ST 設備 & 技術有限責任公司 (STET) 摩擦靜電帶分離器技術允許 精細礦物選礦 採用完全乾燥技術的粉末，產量高. STET 分離器非常適合非常精細的分離 (<1µ m) 到中等粗糙 (500µ m) 粒子, 與其他通常僅限於粒子的靜電分離過程相比 >75μm 的大小. STET 已成功提供鐵礦石樣品，包括礦井礦石, 尾礦和伊塔比瑞特與鐵飼料內容範圍從 30-55%. 實驗結果表明，低品位鐵礦石可升級為商業品位 (58-65% 鐵) 同時使用STET皮帶分離器拒絕二氧化矽. 這裡, 介紹了實驗結果簡編和對STET技術在鐵工業中的潛在應用的初步研究. 初步研究包括高級別流程表和選定應用的經濟評估. 還討論了與採用該技術和比較目前可用於處理鐵礦石罰款的技術有關的挑戰.
1.0 介紹
鐵礦石是地殼中第四大常見元素，對全球經濟發展和鋼鐵製造業至關重要 [1-2]. 鐵礦在化學成分方面具有廣泛的範圍，特別是對於Fe含量和相關的鋼絲礦物 [1]. 主要含鐵礦物為赤鐵礦, 戈伊蒂, 褐鐵礦和磁鐵礦 [1,3] 和鐵礦石的主要污染物是 2 和阿爾2O3. 每個礦床在含鐵和含煤矸石礦物方面都有其獨特的特點, 因此, 它需要不同的濃度技術 [4].
鐵軸承礦物的現代加工電路可能包括重力濃度, 磁濃度, 和浮選步驟 [1,3]. 然而, 現代電路在鐵礦石罰款和粘液加工方面面臨挑戰 [4-6]. 螺旋等重力技術受顆粒大小限制，僅被視為將赤鐵礦和磁鐵礦集中到 75μm 以上尺寸分數的有效方法 [5]. 幹濕低強度磁選 (Lims) 技術用於處理具有強磁性（如磁鐵礦）的高檔鐵礦，而濕潤的高強度磁分離則用於將具有弱磁性（如赤鐵礦）的鐵軸承礦物與鋼剛石分離. 磁性方法因其要求鐵礦石易受磁場的影響而面臨挑戰 [3]. 浮選用於減少低品位鐵礦中雜質的含量, 但受試劑成本的限制, 和二氧化矽的存在, 富含氧化鋁的粘液和碳酸鹽礦物質 [4,6]. 在沒有進一步下游處理的拒絕流， 細鐵拒絕將最終處置在尾礦壩 [2].
尾礦處理和鐵罰款處理已成為保護環境和回收鐵貴重物品的關鍵, 分別, 因此，鐵礦石尾礦的加工和採礦業的罰款越來越重要[7].
然而, 鐵尾礦和罰款的處理仍然具有挑戰性，通過傳統的流程圖，因此替代的受益技術，如三波靜電分離，這是較少的限制，在礦物學和顆粒大小可能會成為感興趣的. 鐵礦石的乾靜電處理為降低成本和與傳統重力相關的濕尾礦生產提供了機會, 浮選和濕磁分離電路.
STET 開發了一種分離工藝，能夠根據粉煤灰和礦物在暴露在特定電場時的反應進行高效分離. 該技術已成功應用於粉煤灰行業和工業礦產行業; 和STET目前正在探索其他市場開放，他們的分離器可以提供一個競爭優勢. 目標市場之一是鐵礦石升級.
STET對幾種鐵礦石進行了探索性研究，實驗結果表明，低品位鐵礦石罰款可以通過STET三波靜電帶分離器進行升級. STET 幹式靜電分離工藝與傳統濕法相比具有許多優點, 包括能夠回收精細和超細的鐵，否則將失去尾礦，如果處理與現有技術. 另外, 該技術無需耗水, 導致消除抽水, 增稠和乾燥, 以及與水處理和處置相關的任何成本和風險; 沒有潮濕的尾礦處理 –最近尾礦壩的高調故障突出了儲存濕尾礦的長期風險; 和, 無需化學附加, 因此，這否定了試劑的持續費用，並簡化了許可.
鐵礦石是一個具有不同於其他賤金屬的動態行業. 這是由於其波動的市場, 涉及資金和運營方面的巨大產量和相應的費用 [8] 以及缺乏中央交易所中心，如倫敦金屬交易所. 這轉化為巨大的回報， 當價格火箭向上和剃刀薄利潤時， 情況更可怕. 這是產量巨大和強調單位生產成本低的原因之一.
這裡, 介紹了STET和Soutex開發的鐵礦石行業篩選研究的結果，以確定與更傳統的技術相比，STET技術可以提供經濟優勢的利基市場。. Soutex 是一家礦產加工和冶金諮詢公司，擁有設計經驗, 優化和運行各種鐵礦石濃度過程, 了解開普克斯, OPEX 以及鐵礦石行業的行銷方面. 對於這項研究, Soutex 在評估鐵礦石三寶電靜電分離的潛在應用方面提供了專業知識. Soutex 的範圍包括流量表開發和規模順序研究級資本和運營成本估算. 本文探索了三個最有前途的應用程序發現, 在技術和經濟層面上. 這三個應用程式被確定為: 澳大利亞 DSO 採礦業鐵礦石罰款升級; 在赤鐵礦/磁鐵礦集中器中清除細鐵濃縮物; 和, 巴西業務中富 Fe 尾礦的再處理.
2.0 STET 三波靜電帶分離器
採用臺式摩擦靜壓帶分離器進行了實驗. 長凳規模測試是包括台式評估在內的三階段技術實施過程的第一階段, 試點規模測試和商業規模實施. 臺式分離器用於篩選摩擦靜電充電的證據, 並確定材料是否是靜電選礦的好選擇. 每台設備的主要區別見表 1. 雖然每個階段使用的設備大小不同, 操作原理基本上是相同的.
STET 以平板規模評估了多個鐵礦石樣品，並觀察到矽酸鹽的鐵和排斥物顯著移動 (見表 2). 選擇了實驗條件，使鐵回收與. 鐵增長曲線可以繪製，然後用作運行經濟模型的輸入
表 2. 不同鐵礦的長凳尺度結果
| 爆炸 | 飼料 費瓦特. % | 產品 費瓦特. % | 絕對費 增加 % | 鐵 恢復 % | SiO2 拒絕 % | D10。 (µ m) | D50 (µ m) | D90。 (µ m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 39.2 | 50.6 | 11.4 | 91.5 | 63.9 | 5 | 23 | 59 |
| 2 | 39.4 | 60.5 | 21.1 | 50.8 | 96.0 | 5 | 23 | 59 |
| 3 | 30.1 | 48.0 | 17.9 | 70.6 | 84.6 | 1 | 18 | 114 |
| 4 | 29.9 | 54.2 | 24.3 | 56.4 | 93.7 | 1 | 18 | 114 |
| 5 | 47.0 | 50.2 | 3.2 | 96.6 | 35.3 | 17 | 62 | 165 |
| 6 | 21.9 | 48.9 | 27.0 | 41.2 | 96.6 | 17 | 62 | 165 |
| 7 | 47.6 | 60.4 | 12.8 | 85.1 | 96.9 | 17 | 62 | 165 |
| 8 | 35.1 | 44.9 | 9.8 | 89.0 | 54.2 | 3 | 61 | 165 |
| 9 | 19.7 | 37.4 | 17.7 | 76.0 | 56.8 | 5 | 103 | 275 |
| 10 | 54.5 | 62.5 | 8.0 | 86.3 | 77.7 | 5 | 77 | 772 |
| 11 | 54.6 | 66.5 | 11.9 | 82.8 | 95.6 | 8 | 45 | 179 |
(參見部分 3.0, 圖 4). STET在此前發表的一份有關鐵礦石加工的出版物中介紹了使用STET技術對鐵礦石樣品進行分離的其他實驗結果。 [9].
表 1. 採用 stet 三元靜帶分離器技術的三相實施過程.
| 相 | 用於: | 電極長度 | 流程類型 |
|---|---|---|---|
| 1- 工作臺秤 評價 | 定性 評價 | 250釐米 | 批 |
| 2- 試點秤 測試 | 定量 評價 | 610釐米 | 批 |
| 3- 商業 規模 | 商業 生產 | 610釐米 | 連續 |
如表所示 1, 臺式檯面分離器與先導刻度和商用比例分離器之間的主要區別是，臺式平位器分離器的長度約為 0.4 試點規模和商業規模單位的長度. 由於分離器效率是電極長度的函數, 台架級測試不能用作試驗級測試的替代品. 需要進行試點規模測試，以確定 STET 流程在商業規模下可以實現的分離程度, 並確定 STET 工藝能否在給定進給率下達到產品目標. 由於從台距到試點刻度的活動分離長度差異, 結果通常在試點規模下改善.
2.1 操作原理
在三波靜電帶分離器中 (參見圖 1 和圖 2), 材料被送入薄間隙 0.9 – 1.5 兩個平行平面電極之間的 cm.
粒子通過粒子間的接觸進行摩擦帶電. 例如, 以鐵樣品為例，主要包括赤鐵礦和石英礦物顆粒, 正電荷 (赤鐵礦) 和消極的
指控 (石英) 被吸引到對面電極. 然後，粒子被連續移動的開網帶掃去，並朝相反的方向輸送. 帶移動粒子毗鄰每個電極向兩端的分隔符號. 分離粒子的逆流流和粒子粒子碰撞的連續三極電荷為多級分離提供了結果，在單通單元中具有極好的純度和恢復性. 該皮帶允許處理細顆粒和超細顆粒，包括小於 20μm 的顆粒, 通過提供連續清潔電極表面和去除細顆粒的方法, 否則會粘附在電極表面. 高皮帶速度還使吞吐量達到 40 通過不斷將材料從分離器中輸送出來，在單個分離器上每小時輸送噸. 通過控制各種工藝參數, 該設備允許優化礦物等級和回收.
分離器設計相對簡單. 皮帶和關聯的輥是唯一的運動部件. 電極是靜止的，由高度耐用的材料組成. 皮帶是消耗品，需要不頻繁但定期更換, 僅由單個操作員完成的過程 45 分鐘. 分離器電極長度約為 6 米 (20 dtl) 和寬度 1.25 米 (4 dtl) 適用于全尺寸商用設備 (參見圖 3). 功耗小於 2 kWh每噸材料處理，大部分電力消耗由兩個電機驅動皮帶.
這個過程是完全乾燥, 無需額外材料，且不產生廢水或空氣排放. 對於礦物分離，分離器提供了一種減少用水的技術, 延長保留壽命和/或回收和再處理尾礦.
系統緊湊，安裝設計具有靈活性. 三波靜電帶分離技術堅固,經工業驗證,首次在工業上應用於煤燃燒粉煤灰的處理。 1995. 該技術能有效地將碳顆粒與不完全的煤燃燒分離開來。, 從粉煤灰中的玻璃氧化鋁矽酸鹽礦物顆粒. 該技術有助於回收富含礦物質的粉煤灰,作為混凝土生產中的水泥替代品.
因為 1995, 結束 20 美國安裝的 STET 分離器處理了數百萬噸產品粉煤灰. 粉煤灰 STET 分離的工業歷史列在表中 3.
礦物加工, 三硼電帶分離器技術已用於分離各種材料,包括方解石/石英, 滑石, 和男中石.
表 3. 粉煤灰三波-靜電帶分離的工業應用
| 實用程式 / 電站 | 位置 | 商業啟動 操作 | 設施 細節 |
|---|---|---|---|
| 杜克能源 – 羅克斯伯勒站 | 美國北卡羅來納州 | 1997 | 2 分隔符號 |
| 塔倫能源- 布蘭登海岸 | 美國馬里蘭州 | 1999 | 2 分隔符號 |
| 蘇格蘭電力- 朗格站 | 蘇格蘭 英國 | 2002 | 1 分隔符號 |
| 傑克遜維爾電氣-聖. 約翰斯河電力公園 | 美國佛羅里達州 | 2003 | 2 分隔符號 |
| 南密西西比電力 -R.D. 明天 | 美國密西西比州 | 2005 | 1 分隔符號 |
| 新不倫瑞克電力-貝勒杜內 | 加拿大新不倫瑞克省 | 2005 | 1 分隔符號 |
| RWE npower-Didcot 站 | 英國 | 2005 | 1 分隔符號 |
| 塔倫能源-布倫納島站 | 美國賓夕法尼亞州 | 2006 | 2 分隔符號 |
| 坦帕電動大彎站 | 美國佛羅里達州 | 2008 | 3 分隔符號 |
| RWE npower-Aberthaw 站 | 威爾士 英國 | 2008 | 1 分隔符號 |
| EDF能源-西伯頓站 | 英國 | 2008 | 1 分隔符號 |
| ZGP (拉法基水泥/切奇·賈尼科索達合資企業) | 波蘭 | 2010 | 1 分隔符號 |
| 韓國東南電力- 永亨 | 韓國 | 2014 | 1 分隔符號 |
| PGNiG 特米卡-西爾基基 | 波蘭 | 2018 | 1 分隔符號 |
| 太和洋水泥公司-奇奇布 | 日本 | 2018 | 1 分隔符號 |
| 阿姆斯壯飛灰- 鷹水泥 | 菲律賓 | 2019 | 1 分隔符號 |
| 韓國東南電力- 薩姆川波 | 韓國 | 2019 | 1 分隔符號 |
3.0 方法
三 (3) 已查明案件供進一步評估，並通過一系列規模研究級經濟和風險/機會審查處理. 評估基於營運商透過將 STET 技術納入工廠流程表來感知的潛在收益.
根據執行的臺式秤測試估計 STET 分離器的性能 (見表 2). 用各種鐵礦收集的數據允許校準一個恢復模型，用於預測三個恢復 (3) 案例研究. 圖 4 說明模型在性能和成本方面的結果. 鐵回收直接在鋼筋上指示, against the iron beneficiation in %Fe. 在長凳刻度測試中, 測試了通過 STET 的單一通道以及雙通流程表. 雙通流程表涉及清理粗糙的尾巴, 因此，大幅提高復甦. 然而, 這涉及到額外的STET機器，因此成本更高. CAPEX 條上的錯誤條表示 CAPEX 價格變化，具體取決於專案大小. 單一資本支出數位隨項目規模而減少. 例如, 用於用雙通流程表測試的典型礦石, 增加 15% 在鐵級 (即. 從 50% 費到 65% 鐵) 將預測鐵的恢復 90%. 在以下案例研究中自願使用較低的鐵回收量，以便考慮生產更高品位的鐵礦石精礦時回收的固有損失.
對於每個案例研究, 流程表按數量級順序顯示，僅顯示主要設備以支援經濟評估. 對於每個流程表, 經濟學估計在以下類別下: 資本支出 (資本); 運營費用 (運營公司); 和, 收入. 在此篩選階段, 每個類別的準確性級別為"數量級" (± 50%).
使用內部資料庫估計主要設備資本支出 (由蘇特克斯提供) 和設備報價時可用. 然後確定確定直接和間接成本的因素. STET 特定資本支出值還包括輔助設備和控制, 證明為該設備的安裝和施工提供較低的因數化. OPEX 估計由維護組成, 人力, 電力和消耗成本. 流程流程表提供的技術元素支援資本支出和 OPEX 的成本評估, 使用已完成專案的STET資料庫和鐵礦石台秤測試工作估計與安裝和使用STET三波靜電帶分離器相關的成本要素.
下列成本評估中使用的數字來自圖 4. 例如, 對於典型的礦石測試與濃度和增加的雙通 15% 在鐵級 (即. 從 50% 費到 65% 鐵) 將花費周圍 135 000$ 每噸/小時在卡佩克斯和2$/t在OPEX (噸鐵精礦). 由於這是打算作為一個篩選研究, 決定對產品定價保持保守，對最終等級和產品價格進行敏感性分析。. 截至11月 2019, 62% 海運鐵礦石交易約80美元/噸, 具有非常高的波動性.
鐵礦石單位精礦的溢價也非常不穩定，取決於許多因素，如污染物和特定客戶的需求. 價格差異 65% 鐵和 62% 鐵在時間上不斷變化. 在 2016, 差異很小 (周圍 1 $/t/%費) 但在 2017-2018, 溢價攀升接近 10 $/t/%費. 在撰寫本文時, 它目前是周圍 3 $/t/%費 [10]. 表 4 顯示用於成本估算的選定設計標準.
表 4. 經濟評價假設.
回報時間估計從生產的第一年. 對於每個專案, 另外兩個 (2) 建設年數應考慮. 現金流量值 (支出和收入) 從施工開始打折.
4.0 DSO 幹操作中的受恩程式
直接運輸礦石 (Dso) 項目產量居世界之最, 主要餵養中國市場，大部分交易量來自西澳大利亞州 (窪) 和巴西. 在 2017, 西澳大利亞州的鐵礦石產量超過 800 百萬噸和巴西的體積是周圍 350 百萬噸 [11]. 恩人過程很簡單, 主要包括粉碎, 洗滌和分類 [12].
對超罰款的恩人進行處罰，以生成 65% 費集中是 Dso 市場的機會. 評估 DSO 專案 STET 技術優勢的方法是在生產現有的低級鐵超細和在 STET 受益後生產具有附加值的產品的替代方案之間取得權衡. 建議的流程表 (圖 5) 認為一個虛構的DSO業務在WA，目前將出口其產品之間的超罰款 58% 鐵. 另一種選擇是集中超細，以提高最終產品的價值. 表 5 提出了一些設計標準和用於收入估算的高水準品質平衡. 從品位和產能來看，礦石體並不代表現有專案，而是一個典型的 DSO 專案，在規模和產量方面.
表 5. 超精細 DSO 受恩工廠設計標準和品質平衡.
圖 5. 流量表 與 DSO 權衡相比
表 6 呈現高級資本支出, OPEX 和估計收入. CAPEX 估計包括增加一個新的專用卸載系統 (卸貨筒倉和汽車裝載), 以及STET系統. 為了評估擬議流程表的返回情況, 經濟分析是圍繞恩情案與低檔產品銷售之間的權衡做出的. 在恩人案中, 銷量減少，但鐵單位的溢價顯著提高銷售價格. 在操作中, 為上游礦石加工提供估算 (挖掘, 破碎, 分類和處理).
儘管體積顯著減少, 鑒於高檔鐵礦石精礦的溢價， 回報很有趣. 回報計算高度依賴於此溢價, 在過去幾年中，由於環境問題，這一直在增加. 如上所示 (表 6), 這樣的項目的經濟吸引力高度取決於價格差異 58% 鐵和 65% 鐵. 在此當前評估中, 這個價格溢價是 30.5 $/t, 這大致反映了目前的市場形勢. 然而, 這個價格溢價歷來範圍從 15 – 50 $/t.
5.0 重力下的清理過程
分離工廠
北美地區的鐵集中器使用重力濃度，這是集中赤鐵礦和磁鐵礦的有效方法, 特別是對於75μm以上的尺寸分數 [5,13]. 該地區的赤鐵礦/磁石植物通常使用螺旋作為主要分離過程，並結合低強度磁分離步驟 (Lims). 整個赤鐵礦/磁鐵礦工廠的一個常見問題是回收細鐵，因為鐵尾礦的數量通常達到高達 20%. 主要挑戰與精細赤鐵礦有關, 由於細鐵很難通過螺旋回收，並且對用於回收細磁鐵的 LIMS 不透水. 相比之下,, STET 分離器在分離細顆粒時非常有效, 包括 20μm 微米以下的顆粒，其中 LIMS 和螺旋效果較差. 因此, 從更清潔的水化器溢出 (阻礙定居者) 餵養清道夫螺旋是一個很好的適合STET技術. 建議的流程表以圖中呈現 6.
在此配置中, 紅色破折號線突出顯示現有工廠內的新設備. 在建議的流程表下, 而不是被重新迴圈, 受阻礙的定居者溢出將處理清理螺旋在不同的條件下運行比粗糙的螺旋. 可以生產和乾燥細鐵精礦. 然後，干精礦將定向到STET分離器，以產生可鹽級的最終濃縮物. 精細產品可單獨銷售或與剩餘集中器生產一起銷售.
表 7 提出在收入估算中使用的設計標準和高水平的品質平衡.
表 8 呈現高級資本支出, OPEX 和估計收入.
此分析表明，實施涉及 STET 技術的清理電路的回報是有吸引力的，值得進一步考慮.
與競爭技術相比，乾燥細鐵精礦的另一個優點是集中后材料處理產生的相關益處. 非常精細的濕濃縮物在過濾方面有問題, 處理和運輸. 火車上的凍結問題和船隻的飄動使非常精細的濃縮物乾燥有時是強制性的. 因此，STET 嵌入式乾燥可能會成為有利.
6.0 巴西泰陵的恩人
存款
精細尾礦的仿製似乎是處理器對STET技術進行價值評估的增值應用, 由於資源是精細的地面和低成本可用. 雖然鐵礦石尾礦床含鐵量高，但許多地方都存在, 物流簡單的地方應享有進一步評估的特權. 巴西礦床具有高 Fe 等級，戰略位置靠近現有運輸基礎設施，這為處理器提供了一個很好的機會，可以從實施 STET 三極靜電技術中獲益. 建議的流程表 (圖 7) 認為一個虛構的富Fe豐富的巴西尾礦業務，其中STET技術將是唯一的恩人過程.
存款被認為足夠大，足以提供幾十年的飼料，按年利率 1.5 M 噸/年. 對於此場景, 飼料礦石已經與〜50μm的D50精細接地，礦石將需要鏟, 運輸，然後乾燥前三寶電靜電施恩. 然後，濃縮物將裝載在火車/船舶上，新的尾礦將儲存在一個新的設施中.
表 9 提出在收入估算中使用的設計標準和高水平的品質平衡. 表 10 呈現高級資本支出, OPEX 和估計收入.
如表所示 10, 實施STET技術對巴西尾礦的施捨是有吸引力的. 此外, 從環境角度來看，擬議的流動表也是有益的，例如，對幹尾礦的仁慈將減少尾礦的大小和表面，也將減少與濕尾礦處理相關的風險.
7.0 討論和建議
STET分離器已成功在臺秤上進行演示，以分離精細鐵礦石, 因此，為處理器提供一種新的方法來收回罰款，否則將很難處理到可出售的等級與現有技術.
STET 和 Soutex 評估的流程表是鐵礦石加工的範例，可能受益於干三葉草靜電分離. 三個 (3) 本研究中提出的開發流程表並非排他性，應考慮其他備選方案. 這項初步研究表明，清理過程涉及低乾燥成本, DSO 操作和尾礦的恩人有良好的商業成功機會.
干處理的另一個優勢是尾礦儲存——目前儲存在巨大的尾礦池中 – 因為幹尾礦具有消除重要環境風險的優勢. 近期廣為人知的尾礦壩潰壩突出尾礦管理需要.
本研究用於計算鐵礦石品位和回收的投入是使用來自多個區域的鐵礦石樣品的平板規模分離結果. 然而, 每個礦石的礦物學和解放特徵是獨一無二的, 因此，客戶鐵礦石樣品應在台席或試點規模進行評估. 在下一步發展中, 本文評價的三個流程表應進一步詳細研究.
最後, 目前正在研究其他技術，用於精細鐵回收，如WHINS, 夾具和迴流分類器. 眾所周知，許多濕分離過程對於45μm以下的顆粒來說變得效率低下，因此STET技術在非常精細的範圍內可能具有優勢。, 作為STET已經看到了良好的性能與飼料罰款1μm. 應進行一項正式的權衡研究，將引用的技術與STET進行比較, 這將包括績效評估, 能力, 成本, 等. 這樣，可以突出和細化STET的最佳利基市場.
引用
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