Elektrostatik Beneficiation fosfat cevheri: Son çalışma ve tartışma bir doğaçlama ayırma sistemi gözden geçirme

Mevcut online at www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Procedia mühendislik 00 (2015) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

3rd Uluslararası Fosfat Endüstrisinde İnovasyon ve Teknoloji Sempozyumu

Fosfat cevherlerinin elektrostatik filikasyonu: Geçmiş çalışmaların gözden geçirilmesi

ve geliştirilmiş bir ayırma sisteminin tartışılması

J.D. Bittnerbir, S.A.Gasiorowskibir, F.J.Hrachbir, H. Guicherdb*

birST Denklik ve Teknoloji LLC, Needham, Massachusetts, ABD

BST ekipman & Technology LLC, Avignon, Fransa

Soyut

Fosfat cevherlerinin kuru elektrostatik prosesler le beneficiation 1940 yılından bu yana çeşitli araştırmacılar tarafından teşebbüs edilmiştir. Fosfat geri kazanımı için kuru proseslerin geliştirilmesinin altında yatan nedenler, bazı kurak bölgelerdeki sınırlı miktardaki su, yüzdürme kimyasal maliyetleri, ve atıksu arıtma maliyetleri. Elektrostatik süreçleri flotasyon tam bir alternatif sağlamak değil iken, para cezaları/şlamlarına içeriği cevheri flotasyon önce azaltılması gibi bazı akışlar için ek olarak uygun olabilir, flotasyon atıklarının kayıp ürün kurtarılması için işlenmesi, ve çevresel etkileri en aza indirmek. Laboratuvar terazilerinde hem yüksek gerilim silindiri hem de serbest düşme ayırıcıları kullanılarak çok çalışma yapılırken, ticari kurulum tek kanıt circa olduğunu 1940 Pierce Mine FL'de "Johnson" süreci; Elektrostatik mevcut ticari kullanım literatüründe hiçbir kanıt yoktur, kurak bölgelerde kullanılmak üzere kuru süreçlere olan yoğun ilgi devam etse de. Rapor edilen çeşitli araştırma projeleri, yem hazırlığının (Sıcaklık, boyut sınıflandırması, klima ajanları) performans üzerinde önemli bir etkisi vardır. Bazı iyi ayırmalar fosfatlardan silika nın çıkarılmasıyla sağlanmış olsa da, ve fosfatkalsit ve dolomit daha az örnek ile, birden fazla yabancı madde bulunduğunda sonuçlar daha az pozitif. Araştırma çalışmaları daha da bu yöntemleri rafine devam ediyor, ancak konvansiyonel elektrostatik sistemlerdeki temel sınırlamalar düşük kapasite, cevherin yeterli şekilde yükseltilmesi için birden fazla aşama ya da, ve para cezalarının neden olduğu operasyonel sorunlar. Bu sınırlamaların bazıları triboelektrik kayış ayırıcısı da dahil olmak üzere yeni elektrostatik süreçler tarafından aşılabilir.

© 2015 Yazarlar. Elsevier Ltd tarafından yayımlandı.

SYMPHOS Bilimsel Komitesi'nin sorumluluğunda hakemlik 2015.

Anahtar kelimeler: fosfat, Elektrostatik; Ayrılık; mineraller; ince parçacıklar; kuru proses

*İlgili Yazar: Tel: +33-4-8912-0306 E‑posta Adres: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Yazarlar. Elsevier Ltd tarafından yayımlandı.

SYMPHOS Bilimsel Komitesi'nin sorumluluğunda hakemincelemesi 2015.

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

1. Fosfat cevherlerinin elektrostatik benipliği ile ilgili bildirilen çalışma

Doğal cevherlerden fosfat konsantrasyonu uzun zamandır bazen önemli miktarda su kullanılarak çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilmiştir.. Ancak, dünya çapında çeşitli fosfat yataklarında su sıkıntısı nedeniyle, yanı sıra izin ve atıksu arıtma maliyetlerinin artırılması, etkili bir gelişme, ekonomik kuru süreç son derece arzu edilir.

Fosfat cevherlerinin kuru elektrostatik işleme yöntemleri önerilmiş ve üzerinde küçük ölçeklerde gösterilmiştir 70 yıl. Ancak, bu yöntemlerin ticari uygulamaları çok sınırlı olmuştur. "Johnson süreci" [1] ticari olarak kullanılmıştır başlangıç 1938 Pierce Florida ABD yakınlarındaki Amerikan Tarım Kimyasalları Şirketi fabrikasında bir süre için. Bu işlem çok karmaşık bir silindir elektrot serisi kullandı. (Şekil 1) deslimed yıkıntı atıklarından fosfat geri kazanımının çok aşamalı konsantrasyonu için, yüzdürme öncesi konsantreleri, veya yüzdürme atıkları. Ile başlayan 15.4% P2O5 ve 57.3% ince atıklarda çözünmez malzeme, boyut sınıflandırmasının bir kombinasyonu ile, zayıflama, ve kurutulmuş atıkların ön koşullandırma, malzeme ile 33.7% P2O5 ve sadece 6.2% çözünmez kurtarıldı. Başka bir örnekte, ile yüzdürme atıklarının yükseltilmesi 2.91% P2O5 bir ürün ile sonuçlandı 26.7% P2O5 bir ile 80% Kurtarma. Johnson, yüksek fosfat derecesi ve geri kazanımı elde etmek için genellikle fosfat yüzdürmede kullanılan kimyasal reaktiflerle yıkıntı atıklarının tedavisinin gerekli olduğunu gözlemledi.. O özellikle reaktif olarak fuel oil ve yağ asitlerinin etkinliğini bahseder.

Şekil 1, Johnson proses cihazları ve akış şeması ABD Patent 2,135,716 ve 2,197,865, 1940 [1][2]

Bu ticari kurulum literatürde yaklaşık olarak atıfta iken 1938, bu işlemin ne kadar kapsamlı veya ne kadar süreyle kullanıldığı belli değildir. Kadar elektrostatik ayırmaların durumu özetinde 1961, O. C. Ralston

[3]beş büyük Johnson ayırıcılar hakkında her işlem yüklü olduğunu yazıyor 10 ton/saat -20 örgü besleme. Her ayırıcı oldu 10 uygulanan gerilim ile yüksek rulo 20 kV. Ralston'a göre Florida'da elektrostatik kullanan başka ticari ölçekli fosfat konsantratörleri kurulmamamıştı.. Proses ekipmanı açıklamasına göre, yazarlar

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

sürecin genel kapasitesinin diğer süreçlerin kapasitesine göre oldukça düşük olduğu sonucuna varmışlardır., ıslak yüzdürme gibi. Düşük kapasite ve Florida'da ıslak madencilik yem cevheri kurutma maliyetleri 1940'larda ve 1950'lerde sürecin daha fazla uygulama sınırlamak için büyük olasılıkla nedenidir.

1950'li ve 1960'lı yıllarda Uluslararası Mineraller için çalışanlar & Kimyasallar Corporation (ımc) mineral iyilemi için kuru elektrostatik ayırma işlemlerinin uygulanması incelenmiştir. Floridian fosfat cevheri işleme IMC özellikle ilgi oldu. IMC çalışması, bazen çekiç veya çubuk değirmeni gibi bir karıştırıcı veya darbeciden geçerek geliştirilmiş parçacık şarjı ile serbest düşüş ayırıcı tasarımını kullandı. [4] Sonraki bir patent [5] farklı malzemelerin şarj cihazları kullanarak ayırma bazı geliştirme dahil, serinin son patent olsa

[6]sonucuna vardığı yüksek sıcaklıkta şarj edilen partikül kontak (>70°F) bir şarj sistemi kullanarak daha etkili oldu. Bu patentlerde bildirilen sonuçların temsili örnekleri Tablo'da gösterilmiştir 1.

Tablo 1. Uluslararası Mineraller'den bildirilen sonuçlar & Kimyasal Patentler 1955-1965

Çeşitli IMC patentleri parçacık boyutunun etkisini inceledi, bağımsız olarak çeşitli ekran kesimişleme dahil, çok az iş çok iyi yer rağmen (<45 µm) Parçacık. Örnek koşullandırma çok çeşitlidir, sıcaklık ayarı dahil, ön yıkama ve kurutma, ve farklı kurutma yöntemleri (dolaylı kurutma, flaş kurutma, belirli IR dalga boyu aralıklarına sahip ısı lambaları). Farklı yabancı lıklar (i.e. silikatlar karşı karbonatlar) ayırmayı optimize etmek için farklı kullanım ve ön işlem yöntemleri gerektir. Patent açıklamalarından IMC'nin ticari ölçekte bir süreç geliştirmeye çalıştığı açık olmakla birlikte, literatür taraması, böyle bir kurulumun herhangi bir IMC sitesinde inşa edildiğini ve işletildiğini göstermez..

1960'lı yıllarda Özellikle Kuzey Carolina'dan gelen fosfat cevherleri içeren karbonat üzerine çalışma North Carolina State University Mineraller Araştırma Laboratuvarı'nda gerçekleştirildi, [9] Çok dar bir boyut aralığında laboratuvar ölçekli serbest düşüş ayırıcısı ve zemin kabuğu karbonat ve fosfat çakıl yüzdürme konsantresi sentetik bir karışımı nı kullanarak (-20Hedef +48 kafes), araştırma gösterdi ki önkoşul bir asit scrub veya yağ asitleri ile malzeme pozitif ya da negatif olarak fosfat göreli yükü etkiledi. Nispeten keskin ayırmalar elde edildi. Ancak, önemli miktarda para cezası içeren doğal bir cevher kullanırken, sadece kötü ayrılıklar mümkün oldu. Flotasyon yükseltmesi ile bir kalıntıdan en iyi bildirilen ayırma2O5 konsantrasyonu 8.2% bir ürün kurtarıldı 22.1% P2O5. Kurtarma düzeyi bildirilmedi. Özellikle, bildirilen zorluklardan biri ayırıcı elektrotlar üzerinde para cezaları birikme oldu.

Yüksek gerilim silindir tipi ayırıcı kullanılarak Kuzey Carolina fosfatının elektrostatik ayrıştırma çalışması

[10]fosfat ve kuvars ın ayrılması mümkün olmakla birlikte, kurutma maliyeti engelleyici oldu. Ancak, kalsinli fosfat cevherlerinin kuru olduğu göz önüne alındığında, araştırmacılar bu tür cevherlerin elektrostatik ayrıştırılmasının mümkün olabileceğini ileri sürmüşlerdir.. Bildirilen çalışmada kalsinli fosfatların ayrılması zayıftı. Ayırma kompozisyon yerine parçacık boyutu ile ilgili olduğu ortaya çıktı. Önerilen iyileştirmeler diğer elektrostatik ayırma sistemlerinin kullanımını da içeriyordu., partikül şarj özelliklerini ve malzemelerin çok yakın ekran boyutlandırmasını geliştirmek için reaktifler. Herhangi bir kanıt yoktur bu projede takip çalışmaları gerçekleştirildi.

Yüksek gerilimli silindir ayırıcılar kullanarak biraz daha erken çalışma [11] Florida'dan maden cevherinden alüminyum ve demir bileşikleri başarıyla kaldırıldı. Cevher kurudu., Ezilmiş, ve ayırmadan önce dikkatlice boyutlandırılır. The P2O5 konsantrasyonu marjinal olarak artırıldı 30.1% Hedef 30.6% ama Al ve Fe bileşiklerinin kaldırılması yüzdürme yöntemleri ile çok daha iyi bir sonraki kurtarma sağladı. Bu çalışma, sınırlı konvansiyonel ıslak işleme belirli bir cevher ile ilgili bir sorunu gidermek için bir elektrostatik ayırıcı kullanımı gösterdi.

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

Diğer birçok malzemenin ayrılması ile ilgili araştırmalar ile birlikte, Ciccu ve iş arkadaşları Hindistan kaynakları da dahil olmak üzere fosfat cevherleri çeşitli ayırma test, Cezayir, Tunus, ve Angola. [12] Elektrostatik ayrışma, kurak bölgelerde büyük fosfat yataklarının bulunması nedeniyle ekonomik açıdan yüzdürmeye alternatif olarak ilgi çekiciydi.. [13] "Turboşarjlı" laboratuvar ölçekli serbest düşme ayırıcıları kullanma, bu araştırmacılar nispeten basit gangue kompozisyonları ile cevherlerden yüzdürme süreçlerine benzer ayırma sonuçları elde edebildiler. Özellikle, fosfatın silika varlığında pozitif olarak yüklendiğini buldular., ancak kalsit varlığında negatif. Ancak, cevher hem silika hem de karbonat önemli miktarda içeriyorsa, elektrostatik ayırma zayıftı ve yüzdürme işlemleri pratik ayrıştırma elde etmek için daha esnek olduğunu kanıtladı. Turboşarjın tek tek parçacıkların şarj edilmesi üzerindeki etkilerinin çalışmalarından, bu araştırmacılar, gangue materyalinin turboşarj yüzeyleri ile temas yerine öncelikle parçacık-parçacık teması ile yüklendi. [13] [14] Şarj malzemesi sıcaklığına karşı da son derece hassastı, iyi bir ayırma ile sadece 100°C'nin üzerinde elde edilebilir. Ayrıca, ince malzemenin varlığı ayırıcıda sorunlara neden olur ve iyi sonuçlar ayırmadan önce üç boyut aralığına kadar olan parçacıkların dikkatli boyutlandırılmasına bağlıdır. Bu gruptan elde edilen sonuçların bir özeti Tablo'da sunulmuştur 2. Tam yok- ölçek uygulamaları bu çalışmaya dayalı olarak uygulanmış gibi görünüyor.

Tablo 2. Ciccu'dan bildirilen sonuçlar, et. al. laboratuvar ölçekli serbest düşüş ayırıcılarından

Mısır cevherinin elektrostatik ayrımı Hammoud tarafından incelendi, ve ark. laboratuvar ölçeğinde serbest düşüş ayırıcısı kullanarak. [15] Kullanılan cevher öncelikle silika ve diğer çözünmez bir başlangıç P ile içerdiği2O5 konsantrasyonu 27.5%. Kurtarılan ürünün P2O5 konsantrasyonu 33% bir ile 71.5% Kurtarma.

Öncelikle silisli gangue ile bir Mısır cevheri ek bir çalışma Abouzeid tarafından yapılmıştır, ve ark. bir laboratuvar silindir ayırıcısı kullanarak. [16] Araştırmacılar özellikle su sıkıntısı olan bölgelerde fosfat cevherlerini yoğunlaştırıcı ve/veya tozunu almak için kuru teknikler belirlemeye çalıştılar.. Bu çalışmada bir ürün elde 30% P2O5 ile bir yem malzemesinden 18.2 % P2O5 bir kurtarma ile 76.3 % arasında dar bir aralıkta malzeme dikkatli boyutlandırma sonra 0.20 mm ve 0.09 mm.

Fosfat geri kazanımı için tüm iyilik süreçlerini kapsayan bir sonraki inceleme makalesinde, Abouzeid, elektrostatik ayırma teknikleri nin silika ve karbonatları çıkararak fosfat cevherlerini yükseltmede başarılı olduğunu bildirdi., mevcut ayırıcıların düşük kapasite ticari üretim için kullanımlarını sınırlı. [17]

Florida cevherlerinin elektrostatik ayrışması stencel ve Jian tarafından son zamanlarda bir laboratuvar akışı-thru ücretsiz kullanılarak incelenmiştir- düşme ayırıcısı. [18] Amaç, uzun süredir kullanılan yüzdürme sistemlerine alternatif veya tamamlayıcı bir işleme şeması belirlemekti, çünkü yüzdürme 105 µm. Bu ince malzeme sadece toprak dolgulu oldu, neredeyse bir kayıp la sonuçlanan 30% fosfatın başlangıçta. Onlar deslimed ham cevheri test, ince yüzdürme beslemesi, pürüzlü yüzdürme konsantresi, ve son yüzdürme konsantreleri kadar yem oranları florida iki işleme tesislerinden elde 14 laboratuvar ölçeğinde bir ayırıcıda kg/saat. İnce yüzdürme beslemesi ile iyi ayırma sonuçları bildirilmiştir (+0.1 mm; ~ P2O5) yükseltilmiş bir kaynaktan 21-23% P2O5 ile iki geçişte 81- 87% P2O5 öncelikle çözünmez silika reddederek kurtarma. Benzer sonuçlar, pnömatik bir taşıma tüpü veya dönen tribo şarj cihazı kullanarak beslemenin tribocharging'i iletilirken elde edilmiştir..

Fosfat cevherlerinin elektrostatik ayrıştırılması yla ilgili en son rapor edilen araştırma, serbest düşme ayırıcısına girmeden önce malzemelerin şarjını daha iyi optimize etmek için tasarlanmış sistemleri içeriyordu., Tao ve Al-Hwaiti [19] düşük sistemler nedeniyle fosfat yararlanıcılığı için elektrostatik ticari kullanım olmadığını tespit

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

Verim, düşük verimlilik ve dar partikül boyutu dağılımları ile çalışma ihtiyacı. Bu araştırmacılar özellikle parçacık temas veya basit bir şarj sistemi üzerinde etkisi parçacık bağlı sistemler ile ilişkili düşük parçacık yük yoğunluğu aşmak için çalıştı. Öncelikle silika gangue ile ürdün cevheri ile çalışma, malzeme için ezilmiş oldu -1.53 mm ve dikkatle aşağıdaki malzeme kaldırmak için reddedildi 0.045 mm. Küçük bir laboratuvar ölçekli serbest düşme ayırıcı sabit bir silindir ve dönen bir tambur ile tasarlanmış yeni tasarlanmış döner şarj cihazı ile donatılmıştır, veya şarj cihazı, ve arasında bir anüler boşluk. Bir dış güç kaynağı hızlı dönen tambur ve sabit silindir arasında bir elektrik potansiyeli uygulamak için kullanılmıştır. Dönen tamburla temas ederek şarj ettikten sonra, parçacıklar geleneksel bir serbest düşüş ayırıcıiçine geçmek. Birlikte çalışmak 100 gram toplu iş boyutu ve azalmış bir yem P ile başlayarak2O5 içeriği 23.8%, iki geçer sonra kadar bir konsantre 32.11% P2O5 kurtarıldı, ancak sadece genel bir iyileşme ile 29%.

Fosfat cezalarını beneficiale etmek amacıyla (< 0.1 mm), Bada ve ark. Tao'nunkine çok benzeyen dönen şarj sistemine sahip serbest düşüş ayırıcısı istihdam etti.[20]. Başlangıç malzemesi p ile para cezaları içeren bir yüzdürme konsantresi oldu2O5 in 28.5%. Bir ürün 34.2% P2O5 kurtarıldı ama yine düşük bir iyileşme oranı ile 33.4%.

Bu "döner triboelektrostatik serbest düşme ayırıcısı" yine Sobhy ve Tao tarafından fosfatların kuru benipasyonuna uygulandı.. [21] Çok geniş bir parçacık boyutu aralığı ile Florida ezilmiş dolomitik fosfat çakıl ile çalışma (1.25 mm – <0.010 mm), ile bir fosfat konsantresi 1.8% MgO ve 47% P2O5 yaklaşık olarak bir yemden elde edilen geri kazanım 23% P2O5 ve 2.3% MgO. Laboratuvar ölçekli cihazda optimum sonuçlar, besleme 9 kg/saat ve – döner şarj aletine uygulanan 3kV. Ayırma veriminin hem büyük parçacıklarda malzemenin zayıf şekilde serbest olması hem de ayırma odasındafarklı parçacık boyutlarının karışması ile sınırlı olduğu bildirilmiştir..

Daha dar partikül boyutu dağılımı ile bir yüzdürme besleme numunesi işlenirken daha iyi sonuçlar elde edildi 1 Hedef 0.1 mm. İlk P ile2O5 yaklaşık içeriği 10%, ürün numuneleri yaklaşık olarak 25% P2O5 Içerik, P2O5 kurtarma 90%, ve reddi 85% kuvars. Bu, Stencel tarafından kullanılan daha geleneksel bir şarj sistemine sahip serbest düşüş ayırıcısı ile elde edilenden çok daha iyi bir verimlilik gösterdi [18] yeni tasarlanmış döner şarj avantajı gösteren. Yüzdürme konsantresi içeren işleme 31.7% P2O5 daha büyük bir ürün sonuçlandı 35% P2O5 bir kurtarma ile 82%. Bu yükseltmenin yüzdürme ile mümkün olandan daha iyi olduğu belirtilmiştir..

Bu laboratuvar ölçek ayırıcısı ile ayırma sistemi genişliği 7.5 cm kapasitesine sahip olarak tanımlanmıştır 25 kg/saat, eşdeğer 1/3 ton/saat/metre genişlik. Ancak, besleme oranının ayırma verimliliği üzerindeki bildirilen etkileri, optimum ayırmaların sadece 9 kg/saat veya sistemin nominal kapasitesinin üçte birinden biraz fazla.

Genel, fosfat cevherlerinin elektrostatik yükseltilmesi üzerine daha önceki çalışmalar karmaşık ganggın göreceli olarak şarj edilmesi ve parçacık boyutu etkilerinin zararlı etkisi ile sınırlandırılmıştır., özellikle, para cezalarının etkisi. İşin büyük çoğunluğu ticari ölçekte hiçbir doğrulama ile sadece laboratuvar ölçekli ekipman dahil, sürekli olarak işletilen ekipmanlar kullanılabilir. Ayrıca, mevcut elektrostatik proses ekipmanlarının düşük kapasiteleri ticari uygulamaları ekonomik olmaktan.

2. Konvansiyonel elektrostatik ayırma işlemlerinin sınırlamaları

Groppo tarafından kullanılan yüksek gerilim silindir elektrostatik ayırma sistemleri [10] ve Kouloheris ve ark. [11] bir bileşen diğerlerinden daha iletken olduğunda çeşitli malzemelerin yükseltilmesi için yaygın olarak kullanılır. Bu süreçlerde, malzeme parçacıkları iyonlaştırıcı bir korona deşarjı ile negatif yüklü sonra malzeme genellikle topraklanmış bir tambur veya plaka temas etmelidir. İletken malzemeler hızlı bir şekilde şarj kaybeder siniz ve davul dan atılır. Olmayan- iletken malzeme daha yavaş dağılır ve iletken malzemeden ayrıldıktan sonra baburundan düşüp fırçalanır, bu yana tambur için cezbedici olmaya devam eder..

Aşağıdaki diyagram (Şekil 2) ayırıcı bu tür temel özelliklerini göstermektedir. Bu süreçler

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

her parçacığın drum veya plakaya gerekli teması nedeniyle kapasite sınırlı. Bu tambur rulo ayırıcılarının etkinliği, hem topraklanmış plakaya temas etme ihtiyacı hem de gerekli parçacık akış dinamiği nedeniyle yaklaşık 0,1 mm veya daha büyük boyutlu parçacıklarla sınırlıdır.. Farklı boyutlardaki parçacıklar da atalet etkileri nedeniyle farklı akış dinamiği olacak ve bozulmuş ayrışma ile sonuçlanacaktır.

Şekil 2: Drum elektrostatik ayırıcı (Yaşlı ve Yan, 2003 [22]

Fosfat iyilemi için sınırlı bir uygulama denemesi, hem fosfatların hem de tipik gangue materyalinin iletken olmayan yapısından kaynaklanmaktadır.. Kouloheris öncelikle demir ve alüminyum içeren parçacıkların bazı kaldırma gözlenen, iletken doğası nedeniyle, silindirden "atılır". Fosfat cevherlerinde bu tür bir maddenin varlığı yaygın değildir. Groppo, silindire "iletken olmayan" olarak "sabitlenmiş" tek malzemenin para cezası olduğunu kaydetti., malzeme bileşimi yerine parçacık boyutuna göre bir ayrım gösteren. [9] Olası nadir durumlar dışında, fosfat cevherleri yüksek gerilim silindir ayırıcılar tarafından iyiliğe uygun değildir.

Drum silindir ayırıcılar da yüksek gerilim alanı tarafından indüklenen iyonizasyon tarafından indüklenen şarj yerine parçacıkların triboelektrik şarj dayanan yapılandırmalarda kullanılmıştır. Tamburun üzerine yerleştirilmiş bir veya daha fazla elektrot, Şekil'de gösterilen "statik" elektrot gibi 2, tambur yüzeyinden zıt yük parçacıkları "kaldırmak" için kullanılır. Böyle bir sistem Abouzeid tarafından kullanılmıştır, ve ark. [16] ayırma veriminin polarite bağlı olarak değiştirildiğini fark eden ve statik elektrotların gerilimini uygulayan. Johnson Süreci [1] bir davul silindir ayırıcı başka bir varyasyon kullanılır. Ancak, tek bir silindir sisteminin sınırlı kapasitesi ve verimliliği, Şekil'de gösterildiği gibi çok karmaşık sistemlere yol açar 1. Yukarıda belirtildiği gibi, bu karmaşıklık ve sürecin genel verimsizliği ciddi uygulama sınırlı görünür.

Triboelektrostatik ayırmalar iletken ayrımı ile sınırlı değildir / iletken olmayan malzemeler ancak farklı yüzey kimyası ile malzemelerin sürtünme teması ile şarj transferi olgusu bağlıdır. Bu olgu yıllardır "serbest düşüş" ayırma süreçlerinde kullanılmaktadır.. Böyle bir süreç Şekil'te gösterilmiştir 3. Parçacıkların bir karışımının bileşenleri ilk olarak metal bir yüzeyle temas ederek farklı yükler geliştirir, bir tribo-şarj gibi, veya parçacık temas parçacık tarafından, akışkan yatak besleme cihazında olduğu gibi. Parçacıklar düşerken

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

elektrot bölgesinde elektrik alanı, her parçacığın yörüngesi zıt yükün elektrotuna doğru saptırılır. Belirli bir mesafeden sonra, toplama kutuları akışları ayırmak için kullanılır. Tipik yüklemeler, orta bölmenin geri dönüşümüyle birden çok ayırıcı aşama gerektirir. Bazı cihazlar, parçacıkların elektrot bölgesi üzerinden iletilmesine yardımcı olmak için sabit bir gaz akışı kullanır..

Şekil 5: "Serbest düşüş" triboelektrostatik ayırıcı

Ücret transferini sağlamak için parçacık kontamı için sadece parçacıka bağlı kalmak yerine, bu tip birçok sistem parçacık şarj geliştirmek için gerilim ile veya uygulanmamış seçilmiş bir malzemeden oluşan bir "şarj cihazı" bölümü kullanın. 1950'lerde, Lawver ayırma aşamaları arasında malzeme şarj etmek için bir çekiç değirmeni ve çubuk değirmen ilerler de dahil olmak üzere çeşitli cihazlar kullanılarak araştırıldı [4] yanı sıra çeşitli malzemelerin basit plaka şarj cihazları. [5] [6] Ancak, Lawver, malzeme sıcaklığının önem emine önem verdiği ve ortam sıcaklığının üzerinde parçacık-parçacık yükü aktarımının şarj cihazı kullanımından daha iyi sonuçlar sağladığı sonucuna vardı.. Ciccu ve ark. [12] göreceli şarj transferi derecesini araştırdı ve küçük gangue malzemenin şarjı öncelikle bir şarj plakası ile darbe sıklığının düşük olması nedeniyle parçacık-parçacık teması yoluyla elde ettiği sonucuna varıldı.. Bu, şarj cihazlarının kullanımıyla ilgili bir sınırlamayı göstermektedir: tüm parçacıklar şarj cihazı yüzeyine temas etmelidir, böylece besleme hızı nispeten düşük olmalıdır. Temas, malzemenin taşınması için türbülanslı koşullar kullanılarak veya geniş bir yüzey alanı hareketli şarj cihazı kullanılarak geliştirilebilir. Tao'nun son çalışmaları [19] ve Bada [20] ve Sobhy [21] uygulanan voltajlı özel olarak tasarlanmış döner şarj cihazı kullanmak, ancak sadece çok küçük ölçekli laboratuvar ayırıcı. Bu geliştirilmiş şarj cihazı tasarımı eski sistemlerden üstün olduğu gösterilmiştir iken, bu sistemlerin gösterdi işleme kapasiteleri hala oldukça düşüktür. [21]

Serbest düşme ayırıcı bu tür de işlenebilir malzemenin parçacık boyutunda sınırlamalar vardır. Elektrot bölgesi içindeki akış, ayrımın "bulaşmasını" önlemek için türbülansı en aza indirmek için kontrol edilmelidir.. İnce parçacıklar üzerindeki aerodinamik sürükleme kuvvetleri yerçekimsel ve elektrostatik kuvvetlerden çok daha büyük olduğundan ince parçacıkların yörüngesi türbülanstan daha fazla etkilenir.. Nispeten dar partikül boyutu aralığına sahip malzeme işlenirse, bu sorun bir dereceye kadar aşılabilir. Yukarıda tartışılan araştırmaların çoğu, ayırmayı optimize etmek için ön eleme materyallerini farklı boyut aralıklarına dahil etti.. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] ,

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

farkı 8 Hedef 20 kV. Kemer, hangi bir iletken olmayan plastik, büyük bir mesh ile ilgili 60% Açık alan. Parçacıklar kemerdeki deliklerden kolayca geçebilir.. Elektrot arasındaki boşluğu içine giriş üzerine olumsuz ücret parçacıklar için alt pozitif elektrotlar elektrik alanı Kuvvetleri tarafından ilgi vardır. Olumlu parçacıklar olumsuz şarj edilmiş en iyi elektrot için ilgi vardır. Sürekli döngü kemer değişkeninden hızıdır 4 20m/s'ye kadar. Çapraz yön iplikçiklerinin geometrisi, elektrotlardan parçacıkları süpürerek ayırıcının doğru ucuna doğru hareket ettirerek kayışın zıt hareket eden bölümleri arasındaki yüksek kesme bölgesine geri dönmeye hizmet eder.. Parçacık sayı yoğunluğu çok yüksek elektrot arasındaki boşluğu içinde olduğundan (yaklaşık bir- üçüncü hacim parçacıklar tarafından işgal edilir) ve akışını şiddetle sarsılmış, Orada birçok çarpışmalar parçacıklar arasında ve en uygun şarj sürekli ayrılık bölge yapılır. Counter geçerli akış ters hareket kemer bölümler tarafından indüklenen ve sürekli yeniden şarj ve yeniden ayırma oluşturur bir counter geçerli çok aşamalı ayrılık içinde tek bir aparatı. Bu sürekli şarj ve ayırıcı içinde parçacıkların şarj, ayırıcı malzeme sunulmadan önce gerekli "şarj" sistemini ortadan kaldırır, böylece diğer elektrostatik ayırıcıların kapasitesi üzerinde ciddi bir sınırlama kaldırarak. Bu ayırıcı iki akarsu çıktı, bir konsantre ve bir kalıntı, yonca akışı. Bu ayırıcı verimliliğini yaklaşık üç aşamalı yonca geri dönüşüm ile serbest düşme ayrılması için eşdeğer olarak gösterilen.

Mineral A Sonu

Şekil 7: STET Kayış Ayırıcısının Temelleri

Parçacıkların yüksek verimli ayrılması daha az 0.5 mm bu para cezaları ayrılması için ideal ve kanıtlanmış bir seçenek yapar (Toz) potas kuru öğütme işleminden. STET ayırıcı, geniş bir partikül boyutu yelpazesini dar boyut aralıklarına sınıflandırmaya gerek kalmadan verimli bir şekilde işleyebilir. Çünkü güçlü ajitasyon, hareketli kayışlar arasındaki yüksek kesme hızı, ve çok ince parçacıklar işlemek için yeteneği (<0.001 mm) ST ayırıcı, diğer elektrostatik ayırıcıların başarısız olduğu fosfat cevheri inceliklerinin ayrılmasında etkili olabilir.

3.1 Sermaye ve İşletme Maliyetleri

Karşılaştırmalı bir maliyet çalışması STET tarafından yaptırıldı ve Soutex Inc. tarafından yürütüldü.. [25] Soutex, Hem ıslak yüzdürme hem de elektrostatik ayırma süreci değerlendirme ve tasarımı konusunda geniş deneyime sahip Quebec Kanada merkezli bir mühendislik şirketidir.. Çalışma, triboelektrostatik kayış ayırma işleminin sermaye ve işletme maliyetlerini düşük dereceli barit cevherinin faydalanması için konvansiyonel köpük flotasyonuile karşılaştırdı.. İşletme maliyetlerinin işletme işgücü, Bakım, Enerji (elektrik ve yakıt), ve sarf malzemeleri (Örneğin, yüzdürme için kimyasal reaktif maliyetleri). Girdi maliyetleri Battle Mountain yakınlarında bulunan varsayımsal bir bitki için tipik değerlere dayanıyordu, Nevada ABD. On yıl içinde toplam sahip olma maliyeti, sermaye ve işletme maliyetinden

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

8% indirim oranı. Maliyet karşılaştırması sonuçları Tablo'da göreli yüzdeler olarak mevcuttur 3. Tablo 3. Barit Işleme için Maliyet Karşılaştırması

Triboelektrostatik kayış ayırma işlemi için sermaye ekipmanlarının toplam satın alma maliyeti yüzdürme için biraz daha azdır. Ancak toplam sermaye harcaması ekipman kurulumunu içerecek şekilde hesaplandığında, boru ve elektrik maliyetleri, ve süreç oluşturma maliyetleri, fark büyük. Triboelektrostatik kayış ayırma işlemi için toplam sermaye maliyeti 63.2% yüzdürme işleminin maliyetinin. Kuru proses için önemli ölçüde daha düşük maliyet, daha basit akış şemasından elde. Triboelektrostatik kayış ayırma işleminin işletme maliyetleri, 75.5% esas olarak daha düşük işletme personeli gereksinimleri ve daha düşük enerji tüketimi nedeniyle yüzdürme sürecinin.

Triboelektrostatik kayış ayırma işleminin toplam sahip olma maliyeti yüzdürme için önemli ölçüde daha azdır. Çalışma yazarı, Soutex A.Ş., triboelektrostatik kayış ayırma işleminin CAPEX'te belirgin avantajlar sağladığı sonucuna varıldı, OPEX, ve operasyonel basitlik.

4. Özet

Fosfat cevherlerinin kuru elektrostatik proseslerle kullanılması 1940'lı yıllara ait çeşitli araştırmacılar tarafından denenmiş olsa da, bu tür süreçlerin ticari ölçekte kullanımı çok sınırlı olmuştur.. Sınırlı başarı ayırıcı sistemleri tasarımları ve cevherlerin karmaşıklığı atfedilen çeşitli faktörler nedeniyle olmuştur.

Yem hazırlama (Sıcaklık, boyut sınıflandırması, klima ajanları) ayırma sistemlerinin performansı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Bu alanda daha fazla çalışma için fırsatlar, özellikle sonraki ayırmadaha fazla verimlilik sağlamak için parçacıkların diferansiyel şarj geliştirmek için kimyasal klima ajanlarının keşif. Bu tür şarj değiştirici maddelerin kullanımı, cevherleri karmaşık gangue materyali ile başarılı bir şekilde beneficiate edilebilen işlemlere neden olabilir, hem silikatlar hem de karbonatlar dahil.

Bu yöntemleri daha da geliştirmek için çalışmalar devam ederken, konvansiyonel elektrostatik sistemlerdeki temel sınırlamalar kapasite, cevherin yeterli şekilde yükseltilmesi için birden fazla aşama için gerekli, ve para cezalarının neden olduğu operasyonel sorunlar. Sergilenen laboratuvar tekniklerinin ticari ölçekli uygulanabilir uygulamaları için, güvenilir sağlamak için önemli iyileştirmeler yapılmalıdır, verimlilik bozulması olmadan sürekli çalışma.

STET triboelektrik ayırıcı, mineral işleme endüstrisine tamamen kuru bir teknoloji ile ince malzemeleri avantaj sağlamak için bir araç sağlar. Çevre dostu süreç ıslak işleme ve son malzemenin gerekli kurutma ortadan kaldırabilir. STET süreci yüksek kapasitede çalışır – en fazla 40 kompakt bir makine ile saatte ton. STET ayırıcı, geniş bir partikül boyutu yelpazesini dar boyut aralıklarına sınıflandırmaya gerek kalmadan verimli bir şekilde işleyebilir. Çünkü güçlü ajitasyon, hareketli kayışlar arasındaki yüksek kesme hızı, ve çok ince parçacıklar işlemek için yeteneği (<0.001 mm) STET ayırıcısı, diğer elektrostatik ayırıcıların başarısız olduğu fosfat cevherlerinden inceleri ayırmada etkili olabilir.. Enerji tüketimi düşük, yaklaşık 1-2 kWh/ton işlenmiş malzeme. İşlemin tek potansiyel emisyon toz olduğundan, izin genellikle nispeten kolaydır.

J.D. Bittner ve ark./ Procedia Mühendislik 00 (2015) 000–000

Referanslar

[1]H. B. Johnson, Konsantre Fosfat Yatak Minerallerinin İşlenmesi, Amerika Birleşik Devletleri Patent # 2,135,716, Kasım, 1938

[2]H. B. Johnson, Konsantre Fosfat Yatak Minerallerinin İşlenmesi, Amerika Birleşik Devletleri Patent # 2,197,865, Nisan, 1940.

[3]O.C.. Ralston, Karışık Taneli Katıların Elektrostatik Ayrılması, Elsevier Yayınevi, baskı dan, 1961.

[4]J.e. Lawver, Cevher Beneficiation Yöntemi ABD Patent 2723029 Kasım 1955

[5]J.e. Lawver, Beneficiation Metalik olmayan mineraller. ABD Patent 2,754,965 Temmuz 1956

[6]J.e. Lawver, Fosfat Cevherlerinin Beneficiation ABD Patent 3,225,923 Aralık 1965

[7]C. C. Pişir, Bu Nedenle Beneficiation Yöntemi ve Cihazları, Amerika Birleşik Devletleri Patent # 2,738,067, Mart, 1956

[8]J.e. Lawver, Beneficiation Metalik olmayan mineraller. ABD Patent 2,805,769 Eylül 1957

[9]D. G. Freasby, Fosfat ve kalsit parçacıklarının serbest düşüş elektrostatik ayrıştırma, Mineraller Araştırma Laboratuvarı İlerleme Raporu, Aralık, 1966

[10]J.G. Groppo, Kuzey Carolina fosfatlarının elektrostatik ayrıştırma, Kuzey Carolina State Üniversitesi Mineraller Araştırma Laboratuvarı Raporu

# 80-22-P, 1980

[11]Acar. Kouloheris, Melek. Huang, Fosfat çakıllarının maden taşından kuru çıkarılması ve saflaştırılması, Amerika Birleşik Devletleri Patent # 3,806,046, Nisan 1974

[12]R. Ciccu, C. Delfa, G.B. Alfanu, P. Karabina, L. Curelli, P. Saba1972 Fosfatlara uygulanan elektrostatik ayırmanın bazı testleri karbonat gangue' ile, Uluslararası Mineral İşleme Kongresi, Cagliari Üniversitesi, İtalya

[13]R. Ciccu, M. Ghiani, Beneficiation selektif yüzdürme veya elektrostatik ayırma ile yağsız sedimanter fosfat cevherlerinin, Dava, FIPR konferansı 1993, 135-146.

[14]R. Ciccu, M. Ghiani, G. Ferrara Ayırma için parçacıkların seçici tribocharging, KONA Toz ve Partikül Dergisi 1993, 11, 5-15.

[15]Narin. Hammoud, Ae. Hazback, M.M. Ali, 1977 Abu Tartur Platosu'nun yağsız oksitlenmemiş kompleks fosfatlarının modernizasyonu için bir süreç

(Batı çölü)". Uluslararası Mineral İşleme Konferansı.

[16]A.Z.M. Akçay, Ae. Hazback, S.a. Hasan, Fosfat cevherlerinin elektrostatik ayrıştırma ile yükseltilmesi, Mineral İşlemenin Kapsamlarının Değiştirilmesi, 1996, 161-170.

[17]A.Z.M. Akçay, Fosfat cevherlerinin fiziksel ve termal tedavisi – Genel Bakış, Uluslararası Mineral İşleme Dergisi, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M. Stencel, X. Jiang Pnömatik Taşıma, Florida Fosfat Sanayi için Triboelectric Beneficiation, Florida Fosfat Araştırma Enstitüsü için hazırlanan Nihai Rapor, FIPR Projesi 01-02-149R, Aralık 2003.

[19]D. Tao, M. Hwaiti Suresi, Döner triboelektrostatik ayırıcı kullanılarak Eshidiya fosforitlerinin beneficiation çalışması, Madencilik Bilimi ve Teknolojisi 20 (2010) PP. 357-364.

[20]S. O. Baran, I.M. Falcon, R.M.S. Falcon, C.P, Bulduk, Triboelektrostatik konsantrasyonu fizibilite çalışması <105μm fosfat cevheri. Güney Afrika Madencilik ve Metalurji Enstitüsü Dergisi, Mayıs 2012, 112, 341-345.

[21]A. Sobhy, D. Tao, Fosfatın kuru şekilde kesilmesi için yenilikçi RTS teknolojisi, SYMPHOS 2013 – 2Nd Uluslararası Fosfat Endüstrisi İnovasyon ve Teknoloji Sempozyumu. Procedia mühendislik, Vol. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Yaşlı, E. Yan, 2003. "eForce.- Mineraller kum endüstrisi için elektrostatik ayırıcı nın en yeni nesli." Ağır Mineraller Konferansı, Johannesburg, Güney Afrika Madencilik ve Metalurji Enstitüsü.

[23]L. Markalar, P-M. Beier I. Stahl,Elektrostatik ayırma, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

[24]J.D. Bittner, F.J. Hraç, S.a. Gasiorowski, La. Canellopoulus, H. Guicherd, Triboelectric kemer ayırıcı beneficiation ince mineral için, SYMPHOS 2013 – 2Nd Uluslararası Fosfat Endüstrisi İnovasyon ve Teknoloji Sempozyumu. Procedia mühendislik, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]J.D. Bittner, K.P. Flynn, F.J. Hraç, Triboelectric ayrılması kuru: mineraller uygulamalarda genişletme, Proceedings XXVII uluslararası cevher hazırlama Kongre-IMPC 2014, Santiago, Şili, Ekim 20 – 24, 2014.