Beneficiation electrostatic ya Phosphate Ores: Mapitio ya kazi iliyopita na majadiliano ya mfumo wa mgawanyo wa milipuko

Inapatikana mtandaoni kwa www.sciencedirect.com

Sayansi ya moja kwa moja

Uhandisi wa Procedia 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3Mkutano wa Kimataifa wa Innovation na Teknolojia katika Sekta ya Phosphate

Faida ya umeme ya ores ya phosphate: Mapitio ya kazi ya zamani

na majadiliano ya mfumo wa kujitenga ulioboreshwa

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

naUsawa wa ST na Teknolojia LLC, Needham, Massachusetts, USA

bVifaa vya ST & Teknolojia LLC, Avignon, Ufaransa

Muhtasari

Faida ya ores phosphate na michakato kavu electrostatic imekuwa walijaribu na watafiti mbalimbali tangu 1940. Sababu za msingi za kuendeleza michakato kavu ya kupona phosphate ni kiasi kidogo cha maji katika baadhi ya mikoa ya arid, Gharama za kemikali za flotation, na gharama za matibabu ya maji machafu. Wakati michakato ya electrostatic inaweza kutoa mbadala kamili kwa flotation, Inaweza kufaa kama kuongeza kwa mito mingine kama vile kupunguza faini / maudhui ya ore kabla ya flotation, Usindikaji wa mkia wa flotation kwa ajili ya kupona bidhaa iliyopotea, na kupunguza athari za mazingira. Wakati kazi nyingi zilifanywa kwa kutumia roller ya mvutano wa juu na separators ya freefall katika mizani ya maabara, Ushahidi pekee wa ufungaji wa kibiashara ni circa 1940 Mchakato wa "Johnson" katika Pierce Mine FL; Hakuna ushahidi katika fasihi ya matumizi ya sasa ya kibiashara ya electrostatics, ingawa maslahi makubwa katika michakato kavu yanaendelea kwa matumizi katika mikoa ya arid. Miradi mbalimbali ya utafiti iliyoripotiwa inasisitiza kuwa maandalizi ya chakula (Joto, uainishaji wa ukubwa, Wakala wa masharti) kuwa na athari kubwa katika utendaji. Wakati baadhi ya kujitenga nzuri yamepatikana kwa kuondoa silica kutoka phosphates, na kwa mifano michache ya calcite na dolomite kutoka phosphate, matokeo ni chini ya chanya wakati uchafu nyingi zipo. Kazi ya utafiti inaendelea kuboresha njia hizi, lakini mapungufu ya msingi kwenye mifumo ya kawaida ya electrostatic ni pamoja na uwezo mdogo, Mahitaji ya hatua nyingi kwa ajili ya kuboresha kutosha ya ore, na matatizo ya kiutendaji yanayosababishwa na faini. Baadhi ya mapungufu haya yanaweza kuondokana na michakato mpya ya electrostatic ikiwa ni pamoja na kitenganishi cha ukanda wa triboelectric.

© 2015 Waandishi. Publisher: Elsevier Ltd.

Mapitio ya rika chini ya jukumu la Kamati ya Sayansi ya SYMPHOS 2015.

Maneno msingi: phosphate, electrostatic; Kujitenga; Madini; chembe nzuri; mchakato wa kavu

*Mwandishi wa Corresponding: Tel: +33-4-8912-0306 Barua pepe Anwani: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Waandishi. Publisher: Elsevier Ltd.

Mapitio ya rika chini ya jukumu la Kamati ya Sayansi ya SYMPHOS 2015.

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

1. Kazi iliyoripotiwa juu ya faida ya electrostatic ya ores ya phosphate

Mkusanyiko wa Phosphate kutoka kwa ores ya asili kwa muda mrefu imekuwa ikifanywa na njia mbalimbali kwa kutumia wakati mwingine kiasi kikubwa cha maji. Hata hivyo, Kutokana na uhaba wa maji katika amana mbalimbali za phosphate duniani kote, pamoja na kuongezeka kwa gharama za kuruhusu na kutibu maji machafu, Maendeleo ya ufanisi, Uchumi wa viwanda ni wa thamani sana.

Njia za usindikaji kavu wa electrostatic wa ores za phosphate zimependekezwa na kuonyeshwa kwa mizani ndogo kwa zaidi 70 miaka. Hata hivyo, Matumizi ya biashara ya njia hizi yamekuwa machache sana. "Mchakato wa Johnson" [1] Ilitumika kibiashara kuanzia 1938 kwa kipindi cha muda katika kiwanda cha Kampuni ya Kemikali ya Kilimo ya Amerika karibu na Pierce Florida USA. Mchakato huu ulitumia mfululizo ngumu sana wa electrodes roller (Kielelezo 1) kwa mkusanyiko wa hatua nyingi za kupona phosphate kutoka kwa mikia ya kuosha iliyokatwa, flotation kabla ya kuzingatia, au mikia ya flotation. Kuanzia kwa 15.4% P2O5 na 57.3% Insoluble nyenzo katika mkia faini, kupitia mchanganyiko wa uainishaji wa ukubwa, desliming, na preconditioning ya mikia kavu, nyenzo kwa 33.7% P2O5 na ya pekee 6.2% Insoluble ilirejeshwa. Katika mfano mwingine, kuboresha mikia ya flotation na 2.91% P2O5 Ilisababisha bidhaa ya 26.7% P2O5 kwa an 80% Ufufuzi. Johnson aliona kuwa ilikuwa muhimu kutibu mikia ya kuosha na vitendanishi vya kemikali kawaida hutumiwa katika flotation ya phosphate kupata daraja la juu la phosphate na kupona. Anataja hasa ufanisi wa mafuta ya mafuta na asidi ya mafuta kama vitendanishi.

Kielelezo 1, Johnson mchakato vifaa na mtiririko karatasi ya Marekani Patent 2,135,716 na 2,197,865, 1940 [1][2]

Wakati ufungaji huu wa kibiashara unatajwa katika fasihi kama kuanza 1938, Haijulikani ni kwa kiasi gani au kwa muda gani mchakato huu ulitumiwa. Katika muhtasari wake wa hali ya kujitenga kwa electrostatic hadi 1961, O. C. Ralston

[3]anaandika kuwa vitenganishi vitano vikubwa vya Johnson viliwekwa kila usindikaji kuhusu 10 tani/hr ya -20 Mesh Feed. Kila kitenganishi kilikuwa 10 husonga juu na voltage iliyotumika ya 20 kV. Hakuna wakusanyaji wengine wa phosphate wa kiwango cha kibiashara wanaotumia electrostatics waliwekwa Florida kulingana na Ralston. Kulingana na maelezo ya vifaa vya mchakato, Waandishi

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

wamehitimisha kuwa uwezo wa jumla wa mchakato ulikuwa chini sana kuhusiana na uwezo wa michakato mingine, kama vile kuchapwa viboko. Uwezo mdogo na gharama za kukausha ore ya kulisha kutoka kwa madini ya mvua huko Florida ni sababu ya kupunguza matumizi zaidi ya mchakato katika miaka ya 1940 na 1950.

Katika miaka ya 1950 na 1960, wafanyakazi wa madini ya kimataifa & Shirika la Kemikali (IMC) kuchunguza matumizi ya michakato kavu ya kutenganisha electrostatic kwa faida ya madini. Floridian phosphate ore usindikaji ilikuwa ya maslahi fulani kwa IMC. Kazi ya IMC ilitumia muundo wa bure wa kutenganisha kuanguka wakati mwingine na kuchaji chembe iliyoimarishwa kwa kupitisha agitator au athari kama vile nyundo au kinu cha fimbo. [4] patent inayofuata [5] ni pamoja na uimarishaji wa kujitenga kwa kutumia chaja za vifaa tofauti, Ingawa patent ya mwisho katika mfululizo

[6]alihitimisha kuwa particle mawasiliano kuchaji katika joto la juu (>70°F) Ina ufanisi zaidi kuliko kutumia mfumo wa chaja. Mifano ya mwakilishi wa matokeo yaliyoripotiwa katika hati miliki hizi zinaonyeshwa kwenye Jedwali 1.

Jedwali 1. Matokeo ya ripoti kutoka kwa Madini ya Kimataifa & Patents ya kemikali 1955-1965

Hati miliki mbalimbali za IMC zilichunguza ushawishi wa ukubwa wa chembe, ikiwa ni pamoja na usindikaji wa kupunguzwa kwa skrini anuwai kwa kujitegemea, Ingawa kazi ndogo ilihusisha vizuri sana (<45 µm) Chembe. Mfano wa hali mbalimbali, ikiwa ni pamoja na marekebisho ya joto, Kabla ya kuosha na kukausha, na mbinu tofauti za kukausha (Kukausha moja kwa moja, Kukausha kwa flash, taa za joto zilizo na safu maalum za IR wavelength). Uchafu tofauti (Yaani. silicates dhidi ya carbonates) Inahitaji mbinu tofauti za utunzaji na matibabu ili kuboresha utengano. Wakati ni wazi kutoka kwa maelezo ya patent kwamba IMC ilikuwa inajaribu kuendeleza mchakato wa kiwango cha kibiashara, Uchunguzi wa fasihi hauonyeshi kuwa ufungaji kama huo ulijengwa na kuendeshwa kwenye tovuti yoyote ya IMC.

Katika kazi ya 1960 hasa juu ya carbonate iliyo na phosphate ores kutoka North Carolina ilifanywa katika Maabara ya Utafiti wa Madini ya Chuo Kikuu cha North Carolina State, [9] Kutumia kitenganishi cha kiwango cha maabara na mchanganyiko wa syntetisk wa kaboni ya ganda la ardhi na phosphate pebble flotation makini katika safu nyembamba sana ya ukubwa (-20kwa +48 Mesh), Utafiti huo ulionyesha kuwa hali ya nyenzo na asidi ya asidi au asidi ya mafuta iliathiri malipo ya jamaa ya phosphate kama chanya au hasi. Utengano mkali sana ulipatikana. Hata hivyo, wakati wa kutumia madini ya asili yenye kiasi kikubwa cha faini, Utengano duni tu ndio uliowezekana. Utengano bora ulioripotiwa kutoka kwa mabaki kutoka kwa uboreshaji wa flotation na P ya awali2O5 mkusanyiko wa 8.2% Kulipwa bidhaa ya 22.1% P2O5. Hakuna kiwango cha uokoaji kilichoripotiwa. Hasa kwa, Moja ya matatizo yaliyoripotiwa ilikuwa ni ujenzi wa faini kwenye electrodes ya separator.

Kazi ya ziada juu ya kujitenga kwa electrostatic ya North Carolina phosphate kwa kutumia kitenganishi cha aina ya roller ya mvutano

[10]Alihitimisha kuwa wakati utengano wa phosphate na quartz uliwezekana, Gharama ya kukausha ilikuwa marufuku. Hata hivyo, Kwa kuzingatia kwamba ores ya phosphate ya calcined ni kavu, Watafiti walipendekeza kuwa utengano wa umeme wa ores kama hizo unaweza kuwa inawezekana. Kutenganisha phosphates calcined ilikuwa maskini katika kazi iliyoripotiwa. Utengano ulionekana kuhusiana na ukubwa wa chembe badala ya muundo. Maboresho yaliyopendekezwa ni pamoja na matumizi ya mifumo mingine ya kutenganisha umeme, reagents ili kuongeza sifa za kuchaji chembe na ukubwa wa skrini ya karibu sana ya vifaa. Hakuna ushahidi wowote kwamba Kazi ya kufuatilia ilifanyika katika mradi huu.

Baadhi ya kazi ya awali kwa kutumia vitenganishi vya roller vya juu [11] mafanikio kuondolewa alumini na chuma misombo kutoka kukimbia-ya-madini ore kutoka Florida. Ore ilikuwa imekaushwa, Aliwaangamiza, na ukubwa wa makini kabla ya kujitenga. ya P2O5 Umakini uliongezeka kwa kiasi kikubwa kutoka 30.1% kwa 30.6% lakini kuondolewa kwa misombo ya Al na Fe kuliwezesha ahueni bora zaidi ya baadaye kwa njia za flotation. Kazi hii ilionyesha matumizi ya kitenganishi cha umeme kushughulikia tatizo na ore maalum ambayo ilipunguza usindikaji wa kawaida wa mvua.

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

Pamoja na uchunguzi juu ya mgawanyo wa vifaa vingine vingi, Ciccu na wafanyakazi wenza walijaribu kujitenga kwa aina mbalimbali za phosphate ores ikiwa ni pamoja na vyanzo kutoka India, Aljeria, Tunisia, ya Angola. [12] Utengano wa umeme ulikuwa wa riba kama mbadala wa flotation kutoka kwa mtazamo wa kiuchumi kutokana na ukweli kwamba amana kubwa za phosphates hupatikana katika mikoa ya arid. [13] Kutumia vitenganishi vya bure vya maabara na "turbocharger", Watafiti hawa waliweza kupata matokeo ya kujitenga sawa na michakato ya flotation kutoka ORES na nyimbo rahisi za gangue. Hasa, Waligundua kuwa phosphate ilishtakiwa vyema mbele ya Silica, lakini hasi mbele ya calcite. Hata hivyo, ikiwa ore ilikuwa na kiasi kikubwa cha silica na carbonate, Utengano wa electrostatic ulikuwa duni na michakato ya flotation imeonekana rahisi zaidi kwa kupata kujitenga kwa vitendo. Kutoka kwa masomo ya athari za turbocharger juu ya kuchaji chembe za mtu binafsi, Watafiti hawa walihitimisha kuwa nyenzo za gangue zinazotozwa kimsingi na mawasiliano ya chembe-chembe badala ya kuwasiliana na nyuso za turbocharger. [13] [14] Kuchaji pia ilikuwa nyeti sana kwa joto la nyenzo, na kujitenga nzuri tu kupatikana juu ya 100 ° C. Hayo, Uwepo wa nyenzo nzuri umesababisha matatizo katika kitenganishi na matokeo mazuri hutegemea ukubwa wa chembe kwa hadi safu tatu za ukubwa kabla ya kujitenga. Muhtasari wa matokeo kutoka kwa kikundi hiki unawasilishwa katika Jedwali 2. Hakuna kamili- Vitendo hivyo vinaonekana kuwa vimetekelezwa kwa kuzingatia kazi hii.

Jedwali 2. Matokeo ya uchunguzi wa Ciccu, Et. Al. kutoka kwa separators za kuanguka za maabara

Utengano wa umeme wa ore ya Misri ulisomwa na Hammoud, et al. kutumia kitenganishi cha bure cha kuanguka kwa maabara. [15] Ore kutumika zilizomo kimsingi silica na nyingine insoluble na P ya awali2O5 mkusanyiko wa 27.5%. Bidhaa iliyorejeshwa ilikuwa na P2O5 mkusanyiko wa 33% kwa a 71.5% Ufufuzi.

Utafiti wa ziada wa ore ya Misri na gangue ya siliceous ilifanywa na Abouzeid, et al. Kutumia kitenganishi cha roller ya maabara. [16] Watafiti walitaka hasa kutambua mbinu kavu za kuzingatia na / au dedust phosphate ores katika wilaya zilizo na uhaba wa maji. Utafiti huu ulipata bidhaa na 30% P2O5 kutoka kwa nyenzo ya kulisha na 18.2 % P2O5 na kupona kwa 76.3 % baada ya ukubwa wa makini wa nyenzo kwa anuwai nyembamba kati ya 0.20 mm na 0.09 mm.

Katika makala ya mapitio ya baadaye kufunika anuwai kamili ya michakato ya faida kwa kupona kwa phosphate, Abouzeid iliripoti kuwa wakati mbinu za kutenganisha umeme zilifanikiwa kuboresha ores za phosphate kwa kuondoa silica na carbonates, uwezo mdogo wa separators inapatikana mdogo matumizi yao kwa ajili ya uzalishaji wa kibiashara. [17]

Utengano wa umeme wa ores ya Florida ulisomwa hivi karibuni na Stencel na Jian kwa kutumia mtiririko wa maabara-thru bure- kitenganishi cha kuanguka. [18] Lengo lilikuwa kutambua mpango mbadala au wa ziada wa usindikaji kwa mifumo ya flotation inayotumiwa kwa muda mrefu kwani flotation haikuweza kutumika kwenye nyenzo za chini ya 105 µm. Nyenzo hii nzuri ilijazwa tu, Yaani karibu kupoteza 30% ya phosphate awali ilichimbwa. Walijaribu ore mbichi iliyokatwa, chakula kizuri cha flotation, Rougher flotation makini, na mwisho flotation makini kupatikana kutoka mimea miwili usindikaji katika Florida katika viwango vya kulisha hadi 14 kg / saa katika separator ya kiwango cha maabara. Matokeo mazuri ya kujitenga yaliripotiwa na chakula kizuri cha flotation (+0.1 mm; ~ 12% P2O5) kutoka chanzo kimoja ambacho kiliboreshwa hadi 21-23% P2O5 katika njia mbili na 81- 87% P2O5 ahueni kwa kukataa silica isiyo na nguvu. Matokeo sawa yalipatikana wakati wa tribocharging kulisha kwa kutumia bomba la kupeleka nyumatiki au chaja ya tribo-charger inayozunguka.

Utafiti wa hivi karibuni ulioripotiwa juu ya kujitenga kwa umeme wa ores za phosphate zilihusisha mifumo iliyoundwa ili kuboresha malipo ya vifaa kabla ya kuanzishwa katika kitenganishi cha kuanguka bure, Tao & Al-Hwaiti [19] ilitambua kuwa hakukuwa na matumizi ya kibiashara ya electrostatics kwa faida ya phosphate kutokana na mifumo ya chini

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

kwa njia ya, ufanisi wa chini na haja ya kufanya kazi na usambazaji mwembamba wa ukubwa wa chembe. Watafiti hawa walitaka hasa kushinda wiani wa malipo ya chembe ya chini inayohusishwa na mifumo inayotegemea chembe kwa mawasiliano ya chembe au athari kwenye mfumo rahisi wa kuchaji. Kufanya kazi na ore ya Jordan na gangue ya silica, Nyenzo hiyo ilivunjwa kwa -1.53 mm na kwa uangalifu alikataa kuondoa nyenzo hapa chini 0.045 mm. Kitenganishi kidogo cha maabara cha bure cha kuanguka kiliwekwa na chaja mpya iliyoundwa iliyoundwa na silinda ya stationary na ngoma inayozunguka, au chaja, na nafasi ya annular kati ya. Ugavi wa umeme wa nje ulitumika kutumia uwezo wa umeme kati ya ngoma inayozunguka haraka na silinda ya stationary. Baada ya kuchaji kwa kuwasiliana na ngoma inayozunguka, chembe hupita katika kitenganishi cha kawaida cha kuanguka bure. Kufanya kazi na 100 ukubwa wa kundi la gramu na kuanzia na malisho yaliyopungua P2O5 maudhui ya 23.8%, baada ya mbili hupita makini na hadi 32.11% P2O5 alikuwa amepona, ingawa tu kwa kupona kwa jumla ya 29%.

Katika jitihada za kufaidika na faini za phosphate (< 0.1 mm), Bada et al. aliajiri kitenganishi cha bure cha kuanguka na mfumo wa kuchaji unaozunguka sawa na ule wa Tao.[20]. Vifaa vya kuanzia vilikuwa kutoka kwa umakini wa flotation ulio na faini na P2O5 Ya 28.5%. Bidhaa ya 34.2% P2O5 Alipatikana lakini tena kwa kiwango cha chini cha kupona 33.4%.

Hii "kitenganishi cha bure cha triboelectrostatic cha bure" kilitumika tena kwa faida kavu ya phosphates na Sobhy na Tao. [21] Kufanya kazi na pebble ya dolomitic phosphate iliyovunjwa kutoka Florida na anuwai pana sana ya ukubwa wa chembe (1.25 mm – <0.010 mm), Makini ya phosphate na 1.8% MgO na 47% P2O5 ahueni ilizalishwa kutoka kwa kulisha kuanzia na takriban 23% P2O5 na 2.3% MgO. Matokeo bora kwenye kifaa cha maabara yalipatikana wakati wa kulisha 9 kg / saa na - 3kV inatumika kwa chaja ya rotary. Ufanisi wa kujitenga uliripotiwa kuwa mdogo na ukombozi duni wa nyenzo katika chembe kubwa na kuingiliwa kwa ukubwa tofauti wa chembe katika chumba cha kujitenga.

Matokeo bora yalipatikana wakati wa usindikaji sampuli ya kulisha flotation na usambazaji mwembamba wa ukubwa wa chembe 1 kwa 0.1 mm. Kwa P ya awali2O5 maudhui ya takriban 10%, Sampuli za bidhaa zilipatikana kwa takriban 25% P2O5 Maudhui, P2O5 Kupona kwa 90%, na kukataliwa kwa 85% ya quartz. Hii ilionyesha ufanisi ulijulikana kama bora zaidi kuliko ile iliyopatikana na kitenganishi cha bure na mfumo wa kawaida wa kuchaji kama inavyotumiwa na Stencel [18] kuonyesha faida ya chaja mpya iliyoundwa ya rotary. Usindikaji wa flotation makini yenye 31.7% P2O5 Matokeo yake ni kuwa na bidhaa kubwa kuliko 35% P2O5 na kupona kwa 82%. Uboreshaji huu ulibainika kuwa bora kuliko iwezekanavyo kwa flotation.

Kitenganishi hiki cha kiwango cha maabara na upana wa mfumo wa kujitenga 7.5 CM ilielezwa kuwa na uwezo wa 25 kg/hr, sawa na 1/3 tani / hr / mita ya upana. Hata hivyo, Athari zilizoripotiwa za kiwango cha kulisha juu ya ufanisi wa kujitenga zilionyesha kuwa utengano bora ulipatikana tu 9 kg / saa au kidogo zaidi ya theluthi moja uwezo wa jina la mfumo.

Jumla, Kazi ya awali juu ya uboreshaji wa electrostatic ya ores ya phosphate imekuwa mdogo na malipo ya jamaa ya gangue ngumu na ushawishi wa uharibifu wa athari za ukubwa wa chembe, Hasa kwa, Matokeo ya faini. Kazi kubwa ilihusisha vifaa vya maabara tu bila uthibitisho kwamba kiwango cha kibiashara, Vifaa vinavyoendeshwa kwa kuendelea vinaweza kutumika. Hayo, uwezo mdogo wa vifaa vya mchakato wa electrostatic vilivyopatikana vimefanya maombi ya kibiashara kuwa yasiyo ya kiuchumi.

2. Mipaka ya michakato ya kawaida ya kutenganisha electrostatic

Mifumo ya kujitenga ya roller electrostatic kama inavyotumiwa na Groppo [10] na Kouloheris et al. [11] hutumiwa kawaida kwa kuboresha vifaa anuwai wakati sehemu moja ni ya kondakta zaidi kuliko wengine. Katika michakato hii, vifaa lazima viwasiliane na ngoma au sahani ya chini kwa kawaida baada ya chembe za vifaa kutozwa vibaya na kutokwa kwa corona. Vifaa vya kufanya vitapoteza malipo yao haraka na kutupwa kutoka kwenye ngoma. yasiyo ya- Vifaa vya conductive vinaendelea kuvutiwa na ngoma kwani malipo yatapungua polepole zaidi na itaanguka au kupigwa kutoka kwa ngoma baada ya kujitenga na nyenzo za kufanya.

Mchoro ufuatao (Kielelezo 2) inaonyesha sifa za msingi za aina hii ya separator. Michakato hii ni

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

mdogo katika uwezo kutokana na mawasiliano yanayohitajika ya kila chembe kwa ngoma au sahani. Ufanisi wa vitenganishi hivi vya ngoma pia ni mdogo kwa chembe za 0.1mm au ukubwa mkubwa kwa sababu ya hitaji la kuwasiliana na sahani iliyo na msingi na mienendo ya mtiririko wa chembe inayohitajika. Particles ya ukubwa tofauti pia kuwa na mienendo tofauti mtiririko kutokana na madhara inertial na kusababisha mgawanyiko degraded.

Kielelezo 2: Kitenganishi cha umeme cha Drum (Mzee na Yan, 2003 [22]

Maombi ya jaribio la mdogo kwa faida ya phosphate ni kwa sababu ya asili isiyo ya kufanya ya phosphates na nyenzo za kawaida za gangue. Kouloheris aliona hasa kuondolewa kwa chuma na alumini iliyo na chembe ambazo, Kwa sababu ya asili yao ya mwenendo, "Kutupwa" kutoka kwa roller. Uwepo wa aina hii ya nyenzo katika ores phosphate si kawaida. Groppo alibainisha kuwa nyenzo pekee ambayo ilikuwa "imefungwa" kwa roller kama "isiyo ya mtekaji" ilikuwa faini, kuonyesha kujitenga kwa ukubwa wa chembe badala ya muundo wa nyenzo. [9] Kwa ubaguzi wa nadra iwezekanavyo, Phosphate ores si amenable kwa faida na high mvutano roller separators.

Vitenganishi vya roller ya ngoma pia vimetumika katika usanidi ambao unategemea kuchaji triboelectric ya chembe badala ya kuchaji iliyosababishwa na ionization inayosababishwa na uwanja wa juu watension. Moja au zaidi electrodes nafasi juu ya ngoma, kama vile electrode ya "tuli" iliyoonyeshwa katika Kielelezo 2, hutumiwa "kuinua" chembe za malipo tofauti kutoka kwa uso wa ngoma. Mfumo kama huo ulitumiwa na Abouzeid, et al. [16] ambao waligundua kuwa ufanisi wa kujitenga ulibadilishwa kulingana na polarity na kutumika voltage ya electrodes tuli. Mchakato wa Johnson [1] kutumika tofauti nyingine ya ngoma roller separator. Hata hivyo, uwezo mdogo na ufanisi wa mfumo mmoja wa roller husababisha mifumo ngumu sana kama ilivyoonyeshwa katika Kielelezo 1. Kama ilivyoelezwa hapo juu, inaonekana kuwa utata huu na ufanisi wa jumla wa mchakato ulipunguza sana matumizi yake.

Kutengana kwa Triboelectrostatic sio tu kwa kujitenga kwa conductive / vifaa visivyo vyaconductive lakini hutegemea jambo la uhamisho wa malipo kwa mawasiliano ya msuguano ya vifaa na kemia ya uso isiyo sawa. Jambo hili limetumika katika michakato ya kujitenga ya "kuanguka bure" kwa miongo kadhaa. Mchakato kama huo umeonyeshwa katika Kielelezo 3. Vipengele vya mchanganyiko wa chembe kwanza huendeleza mashtaka tofauti kwa kuwasiliana ama na uso wa chuma, Kama katika tribo-charger, au kwa chembe ya mawasiliano ya chembe, kama katika kifaa cha kulisha kitanda kilicho na maji. Kama chembe zinaanguka kupitia

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

Sehemu ya umeme katika eneo la umeme, trajectory ya kila chembe inatengwa kuelekea electrode ya malipo kinyume. Baada ya umbali fulani, mapipa ya ukusanyaji hutumiwa kutenganisha mito. Ufungaji wa kawaida unahitaji hatua nyingi za separator na recycle ya sehemu ya middling. Vifaa vingine hutumia mkondo wa gesi ili kusaidia kufikisha chembe kupitia eneo la electrode.

Kielelezo 5: "Kuanguka bure" kitenganishi cha triboelectrostatic

Badala ya kutegemea tu chembe ya mawasiliano ya chembe ili kushawishi uhamishaji wa malipo, Mifumo mingi ya aina hii hutumia sehemu ya "chaji" inayojumuisha nyenzo iliyochaguliwa na au bila voltage iliyotumika ili kuongeza kuchaji chembe. Katika miaka ya 1950, Lawver alichunguza kwa kutumia vifaa mbalimbali ikiwa ni pamoja na kinu cha nyundo na kinu cha fimbo ili kuchaji nyenzo kati ya hatua za kujitenga [4] pamoja na chaja rahisi za sahani za vifaa anuwai. [5] [6] Hata hivyo, Lawver alihitimisha kuwa joto la nyenzo lilikuwa la umuhimu mkubwa na uhamishaji wa malipo ya chembe juu ya joto la kawaida lilitoa matokeo bora kuliko matumizi ya chaja. Ciccu et al. [12] kuchunguza kiwango cha jamaa cha uhamisho wa malipo na kuhitimisha kuwa nyenzo ndogo za gangue zilizopatikana malipo hasa kupitia mawasiliano ya chembe-chembe kutokana na uwezekano mdogo wa mzunguko wa athari na sahani ya chaja. Hii inaonyesha kikomo kwa matumizi ya mifumo ya chaja: chembe zote lazima ziwasiliane na uso wa chaja ili kiwango cha kulisha lazima kiwe cha chini. Mawasiliano yanaweza kuboreshwa kwa kutumia hali ya msukosuko kwa kufikisha nyenzo au kwa kutumia chaja kubwa ya kusonga ya eneo la uso. Kazi ya hivi karibuni ya Tao [19] ya Bada [20] na ya Sobhy [21] tumia chaja maalum iliyoundwa inayozunguka na voltage iliyotumika lakini tu kwenye kitenganishi cha maabara ndogo sana. Wakati muundo huu wa chaja ulioboreshwa umeonyeshwa kuwa bora kuliko mifumo ya zamani, Uwezo wa usindikaji wa mifumo hii bado ni mdogo sana. [21]

Aina hii ya separator ya bure ya kuanguka pia ina mapungufu katika ukubwa wa chembe ya nyenzo ambayo inaweza kusindika. Mtiririko ndani ya eneo la elektroni lazima udhibitiwe ili kupunguza misukosuko ili kuepuka "kutengana" kwa kujitenga. trajectory ya chembe nzuri ni zaidi athari na turbulence tangu aerodynamic Drag vikosi juu ya chembe faini ni kubwa zaidi kuliko nguvu gravitational na electrostatic. Tatizo hili linaweza kushinda kwa kiwango ikiwa nyenzo zilizo na kiwango cha ukubwa wa chembe nyembamba zinachakatwa. Mengi ya utafiti uliojadiliwa hapo juu ni pamoja na vifaa vya uchunguzi wa awali katika safu tofauti za ukubwa ili kuboresha kujitenga. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Dodoma

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

Tofauti ya 8 kwa 20 kV. Ukanda wa, ambayo imetengenezwa kwa plastiki isiyo ya kawaida, ni mesh kubwa na kuhusu 60% Eneo la wazi. Chembe zinaweza kupita kwa urahisi kupitia mashimo kwenye ukanda. Baada ya kuingia kwenye pengo kati ya electrodes chembe zilizochajiwa vibaya zinavutiwa na vikosi vya uwanja wa umeme kwa electrodes nzuri za chini. Chembe zilizochajiwa vyema zinavutiwa na electrode ya juu iliyoshtakiwa vibaya. Kasi ya ukanda wa kitanzi unaoendelea ni tofauti kutoka 4 kwa 20m/s. Jiometri ya nyuzi za mwelekeo wa msalaba hutumika kufagia chembe kutoka kwa electrodes zinazowasogeza kuelekea mwisho sahihi wa kitenganishi na kurudi kwenye eneo la juu la shear kati ya sehemu zinazosonga kinyume za ukanda. Kwa sababu wiani wa nambari ya chembe ni juu sana ndani ya pengo kati ya electrodes (takriban moja- ya tatu kiasi kinachukuliwa na chembe) na mtiririko ni nguvu sana agitated, Kuna mgongano mwingi kati ya chembe na kuchaji bora hutokea kila wakati katika eneo la kujitenga. Mtiririko wa kukabiliana na sasa unaosababishwa na sehemu za ukanda zinazosonga kinyume na kurudia tena na kutenganisha tena huunda utengano wa sasa wa hatua nyingi ndani ya vifaa moja. Kuchaji na kuchaji kwa chembe ndani ya kitenganishi huondoa mfumo wowote wa "charger" unaohitajika kabla ya kuanzisha nyenzo kwa kitenganishi, hivyo kuondoa kizuizi kikubwa juu ya uwezo wa separators nyingine electrostatic. Matokeo ya kitenganishi hiki ni mito miwili, Makini na mabaki, bila mpangilio Streams. Ufanisi wa kitenganishi hiki umeonyeshwa kuwa sawa na takriban hatua tatu za kujitenga kwa bure na middlings recycle.

Madini Mwisho

Kielelezo 7: Msingi wa Kitenganishi cha Ukanda wa STET

Kutenganisha kwa ufanisi sana kwa chembe chini ya 0.5 mm hufanya hii kuwa chaguo bora na iliyothibitishwa kwa kujitenga kwa faini (Mavumbi) kutoka kwa operesheni ya kusaga kavu ya potash. Kitenganishi cha STET kinaweza kuchakata anuwai ya ukubwa wa chembe kwa ufanisi bila hitaji la uainishaji katika safu nyembamba za saizi. Kwa sababu ya uchungu wa nguvu, Kiwango cha juu cha shear kati ya mikanda ya kusonga, na uwezo wa kushughulikia chembe nzuri sana (<0.001 mm) kitenganishi cha ST kinaweza kuwa na ufanisi katika kutenganisha phosphate ore slimes ambapo separators nyingine za electrostatic zimeshindwa.

3.1 Gharama za mitaji na uendeshaji

Utafiti wa gharama ya kulinganisha uliagizwa na STET na uliofanywa na Soutex Inc. [25] Soutex ni kampuni ya uhandisi ya Quebec Canada yenye uzoefu mkubwa katika flotation ya mvua na tathmini ya mchakato wa kujitenga kwa umeme na kubuni. Utafiti huo ulilinganisha mji mkuu na gharama za uendeshaji wa mchakato wa kujitenga kwa ukanda wa triboelectrostatic na flotation ya kawaida ya froth kwa uzuri wa ore ya chini ya barite. Gharama za uendeshaji zilikadiriwa kujumuisha kazi ya uendeshaji, Matengenezo, Nishati (umeme na mafuta), na matumizi (k.m, gharama za reagent za kemikali kwa flotation). Gharama za pembejeo zilitokana na maadili ya kawaida ya mmea wa hypothetical ulio karibu na Mlima wa Vita, Nevada USA. Gharama ya jumla ya umiliki zaidi ya miaka kumi ilihesabiwa kutoka kwa mji mkuu na gharama za uendeshaji kwa kuchukua

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

8% kiwango cha punguzo. Matokeo ya kulinganisha gharama yapo kama asilimia jamaa katika Jedwali 3. Jedwali 3. Ulinganisho wa Gharama kwa Usindikaji wa Barite

Gharama ya jumla ya ununuzi wa vifaa vya mtaji kwa mchakato wa kujitenga kwa ukanda wa triboelectrostatic ni kidogo kidogo kuliko kwa flotation. Hata hivyo wakati jumla ya matumizi ya mtaji ni mahesabu ya ni pamoja na ufungaji wa vifaa, Gharama za umeme na umeme, na gharama za ujenzi wa mchakato, Tofauti ni kubwa. Jumla ya gharama ya mtaji kwa mchakato wa kutenganisha ukanda wa triboelectrostatic ni 63.2% ya gharama ya mchakato wa flotation. Gharama ya chini sana kwa mchakato wa kavu matokeo kutoka kwa karatasi rahisi ya mtiririko. Gharama za uendeshaji kwa mchakato wa kujitenga kwa ukanda wa triboelectrostatic ni 75.5% ya mchakato wa flotation kutokana na mahitaji ya chini ya wafanyakazi wa uendeshaji na matumizi ya chini ya nishati.

Gharama ya jumla ya umiliki wa mchakato wa kujitenga kwa ukanda wa triboelectrostatic ni kidogo sana kuliko kwa flotation. Mwandishi wa utafiti, Soutex Inc., alihitimisha kuwa mchakato wa kujitenga kwa ukanda wa triboelectrostatic hutoa faida dhahiri katika CAPEX, OPEX, na unyenyekevu wa uendeshaji.

4. Muhtasari

Wakati faida ya ores phosphate na michakato kavu electrostatic imekuwa walijaribu na watafiti mbalimbali tangu 1940 kumekuwa na matumizi ya kikomo sana ya michakato hiyo kwa kiwango cha kibiashara. Mafanikio madogo yametokana na sababu mbalimbali zinazohusishwa na miundo ya mifumo ya separator na utata wa ores.

Maandalizi ya chakula (Joto, uainishaji wa ukubwa, Wakala wa masharti) Ina athari kubwa kwa utendaji wa mifumo ya kujitenga. Fursa za kufanya kazi zaidi katika eneo hili, Hasa utafutaji wa mawakala wa hali ya kemikali ili kuongeza malipo tofauti ya chembe ili kuwezesha ufanisi mkubwa katika kujitenga baadaye. Matumizi ya mawakala kama hao wa kurekebisha malipo inaweza kusababisha michakato ambayo inaweza kufanikiwa kufaidika ores na nyenzo ngumu za gangue, ikiwa ni pamoja na silicates na carbonates.

Wakati kazi inaendelea kuboresha njia hizi, mapungufu ya msingi juu ya mifumo ya kawaida electrostatic ni pamoja na uwezo, Inahitajika kwa hatua nyingi kwa ajili ya kuboresha kutosha ya ore, na matatizo ya kiutendaji yanayosababishwa na faini. In order for viable commercial-scale applications of the demonstrated laboratory techniques, significant improvements must be made to assure reliable, continuous operation without degradation of efficiency.

The STET triboelectric separator provides the mineral processing industry a means to beneficiate fine materials with an entirely dry technology. Mchakato wa kirafiki wa mazingira unaweza kuondoa usindikaji wa mvua na kukausha inahitajika ya nyenzo za mwisho. The STET process operates at high capacity – up to 40 tani kwa saa kwa mashine ya compact. Kitenganishi cha STET kinaweza kuchakata anuwai ya ukubwa wa chembe kwa ufanisi bila hitaji la uainishaji katika safu nyembamba za saizi. Kwa sababu ya uchungu wa nguvu, Kiwango cha juu cha shear kati ya mikanda ya kusonga, na uwezo wa kushughulikia chembe nzuri sana (<0.001 mm) the STET separator might be effective in separating slimes from phosphate ores where other electrostatic separators have failed. Matumizi ya nishati ni ya chini, takriban 1-2 kWh/tonnes of material processed. Kwa kuwa uzalishaji pekee wa mchakato ni vumbi, permitting is typically relatively easy.

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

Marejeo

[1]H. B. Johnson, Processing of concentrating Phosphate Bearing Minerals, Patent ya Marekani # 2,135,716, Novemba, 1938

[2]H. B. Johnson, Processing of concentrating Phosphate Bearing Minerals, Patent ya Marekani # 2,197,865, Aprili, 1940.

[3]O.C. Ralston, Electrostatic Separation of Mixed Granular Solids, Elsevier Publishing Company, out of print, 1961.

[4]J.E. Lawver, Ore Beneficiation Method Patent ya Marekani 2723029 Novemba 1955

[5]J.E. Lawver, Beneficiation of Non-metallic Madini. Patent ya Marekani 2,754,965 Julai 1956

[6]J.E. Lawver, Beneficiation of Phosphate Ores Patent ya Marekani 3,225,923 Dec 1965

[7]C. C. Kupika, Beneficiation Method and Apparatus Therefore, Patent ya Marekani # 2,738,067, Machi, 1956

[8]J.E. Lawver, Beneficiation of Non-metallic Madini. Patent ya Marekani 2,805,769 Septemba 1957

[9]D. G. Freasby, Free-fall electrostatic separation of phosphate and calcite particles, Minerals Research Laboratory Progress Report, Desemba, 1966

[10]J.G. Groppo, Electrostatic separation of North Carolina phosphates, North Carolina State University Minerals Research Laboratory Report

# 80-22-P, 1980

[11]A.P. Kouloheris, M.S. Huang, Dry extraction and purification of phosphate pebbles from run-of-mine rock, Patent ya Marekani # 3,806,046, Aprili 1974

[12]R. Ciccu, C. Delfa, G.B. Alfanu, P. Carbini, L. Curelli, P. Saba1972 Some tests of the electrostatic separation applied to phosphates with carbonate gangue’, International Mineral Processing Congress, University of Cagliari, Italy

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

[14]R. Ciccu, M. Ghiani, G. Ferrara Selective tribocharging of particles for separation, KONA Powder and Particle Journal 1993, 11, 5-15.

[15]N.S. Hammoud, A.E. Khazback, M.M. Ali, 1977 A process to upgrade the lean non-oxidized complex phosphates of Abu Tartur Plateau

(Western desert)". International Mineral Processing Conference.

[16]A.Z.M. Abouzeid, A.E. Khazback, S.A. Hassan, Upgrading of phosphate ores by electrostatic separation, Changing Scopes of Mineral Processing, 1996, 161-170.

[17]A.Z.M. Abouzeid, Physical and thermal treatment of phosphate ores – An overview, Shajara ya kimataifa ya usindikaji wa madini, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M. Stencel, X. Jiang Usafiri wa mapafu, Triboelectric Beneficiation kwa ajili ya Florida Phosphate Viwanda, Final Report prepared for the Florida Institute of Phosphate Research, FIPR Project 01-02-149R, Desemba 2003.

[19]D. Tao, M. Al-Hwaiti, Beneficiation study of Eshidiya phosphorites using a rotary triboelectrostatic separator, Mining Science and Technology 20 (2010) Pp. 357-364.

[20]S. O. Bada, I.M. Falcon, R.M.S. Falcon, C.P, Bergmann, Feasibility study on triboelectrostatic concentration of <105µm phosphate ore. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Mei 2012, 112, 341-345.

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

[22]J. Mzee, E. Yan, 2003. “eForce.- Newest generation of electrostatic separator for the minerals sands industry.” Heavy Minerals Conference, Johannesburg, Taasisi ya Madini ya Afrika Kusini na Metallurgy.

[23]L. Bidhaa, P-M. Beier I. Stahl,Utenganisho wa Electrostatic, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

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

[25]J.D. Bittner, K.P. Flynn, F.J. Hrach, Expanding applications in dry triboelectric separation of minerals, Proceedings of the XXVII International Mineral Processing Congress – IMPC 2014, Santiago, Chile, Oktoba 20 – 24, 2014.