. [21] Praca z pokruszonym dolomitycznym kamykiem fosforanowy z Florydy o bardzo szerokim zakresie wielkości cząstek (1.25 mm – <0.010 mm), koncentrat fosforanowy z 1.8% MgO i 47% P2O5 odzysk został wyprodukowany z paszy, począwszy od około 23% P2O5 i 2.3% MgO. Optymalne wyniki na urządzeniu laboratoryjnym uzyskano podczas karmienia 9 kg/h i – 3kV stosowane do ładowarki obrotowej. Stwierdzono, że wydajność separacji jest ograniczona zarówno przez słabe uwalnianie materiału w dużych cząstkach, jak i ingerencję o różnych rozmiarach cząstek w komorze rozdzielczej.

Lepsze wyniki uzyskano podczas przetwarzania próbki paszy flotacyjnej z węższym rozkładem wielkości cząstek 1 do 0.1 mm. Z początkowym P2O5 zawartość około 10%, próbki produktu zostały uzyskane z około 25% P2O5 Zawartości, P2O5 odzyskanie 90%, i odrzucenie 85% kwarcowego. Wykazał to wydajność znacznie lepszą niż uzyskana dzięki separatorowi swobodnego spadania z bardziej konwencjonalnym systemem ładowania używanym przez Stencela [18] wykazanie zalet nowo zaprojektowanej ładowarki obrotowej. Przetwarzanie koncentratu flotacyjnego zawierającego 31.7% P2O5 spowodowało, że produkt był większy niż 35% P2O5 z odzyskaniem 82%. Ta modernizacja została odnotowana jako lepsza niż to możliwe dzięki flotacji.

Ten laboratoryjny separator wagowy o szerokości systemu separacji 7.5 cm został opisany jako posiadający zdolność 25 kg/godz., odpowiada 1/3 ton/godz/metr szerokości. Jednak, zgłoszony wpływ szybkości podawania na wydajność separacji wykazał, że optymalne rozdzielenia uzyskano 9 kg/h lub nieco ponad jedną trzecią nominalnej pojemności systemu.

Ogólnej, wcześniejsze prace nad elektrostatyczną modernizacją rud fosforanów były ograniczone przez względne pobieranie złożonych gangue i szkodliwy wpływ wpływu wielkości cząstek, w szczególności, skutki grzywien. Zdecydowana większość prac dotyczyła wyłącznie urządzeń laboratoryjnych bez walidacji tej skali handlowej, urządzenia obsługiwane w sposób ciągły mogą być. Dodatkowo, niskie możliwości dostępnych elektrostatycznych urządzeń procesowych sprawiły, że zastosowania komercyjne stały się nieopłacalne.

2. Ograniczenia konwencjonalnych procesów separacji elektrostatycznej

Wysokonapięciowe systemy separacji elektrostatycznej rolki używane przez Groppo [10] i Kouloheris i wsp.. [11] są powszechnie stosowane do modernizacji różnych materiałów, gdy jeden komponent jest bardziej przewodzący niż inne. W tych procesach, materiał należy skontaktować się z uziemionego bębna lub płyta zazwyczaj po materiał, którym cząstki są naładowane ujemnie przez jonizującego Wyładowanie koronowe. Materiały przewodzące straci ich za szybko i być wyrzucony z bębna. Nie- materiał przewodzący nadal przyciąga do bębna, ponieważ ładunek rozproszy się wolniej i spadnie lub zostanie zeszczyny z bębna po oddzieleniu od materiału przewodzącego.

Poniższy diagram (Postać 2) przedstawia podstawowe cechy tego typu separatora. Procesy te są

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

ograniczoną pojemność ze względu na wymagany kontakt każdej cząstki z bębnem lub płytą. Skuteczność tych separatorów bębna jest również ograniczona do cząstek o wielkości około 0,1 mm lub większej ze względu zarówno na konieczność kontaktu z płytą ground, jak i wymaganą dynamikę przepływu cząstek. Cząstek o różnych rozmiarach także mają różne przepływu dynamics z powodu efektów bezwładności i spowoduje oddzielenie zdegradowanych.

Postać 2: Elektrostatyczny separator bębnowy (Starszy i Yan, 2003 [22]

Ograniczona próba zastosowania do fosforanów beneficjacji wynika z nieprzewodzącego charakteru zarówno fosforanów, jak i typowego materiału gangue. Kouloheris zaobserwował przede wszystkim pewne usunięcie żelaza i aluminium zawierających cząstki, które, ze względu na ich przewodzący charakter, są "wyrzucane" z rolki. Obecność tego rodzaju materiału w rudach fosforanów nie jest powszechna. Groppo zauważył, że jedynym materiałem, który został "przypięty" do wałka jako "nieprzewodnik" były grzywny, wskazujące oddzielenie według wielkości cząstek, a nie składu materiału. [9] Z możliwymi rzadkimi wyjątkami, rudy fosforanów nie są podatne na beneficiation przez separatory wałków wysokiego napięcia.

Separatory rolkowe zostały również wykorzystane w konfiguracjach, które opierają się na triboelektrycznym pobieraniu cząstek, a nie na ładowaniu wywołanym jonizacją wywołaną przez pole wysokiego napięcia. Jedna lub więcej elektrod umieszczonych nad bębnem, elektrody "statycznej" zilustrowanej na rysunku 2, są wykorzystywane do "podnoszenia" cząstek przeciwnego ładunku z powierzchni bębna. Taki system był używany przez Abouzeid, Wsp. [16] którzy stwierdzili, że wydajność separacji została zmieniona w zależności od polaryzacji i zastosowali napięcie elektrod statycznych. Proces Johnsona [1] inna odmiana separatora wałka bębnowego. Jednak, ograniczona pojemność i wydajność systemu pojedynczego wałeczków prowadzi do bardzo złożonych systemów, takich jak przedstawiono na rysunku 1. Jak stwierdzono powyżej, wydaje się, że ta złożoność i ogólna nieskuteczność procesu poważnie ograniczyły jego stosowanie.

Separacje triboelektrostatyczne nie ograniczają się do oddzielania / materiałów nieprzewodzących, ale zależy od zjawiska przenoszenia ładunku przez kontakt tarcia materiałów o odmiennej chemii powierzchni. Zjawisko to zostało użyte w procesach separacji "swobodnego upadku" od dziesięcioleci. Taki proces przedstawiono na rysunku 3. Składniki mieszaniny cząstek najpierw opracować różnych opłat przez kontakt z powierzchni metalu, jak w tribo-ładowarce, lub przez kontakt cząstki do cząstek, jak w fluidyzowanym urządzeniu do karmienia łóżka. Gdy cząstki spadają przez

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

pole elektryczne w strefie elektrody, każda cząstka trajektorii jest odbite w kierunku elektrody naprzeciwko opłat. Po pewnej odległości, pojemniki są zatrudnieni do oddzielnych strumieni. Typowe instalacje wymagają wielu etapach separatora z recyklingu frakcji półprodukt. Niektóre urządzenia Użyj stały strumień gazu do pomocy, do przenoszenia cząstek przez strefę elektrody.

Postać 5: Separator trójboelektrostatyczny "Free Fall"

Zamiast w zależności od kontaktu cząstki z cząstkami a cząstkami w celu wywołania przenoszenia ładunku, wiele systemów tego typu wykorzystuje sekcję "ładowarki" składającą się z wybranego materiału z zastosowanym napięciem lub bez niego w celu zwiększenia ładowania cząstek. W latach 50., Lawver zbadał przy użyciu różnych urządzeń, w tym młyna młotkowego i tłoczkowego, aby naładować materiał między etapami separacji [4] jak również proste ładowarki płytowe z różnych materiałów. [5] [6] Jednak, Lawver doszedł do wniosku, że temperatura materiału ma nadrzędne znaczenie, a transfer ładunku cząstek-cząstek powyżej temperatury otoczenia zapewnia lepsze wyniki niż użycie ładowarki. Ciccu i wsp.. [12] zbadał względny stopień przenoszenia ładunku i doszedł do wniosku, że drobny materiał gangue nabył ładunek głównie poprzez kontakt cząstkowo-cząsteczkowy ze względu na niskie prawdopodobieństwo częstotliwości uderzenia za pomocą płyty ładowarki. Ilustruje to ograniczenie stosowania systemów ładowarek: wszystkie cząstki muszą stykać się z powierzchnią ładowarki, aby posuw. Kontakt można poprawić za pomocą burzliwych warunków do transportu materiału lub za pomocą dużej powierzchni ruchomej ładowarki. Ostatnie dzieło Tao [19] i Bada [20] i Sobhy [21] używać specjalnie zaprojektowanej ładowarki obrotowej z przyłożonym napięciem, ale tylko na bardzo małym separatorze laboratoryjnym. Chociaż ta ulepszona konstrukcja ładowarki okazała się lepsza od starszych systemów, wykazane zdolności przetwarzania tych systemów są nadal dość niskie. [21]

Tego typu swobodnego spadania separator ma również ograniczenia w wielkości cząstek materiału, który może być przetwarzany. Przepływ wewnątrz strefy elektrody musi być kontrolowany w celu zminimalizowania turbulencji w celu uniknięcia "rozmazywanie" separacji. Trajektorii cząstek są bardziej dokonane przez turbulencje, ponieważ aerodynamiczne przeciągnij sił na drobne cząstki są znacznie większe od sił grawitacyjnych i elektrostatycznych. Ten problem można rozwiązać do pewnego stopnia, jeśli materiał o stosunkowo wąskim zakresie wielkości cząstek jest przetwarzany. Wiele z badań omówionych powyżej obejmowało materiał wstępnego przesiewania w różnych zakresach wielkości w celu optymalizacji separacji. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] The

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

różnica w wysokości 8 do 20 kV. Pasa, który składa się z plastikowej nieprzewodzącego, jest duże oczka z o 60% Otwórz obszar. Cząstki mogą łatwo przechodzić przez otwory w pasie. Wejścia do szczeliny między elektrodami ujemnie naładowane cząstki są przyciągane przez siły pola elektrycznego do dołu elektrody pozytywne. Pozytywnie naładowane cząstki są przyciągane do ujemnie naładowane elektrody górnej. Prędkość pasa pętli ciągłej jest zmienna z 4 do 20m/s. Geometria pasm krzyżowych służy do zamiatania cząstek z elektrod, przesuwając je w kierunku właściwego końca separatora i z powrotem do strefy wysokiego ścinania między przeciwległymi ruchomymi odcinkami pasa. Ponieważ gęstość liczba cząstek jest tak wysoki, w szczelinie pomiędzy elektrodami (około jednego- trzeci objętość jest zajęta przez cząstki) i energicznie miesza się przepływ, Istnieje wiele kolizji pomiędzy cząstkami i optymalne ładowanie występuje stale całej strefy separacji. Licznik prądu przepływu wywołane przez przeciwne ruchomych części pasa i ciągłego doładowywania i ponowne rozdzielenie tworzy licznik bieżący wielostopniowe separacji w ramach jednego urządzenia. To ciągłe ładowanie i ładowanie cząstek w separatorze eliminuje wszelkie wymagane systemy "ładowarki" przed wprowadzeniem materiału do separatora, w ten sposób usunięcie poważnego ograniczenia pojemności innych separatorów elektrostatycznych. Dane wyjściowe tego separatora jest dwóch strumieni, Koncentrat i pozostałości, bez strumienia śruty. Wykazano skuteczność tego separatora odpowiada około trzy etapy upadania separacji z kosza śruty.

Koniec mineralny

Postać 7: Podstawy separatora pasów STET

Wysoce wydajne oddzielanie cząstek mniej niż 0.5 mm sprawia, że jest to idealna i sprawdzona opcja separacji grzywien (Pyłu) z pracy szlifowania na sucho potażu. Separator STET może wydajnie przetwarzać szeroki zakres wielkości cząstek bez konieczności klasyfikacji w wąskich zakresach wielkości. Ze względu na intensywne pobudzenie, wysoki wskaźnik ścinania między ruchomymi pasami, i zdolność do obsługi bardzo drobnych cząstek (<0.001 mm) separator ST może być skuteczny w oddzielaniu szlamów rudy fosforanowej, w przypadku gdy inne separatory elektrostatyczne uległy awarii.

3.1 Kapitału i kosztów operacyjnych

Porównanie kosztów został zlecony przez STET i prowadzone przez Soutex Inc. [25] Soutex jest Kanada Quebec w oparciu engineering firmy z dużym doświadczeniem zarówno mokre flotacji i elektrostatycznej separacji proces oceny i projektowania. W badaniu porównano koszty kapitałowe i eksploatacyjne triboelektrostatycznego procesu separacji taśm do konwencjonalnej flotacji piany w celu wzbogacenia rudy barytu o niskiej jakości. Oceniono, że koszty operacyjne obejmują działających pracy, Konserwacja, energii (elektryczną i paliwa), i materiały eksploatacyjne (np., koszt odczynników chemicznych do flotacji). Koszty wprowadzania były oparte na wartości typowe dla hipotetycznych rośliny znajdujące się w pobliżu góry Bitwa, Nevada, Stany Zjednoczone Ameryki. Całkowity koszt posiadania ponad dziesięć lat została obliczona od kosztu kapitału i pracy przy założeniu, że

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

8% stopa dyskontowa. Wyniki porównania kosztów są obecne jako udział procentowy w tabeli 3. Tabela 3. Porównanie kosztów przetwarzania Baryt

Całkowity koszt zakupu sprzętu kapitałowego dla procesu oddzielania taśmy tryboelektrostatycznej jest nieznacznie mniejszy niż w przypadku flotacji. Jednak, gdy całkowite wydatki kapitałowe obliczana jest uwzględnienie montaż urządzeń, koszty rurowych i elektrycznych, i koszty procesu budowy, różnica jest duża. Całkowity koszt kapitałowy dla procesu rozdzielania pasów 63.2% kosztów procesu flotacji. Znacznie niższy koszt procesu suchego wynika z prostszego arkusza przepływu. Koszty eksploatacji triboelektrostatycznego procesu separacji pasów 75.5% procesu flotacji z powodu głównie niższych wymogów operacyjnych personel i mniejsze zużycie energii.

Całkowity koszt posiadania triboelektrostatycznego procesu separacji pasa jest znacznie mniejszy niż w przypadku flotacji. Autor badania, Soutex Inc., że proces separacji taśmy tryboelektrostatycznej zapewnia oczywiste korzyści w, OPEX, i prostota obsługi.

4. Krótki opis

Podczas gdy beneficiation rud fosforanów przez suche procesy elektrostatyczne została podjęta przez różnych naukowców od 1940 roku było bardzo ograniczone wykorzystanie takich procesów na skalę handlową. Ograniczony sukces wynika z wielu czynników związanych z projektami systemów separatorów i złożonością rud.

Przygotowanie paszy (temperatury, Klasyfikacja rozmiarów, środki kondycjonowania) ma duży wpływ na wydajność systemów separacji. Możliwości dalszych prac w tej dziedzinie, w szczególności badanie chemicznych środków kondycjonujących w celu zwiększenia różnicy w pobieraniu cząstek w celu umożliwienia większej wydajności w późniejszych separacjach. Stosowanie takich środków modyfikujących opłaty może spowodować procesy, które mogą z powodzeniem, w tym zarówno krzemiany, jak i węglany.

Chociaż trwają prace nad dalszym udoskonaleniem tych metod, podstawowe ograniczenia konwencjonalnych systemów elektrostatycznych obejmują, konieczne dla wielu etapów odpowiedniej modernizacji rudy, i problemy operacyjne wynikające z grzywien. W celu zapewnienia realnych zastosowań na skalę komercyjną zademonstrowanych technik laboratoryjnych, należy wprowadzić znaczne ulepszenia, aby zapewnić, ciągła praca bez obniżania wydajności.

Separator triboelektryczny STET zapewnia przemysłowi przetwórstwa minerałów sposób na beneficiate drobnych materiałów z całkowicie suchą technologią. Przyjazny dla środowiska proces można wyeliminować przetwarzania mokrego i wymagane suszenia materiału końcowego. Proces STET działa z dużą wydajnością – do 40 ton na godzinę przez kompaktową maszynę. Separator STET może wydajnie przetwarzać szeroki zakres wielkości cząstek bez konieczności klasyfikacji w wąskich zakresach wielkości. Ze względu na intensywne pobudzenie, wysoki wskaźnik ścinania między ruchomymi pasami, i zdolność do obsługi bardzo drobnych cząstek (<0.001 mm) separator STET może być skuteczny w oddzielaniu szlamów od rud fosforanów, w przypadku gdy inne separatory elektrostatyczne uległy awarii. Zużycie energii jest niska, około 1-2 kWh/tony przetworzonego materiału. Ponieważ tylko potencjalnych emisji z procesu jest kurz, jest zazwyczaj stosunkowo łatwe.

Jd. Bittner et al./Procedia Engineering 00 (2015) 000– w przypadku 000

Referencje

[1]H. B. Johnson, Przetwarzanie minerałów z fosforanów stężonych, United States Patent # 2,135,716, Listopada, 1938

[2]H. B. Johnson, Przetwarzanie minerałów z fosforanów stężonych, United States Patent # 2,197,865, Kwietnia, 1940.

[3]O.c. Ralston, Separacja elektrostatyczna mieszanych brył granulowanych, Firma wydawnicza Elsevier, z druku, 1961.

[4]J.e. Lawver (Lawver), Metoda beneficjacji rudy US Patent 2723029 Listopada 1955

[5]J.e. Lawver (Lawver), Beneficiation of Niemetaliczne minerały. US Patent 2,754,965 Lipiec 1956

[6]J.e. Lawver (Lawver), Beneficiation rud fosforanów US Patent 3,225,923 Dec 1965

[7]C. C. Gotować, Metoda beneficjacji i aparatura w związku z tym, United States Patent # 2,738,067, Marca, 1956

[8]J.e. Lawver (Lawver), Beneficiation of Niemetaliczne minerały. US Patent 2,805,769 Września 1957

[9]D. G. Okręg wyborczy Freasby, Elektrostatyczne oddzielanie cząsteczek fosforanu i kalcytu, Raport z postępów laboratorium badawczego minerałów, Grudnia, 1966

[10]Jg. Okręg wyborczy Groppo, Electrostatic separacji north carolina fosforanów, North Carolina State University Minerals Research Laboratory Raport

# 80-22-P, 1980

[11]A.p. Okręg wyborczy Kouloheris, M.S.. Huang, Ekstrakcja na sucho i oczyszczanie kamyków fosforanowych z skały run-of-mine, United States Patent # 3,806,046, Kwietnia 1974

[12]R. Ciccu (Ciccu), C. Delfa ( Delfa ), G.B.. Alfanu ( Alfanu ), P. Karabinek, L. Curelli ( Curelli ), P. Saba1972 Niektóre testy separacji elektrostatycznej stosowanej do fosforanów z gangue węglanu, Międzynarodowy Kongres Przetwarzania Minerałów, Uniwersytet w Cagliari, Włochy

[13]R. Ciccu (Ciccu), M. Ghiani ( Ghiani ), Wzbogacanie chudego osadu fosforanów przez selektywną flotację lub separację elektrostatyczną, Postępowania, Konferencja FIPR 1993, 135-146.

[14]R. Ciccu (Ciccu), M. Ghiani ( Ghiani ), G. Ferrara Selektywne tribocharging cząstek do separacji, Kona pudr i cząstki Journal 1993, 11, 5-15.

[15]N.s. Hammoud ( Hammoud ), z o.o.. Khazback ( Khazback ), M.m. Ali, 1977 Proces modernizacji chudego nieutlenowanych fosforanów złożonych Abu Tartur Plateau

(Pustynia zachodnia)". Międzynarodowa Konferencja Przetwórstwa Minerałów.

[16]a.z.m.. Abouzeid ( Abouzeid ), z o.o.. Khazback ( Khazback ), S.a. Hassan, Modernizacja rud fosforanów poprzez separację elektrostatyczną, Zmiana zakresów przetwarzania minerałów, 1996, 161-170.

[17]a.z.m.. Abouzeid ( Abouzeid ), Fizyczna i termiczna obróbka rud fosforanów – Przegląd, International Journal of Mineral Processing, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M. Stencel, X. Jiang Transport pneumatyczny, Wzbogacanie tryboelektryczny dla przemysłu fosforan Florida, Raport końcowy przygotowany dla Florida Institute of Phosphate Research, Projekt FIPR 01-02-149R, Grudnia 2003.

[19]D. Tao, M. Okręg wyborczy Al-Hwaiti, Badanie beneficjacji fosforytów Eshidiya za pomocą obrotowego separatora trójlotnikowego, Górnictwo Nauki i Technologia 20 (2010) PP. 357-364.

[20]S. O. Bada (bada), I.M.. Falcon, R.M.S.. Falcon, C.P., Bergmann, Studium wykonalności dotyczące stężenia triboelektrostatycznego <105μm rudy fosforanów. Dziennik Południowoafrykańskiego Instytutu Górnictwa i Hutnictwa, Maja 2012, 112, 341-345.

[21]A. Sobhy ( Sobhy ), D. Tao, Innowacyjna technologia RTS do suchego beneficjacji fosforanów, SYMPHOS 2013 – 2ND Międzynarodowe Sympozjum na temat innowacji i technologii dla przemysłu fosforanowego. Inżynieria Procedia, Obj.. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Starszy, E. Yan, 2003. "eForce.- Najnowsza generacja separatorów elektrostatycznych dla przemysłu piasków mineralnych." Konferencja na temat minerałów ciężkich, Johannesburg, Południowej Afryki Instytutu górnictwa i hutnictwa.

[23]L. Marek, P-M. Beier I. Stahl,Elektrostatycznej separacji, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

[24]Jd. Bittner, F.J.. Hrach, S.a. Gasiorowski, La. Canellopoulus, H. Guicherd, Separator triboelectric pasa wzbogacanie grzywny minerałów, SYMPHOS 2013 – 2ND Międzynarodowe Sympozjum na temat innowacji i technologii dla przemysłu fosforanowego. Inżynieria Procedia, Obj.. 83 PP 122-129, 2014.

[25]Jd. Bittner, K. P. Flynn, F.J.. Hrach, Rozszerzanie aplikacji w suchej separacji triboelectric minerałów, Obrady XXVII Kongres międzynarodowej krusząco-IMPC 2014, Santiago, Chile, KTZ 20 – 24, 2014.