Электростатические обогатительные фосфатных руд: Обзор прошлой работы и обсуждение системы импровизированных разделения

В то время как электростатические процессы могут не предоставлять Полная альтернатива флотации, Это может быть подходит в качестве добавки для некоторых потоков, таких как уменьшение содержания штрафы/шламов руды до флотации, Переработка отходов флотации для восстановления утраченных продукта, сведение к минимуму среды влияет....

Скачать PDF
Электростатические обогатительные фосфатных руд: Обзор прошлой работы и обсуждение системы импровизированных разделения

ST Equipment & Technology

Доступные онлайн на www.ScienceDirect.com

ScienceDirect

Procedia Инжиниринг 00 (2015) 000-000

www.Elsevier.com/locate/procedia

3RD международного симпозиума по инновациям и технологиям в фосфатной промышленности

Электростатические обогащения фосфатных руд: Обзор прошлых работ

и обсуждение улучшенного разделения системы

J.D. Биттнерa, S.A.Gasiorowskia, F.J.Hracha, H. Guicherdb *

aST оборудования и технологии ООО, Needham, Массачусетс, США

bОборудование ST & Технологии ООО, Авиньон, Франция

Аннотация

Обогащение фосфатных руд, сухие электростатические процессов пытался различными исследователями с 1940. Основные причины для разработки сухих процессов для восстановления фосфат являются ограниченное количество воды в некоторых засушливых регионах, химические расходы флотации, и стоимости лечения сточных вод. В то время как электростатические процессы могут не предоставлять Полная альтернатива флотации, Это может быть подходит в качестве добавки для некоторых потоков, таких как уменьшение содержания штрафы/шламов руды до флотации, Переработка отходов флотации для восстановления утраченных продукта, и минимизации воздействия на окружающую среду. В то время как большая работа была выполнена с помощью валика высокого напряжения и свободном сепараторы на лабораторные весы, является единственным доказательством коммерческих установки около 1940 Процесс «Джонсон» на Пирс шахта FL; Существует никаких доказательств в литературе текущего коммерческого использования Электростатика, Хотя большой интерес в сухих процессах продолжается для использования в засушливых регионах. Различные научно-исследовательские проекты сообщили, подчеркнуть, что кормить подготовка (Температура, размер классификация, Кондиционирование агентов) имеют большое влияние на производительность. Хотя были достигнуты некоторые хорошие цветоделение, удалив кремнезема из фосфатов, и с меньшим количеством примеров из фосфата кальцит и доломит, результаты являются менее позитивными, когда несколько примесей присутствуют. Научно-исследовательская работа продолжает уточнить эти методы, Однако фундаментальные ограничения на обычных электростатических системах включать малой мощности, потребность в несколько этапов для надлежащего обновления руды, и оперативные проблемы, вызванные штрафы. Некоторые из этих ограничений могут быть преодолены новые электростатические процессами, включая triboelectric пояс сепаратора.

© 2015 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Коллегиального обзора под руководством научного комитета SYMPHOS 2015.

Ключевые слова: фосфат, электростатических; разделение; полезные ископаемые; тонкодисперсные частицы; сухой процесс

*Соавтор: Тель: +33-4-8912-0306 Электронной почты адрес: guicherdh@steqtech.com

1877-7058 © 2015 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Экспертной компетенции научного комитета SYMPHOS 2015.

ST Equipment & Technology

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

1. Сообщил о работе по электростатической обогащения фосфатных руд

Концентрация фосфатов из природных руд давно были произведены различные методы, с помощью иногда значительное количество воды. Однако, из-за нехватки воды в различных фосфатных месторождений во всем мире, а также увеличение затрат на разрешительные и очистки сточных вод, Разработка эффективной, весьма желательно, экономики сухой процесс.

Методы для сухой электростатического переработки фосфатных руд были предложены и продемонстрирована на малых масштабах для более 70 лет. Однако, коммерческого применения этих методов были весьма ограничены. Процесс «Джонсон» [1] был использован коммерчески начиная 1938 для определенного периода времени на заводе американской сельскохозяйственной химическая компания возле Пирс Флорида США. Этот процесс используется ряд очень сложных роликовые электроды (Рисунок 1) для multi этапе концентрации фосфатов восстановления от deslimed устройством хвостохранилища, предварительно флотационный концентраты, или хвостов флотации. Начиная с 15.4% P2O5 и 57.3% нерастворимый материал в тонкой хвостохранилища, Благодаря сочетанию размер классификации, глинистых, и литраж сушеных остатков, материал с 33.7% P2O5 и только 6.2% нерастворимые был восстановлен. В качестве другого примера, модернизация хвостов флотации с 2.91% P2O5 в результате в продукт 26.7% P2O5 с 80% восстановление. Джонсон отметил, что было необходимо для лечения устройством хвостов с химических реагентов, обычно используется в фосфат флотации для получения высокой фосфата класс и восстановления. Он специально упоминает эффективность мазута и жирных кислот в качестве реагентов.

Рисунок 1, Аппарат Джонсон процесса и потока лист патент США 2,135,716 и 2,197,865, 1940 [1][2]

Хотя коммерческие установки приводится в литературе как начиная примерно 1938, не ясно, как широко или как долго этот процесс был использован. В своем резюме статуса электростатического цветоделения до 1961, O. C. Ролстон

[3]пишет, что пять крупных Джонсон разделители были установлены каждой обработки о 10 тонн / час -20 Сетка канала. Каждый сепаратор был 10 Рулетики с приложенного напряжения в 20 Кв. Нет коммерческого масштаба фосфат концентраторы, используя Электростатика были установлены в Флорида согласно Ралстон. На основе описания процесса оборудования, Авторы

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

пришли к выводу, что общий потенциал этого процесса был довольно низким по отношению к способности других процессов, Например, влажные флотации. Низкий потенциал и затраты сушки подачи руды из мокрой добычи во Флориде являются скорее всего причиной ограничения дальнейшего применения процесса в 1940-х и 1950-х.

В 1950-х и 1960-х работников для международного минералов & Корпорация химических веществ (IMC) изучала применение сухой электростатической сепарации процессов обогащения полезных ископаемых. Флоридский фосфатной руды обработки представляет особый интерес для IMC. IMC работы использовать сепаратор дизайн свободного падения иногда с частиц зарядки расширенной, проходя через агитатор или ударного типа, такие как молоток или стержень мельница. [4] Последующих патент [5] включены некоторые повышение разделения с помощью Зарядные устройства различных материалов, Хотя окончательный патент в серии

[6]к выводу, что частица контакты зарядки при повышенной температуре (>70° F) был более эффективным, чем использование зарядного устройства системы. Типичные примеры результатов, сообщили в эти патенты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сообщил результаты от международного минералов & Химических веществ патенты 1955-1965

Кормить % P2O5

Продукта % P2O5

% Восстановление

Ссылка

14.4

33.6

Не дано

Lawver 1955 [4]

29.7

35

56

Кук 1955 [7]

29.1

33

96

Lawver 1957 [8]

28.4

34.4

92.6

Lawver 1956 [5]

Различные патенты IMC рассмотрели влияние размера частиц, включая обработку различных сокращений экран независимо друг от друга, Хотя мало работы участвует очень хорошо (<45 мкм) частицы. Образец принадлежности различаются, включая регулировка температуры, Предсессионная стирки и сушки белья, и различные методы сушки (косвенные сушка, флэш-сушка, тепла лампы с конкретные диапазоны ИК волны). Различные примеси (т.е.. Силикаты против карбонаты) требуется обработка различных и методы предварительной обработки для оптимизации разделения. В то время, как это видно из патентного описания что IMC пытается разработать процесс коммерческих масштабах, изучение литературы не указывают, что такая установка была когда-либо построить и эксплуатировать в любой сайт IMC.

В 1960 году специально на карбонат содержащих фосфатных руд из Северной Каролины работ на Северной Каролины государственного университета минералы научно-исследовательская лаборатория, [9] С помощью лабораторных масштабах свободном сепаратор и синтетическая смесь карбоната оболочки Земли и фосфат галька флотационный концентрат в диапазоне очень узкий размер (-20Кому +48 Сетка), исследования показали, что Литраж материал с кислотой пилинг или жирные кислоты влияют относительной заряд фосфат как положительные или отрицательные. Были получены относительно резкого цветоделения. Однако, При использовании природных руд, содержащих значительное количество штрафов, возможны только бедные цветоделения. Лучшие сообщили отделения от остатков от флотации модернизации с первоначального P2O5 концентрация 8.2% восстановление продукта 22.1% P2O5. Уровень восстановления не сообщалось. Особенно, Одна из трудностей, сообщил было наращивание штрафы на сепаратор электродов.

Дополнительная работа по электростатической сепарации Северная Каролина фосфата с помощью разделителя тип ролика высокого напряжения

[10]к выводу, что, хотя возможно разделение фосфата и кварц, Сушка стоимость была непомерно. Однако, Учитывая, что кальцинированного фосфатных руд сухой, исследователи предложили, что возможно электростатической сепарации таких руд. Разделение кальцинированного фосфатов был беден в сообщил о работе. Разделение, по-видимому, быть связаны с размер частиц, вместо того, чтобы состав. Предлагаемые улучшения включали использование других систем электростатической сепарации, Реагенты для повышения частиц зарядки характеристики и очень близко экран калибровки материалов. Нет никаких доказательств того, что любой Последующая работа была выполнена на этот проект.

Несколько ранее работы, с использованием опор роликовые сепараторы [11] успешно удален алюминия и соединений железа из руды минами бежать из Флориды. Сушеные руда, Щебень, и тщательно размера до разделения. P2O5 концентрация была незначительно увеличена с 30.1% Кому 30.6% Однако удаление соединений Аль и Fe включена намного лучше последующего восстановления методами флотации. Эта работа свидетельствует электростатического разделитель для решения проблемы с конкретным руды, которые ограничены обычными Влажная обработка.

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

Наряду с расследования разделения многих других материалов, Ciccu и коллеги протестированы разделение различных фосфатных руд, включая источники из Индии, Алжир, Тунис, и Ангола. [12] Электростатической сепарации был интерес как альтернатива флотации с экономической точки зрения, с тем, что крупные месторождения фосфатов находятся в засушливых районах. [13] Использование лабораторных сепараторов свободного падения с «турбокомпрессором», эти исследователи смогли получить результаты разделения, аналогичные флотационным процессам от орф с относительно простыми составами ганге. Специально, они обнаружили, что фосфат взимается положительно в присутствии кремнезема, но отрицательный в присутствии кальцита. Однако, если руда содержала значительное количество как кремнезема, так и карбоната, электростатическое разделение было плохим, а процессы флотации оказались более гибкими для получения практических разделений. Из исследований влияния турбокомпрессора на зарядку отдельных частиц, эти исследователи пришли к выводу, что материал gangue взимается в первую очередь при контакте частицы-частицы, а не контакт с поверхностями турбокомпрессора. [13] [14] Зарядка также была очень чувствительна к температуре материала, с хорошим разделением только получить выше 100 градусов по Цельсию. Дополнительно, наличие тонкого материала, вызванного проблемами в сепараторе и хорошие результаты зависят от тщательного размера частиц в диапазоне до трех размеров до разделения. Резюме результатов этой группы представлено в таблице 2. Нет полного- приложения масштаба, как представляется, были реализованы на основе этой работы.

Таблица 2. Отчетные результаты от Ciccu, Et. Аль. от лабораторных сепараторов свободного падения

Источник и тип руды

Кормить %

Продукта %

% Восстановление

Ссылка

P2O5

P2O5

Алжир, фосфат/карбонат

24.1

32.9

80

Чикку, 1972 [12]

Индия, фосфат/карбонат с

18.2

29

52.6

Чикку, 1993 [13]

сложный ганге, включая кварц

Ангола, фосфат/кварц

23.1

32.3

84.4

Чикку, 1993 [13]

Алжир, фосфат/карбонат

25.1

29.5

86.1

Чикку, 1993 [14]

Электростатическое разделение египетской руды изучал Хаммуд, и др.. с помощью лабораторного свободного падения сепаратор. [15] Используемая руда содержала в основном кремнезем и другие нерастворимые с первоначальным P2O5 концентрация 27.5%. Восстановленный продукт имел P2O5 концентрация 33% с 71.5% восстановление.

Дополнительное исследование Египетский руды с главным образом кремнистые породных было проведено Abouzeid, и др.. с помощью разделителя ролик лаборатории. [16] Исследователи специально стремилась определить сухих методов, чтобы сосредоточиться и/или пропылесосить фосфатных руд в районах с дефицитом воды. Это исследование получил продукт с 30% P2O5 от подачи материала с 18.2 % P2O5 с восстановлением 76.3 % После тщательной калибровки материала в узком диапазоне между 0.20 мм и 0.09 мм.

В статье последующего обзора, охватывающего весь спектр процессов обогащения для восстановления фосфат, Abouzeid сообщил, что, хотя методы электростатической сепарации были успешными в модернизации фосфатных руд, удалив кремнезема и карбонаты, низкий потенциал доступных разделителей ограничены их использования для коммерческого производства. [17]

Электростатической сепарации руд Флорида был недавно изучал Стенцель и Цзянь, с использованием лабораторных потока thru бесплатно- падение сепаратор. [18] Целью было определить схему обработки альтернативных или дополнительных систем флотации, давно используемых поскольку флотации не могут использоваться на материале менее 105 мкм. Этот прекрасный материал просто удалять на закрытую свалку, что приводит к потере почти 30% Первоначально минных фосфатов. Они испытаны deslimed сырой руды, тонкой флотации корма, грубее флотационный концентрат, и окончательный флотационный концентраты, полученные из двух обработка растений во Флориде на скорости подачи до 14 кг/час в разделителе лаборатории масштаба. Хорошее разделение результаты были сообщены с тонкой флотации корма (+0.1 мм; ~ 12% P2O5) из одного источника, который был повышен до 21-23% P2O5 в два прохода с 81- 87% P2O5 восстановление, отвергая прежде всего нерастворимых кремнезема. Аналогичные результаты были достигнуты при трибозарядке корма с помощью пневматической трубки для передачи или вращающегося трибо-зарядного устройства.

Последние исследования электростатического разделения фосфатных опознавательных материалов были направлены на более совершенную оптимизацию зарядки материалов до введения в сепаратор свободного падения, Дао и Аль-Хвайти [19] установлено, что не было коммерческого использования электростатики для фосфатной бенефиции из-за низких

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

Пропускной способности, низкая эффективность и необходимость работы с узкими распределениями размеров частиц. Эти исследователи специально стремились преодолеть низкую плотность заряда частиц, связанных с системами, зависящими от частицы, к контакту частиц или воздействию на простую систему зарядки. Работа с иорданской рудой с преимущественно кремнеземом gangue, материал был раздавлен, чтобы -1.53 мм и осторожно отказался удалить материал ниже 0.045 мм. Небольшой лабораторный сепаратор свободного падения был оснащен недавно разработанным вращающимся зарядным устройством, спроектированным со стационарным цилиндром и вращающимся барабаном, или зарядное устройство, и кольцеобразное пространство между. Внешний источник питания был использован для применения электрического потенциала между быстро вращающимся барабаном и стационарным цилиндром. После зарядки при контакте с вращающимся барабаном, частицы переходят в обычный сепаратор свободного падения. Работа с 100 грамм партии размера и, начиная с отклоненного корма P2O5 содержание 23.8%, после двух проходов концентрат с до 32.11% P2O5 был восстановлен, хотя только с общим восстановлением 29%.

В попытке узлобовать фосфатные штрафы (< 0.1 мм), Бада и др.. использовали свободный сепаратор падения с вращающейся системой зарядки, очень похожей на систему Дао.[20]. Исходный материал был из флотационного концентрата, содержащего штрафы с P2O5 из 28.5%. Продукт продукта 34.2% P2O5 был восстановлен, но опять же с низким уровнем восстановления 33.4%.

Этот "роторный трибоэлектростатический сепаратор свободного падения" вновь был применен к сухой бенефиции фосфатов Собхи и Дао. [21] Работа с измельченной доломитовой фосфатной галькой из Флориды с очень широким диапазоном размеров частиц (1.25 мм – <0.010 мм), фосфатный концентрат с 1.8% MgO и 47% P2O5 восстановление производилось из корма, начиная с приблизительно 23% P2O5 и 2.3% MgO. Оптимальные результаты на лабораторном устройстве были достигнуты при кормлении 9 кг/ч и - 3kV применяется к роторному зарядному устройству. Сообщалось, что эффективность разделения ограничена как плохим освобождением материала в крупных частицах, так и вмешательством различных размеров частиц в сепарционную камеру.

Более высокие результаты были достигнуты при обработке флотационного образца корма с более узким распределением размера частиц 1 Кому 0.1 мм. С начальной P2O5 содержание приблизительно 10%, образцы продукции были получены с приблизительно 25% P2O5 содержание, P2O5 восстановление 90%, и отказ от 85% кварца. Это продемонстрировало эффективность было отмечено гораздо лучше, чем с отделом свободного падения с более обычной системой зарядки, используемой Stencel [18] демонстрируя преимущество недавно разработанного роторного зарядного устройства. Обработка флотационного концентрата, содержащего 31.7% P2O5 привело к продукту больше, чем 35% P2O5 с восстановлением 82%. Было отмечено, что это обновление лучше, чем возможно, путем флотации.

Этот лабораторный сепаратор с шириной системы разделения 7.5 см было описано как имеющий емкость 25 кг/ч, эквивалентно 1/3 тонна/час/метр ширины. Однако, о воздействии скорости подачи на эффективность разделения показало, что оптимальное разделение было получено только по 9 кг/ч или чуть более одной трети номинальной мощности системы.

Общая, Предыдущая работа по электростатическому модернизации фосфатных илиатных песков была ограничена относительной зарядкой сложного ганге и пагубным влиянием эффектов размера частиц, в частности,, эффект штрафов. Подавляющее большинство работ было связано только с лабораторным оборудованием без подтверждения того, что коммерческий масштаб, непрерывно эксплуатируемым оборудованием может быть использовано. Дополнительно, низкая мощность имеющегося электростатического оборудования процессуальных сделал коммерческие приложения нерентабельными.

2. Ограничения обычных электростатических процессов разделения

Высокое напряжение ролика электростатической системы разделения, используемые Groppo [10] и Кулохерис и др.. [11] обычно используются для модернизации различных материалов, когда один компонент является более проводящих, чем другие. В этих процессах, материал необходимо связаться с заземлением барабан или пластины обычно после материальных частиц отрицательно заряженные по ионизирующим коронного разряда. Проводящие материалы будут быстро теряют свой заряд и выбрасываться из барабана. Не-н- проводящий материал продолжает привлекаться к барабану, так как заряд будет рассеиваться медленнее и будет падать или быть щеткой из барабана после отделения от дирижированного материала.

Следующая диаграмма (Рисунок 2) иллюстрирует основные особенности этого вида сепаратора. Эти процессы

ST Equipment & Technology

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

ограничено в емкости из-за необходимого контакта каждой частицы с барабаном или пластиной. Эффективность этих сепараторов барабанных кренов также ограничивается частицами размером около 0,1 мм или больше из-за необходимости контакта с заземленной пластиной и требуемой динамики потока частиц. Частицы разных размеров также будет иметь различные потока динамику инерционного воздействием и приведет к деградации разделения.

Рисунок 2: Электростатического Сепаратор барабанный (Старейшина и Янь, 2003 [22]

Ограниченное применение фосфатного бенефиции связано с непроводящих характер как фосфатов, так и типичного материала ганге. Кулохерис наблюдал в первую очередь некоторое удаление железа и алюминия, содержащего частицы, которые, из-за их проводящего характера, "выброшены" из ролика. Наличие такого рода материала в фосфатных рафах не является распространенным. Гроппо отметил, что единственным материалом, который был «приписнул» к ролику как «непроводнику», были штрафы, указывая на разделение по размеру частиц, а не по составу материала. [9] За возможными редкими исключениями, фосфатные рамы не поддаются благосклонности сепараторами высокой напряженности роликовых конторов.

Сепараторы барабанных роликов также использовались в конфигурациях, которые полагаются на трибоэлектрическую зарядку частиц, а не на зарядку, вызванную ионизией, индуцированной высоконапряженным полем. Один или несколько электродов, расположенных над барабаном, таких как «статический» электрод, иллюстрированный на рисунке 2, используются для «подъема» частиц противоположного заряда с поверхности барабана. Такая система использовалась Abouzeid, и др.. [16] кто обнаружил, что эффективность разделения была изменена в зависимости от полярности и применяется напряжение статических электродов. Процесс Джонсона [1] использовали другую вариацию сепаратора барабанного ролика. Однако, ограниченная емкость и эффективность одной системы роликов приводит к очень сложным системам, таким как показано на рисунке 1. Как указано выше, представляется, что эта сложность и общая неэффективность процесса серьезно ограничили его применение.

Трибоэлектростатический увольнений не ограничиваются разделение проводящие / непроводящих материалов, но зависит от явления передачи заряда трения митрения материалов с разной химии поверхности. Этот феномен был использован в процессах разделения «свободного падения» на протяжении десятилетий. Такой процесс проиллюстрирован на рисунке 3. Компонентов смеси частиц сначала разработать различные обвинения контактом или с металлической поверхности, как в трибо-зарядное устройство, или по частик к контакту частиц, как в жидкостном устройстве кормления кровати. Как частицы падают через

ST Equipment & Technology

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

электрическое поле в зоне электрода, Каждая частица траектории отклоняются сторону электрода противоположного заряда. После определенного расстояния, Коллекция ячеек используются для разделения потоков. Типичная установка требуют несколько этапов сепаратор с корзины середнячок дроби. Некоторые устройства используют постоянный поток газа для оказания помощи транспортировки частиц через зону электрод.

Рисунок 5: «Свободное падение» Трибоэлектростатический сепаратор

Вместо того, чтобы зависеть исключительно от контакта частиц ы с частицами, чтобы вызвать передачу заряда, многие системы этого типа используют "зарядное" сечение, состоящее из выбранного материала с или без прикладного напряжения для повышения заряда частиц. В 1950-х годах, Лоувер исследовал с помощью различных устройств, включая мельницу молотка и мельницу стержня для пополнения материала между этапами разделения [4] а также простые зарядные устройства из различных материалов. [5] [6] Однако, Лоувер пришел к выводу, что температура материала имеет первостепенное значение, а передача заряда частиц выше температуры окружающей среды дает лучшие результаты, чем использование зарядного устройства. Чикку и др.. [12] исследовал относительную степень передачи заряда и пришел к выводу, что незначительный материал gangue приобрел заряд в первую очередь через контакт частицы-частицы из-за низкой вероятности частоты удара с пластиной зарядного устройства. Это иллюстрирует ограничение на использование систем зарядных устройств: все частицы должны контактировать с поверхностью зарядного устройства, поэтому скорость подачи должна быть относительно низкой. Контакт может быть улучшен с помощью турбулентных условий для передачи материала или с помощью большой поверхности движущихся зарядное устройство. Недавняя работа Дао [19] и Бада [20] и Собхи [21] использовать специально разработанное вращающееся зарядное устройство с прикладным напряжением, но только в очень малом масштабе лабораторного сепаратора. Хотя это улучшение конструкции зарядного устройства было показано, что превосходит старые системы, продемонстрированы мощности обработки этих систем по-прежнему довольно низки. [21]

Этот тип сепаратора свободного падения также имеет ограничения по размеру частиц материала, который может быть обработан. Поток в зоне электрода должна контролироваться для минимизации турбулентности во избежание «размытие» разделения. Траектории частиц являются более осуществляется турбулентности, так как аэродинамические перетащите силы на мелкие частицы гораздо больше, чем гравитационного и электростатических сил. Эта проблема может быть решена до такой степени, если материал с относительно узким диапазоном размеров частиц обрабатывается. Большая часть исследований, рассмотренных выше, включала материал ы предварительного отбора в различные диапазоны размеров в целях оптимизации разделения. [5] [6] [7] [9] [12] [14] [16] [19] [20] [21] В

ST Equipment & Technology

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

необходимость лечения различных размеров частиц в диапазоне от одной и той же руды требует сложного процесса для размера и разделения этих размеров фракций.

Частицы менее 100 мкм не может быть эффективно разделены в "свободного падения" систем. Специально разработанные сепараторы были использованы для обработки мелких материалов с помощью течет воздуха, направляемого через систему для создания ламинарного потока в зоне разделения. Этот тип сепаратора используется в некоторых из последних обсуждаемых работ. [19] [20 [21] Также, очень мелкие частицы, как правило, собираются на поверхностях электродов, и некоторый метод очистки электродов должен быть включен для использования в качестве непрерывного коммерческого процесса.[23] Эта проблема может быть неочевидна в ходе небольших лабораторных испытаний, но должна быть рассмотрена в системах коммерческого масштаба .

Еще одно ограничение сепаратора свободного падения состоит в том, что загрузка частиц в зоне электрода должна быть низкой для предотвращения эффектов космического заряда, ограничивают скорость обработки. Прохождения зоны электрода материал по сути приводит в один этап разделения, так как нет возможности для подзарядки частиц. Поэтому, многоступенчатые системы необходимы для повышения степени разделения, включая перезарядку материала путем последующего контакта с зарядным устройством. Результате объем оборудования и сложность увеличивается соответственно.

3.0 Стет пояс сепаратора

Хотя он не был использован в коммерческих фосфатных, Оборудование ST & Технология ООО (СТЕТ) Трибоэлектростатический пояс сепаратора (Инжир. 6) была продемонстрирована возможность обработки мелкодисперсных частиц из <0.001

ммпримерно до 0.5 мм. [24] Эти сепараторы работают с тех пор, как 1995 отделяя несгоревший углерод от минералов летучей золы в угле загорелые электростанции. Через испытания экспериментального завода, в завод, демонстрационные проекты и/или коммерческих операций, Сепаратор STET продемонстрировал разделение многих минералов, включая калий, Барит, кальцит и тальк.

Поскольку основной интерес к этой технологии был в ее способности обрабатывать частицы менее 0,1 мм, предел обычных падения и барабан ролл сепараторы, верхний предел размера частиц текущей конструкции STET точно не известен. Настоящее время, этот предел определяется и предпринимаются усилия по его увеличению за счет изменений в дизайне.

Рисунок 6: Сепаратор трибоэлектрических поясов (Сепаратор) «Технологии разделения»

Основы работы сепаратора STET иллюстрируются в рисе. 7. Частицы заряжаются triboelectric эффект через столкновений частиц и частиц в воздухе слайд кормить дистрибьютор и в зазор между электродами. Приложенного напряжения на электроды составляет ±4 и ±10kV по отношению к земле, полное напряжение

ST Equipment & Technology

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

разница в 8 Кому 20 Кв. Пояс, которая сделана из пластика,-проведение, Это большой сетки с о 60% открытая зона. Частицы могут легко проходить через отверстия в поясе. После вступления в зазор между электродами отрицательно заряженных частиц притягиваются силами электрического поля в нижней положительных электродов. Положительно заряженные частицы притягиваются к отрицательно порученному электроду Топ. Переменная скорость непрерывной петли пояса из 4 до 20 м/с. Геометрия поперечных нитей служит для сметачастиц с электродов, движущих их к правильному концу сепаратора и обратно в зону высокой сдвига между противоположными движущимися секциями пояса. Потому что число плотность настолько высока, в зазор между электродами (примерно один- третий том занят частицами) и поток активно агитировала, Существует много столкновений между частицами и оптимальной зарядки непрерывно происходит по всей зоне разъединения. Противотечение индуцированных секции ремня противоположно движущихся и постоянной подзарядки и повторного разделения создает счетчик текущего многоступенчатый разделение в одном аппарате. Эта непрерывная зарядка и подзарядка частиц внутри сепаратора устраняет любую необходимую "зарядную" систему до введения материала в сепаратор, таким образом, устраняя серьезное ограничение на мощность других электростатических сепараторов. Этот сепаратор выводится двух потоков, концентрат и остатков, без промпродуктов поток. Было показано, что эффективность этого разделителя быть эквивалентна примерно трех этапов падения разделения с промпродуктов корзины.

(-Ve) Минеральные Ресурсы А

(+Ve) Минеральные B

Направление пояса

Пояс

Верхний отрицательный электрод

Нижний положительный электрод

Направление пояса

Минеральный Конец

Рисунок 7: Основы сепаратора пояса STET

Высокоэффективное разделение частиц меньше, чем 0.5 мм делает это идеальным и проверенным вариантом для разделения штрафов (Пыли) от калийной сухой шлифовки операции. Сепаратор STET может эффективно обрабатывать широкий диапазон размеров частиц без необходимости классификации на узкие диапазоны размеров. Из-за энергичной агитации, высокая скорость сдвига между движущимися ремнями, и способность обрабатывать очень мелкие частицы (<0.001 мм) ST сепаратор может быть эффективным в разделении фосфатных девисты, где другие электростатические сепараторы не удалось.

3.1 Капитальные и эксплуатационные затраты

Сравнительная стоимость исследования был заказан Стет и проводимых Soutex Inc. [25] Soutex является Квебек Канада на основе инжиниринговая компания с обширным опытом в мокрой флотации и электростатической сепарации процесс оценки дизайна. Исследовании сравнивали, капитал и эксплуатационные расходы Трибоэлектростатический пояса разделения процесса флотации обычных пены для обогащения низкокачественного баритовой руды. По оценкам, эксплуатационные расходы включают работы труда, техническое обслуживание, Энергия (электрические и топлива), и расходные материалы (Например, химический реагент расходы для флотации). Затраты были основаны на типичные значения для гипотетической завод, расположенный вблизи Батл-Маунтин, Невада США. Общая стоимость владения более десяти лет рассчитывалась из капитальных и эксплуатационных расходов, взяв на себя

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

8% ставка дисконтирования. Результаты сравнения стоимости присутствуют как относительные показатели в таблице 3. Таблица 3. Стоимость сравнение для обработки барита

Мокрого обогащения

Сухого обогащения

Технология

Пена флотационный

Трибоэлектростатический ремень разделения

Приобрели основное оборудование

100%

94.5%

Всего капитальных вложений

100%

63.2%

Ежегодные эксплуатационные расходы

100%

75.8%

Унитарная OPEX ($/высококонцентрированные тонна)

100%

75.8%

Общая стоимость владения

100%

70.0%

Общая стоимость капитального оборудования для процесса разделения пояса Трибоэлектростатический это немного меньше, чем для флотации. Однако когда общее капитальных расходов рассчитывается включить установку оборудования, трубопроводов и электрических затрат, процесс, расходов на строительство и, разница велика. Общая капитальная стоимость процесса разделения трибоэлектростатического пояса 63.2% стоимости процесса флотации. Значительно более низкая стоимость сухого процесса является результатом более простого листа потока. Эксплуатационные расходы для процесса разделения пояса Трибоэлектростатический является 75.5% процесса флотации благодаря главным образом более низких оперативных потребностей сотрудников и низкое потребление энергии.

Общая стоимость владения процесс разделения пояса Трибоэлектростатический – значительно меньше, чем для флотации. Автор исследования, Soutex Inc., пришел к выводу, что процесс разделения пояса Трибоэлектростатический предлагает очевидные преимущества в КАПВЛОЖЕНИЯ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСХОДЫ, и оперативной простота.

4. Сводка

В то время как благосклонность фосфатных илиев в этих целях с помощью сухих электростатических процессов была предпринята различными исследователями с 1940-х годов, использование таких процессов в коммерческих масштабах было очень ограничено. Ограниченный успех был обусловлен целым рядом факторов, связанных с конструкциями сепараторов и сложностью допустимых.

Подготовка корма (Температура, размер классификация, Кондиционирование агентов) оказывает существенное влияние на производительность систем разделения. Возможности для дальнейшей работы в этой области, в частности, исследование химических кондиционирующих агентов для повышения дифференциальной зарядки частиц, с тем чтобы обеспечить большую эффективность в последующем разделении. Использование таких заряжающих агентов может привести к процессам, которые могут успешно использовать такие ореодные с помощью сложного материала gangue, включая силикаты и карбонаты.

В то время как работа продолжается по дальнейшему совершенствованию этих методов, фундаментальные ограничения на обычные электростатические системы включают, необходимые для нескольких этапов для адекватной модернизации руды, и оперативные проблемы, вызванные штрафы. Для жизнеспособного коммерческого применения продемонстрированных лабораторных методов, необходимо внести значительные улучшения для обеспечения, непрерывная эксплуатация без снижения эффективности.

Трибоэлектрический сепаратор STET предоставляет горнодобывающей промышленности средства для того, чтобы благоприятствуть мелким материалам с помощью полностью сухой технологии. Процесс экологически может устранить мокрой обработки и требуется сушка окончательного материала. Процесс STET работает на высокой мощности – вплоть до 40 тонн в час на компактные машины. Сепаратор STET может эффективно обрабатывать широкий диапазон размеров частиц без необходимости классификации на узкие диапазоны размеров. Из-за энергичной агитации, высокая скорость сдвига между движущимися ремнями, и способность обрабатывать очень мелкие частицы (<0.001 мм) сепаратор STET может быть эффективным в отделении шламов от фосфатных удовносных, где другие электростатические сепараторы не удалось. Низкое потребление энергии, примерно 1-2 кВт/тонн переработанного материала. Так как только потенциальных выбросов процесса пыли, разрешение, как правило, относительно легко.

J.D. Биттнер et al. Procedia хозяйство 00 (2015) 000-000

Ссылки

[1]H. B. Джонсон, Обработка концентрирующихся фосфатных минералов, Патент США # 2,135,716, Ноябрь, 1938

[2]H. B. Джонсон, Обработка концентрирующихся фосфатных минералов, Патент США # 2,197,865, Апрель, 1940.

[3]O.c. Ролстон, Электростатическое разделение смешанных гранулированных твердых веществ, Издательская компания Elsevier, из печати, 1961.

[4]J.E. Lawver, Метод бенефиции оры Патент США 2723029 Ноябрь 1955

[5]J.E. Lawver, Бенефиция Неметаллические полезные ископаемые. Патент США 2,754,965 Июль 1956

[6]J.E. Lawver, Бенефиция фосфатных орес Патент США 3,225,923 Dec 1965

[7]C. C. Кук, Метод бенефисиации и Аппарат Поэтому, Патент США # 2,738,067, Март, 1956

[8]J.E. Lawver, Бенефиция Неметаллические полезные ископаемые. Патент США 2,805,769 Сентябрь 1957

[9]D. G. Фрасби, Электростатическое разделение фосфатных и кальцитовых частиц свободного падения, Минералы Научно-исследовательская лаборатория Отчет о прогрессе, Декабрь, 1966

[10]J.G. Гроппо, Электростатическое разделение фосфатов Северной Каролины, Северная Каролина Государственный университет Минералы Научно-исследовательская лаборатория Доклад

# 80-22-P, 1980

[11]Доцент. Кулохерис, М2. Хуан, Сухая добыча и очистка фосфатной гальки из рудника, Патент США # 3,806,046, Апрель 1974

[12]R. Чикку, C. Дельфа, Г.Б.. Альфану, P. Карбини, L. Курелли, P. Saba1972 Некоторые тесты электростатического разделения применяются к фосфатам с карбонатным ганге, Международный конгресс по переработке полезных ископаемых, Университет Кальяри, Италия

[13]R. Чикку, M. Гиани, Обогащение постных осадочных фосфатных дофопромывных дофопромывых или селективных флотации или электростатического разделения, Производства, Конференция FIPR 1993, 135-146.

[14]R. Чикку, M. Гиани, G. Феррара Селективная трибозарядка частиц для разделения, KONA порошок и частица журнала 1993, 11, 5-15.

[15]N.S.. Хаммуд, А.Е.. Хазбек, M.M.. Али, 1977 Процесс модернизации постных неокислительных сложных фосфатов плато Абу Тартур

(Западная пустыня)«. Международная конференция по переработке полезных ископаемых.

[16]А.З.М.. Абузейд, А.Е.. Хазбек, S.a. Хасан, Модернизация фосфатных дофов путем электростатического разделения, Изменение областей переработки полезных ископаемых, 1996, 161-170.

[17]А.З.М.. Абузейд, Физическая и термическая обработка фосфатных илиенных газов - обзор, Международный журнал обработки полезных ископаемых, 2008, 85, 59-84.

[18]ОДНОГО. Стенцель, X. Цзян Пневматический транспорт, Triboelectric обогатительную для Флориде фосфатной промышленности, Окончательный доклад подготовлен для Флоридского института фосфатных исследований, Проект FIPR 01-02-149R, Декабрь 2003.

[19]D. Тао, M. Аль-Хвайти, Исследование бенефиции фосфоритов Eshidiya с использованием роторного трибоэлектростатического сепаратора, Горнодобывающая наука и техника 20 (2010) PP. 357-364.

[20]S. O. Бада, I.m. Сокол, R.M.S. Сокол, C.P, Bergmann, Технико-экономическое обоснование трибоэлектростатическая концентрация <105мкм фосфатной руды. В журнале Института горной промышленности и металлургии южной части Африки, Мая 2012, 112, 341-345.

[21]A. Собхи, D. Тао, Инновационная технология РТС для сухого бенефиса фосфата, SYMPHOS 2013 – 2Nd Международный симпозиум по инновациям и технологиям для фосфатной промышленности. Procedia Инжиниринг, Vol. 83 PP 111-121, 2014.

[22]J. Старший, E. Ян, 2003. "eForce.- Новейшее поколение электростатического сепаратора для промышленности минерального песка». Конференция по тяжелым минералам, Йоханнесбург, Южноафриканский институт горного дела и металлургии.

[23]L. Бренды, P-M. Бейер I. Шталь,Электростатической сепарации, Wiley-VCH Verlag GmbH& Co., 2005.

[24]J.D. Биттнер, F.J. Грач, S.a. Гонсиоровский, L.a. Canellopoulus, H. Guicherd, Triboelectric пояс сепаратора для обогащения тонкой минералов, SYMPHOS 2013 – 2Nd Международный симпозиум по инновациям и технологиям для фосфатной промышленности. Procedia Инжиниринг, Vol. 83 PP 122-129, 2014.

[25]J.D. Биттнер, ЗОННОЙ. Флинн, F.J. Грач, Расширение применения в сухой triboelectric разделение минералов, Труды Конгресса XXVII международный переработки минерального сырья-IMPC 2014, Сантьяго, Чили, Окт 20 – 24, 2014.