Tĩnh điện Beneficiation quặng phốt phát: Xem xét lại công việc trong quá khứ và thảo luận về một hệ thống Improvised chia ly

Có sẵn trực tuyến tại www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Kỹ thuật Procedia 00 (2015) 000-000

www.Elsevier.com/Locate/procedia

3Rd quốc tế hội nghị chuyên đề về đổi mới và công nghệ trong ngành công nghiệp Phosphate

Tĩnh điện beneficiation quặng phốt phát: Xem xét các công việc trong quá khứ

và thảo luận về một hệ thống phân tách được cải thiện

COMPREHENSIVE. Bittnermột, S.A.Gasiorowskimột, F.J.Hrachmột, H. Guicherdb *

mộtLLC ST bị và công nghệ, Needham, Massachusetts, HOA KỲ

bST thiết bị & Công nghệ LLC, Avignon, Pháp

Tóm tắt

Beneficiation của quặng phốt phát bởi quá trình điện khô đã cố gắng của các nhà nghiên cứu khác nhau kể từ những năm 1940. Những lý do cơ bản để phát triển các quy trình khô để phục hồi phosphate là lượng nước ở một số vùng khô cằn, hạn chế, chi phí hóa chất nổi, và các chi phí xử lý nước thải. Trong khi quá trình sơn tĩnh điện có thể cung cấp một thay thế hoàn toàn cho nổi, nó có thể phù hợp như là một bổ sung cho một số dòng như giảm tiền phạt/slimes nội dung của quặng trước khi nổi, xử lý nổi tailings cho việc phục hồi của sản phẩm bị mất, và giảm thiểu tác động môi trường. Trong khi nhiều công việc được thực hiện bằng cách sử dụng con lăn cao căng thẳng và freefall tách quy mô phòng thí nghiệm, bằng chứng duy nhất về cài đặt thương mại là các khoảng 1940 Quá trình "Johnson" tại Pierce mỏ FL; Không có không có bằng chứng trong văn học sử dụng thương mại hiện tại của electrostatics, mặc dù lãi suất mạnh trong quy trình khô vẫn tiếp tục sử dụng trong các khu vực khô cằn. Các dự án nghiên cứu báo cáo nhấn mạnh rằng nguồn cấp dữ liệu để chuẩn bị (nhiệt độ, phân loại kích thước, tác nhân lạnh.) có một tác động lớn về hiệu suất. Trong khi một số đứt tốt đã đạt được bằng cách loại bỏ các silica từ phốt phát, và với ít ví dụ về canxit, dolomit từ phosphate, kết quả là ít tích cực khi nhiều tạp chất có mặt. Việc nghiên cứu tiếp tục để tinh chỉnh thêm các phương pháp, nhưng các hạn chế cơ bản về hệ thống điện thông thường có công suất thấp, sự cần thiết cho nhiều công đoạn nâng cấp đầy đủ của quặng, và hoạt động các vấn đề gây ra bởi các khoản tiền phạt. Một số trong những hạn chế này có thể được khắc phục bởi quá trình điện mới bao gồm một tách vành đai triboelectric.

© 2015 Các tác giả. Được đăng bởi công ty TNHH Elsevier.

Duyệt theo trách nhiệm của Ủy ban khoa học SYMPHOS 2015.

Từ khóa: phốt phát, tĩnh điện; ly thân; khoáng sản; hạt mịn; quy trình khô

*Tác giả tương ứng: Điện thoại: +33-4-8912-0306 Thư điện tử địa chỉ: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Các tác giả. Được đăng bởi công ty TNHH Elsevier.

Duyệt theo trách nhiệm của Ủy ban khoa học SYMPHOS 2015.

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

1. Báo cáo công việc về điện beneficiation quặng phốt phát

Nồng độ photphat từ quặng tự nhiên dài đã được thực hiện bởi một loạt các phương pháp sử dụng đôi khi đáng kể một lượng nước. Tuy nhiên, do sự thiếu hụt nước ở các phốt phát tiền gửi trên toàn thế giới, cũng như gia tăng chi phí điều trị cho phép và xử lý nước thải, sự phát triển của một hiệu quả, quá trình kinh tế khô là rất hấp dẫn.

Phương pháp khô chế biến quặng phốt phát điện đã được đề xuất và được chứng minh tại vảy nhỏ nhất trên 70 năm. Tuy nhiên, Các ứng dụng thương mại của các phương pháp đã được rất hạn chế. "Quá trình Johnson" [1] được sử dụng thương mại bắt đầu từ 1938 trong một thời gian tại nhà máy công ty hóa chất nông nghiệp Mỹ gần Pierce Florida Hoa Kỳ. Quá trình này sử dụng một loạt các con lăn cực rất phức tạp (Con số 1) Đối với nhiều giai đoạn nồng độ photphat phục hồi từ deslimed washery tailings, tập trung trước nổi, hoặc nổi tailings. Bắt đầu với 15.4% P2O5 và 57.3% Các vật liệu không hòa tan trong tailings tốt, thông qua sự kết hợp của phân loại kích thước, desliming, và preconditioning của tailings khô, Các vật liệu với 33.7% P2O5 và chỉ 6.2% không hòa tan được phục hồi. Trong một ví dụ khác, nâng cấp của nổi tailings với 2.91% P2O5 kết quả là một sản phẩm của 26.7% P2O5 với một 80% phục hồi. Johnson quan sát thấy rằng nó là cần thiết để điều trị washery tailings với các phản ứng hóa học thường được sử dụng trong phân lân nổi để có được cao phốtphat cấp và phục hồi. Ông đặc biệt đề cập đến hiệu quả của dầu nhiên liệu và axit béo như chất.

Con số 1, Johnson trình bộ máy và dòng chảy tấm bằng sáng chế của chúng tôi 2,135,716 và 2,197,865, 1940 [1][2]

Trong khi cài đặt thương mại này được trích dẫn trong các tài liệu như là bắt đầu về 1938, không rõ là rộng rãi như thế nào hoặc làm thế nào lâu quá trình này đã được sử dụng. Nói tóm lại mình trong tình trạng đứt tĩnh điện lên đến 1961, O. C. Ralston

[3]viết năm lớn Johnson tách được cài đặt xử lý mỗi về 10 tấn / hr trong -20 lưới thức ăn. Mỗi tách 10 cuộn cao với điện áp áp dụng của 20 kV. Không có các quy mô thương mại phosphate các bộ tập trung bằng cách sử dụng electrostatics đã được cài đặt ở Florida theo Ralston. Dựa trên mô tả thiết bị quá trình, Các tác giả

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

đã kết luận rằng năng lực tổng thể của quá trình là khá thấp trong quan hệ với năng lực của các quá trình khác, chẳng hạn như ướt nổi. Công suất thấp và chi phí sấy quặng nguồn cấp dữ liệu từ khai thác mỏ ẩm ướt ở Florida có khả năng là lý do để hạn chế các ứng dụng nữa của quá trình này trong thập niên 1940 và 1950.

Trong những năm 1950 và 1960's công nhân quốc tế khoáng sản & Tổng công ty hóa chất (IMC) kiểm tra việc áp dụng các quy trình khô tĩnh điện tách khoáng beneficiation. Chế biến quặng phốt phát Floridian quan tâm đặc biệt đến IMC. IMC việc sử dụng một thiết kế tách rơi tự do đôi khi với hạt sạc nâng cao bằng cách đi qua một agitator hoặc impactor như mill hammer hoặc que. [4] Một bằng sáng chế tiếp theo [5] bao gồm một số nâng cao của chia tay bằng cách sử dụng bộ sạc của vật liệu khác nhau, mặc dù các bằng sáng chế cuối cùng trong series

[6]kết luận rằng liên hệ hạt sạc ở một nhiệt độ cao (>70° F) hiệu quả hơn bằng cách sử dụng một hệ thống sạc. Các ví dụ đại diện của các kết quả báo cáo trong các bằng sáng chế sẽ được hiển thị trong bảng 1.

Bàn 1. Báo cáo kết quả từ các khoáng vật quốc tế & Bằng sáng chế hóa chất 1955-1965

Bằng sáng chế khác nhau của IMC kiểm tra ảnh hưởng của kích thước hạt, bao gồm cả xử lý các màn hình khác nhau cắt giảm một cách độc lập, mặc dù công việc rất ít liên quan rất tốt (<45 μm) hạt. Mẫu lạnh đa dạng rộng rãi, bao gồm các điều chỉnh nhiệt độ, trước khi rửa và sấy khô, và phương pháp sấy khác nhau (gián tiếp làm khô, Flash làm khô, nhiệt đèn với các cụ thể IR bước sóng). Các tạp chất khác nhau (Ví dụ:. silicat so với cacbonat) yêu cầu xử lý khác nhau và các phương pháp tiền xử lý để tối ưu hóa việc tách. Trong khi đó là rõ ràng từ những mô tả sáng chế IMC đó đã cố gắng để phát triển một quá trình quy mô thương mại, kiểm tra các tài liệu không chỉ ra rằng tiến trình cài đặt từng được xây dựng và hoạt động ở bất kỳ trang web IMC.

Trong những năm 1960 các công việc cụ thể trên cacbonat chứa quặng phốt phát từ Bắc Carolina đã thực hiện tại North Carolina State University khoáng chất nghiên cứu phòng thí nghiệm, [9] Bằng cách sử dụng một phòng thí nghiệm quy mô freefall tách và hỗn hợp tổng hợp các shell cacbonat và phosphate pebble nổi đậm đặc trong một phạm vi rất hẹp kích thước (-20để +48 lưới), Các nghiên cứu cho thấy rằng preconditioning Các tài liệu với một chà acid hay axít béo ảnh hưởng phí phốt phát như là tích cực hay tiêu cực, tương đối. Tương đối sắc nét đứt được thu được. Tuy nhiên, khi sử dụng một quặng tự nhiên có chứa một số lượng đáng kể tiền phạt, chỉ người nghèo đứt là có thể. Báo cáo tốt nhất chia tách từ một dư lượng từ nổi nâng cấp với một P đầu tiên2O5 nồng độ 8.2% thu hồi sản phẩm 22.1% P2O5. Không có mức độ hồi phục đã được báo cáo. Đáng chú ý là, một trong những báo cáo khó khăn là xây dựng một tiền phạt trên các điện cực phân cách.

Công việc bổ sung về tách tĩnh điện của phốt phát Bắc Carolina bằng cách sử dụng bộ tách loại con lăn căng thẳng cao

[10]Kết luận rằng trong khi việc tách phốt phát và thạch anh là có thể, chi phí sấy khô là cấm. Tuy nhiên, cho rằng quặng phốt phát vôi hóa khô, các nhà nghiên cứu cho rằng việc tách tĩnh điện của các quặng như vậy có thể xảy ra.. Tách phốt phát vôi hóa kém trong công việc được báo cáo. Sự tách biệt dường như có liên quan đến kích thước hạt hơn là thành phần. Những cải tiến được đề xuất bao gồm việc sử dụng các hệ thống tách tĩnh điện khác, thuốc thử để tăng cường đặc tính sạc hạt và kích thước màn hình rất gần của vật liệu. Không có bằng chứng cho thấy bất kỳ Công việc tiếp theo đã được thực hiện trong dự án này.

Công việc hơi sớm hơn bằng cách sử dụng bộ tách con lăn căng thẳng cao [11] đã gỡ bỏ thành công nhôm và các hợp chất sắt từ chạy của mỏ quặng từ Florida. Quặng được sấy khô, nghiền nát, và có kích thước một cách cẩn thận trước khi ly thân. P2O5 nồng độ tăng nhẹ từ 30.1% để 30.6% nhưng việc loại bỏ các hợp chất Al và Fe kích hoạt phục hồi nhiều hơn sau đó nổi các phương pháp. Công việc này minh họa việc sử dụng một tách tĩnh điện để giải quyết một vấn đề với một quặng cụ thể giới hạn truyền thống chế biến ướt.

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

Cùng với điều tra vào ly thân của rất nhiều các tài liệu khác, Ciccu và đồng nghiệp sự chia tách của một loạt các loại quặng phốt phát trong đó nguồn từ Ấn Độ thử nghiệm., Algérie, Tunisia, và Angola. [12] Tĩnh điện phân tách quan tâm như là một thay thế cho nổi từ một quan điểm kinh tế do thực tế là các trầm tích lớn phốt phát được tìm thấy trong các khu vực khô cằn. [13] Bằng cách sử dụng các thiết bị tách rơi tự do quy mô phòng thí nghiệm với một "bộ turbo tăng áp", Các nhà nghiên cứu đã có thể có được kết quả tách tương tự như quá trình nổi từ quặng với tương đối đơn giản các tác phẩm. Đặc biệt, họ đã tìm thấy rằng phosphate tính tích cực sự hiện diện của silica, nhưng tiêu cực với canxit. Tuy nhiên, Nếu quặng chứa một lượng đáng kể của silica và cacbonat, chia tay tĩnh điện kém và quá trình nổi tỏ ra linh hoạt hơn cho việc thu thập thực tế đứt. Từ nghiên cứu về những ảnh hưởng của bộ turbo tăng áp tính phí của cá nhân hạt, Các nhà nghiên cứu kết luận rằng các loại vật liệu tính chủ yếu bằng hạt-hạt liên hệ chứ không phải là liên hệ với bề mặt bộ turbo tăng áp. [13] [14] Sạc cũng rất nhạy cảm với nhiệt độ vật chất, với tốt chỉ có thể đạt được trên 100° C. Ngoài ra, sự hiện diện của chất liệu tốt gây ra vấn đề trong việc tách và kết quả tốt phụ thuộc vào các kích thước cẩn thận của các hạt trong phạm vi kích thước lên đến ba trước khi chia tách. Một bản tóm tắt các kết quả từ nhóm này được trình bày trong bảng 2. Không đầy đủ- quy mô ứng dụng xuất hiện để có được thực hiện dựa trên các công việc này.

Bàn 2. Báo cáo kết quả từ Ciccu, et. Al. từ quy mô phòng thí nghiệm thiết bị tách rơi tự do

Sơn tĩnh điện chia ly một ai cập quặng đã được nghiên cứu bởi Hammoud, et al. bằng cách sử dụng một tách rơi tự do quy mô phòng thí nghiệm. [15] Sử dụng quặng chứa chủ yếu là silic và khác không hòa tan với một P đầu tiên2O5 nồng độ 27.5%. Sản phẩm bị thu hồi có một P2O5 nồng độ 33% với một 71.5% phục hồi.

Một nghiên cứu bổ sung về một quặng Ai Cập với gangue chủ yếu là siliceous được thực hiện bởi Abouzeid, et al. sử dụng máy tách con lăn trong phòng thí nghiệm. [16] Các nhà nghiên cứu đặc biệt tìm cách xác định các kỹ thuật khô để tập trung và / hoặc dedust quặng phốt phát ở các quận thiếu nước.. Nghiên cứu này đã thu được một sản phẩm với 30% P2O5 từ vật liệu thức ăn chăn nuôi với 18.2 % P2O5 Với sự phục hồi của 76.3 % sau khi cẩn thận kích thước của vật liệu đến một phạm vi hẹp giữa 0.20 mm và 0.09 mm.

Trong một bài viết đánh giá tiếp theo bao gồm đầy đủ các quy trình nhân tạo để phục hồi phốt phát, Abouzeid báo cáo rằng trong khi các kỹ thuật tách tĩnh điện đã thành công trong việc nâng cấp quặng phát bằng cách loại bỏ silica và cacbonat, công suất thấp của các bộ tách có sẵn hạn chế việc sử dụng chúng cho sản xuất thương mại. [17]

Sự tách tĩnh điện của quặng Florida đã được Stencel và Jian nghiên cứu gần đây bằng cách sử dụng một dòng chảy miễn phí trong phòng thí nghiệm.- dải phân cách rơi. [18] Mục tiêu là để xác định một kế hoạch xử lý thay thế hoặc bổ sung cho các hệ thống nổi được sử dụng lâu dài vì nổi không thể được sử dụng trên vật liệu ít hơn 105 μm. Vật liệu tốt này chỉ đơn giản là được chôn lấp, Dẫn đến tổn thất gần như 30% của phốt phát ban đầu được khai thác. Họ đã thử nghiệm quặng thô deslimed, thức ăn nổi mịn, cô đặc nổi thô hơn, và tập trung nổi cuối cùng thu được từ hai nhà máy chế biến ở Florida với mức thức ăn lên đến 14 kg / giờ trong bộ tách quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả tách tốt đã được báo cáo với thức ăn nổi mịn (+0.1 mm; ~12% P2O5) từ một nguồn đã được nâng cấp lên 21-23% P2O5 trong hai đường chuyền với 81- 87% P2O5 phục hồi bằng cách từ chối silica không hòa tan chủ yếu. Tương tự như các kết quả đã đạt được khi tribocharging nguồn cấp dữ liệu bằng cách sử dụng hoặc là một khí nén băng tải ống hoặc quay tribo, bộ sạc.

Đặt mới báo cáo nghiên cứu tách quặng phốt phát, tĩnh điện liên quan đến hệ thống được thiết kế để tối ưu hóa tốt hơn tính phí của tài liệu trước khi đưa vào một tách rơi tự do, Tao và Al-Hwaiti [19] xác định rằng đó là không sử dụng thương mại của electrostatics cho beneficiation phosphate do các hệ thống thấp

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

băng thông, hiệu quả thấp và cần phải làm việc với thu hẹp phạm vi phân bố kích thước hạt. Các nhà nghiên cứu cụ thể tìm cách khắc phục với mật phí thấp hạt kết hợp với hệ thống phụ thuộc vào các hạt để hạt liên hệ hoặc tác động trên hệ thống tính phí đơn giản. Làm việc với một quặng Jordan với chủ yếu là silica loại, nguyên liệu được nghiền nát để -1.53 mm và cẩn thận đã từ chối để loại bỏ các vật liệu bên dưới 0.045 mm. Một tách rơi tự do quy mô phòng thí nghiệm nhỏ được trang bị với một bộ sạc quay mới được thiết kế được thiết kế với một hình trụ văn phòng phẩm và một Luân phiên trống, hoặc bộ sạc, và một không gian annular giữa. Một nguồn cung cấp năng lượng bên ngoài được sử dụng để áp dụng một tiềm năng điện giữa trống quay nhanh và văn phòng phẩm xi lanh. Sau khi sạc bằng cách liên hệ với trống quay, Các hạt đi vào một tách thông thường rơi tự do. Làm việc với 100 Kích thước lô gam và bắt đầu với một nguồn cấp dữ liệu đã bị từ chối P2O5 nội dung của 23.8%, sau khi hai đi một đậm đặc với lên đến 32.11% P2O5 đã được thu hồi, mặc dù chỉ với một phục hồi tổng thể của 29%.

Trong một nỗ lực beneficiate phosphate tiền phạt (< 0.1 mm), Bada et al. sử dụng một tách rơi tự do với một hệ thống tính phí quay rất tương tự như của Tao.[20]. Các vật liệu khởi đầu là từ một tập trung nổi chứa tiền phạt với một P2O5 của 28.5%. Một sản phẩm của 34.2% P2O5 đã hồi phục nhưng một lần nữa với một tỷ lệ thu hồi thấp 33.4%.

Này "quay triboelectrostatic rơi tự do tách" một lần nữa được áp dụng cho beneficiation phốt phát, khô bởi Sobhy và Tao. [21] Làm việc với một sỏi dăm dolomitic phosphate từ Florida với một phạm vi kích thước hạt rất rộng (1.25 mm – <0.010 mm), một đậm đặc phosphate làm với 1.8% Ôxít magiê và 47% P2O5 phục hồi được sản xuất từ một nguồn cấp dữ liệu bắt đầu với khoảng 23% P2O5 và 2.3% Magiê ôxít. Kết quả tối ưu trên thiết bị phòng thí nghiệm quy mô đã được đạt được khi cho ăn 9 kg/hr và -3kV được áp dụng để sạc máy khoan. Hiệu quả phân tách được báo cáo là bị hạn chế bởi cả sự giải phóng vật liệu kém trong các hạt lớn và nhiễu các kích thước hạt khác nhau trong buồng tách..

Kết quả tốt hơn đã đạt được khi xử lý một mẫu thức ăn nổi với sự phân bố kích thước hạt hẹp hơn của 1 để 0.1 mm. Với P ban đầu2O5 nội dung xấp xỉ 10%, các mẫu sản phẩm đã được thu thập với khoảng 25% P2O5 nội dung, P2O5 phục hồi 90%, Và từ chối 85% của thạch anh. Điều này đã chứng minh hiệu quả được ghi nhận tốt hơn nhiều so với thu được với bộ tách rơi tự do với hệ thống sạc thông thường hơn như được sử dụng bởi Stencel [18] Chứng minh lợi thế của bộ sạc quay mới được thiết kế. Xử lý một cô đặc nổi có chứa 31.7% P2O5 Dẫn đến một sản phẩm lớn hơn 35% P2O5 Với sự phục hồi của 82%. Việc nâng cấp này được ghi nhận là tốt hơn có thể bằng cách nổi.

Bộ tách quy mô phòng thí nghiệm này với chiều rộng hệ thống tách của 7.5 cm được mô tả là có khả năng 25 kg/giờ, tương đương với 1/3 tấn/ giờ / mét chiều rộng. Tuy nhiên, các tác động được báo cáo của tỷ lệ thức ăn đối với hiệu quả tách cho thấy chỉ thu được sự tách biệt tối ưu 9 kg / giờ hoặc hơn một phần ba công suất danh nghĩa của hệ thống.

Chung, Công việc trước đây về nâng cấp tĩnh điện của quặng phốt phát đã bị hạn chế bởi việc sạc tương đối gangue phức tạp và ảnh hưởng bất lợi của các hiệu ứng kích thước hạt, nói riêng, Ảnh hưởng của tiền phạt. Phần lớn công việc chỉ liên quan đến thiết bị quy mô phòng thí nghiệm mà không có xác nhận rằng quy mô thương mại, Thiết bị hoạt động liên tục có thể được sử dụng. Ngoài ra, công suất thấp của thiết bị xử lý tĩnh điện có sẵn đã làm cho các ứng dụng thương mại không kinh tế.

2. Hạn chế của các quy trình tách tĩnh điện thông thường

Hệ thống tách tĩnh điện con lăn căng thẳng cao như được sử dụng bởi Groppo [10] and Kouloheris et al. [11] Thường được sử dụng để nâng cấp nhiều loại vật liệu khi một thành phần dẫn điện hơn các thành phần khác. Trong các quá trình, vật liệu phải liên hệ với một căn cứ trống hoặc mảng thông thường sau khi các vật liệu hạt tiêu cực được trả bởi một xả corona ionizing. Vật liệu dẫn điện sẽ mất phí của họ một cách nhanh chóng và được ném từ trống. Người không- vật liệu dẫn điện tiếp tục bị thu hút vào trống vì điện tích sẽ tiêu tan chậm hơn và sẽ rơi hoặc được chải từ trống sau khi tách khỏi vật liệu dẫn điện.

Sơ đồ sau (Con số 2) minh họa các tính năng cơ bản của loại phân cách. Các quá trình này là

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

hạn chế về công suất do sự tiếp xúc cần thiết của mọi hạt với trống hoặc đĩa. Hiệu quả của các bộ tách cuộn trống này cũng được giới hạn ở các hạt có kích thước khoảng 0,1mm hoặc lớn hơn do cả nhu cầu tiếp xúc với tấm nối đất và động lực dòng chảy hạt cần thiết.. Các hạt kích thước khác nhau cũng sẽ có động lực học dòng chảy khác nhau do quán tính tác dụng và sẽ dẫn đến thoái hóa nghiêm trọng chia ly.

Con số 2: Trống điện phân cách (Trưởng lão và Yan, 2003 [22]

Việc cố gắng áp dụng hạn chế cho sự hình thành phốt phát là do bản chất không dẫn điện của cả phốt phát và vật liệu gangue điển hình. Kouloheris quan sát chủ yếu một số loại bỏ sắt và nhôm có chứa các hạt có chứa, do tính chất dẫn điện của chúng, Bị "ném" ra khỏi con lăn. Sự hiện diện của loại vật liệu này trong quặng phốt phát không phổ biến. Groppo lưu ý rằng vật liệu duy nhất được "ghim" vào con lăn như một "không dây dẫn" là tiền phạt., chỉ ra sự tách biệt theo kích thước hạt thay vì thành phần vật liệu. [9] Với những ngoại lệ hiếm hoi có thể xảy ra, quặng phốt phát không thể chịu đựng được sự nhân từ bởi các bộ tách con lăn căng thẳng cao.

Máy tách con lăn trống cũng đã được sử dụng trong các cấu hình dựa trên sạc ba điện của các hạt thay vì sạc gây ra bởi ion hóa gây ra bởi một trường căng thẳng cao.. Một hoặc nhiều điện cực được đặt phía trên trống, chẳng hạn như điện cực "tĩnh" được minh họa trong Hình 2, được sử dụng để "nâng" các hạt điện tích ngược lại từ bề mặt trống. Một hệ thống như vậy đã được sử dụng bởi Abouzeid, et al. [16] Người phát hiện ra rằng hiệu quả tách đã bị thay đổi tùy thuộc vào sự phân cực và áp dụng điện áp của các điện cực tĩnh. Quy trình Johnson [1] sử dụng một biến thể khác của bộ tách con lăn trống. Tuy nhiên, khả năng hạn chế và hiệu quả của một hệ thống con lăn duy nhất dẫn đến các hệ thống rất phức tạp như minh họa trong Hình 1. Như đã nói ở trên, có vẻ như sự phức tạp và không hiệu quả tổng thể của quy trình này đã hạn chế nghiêm trọng việc áp dụng nó..

Triboelectrostatic đứt là không giới hạn để tách dẫn điện / vật liệu không dẫn điện nhưng phụ thuộc vào hiện tượng truyền điện tích do tiếp xúc ma sát của vật liệu có hóa học bề mặt khác nhau. Hiện tượng này đã được sử dụng trong các quá trình tách "rơi tự do" trong nhiều thập niên. Một quá trình được minh họa trong hình 3. Thành phần của một hỗn hợp các hạt đầu tiên phát triển các chi phí khác nhau bằng cách liên hệ hoặc với một bề mặt kim loại, như trong bộ sạc tribo, hoặc tiếp xúc hạt với hạt, như trong một thiết bị cho ăn giường lỏng. Khi các hạt rơi qua

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

điện trường trong vùng điện cực, mỗi hạt quỹ đạo chệch hướng về phía điện cực đối diện phí. Sau khi một khoảng cách nhất định, bộ sưu tập thùng được sử dụng để tách các dòng suối. Thông thường cài đặt đòi hỏi nhiều công đoạn tách với thùng của một phần nhỏ middling. Một số thiết bị sử dụng một dòng ổn định của khí để hỗ trợ truyền đạt của các hạt thông qua khu vực điện cực.

Con số 5: Máy phân loại triboelectrostatic "Rơi tự do"

Thay vì chỉ phụ thuộc vào tiếp xúc hạt với hạt để gây ra sự truyền điện tích, nhiều hệ thống loại này sử dụng phần "bộ sạc" bao gồm một vật liệu được chọn có hoặc không có điện áp được áp dụng để tăng cường sạc hạt. Những năm 1950, Lawver đã điều tra việc sử dụng các thiết bị khác nhau bao gồm một nhà máy búa và máy nghiền thanh để sạc lại vật liệu giữa các giai đoạn tách [4] cũng như bộ sạc tấm đơn giản của các vật liệu khác nhau. [5] [6] Tuy nhiên, Lawver kết luận rằng nhiệt độ vật liệu có tầm quan trọng vượt trội và truyền điện tích hạt trên nhiệt độ môi trường xung quanh cung cấp kết quả tốt hơn so với việc sử dụng bộ sạc.. Ciccu et al. [12] điều tra mức độ truyền điện tích tương đối và kết luận rằng vật liệu gangue nhỏ thu được điện tích chủ yếu thông qua tiếp xúc hạt do xác suất tần số tác động thấp với tấm sạc. Điều này cho thấy một hạn chế đối với việc sử dụng các hệ thống bộ sạc.: tất cả các hạt phải tiếp xúc với bề mặt bộ sạc để tỷ lệ thức ăn phải tương đối thấp. Tiếp xúc có thể được cải thiện bằng cách sử dụng các điều kiện hỗn loạn để truyền tải vật liệu hoặc bằng cách sử dụng bộ sạc di chuyển diện tích bề mặt lớn. Tác phẩm gần đây của Tao [19] và Bada [20] và Sobhy [21] sử dụng bộ sạc quay được thiết kế đặc biệt với điện áp áp dụng nhưng chỉ trên bộ tách phòng thí nghiệm quy mô rất nhỏ. Mặc dù thiết kế bộ sạc được cải tiến này đã được chứng minh là vượt trội so với các hệ thống cũ hơn., năng lực xử lý đã được chứng minh của các hệ thống này vẫn còn khá thấp. [21]

Loại rơi tự do tách này cũng có những giới hạn trong kích thước hạt vật liệu có thể được xử lý. Các dòng chảy trong khu vực điện cực phải được kiểm soát để giảm thiểu nhiễu loạn để tránh "bôi xấu" của sự chia tách. Quỹ đạo của hạt mịn là nhiều hơn thực hiện bởi nhiễu loạn vì các khí động học kéo lực lượng trên hạt mịn là lớn hơn nhiều so với lực hấp dẫn và sơn tĩnh điện. Vấn đề này có thể được khắc phục ở một mức độ nào đó nếu vật liệu có phạm vi kích thước hạt tương đối hẹp được xử lý. Phần lớn các nghiên cứu được thảo luận ở trên bao gồm các tài liệu sàng lọc trước vào các phạm vi kích thước khác nhau để tối ưu hóa sự tách biệt.. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] Các

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

sự khác biệt của 8 để 20 kV. Vành đai, đó làm bằng nhựa không tiến hành, là một lưới lớn với về 60% mở khu vực. Các hạt có thể dễ dàng đi qua các lỗ trên vành đai. Sau khi nhập vào khoảng cách giữa các điện cực các hạt tiêu cực tính bị thu hút bởi các lực lượng điện trường các điện cực tích cực dưới. Tích cực tính hạt được thu hút vào các điện cực trên tính tiêu cực. Tốc độ của các vành đai vòng lặp liên tục có các biến động từ 4 đến 20m/s. Hình học của các sợi hướng chéo phục vụ để quét các hạt ra khỏi các điện cực di chuyển chúng về phía cuối thích hợp của dải phân cách và trở lại vùng cắt cao giữa các phần chuyển động ngược lại của vành đai. Bởi vì hạt số mật độ cao như vậy trong vòng khoảng cách giữa các điện cực (khoảng một- thứ ba thể tích bị chiếm đóng bởi các hạt) và dòng chảy mạnh mẽ giao động, có rất nhiều va chạm giữa các hạt và tối ưu tính xảy ra liên tục trong suốt khu vực tách biệt. Lưu lượng truy cập hiện tại gây ra bởi các phần vành đai oppositely di chuyển và liên tục lại sạc và tách tái tạo ra một số lượt truy cập nhiều tầng chia tách hiện nay trong vòng một bộ máy duy nhất. Việc sạc và sạc liên tục các hạt trong bộ tách này sẽ loại bỏ bất kỳ hệ thống "bộ sạc" cần thiết nào trước khi đưa vật liệu vào bộ tách, do đó loại bỏ một hạn chế nghiêm trọng về công suất của các bộ tách tĩnh điện khác. Đầu ra của máy phân loại này là hai dòng suối, một tập trung và dư lượng một, mà không cần một dòng middlings. Hiệu quả của phân cách này đã được thể hiện tương đương với khoảng ba giai đoạn tách rơi tự do với middlings thùng.

Khoáng chất A End

Con số 7: Nguyên tắc cơ bản của Bộ tách vành đai STET

Sự tách biệt hiệu quả cao của các hạt ít hơn 0.5 mm làm cho điều này trở thành một lựa chọn lý tưởng và đã được chứng minh để tách tiền phạt (bụi) từ hoạt động mài khô kali. Bộ tách STET có thể xử lý một loạt các kích thước hạt một cách hiệu quả mà không cần phân loại thành các phạm vi kích thước hẹp. Bởi vì sự kích động mạnh mẽ, tốc độ cắt cao giữa các vành đai di chuyển, và khả năng xử lý các hạt rất mịn (<0.001 mm) bộ tách ST có thể có hiệu quả trong việc tách chất nhờn quặng phốt phát nơi các bộ tách tĩnh điện khác đã thất bại.

3.1 Vốn đầu tư và chi phí điều hành

Một so sánh chi phí học tập được ủy nhiệm bởi STET và thực hiện bởi Soutex Inc. [25] Soutex là một Quebec Canada dựa trên công ty kỹ thuật giàu kinh nghiệm trong cả hai ướt nổi và sơn tĩnh điện chia tách quá trình thẩm định và thiết kế. Nghiên cứu so sánh vốn và chi phí vận hành của quá trình tách dây đai triboelectrostatic để nổi bọt thông thường cho các beneficiation của một quặng Barite cấp thấp. Chi phí vận hành đã ước tính bao gồm các hoạt động lao động, bảo trì, năng lượng (điện và nhiên liệu), và nguyên vật liệu (Ví dụ như, hóa chất tinh khiết chi phí cho nổi). Chi phí đầu vào đã được dựa trên các giá trị tiêu biểu cho một nhà máy giả nằm gần sân bay Battle Mountain, Nevada USA. Tổng chi phí sở hữu hơn mười năm qua đã được tính toán từ chi phí vốn và hoạt động bằng cách giả sử một

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

8% tỷ lệ giảm giá. Kết quả so sánh chi phí được trình bày như là tỷ lệ phần trăm tương đối trong bảng 3. Bàn 3. So sánh chi phí xử lý barit

Chi phí mua tất cả các thiết bị vốn cho quá trình tách vành đai triboelectrostatic là hơi ít hơn cho nổi. Tuy nhiên khi tất cả chi phí vốn được tính bao gồm các cài đặt thiết bị, chi phí điện và đường ống, và quá trình chi phí xây dựng, sự khác biệt là lớn. Tất cả chi phí vốn cho quá trình tách vành đai triboelectrostatic 63.2% chi phí của quá trình nổi. Chi phí thấp hơn đáng kể cho quá trình khô là kết quả từ bảng dòng chảy đơn giản hơn. Chi phí vận hành cho quá trình tách vành đai triboelectrostatic là 75.5% của quá trình nổi do chủ yếu là thấp hơn yêu cầu nhân viên điều hành và tiêu thụ năng lượng thấp.

Tổng chi phí sở hữu của quá trình phân tách vành đai triboelectrostatic là đáng kể ít hơn cho nổi. Tác giả nghiên cứu, Soutex Inc, kết thúc quá trình tách vành đai triboelectrostatic cung cấp các lợi thế rõ ràng trong CAPEX, OPEX, và hoạt động đơn giản.

4. Tóm tắt

Trong khi sự hình thành quặng phốt phát bằng các quá trình tĩnh điện khô đã được các nhà nghiên cứu khác nhau cố gắng kể từ những năm 1940, đã có rất hạn chế sử dụng các quy trình như vậy trên quy mô thương mại.. Thành công hạn chế là do một loạt các yếu tố do thiết kế hệ thống tách và sự phức tạp của quặng..

Chuẩn bị thức ăn (nhiệt độ, phân loại kích thước, tác nhân lạnh.) có tác động lớn đến hiệu suất của các hệ thống tách. Cơ hội làm việc thêm trong lĩnh vực này, đặc biệt là việc thăm dò các tác nhân điều hòa hóa học để tăng cường tính phí khác biệt của các hạt để cho phép hiệu quả cao hơn trong việc tách tiếp theo. Việc sử dụng các tác nhân sửa đổi điện tích như vậy có thể dẫn đến các quá trình có thể làm hài lòng thành công quặng với vật liệu gangue phức tạp., bao gồm cả silicat và cacbonat.

Trong khi công việc tiếp tục tinh chỉnh thêm các phương pháp này, Những hạn chế cơ bản đối với các hệ thống tĩnh điện thông thường bao gồm công suất, cần thiết cho nhiều giai đoạn để nâng cấp đầy đủ quặng, và hoạt động các vấn đề gây ra bởi các khoản tiền phạt. Để ứng dụng quy mô thương mại khả thi của các kỹ thuật phòng thí nghiệm đã được chứng minh, Phải cải thiện đáng kể để đảm bảo đáng tin cậy, hoạt động liên tục mà không làm giảm hiệu quả.

Bộ tách ba điện STET cung cấp cho ngành công nghiệp chế biến khoáng sản một phương tiện để làm hài lòng các vật liệu tốt với một công nghệ hoàn toàn khô. Quá trình thân thiện với môi trường có thể loại bỏ ẩm ướt chế biến và sấy khô yêu cầu tài liệu cuối cùng. Quy trình STET hoạt động ở công suất cao - lên đến 40 tấn / giờ bởi một máy nhỏ gọn. Bộ tách STET có thể xử lý một loạt các kích thước hạt một cách hiệu quả mà không cần phân loại thành các phạm vi kích thước hẹp. Bởi vì sự kích động mạnh mẽ, tốc độ cắt cao giữa các vành đai di chuyển, và khả năng xử lý các hạt rất mịn (<0.001 mm) bộ tách STET có thể có hiệu quả trong việc tách chất nhờn từ quặng phốt phát, nơi các bộ tách tĩnh điện khác đã thất bại. Tiêu thụ năng lượng là thấp, xấp xỉ 1-2 kWh/tấn nguyên liệu chế biến. Vì chỉ là tiềm năng phát thải của quá trình là bụi, Cho phép thường tương đối dễ dàng.

COMPREHENSIVE. Bittner et al. / Procedia kỹ thuật 00 (2015) 000-000

Tài liệu tham khảo

[1]H. B. Johnson, Chế biến khoáng sản mang phốt phát tập trung, Bằng sáng chế Hoa Kỳ # 2,135,716, Tháng mười một, 1938

[2]H. B. Johnson, Chế biến khoáng sản mang phốt phát tập trung, Bằng sáng chế Hoa Kỳ # 2,197,865, Tháng tư, 1940.

[3]O.C. Ralston, Tách tĩnh điện của hạt hỗn hợp chất rắn, Công ty xuất bản Elsevier, ra khỏi in, 1961.

[4]J.E. Lawver, Phương pháp beneficiation quặng Bằng sáng chế Hoa Kỳ 2723029 Tháng mười một 1955

[5]J.E. Lawver, Beneficiation của Phi kim loại khoáng sản. Bằng sáng chế Hoa Kỳ 2,754,965 Tháng bảy 1956

[6]J.E. Lawver, Beneficiation của quặng phốt phát Bằng sáng chế Hoa Kỳ 3,225,923 Tháng mười hai 1965

[7]C. C. Nấu ăn, Do đó, phương pháp và bộ máy beneficiation, Bằng sáng chế Hoa Kỳ # 2,738,067, Tháng ba, 1956

[8]J.E. Lawver, Beneficiation của Phi kim loại khoáng sản. Bằng sáng chế Hoa Kỳ 2,805,769 Tháng chín 1957

[9]D. G. Freasby, Tách tĩnh điện rơi tự do của các hạt phốt phát và canxit, Báo cáo tiến độ phòng thí nghiệm nghiên cứu khoáng sản, Tháng mười hai, 1966

[10]J.G. Groppo, Tách tĩnh điện của phốt phát Bắc Carolina, Báo cáo phòng thí nghiệm nghiên cứu khoáng sản của Đại học bang Bắc Carolina

# 80-22-P, 1980

[11]A.P. Kouloheris, M.S. Hoàng, Khai thác khô và thanh lọc sỏi phốt phát từ đá chạy của mỏ, Bằng sáng chế Hoa Kỳ # 3,806,046, Tháng tư 1974

[12]R. Ciccu, C. Delfa, G.B. Alfanu, P. Carbini, L. Curelli, P. Saba1972 Một số thử nghiệm về tách tĩnh điện áp dụng cho phốt phát với gangue cacbonat', Hội nghị chế biến khoáng sản quốc tế, Đại học Cagliari, Ý

[13]R. Ciccu, M. Ghiani, Beneficiation quặng phốt phát trầm tích nạc bằng cách nổi chọn lọc hoặc tách tĩnh điện, Proceedings, Hội nghị FIPR 1993, 135-146.

[14]R. Ciccu, M. Ghiani, G. Ferrara Tribocharging chọn lọc của các hạt để tách, Tạp chí Bột và Hạt KONA 1993, 11, 5-15.

[15]N.S. Hammoud, A.E. Khazback, M.M. Ali, 1977 Một quá trình nâng cấp các phốt phát phức tạp không bị oxy hóa nạc của Cao nguyên Abu Tartur

(Sa mạc phía Tây)". Hội nghị chế biến khoáng sản quốc tế.

[16]A.Z.M. Abouzeid, A.E. Khazback, S.A. Hassan, Nâng cấp quặng phốt phát bằng cách tách tĩnh điện, Thay đổi phạm vi chế biến khoáng sản, 1996, 161-170.

[17]A.Z.M. Abouzeid, Xử lý vật lý và nhiệt của quặng phốt phát – Tổng quan, Tạp chí quốc tế về chế biến khoáng sản, 2008, 85, 59-84.

[18]J.M. Stencel, X. Giang Trạch dân Vận chuyển bằng khí nén, Triboelectric Beneficiation cho ngành công nghiệp Phosphate Florida, Báo cáo cuối cùng được chuẩn bị cho Viện Nghiên cứu Phốt phát Florida, Dự án FIPR 01-02-149R, Tháng mười hai 2003.

[19]D. Đạo, M. Al-Hwaiti, Nghiên cứu beneficiation của phosphorites Eshidiya bằng cách sử dụng một bộ tách triboelectrostatic quay, Khoa học và Công nghệ khai thác mỏ 20 (2010) PP. 357-364.

[20]S. O. Bada, Tôi.M. Falcon, R.M.S. Falcon, C.P, Bergmann, Nghiên cứu khả thi về nồng độ triboelectrostatic của <105Quặng phốt phát μm. Tạp chí của Viện Khai thác mỏ và Luyện kim Nam Phi, Có thể 2012, 112, 341-345.

[21]A. Sobhy, D. Đạo, Công nghệ RTS tiên tiến cho sự hình thành khô của phốt phát, SYMPHOS 2013 – 2Nd Hội nghị chuyên đề quốc tế về đổi mới và công nghệ cho ngành công nghiệp phốt phát. Kỹ thuật Procedia, Vol. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Người cao tuổi, E. Yan, 2003. "eForce.- Thế hệ mới nhất của máy tách tĩnh điện cho ngành công nghiệp cát khoáng sản." Hội nghị khoáng sản nặng, Jôhannexbơc, Nam Phi viện khai khoáng và luyện kim.

[23]L. Thương hiệu, P-M. Beier I. Stahl,Sơn tĩnh điện chia ly, Wiley-VCH Verlag GmbH& Đồng., 2005.

[24]COMPREHENSIVE. Bittner, F.J. Hrach, S.A. Gasiorowski, L.A. Canellopoulus, H. Guicherd, Triboelectric vành đai tách cho beneficiation của khoáng chất tốt, SYMPHOS 2013 – 2Nd Hội nghị chuyên đề quốc tế về đổi mới và công nghệ cho ngành công nghiệp phốt phát. Kỹ thuật Procedia, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]COMPREHENSIVE. Bittner, K.P. Flynn, F.J. Hrach, Các ứng dụng mở rộng trong khô tách khoáng sản triboelectric, Thủ tục tố tụng của Đại hội quốc tế các chế biến khoáng sản XXVII-IMPC 2014, Santiago, Chi-lê, Tháng mười 20 – 24, 2014.