使用三波静电带分离器对铁矿石罚款进行干性受益的潜在应用

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ST 设备 & 技术有限责任公司 (STET) 摩擦静电带分离器技术允许 精细矿物的选矿 采用全干技术、高通量的粉末. STET 分离器非常适合非常精细的分离 (<1µ m) 到适度粗 (500µ m) 粒子, 与其他通常仅限于颗粒的静电分离过程相比 >75μm 大小. STET 已成功为铁矿石样品(包括矿矿运行)提供仁慈, 尾矿和铁饲料含量从 30-55%. 实验结果表明,低档铁铁矿可升级为商业等级 (58-65% 铁) 同时使用 STET 皮带分离器排斥二氧化硅. 这里, 介绍了对STET技术在铁工业中的潜在应用的实验结果和初步研究. 初步研究包括高级流程表和选定应用的经济评估. 还讨论了采用该技术的挑战,以及与目前可用于处理铁矿石罚款的技术进行比较.

1.0 介绍
铁矿石是地壳中第四大常见元素,对全球经济发展和钢铁制造业至关重要 [1-2]. 铁矿石的化学成分范围很广,尤其是用于铁含量和相关甘麦矿物 [1]. 主要含铁矿物是赤铁矿, 戈伊蒂, 褐铁矿和磁铁矿 [1,3] 铁雷的主要污染物是 2 和阿尔2O3. 每个矿床在含铁和含煤矸石矿物方面都有其独特的特点, 因此, 它需要不同的浓度技术 [4].

铁轴承矿物的现代加工电路可能包括重力浓度, 磁性浓度, 和浮选步骤 [1,3]. 然而, 现代电路在铁矿石罚款和粘稠物的处理方面面临挑战 [4-6]. 螺旋等重力技术受颗粒大小限制,仅被视为将赤铁矿和磁铁矿集中到75μm以上尺寸分数的有效方法 [5]. 干湿低强度磁选 (Lims) 技术用于处理具有强磁性特性的高档铁矿,如磁铁矿,而湿高强度磁分离用于将磁性弱的铁轴承矿物(如赤铁矿与岩矿)分离. 磁性方法由于要求铁矿石易受磁场影响而面临挑战 [3]. 浮选用于减少低品位铁矿中杂质的含量, 但受试剂成本的限制, 和二氧化硅的存在, 富含氧化铝的粘稠和碳酸盐矿物 [4,6]. 在没有进一步下游处理的拒绝流,细铁拒绝将最终处置在尾矿坝 [2].

尾矿处理铁罚款已成为环境保护和铁质贵重物品回收的关键, 分别, 因此,铁矿石尾矿的处理和罚款在采矿业的重要性越来越大[7].

然而, 通过传统的流程图处理铁尾矿和细纹仍然具有挑战性,因此,替代性矿用技术,如三波静电分离,在矿物学和颗粒尺寸方面限制较小,可能会引起人们的兴趣. 铁矿石的干静电加工为降低成本提供了机会,并与传统重力测量相关的湿尾矿生成, 浮选和湿磁分离电路.

STET 开发了分离工艺,可在暴露于特定电场时根据粉煤灰和矿物质的反应进行有效分离. 该技术已成功应用于粉煤灰工业和工业矿产行业; STET目前正在探索其他市场开放,他们的分离器可以提供竞争优势. 目标市场之一是铁矿石的升级.

STET对几种铁矿进行了探索性研究,实验结果表明,低品位铁矿石细位可以通过STET三波-静电带分离器升级. STET 干式静电分离工艺与传统湿法相比具有许多优点, 包括恢复细和超细铁的能力,如果使用现有技术进行加工,这些铁将丢失给尾矿. 另外, 该技术不需要耗水量, 这导致泵送的消除, 增稠和干燥, 以及与水处理和处置相关的任何成本和风险; 没有湿尾矿处理 – 最近尾矿坝的高调故障凸显了储存湿尾矿的长期风险; 和, 无需化学附加, 因此,这否定了试剂的持续费用,并简化了许可.

铁矿石是一个与其他贱金属不同的动态行业. 这是由于其市场波动, 涉及的巨额产量和相应的资本和运营方面的费用 [8] 以及伦敦金属交易所等中央交易中心的缺席. 这转化为巨大的回报,当价格飙升,在情况更加严峻时,利润微薄时,这种回报是可能的。. 这是产量巨大和强调单位生产成本低的原因之一.

这里, 介绍了STET和Soutex开发的铁矿石行业筛选研究的结果,以确定STET技术在与传统技术相比可以提供经济优势的利基领域. Soutex 是一家矿物加工和冶金咨询公司,具有设计经验, 优化和运行各种铁矿石浓缩工艺, 了解 CAPEX, 运营和铁矿石行业的营销方面. 本研究, Soutex 在评估铁矿石三元静分离的潜在应用方面提供了专业知识. Soutex 的范围包括流程表开发和规模级研究级资本和运营成本估算. 本文探讨了三个最有前途的应用, 在技术和经济层面上. 这三个应用程序被确定为: 澳大利亚DSO采矿中铁矿石罚款的升级; 在赤铁矿/磁铁矿集中器中清除细铁精矿; 和, 巴西公司对富-Fe 尾矿的再处理.

2.0 STET 三波静电带分离器
采用台式摩擦静压带分离器进行了实验. 工作台规模测试是三阶段技术实施过程的第一阶段,包括台式评估, 试点规模测试和商业规模实施. 台式分离器用于筛选摩擦静电充电的证据, 并确定材料是否是静电选矿的好选择. 每台设备的主要区别见表 1. 虽然每个阶段使用的设备大小不同, 操作原理基本上是相同的.

STET 评估了几种表盘的铁矿石样品,并观察到铁的显著移动和硅酸盐的排斥 (见表 2). 选择实验条件,使铁回收与. 铁增曲线可绘制,后用作经营经济模型的投入

表 2. 不同铁的钢垢结果

Exp饲料
费·wt.%
产品
费·wt.%
绝对费
增加 %

恢复 %
SiO2
拒绝 %
D10 (µ m)D50 (µ m)D90 (µ m)
139.250.611.491.563.952359
239.460.521.150.896.052359
330.148.017.970.684.6118114
429.954.224.356.493.7118114
547.050.23.296.635.31762165
621.948.927.041.296.61762165
747.660.412.885.196.91762165
835.144.99.889.054.2361165
919.737.417.776.056.85103275
1054.562.58.086.377.7577772
1154.666.511.982.895.6845179

(请参阅部分 3.0, 图 4). STET在上一份关于铁矿石加工的出版物中介绍了使用STET技术对铁矿石样品分离结果的其他实验结果 [9].

表 1. 采用 stet 三元静带分离器技术的三相实施过程.

用于: 电极长度流程类型
1- 工作台秤
评价
定性
评价
250厘米
2- 试点秤
测试
定量
评价
610厘米
3- 商业
规模
商业
生产
610厘米连续

如表所示 1, 台式分离器与中试和商业刻度分离器的主要区别在于台式分离器的长度大约为 0.4 试点规模和商业规模单位长度的两倍. 由于分离器的效率是电极长度的函数, 基准测试不能作为试点规模测试的替代品. 测试规模测试是必要的,以确定 STET 过程在商业规模上可实现的分离程度, 并确定 stet 工艺是否能达到给定进给率下的产品目标. 由于从工作台秤到试验秤的主动分离长度不同, 结果通常在试点规模上提高.

2.1 操作原理

在摩擦-静电带分离器中 (参见图 1 和图 2), 材料被输入到薄缝隙中 0.9 – 1.5 两个平行平面电极之间的厘米.

belt-separator 粒子通过粒子间的接触进行摩擦带电. 例如,, 在主要包括赤铁矿和石英矿物颗粒的铁样本的情况下, 正电荷 (赤铁矿) 和负
指控 (石英) 被吸引到对面电极. 然后,粒子被连续移动的开网带扫去,并朝相反的方向输送. 带移动粒子毗邻每个电极向两端的分隔符. 分离粒子的逆电流和粒子碰撞连续的三波电充电提供了多级分离,并在单通道单元中实现出色的纯度和恢复. 该皮带允许处理细颗粒和超细颗粒,包括小于 20μm 的颗粒, 通过提供持续清洁电极表面和去除细颗粒的方法, 否则会粘附在电极表面. 高皮带速度还可实现高达 40 通过在分离器中连续输送材料,在单个分离器上每小时数吨. 通过控制各种工艺参数, 该设备允许优化矿物等级和回收.

分离器的设计相对简单. 皮带和关联的辊是唯一的运动部件. 电极是固定的,由高度耐用的材料组成. 皮带是易耗部件,需要不频繁但定期更换, 只能由单个操作员完成的过程 45 分钟. 分离器电极长度约为 6 米 (20 金融时报 》。) 和宽度 1.25 米 (4 金融时报 》。) 适用于全尺寸商用设备 (参见图 3). 功耗小于 2 每吨材料的 kWh 处理,由驱动皮带的两个电机消耗的大部分功率.

tribo-belt separator这个过程是完全干燥, 不需要额外的材料, 也不产生废水或空气排放. 对于矿物分离,分离器提供了一种减少用水的技术, 延长储量寿命和/或恢复和再处理尾矿.

系统的紧凑性允许在安装设计中实现灵活性. 三波静电带分离技术坚固,经工业验证,首次在工业上应用于煤燃烧粉煤灰的处理。 1995. 该技术能有效地将碳颗粒与煤炭不完全燃烧分离开来, 从玻璃铝硅酸盐矿物颗粒在粉煤灰. 该技术有助于回收富含矿物质的粉煤灰,作为混凝土生产的水泥替代品.

因为 1995, 结束 20 美国安装的 STET 分离器处理了数百万吨产品粉煤灰. 粉煤灰STET分离的工业史列在表中 3.

矿物加工, 三硼电带分离器技术已用于分离各种材料,包括方解石/石英, 滑石, 和男中石.

表 3. 飞灰三波-静电带分离的工业应用

实用程序 / 电站位置商业的开始
操作
设施
细节
杜克能源–罗克斯博罗站美国北卡罗来纳州19972 分隔符
塔伦能源- 布兰登海岸美国马里兰州19992 分隔符
苏格兰电力- 朗格站苏格兰英国20021 分隔符
杰克逊维尔电气街. 约翰斯河电力公园美国佛罗里达州20032 分隔符
南密西西比电力 -R.D. 明天美国密西西比州20051 分隔符
新不伦瑞克电力-贝勒杜内加拿大新不伦瑞克20051 分隔符
RWE npower-Didcot 站英国20051 分隔符
塔伦能源-布伦纳岛站美国宾夕法尼亚州20062 分隔符
坦帕电气大弯站美国佛罗里达州20083 分隔符
RWE npower-Aberthaw 站威尔士 UK20081 分隔符
EDF能源-西伯顿站英国20081 分隔符
ZGP (拉法基水泥/切奇·贾尼科索达合资企业)波兰20101 分隔符
韩国东南电力- 永亨韩国20141 分隔符
PGNiG 特米卡-西尔基尔基波兰20181 分隔符
太海洋水泥公司-奇奇布日本20181 分隔符
阿姆斯特朗飞灰- 鹰水泥菲律宾20191 分隔符
韩国东南电力- 萨姆川波韩国20191 分隔符

3.0 方法
三 (3) 已查明病例供进一步评估,并通过数量级研究级经济和风险/机会审查处理. 评估基于操作员通过将 STET 技术纳入工厂流量表而感知的潜在收益.

根据执行的台架比例测试估计 STET 分离器的性能 (见表 2). 用各种铁或料收集的数据允许校准用于预测三个恢复的恢复模型 (3) 案例研究. 图 4 从性能和成本的角度说明了模型的结果. 熨斗回收直接指示在柱上, against the iron beneficiation in %Fe. 在工作台秤测试中, 测试了通过 STET 的单次通道以及双通流程表. 双通流板涉及清理较粗糙的尾部, 因此,恢复率大幅增加. 然而, 这涉及到额外的STET机器,因此成本更高. CAPEX 柱上的错误栏指示资本支出变化,具体取决于项目大小. 单一资本支出数字随项目大小而减少. 例如, 用于使用双通流量表测试的典型矿石, 增加 15% 在铁级 (即. 从 50% 费到 65% 铁) 将预测铁回收 90%. 以下案例研究自愿使用低铁回收,以考虑生产更高等级的铁矿石精矿时回收的固有损失.

对于每个案例研究, 流量表按量级级别显示,仅显示主设备以支持经济评估. 对于每个流程表, 经济学按以下类别估计: 资本开支 (资本); 运营费用 (运营公司); 和, 收入. 在此筛选阶段, 每个类别的准确程度在"数量级"上 (± 50%).

使用内部数据库估计主要设备 CAPEX (由苏用斯提供) 和设备报价(可用). 然后确定确定直接和间接成本的因素. STET 特定的 CAPEX 值还包括辅助设备和控制, 证明该设备的安装和施工的分解率较低. 运营评估由维护组成, 人力, 电源和消耗成本. 流程表提供的技术元素支持资本支出和操作性评估的成本评估, 使用已完成项目和铁矿石台秤测试工作的STET数据库估算了与安装和使用STET三波静电带分离器相关的成本要素.

以下成本评估中使用的数字来自图 4. 例如, 用于测试的典型矿石的浓度和增加的两次 15% 在铁级 (即. 从 50% 费到 65% 铁) 会花费周围 135 000$ CAPEX 中的每吨/小时和 OPEX 中的 2 美元/吨 (吨铁精矿). 由于这是作为筛选研究, 决定对产品定价保持保守,对最终品位和产品价格进行敏感性分析. 截至11月 2019, 62% 海运铁矿石交易约80美元/吨, 具有非常高的波动性.

graph

铁矿石单位集中的溢价也非常不稳定,取决于许多因素,如污染物和特定客户的需求. 价格差异 65% 铁和 62% 铁在时间上不断变化. 在 2016, 差别最小 (周围 1 $/t/%Fe) 但在 2017-2018, 溢价攀升接近 10 $/t/%Fe. 在撰写本文时, 它目前围绕 3 $/t/%Fe [10]. 表 4 显示用于成本计算的选定设计标准.

表 4. 经济评价的假设.

economic-evaluations从生产第一年估算回收时间. 每个项目, 另外两个 (2) 年应考虑建设. 现金流量值 (费用和收入) 从施工开始就打折.

4.0 DSO 干燥操作中的授化过程

直接运输矿石 (Dso) 项目产量达世界最大, 主要是为中国市场提供食物,大部分来自西澳大利亚 (洼) 和巴西. 在 2017, 西澳大利亚州生产的铁矿石数量超过 800 百万吨和巴西的体积是周围 350 百万吨 [11]. 仁慈的过程非常简单, 主要由破碎组成, 洗涤和分类 [12].

对超罚款的仁慈产生 65% Fe 集中是 DSO 市场的机会. 评估 DSO 项目的 STET 技术优势的方法是在生产现有的低档铁超细铁和在 STET 受益后生产具有附加值的产品之间的权衡. 建议流程表 (图 5) 考虑在西澳大利亚州虚构的DSO操作,目前将在其产品中出口超罚款 58% 铁. 替代方案将集中超罚款,以增加最终产品的价值. 表 5 介绍了一些设计标准和用于收入估算的高级质量平衡. 在品位和产能方面,矿体并不代表现有项目,而是一个典型的DSO项目, 在规模和生产方面.

表 5. 超细 DSO 选值工厂设计标准和质量平衡.

mass-balance

Flowsheets

图 5. 流程表 与 DSO 权衡中的比较

表 6 呈现高级资本支出, 运营和估计收入. CAPEX 估计包括添加新的专用负载系统 (装车筒仓和汽车装载), 以及 STET 系统. 为了评估建议的流程表的返回, 经济分析是围绕惠利案例与低价产品销售之间的权衡而进行的. 在仁慈案例中, 销量减少,但铁单位的溢价大幅提高销售价格. 在操作中, 为上游矿石加工提供估计 (挖掘, 破碎, 分类和处理).

cashflow

尽管体积显著减少, 回报是有趣的,鉴于高档铁矿石浓缩物的溢价. 回报计算高度依赖于此溢价, 由于环境问题,这几年一直在增加. 如上所示 (表 6), 这个项目的经济吸引力高度依赖于价格差异 58% 铁和 65% 铁. 在此当前评估中, 这个价格溢价是 30.5 $/t, 大致反映当前的市场情况. 然而, 这种价格溢价历来范围从 15 – 50 $/t.

5.0 重力中的清理过程
分离工厂

北美地区的铁集中器使用重力浓度,这是集中赤铁矿和磁铁矿的有效方法, 特别是对于超过 75μm 的尺寸分数 [5,13]. 该地区赤铁矿/磁铁矿植物通常使用螺旋作为主要分离过程,并集成低强度磁分离步骤 (Lims). 在赤铁矿/磁铁矿厂的一个常见问题是,细铁的回收量通常达到高达 20%. 主要挑战与精细赤铁矿有关, 由于细铁很难通过螺旋回收,并且不受用于回收细磁铁矿的LIMS. 相比之下, STET分离器在分离细颗粒时非常有效, 包括小于 20μm 微米的颗粒,其中 LIMS 和螺旋效率较低. 因此, 来自更清洁的液压器的溢出 (阻碍定居者) 饲料清除螺旋是一个很好的适合STET技术. 建议的流程表如图所示 6.
flowsheet-hematite

在此配置中, 红色虚线突出显示现有工厂内的新设备. 在建议的流程表下, 而不是被再循环, 阻碍的定居者溢出将处理清除螺旋运行在不同条件下比粗糙的螺旋. 精细铁精矿可以生产并干燥. 然后,干燥的浓缩物将定向到 STET 分离器,以产生可盐级的最终浓缩物. 优良产品可单独销售,或与剩余集中器一起生产.

表 7 介绍了用于收入估算的设计标准和高级质量平衡.
table7-iron

表 8 呈现高级资本支出, 运营和估计收入.

table8-cost details

该分析表明,实现涉及 STET 技术的清理电路的回归是有吸引力的,值得进一步考虑.

与竞争技术相比,干燥细铁精矿的另一个优点是浓度后物料处理产生的相关好处. 非常精细的湿浓缩物在过滤方面存在问题, 装卸和运输. 列车上的冰冻问题和船只的通量使非常精细的浓缩物的干燥有时是强制性的. 因此,STET 嵌入式干燥可能变得有利.

6.0 巴西泰陵的恩惠
存款

flowsheet-deposit 精细尾矿的吸收似乎是处理器的增值应用,用于美化 STET 技术, 因为资源是精细地面和提供低成本. 而铁矿尾矿矿床含铁量高的地方都存在, 物流简单的地方应享有进一步评估的特权. 巴西矿床高 Fe 等级,战略性地位于现有运输基础设施附近,为加工商提供了从实施 STET 三波静电技术中获益的好机会. 建议流程表 (图 7) 考虑一个虚构的富费巴西尾矿操作,其中STET技术将是唯一的仁慈过程.

存款被认为足够大,以每年的速率提供几十年的饲料。 1.5 M 吨/年. 对于此方案, 进料矿石已经用50μm的D50精确接地,矿石需要铲除, 运输,然后干燥前三波静电仁仁. 然后,将浓缩物装载在火车/船上,新的尾矿将储存在新的设施中.

表 9 介绍了用于收入估算的设计标准和高级质量平衡. 表 10 呈现高级资本支出, 运营和估计收入.

table9-10 如表所示 10, 实施STET技术为巴西尾矿的仁慈带来吸引力. 此外, 从环境角度来看,建议的流板也是有益的,因为干尾矿的受惠将减少尾矿的大小和表面,并会减少与湿尾矿处理相关的风险.

7.0 讨论和建议

STET分离器已成功在台秤上进行,以分离细铁矿石, 因此,为加工商提供一种新方法,以收回罚款,否则很难用现有技术处理可销售等级.

STET 和 Soutex 评估的流板是铁矿石加工的示例,可能受益于干三波静电分离. 三个 (3) 本研究中介绍的发达流程表并非排他性,应考虑其他备选方案. 这一初步研究表明,清理过程涉及低干燥成本, DSO 运营和尾矿有利,在商业上成功.

干加工的另一个优势是尾矿储存 - 目前储存在巨大的尾矿池 – 干尾矿具有消除重要环境风险的优势. 近期广为人知的尾矿库溃坝事件凸显尾矿管理的必要性.

本研究用于计算铁矿石等级和回收的输入是利用多个区域的铁矿石样品进行表阶分离的结果。. 然而, 各矿的矿物学和解放特性独特, 因此,客户铁矿石样品应在工作台或试验秤上进行评估. 在下一步开发中, 本文评价的三个流表应进一步研究.

最后, 其他技术目前正在研究细铁回收,如WHIMS, 夹具和回流分类器. 众所周知,许多湿分离过程对45μm以下的颗粒效率很低,因此STET技术可能在非常精细的范围内具有优势, 作为STET已经看到了良好的性能与饲料罚款高达1μm. 应进行一项正式的权衡研究,将引用的技术与 STET 进行比较, 其中包括业绩评估, 能力, 成本, 等. 通过这种方式,STET 的最佳利基可以突出显示和提炼.

引用

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