CO2 sparging for improving the filtration properties of iron ore slurries

Iron ore treatment processes are usually continuous and high tonnage and filtration equipment has to meet these requirements. In magnetite (Fe3O4) treatment process continuous rotary disc filters are often used for filtration. Carbon dioxide (CO2) treatment is a fairly novel and un-known filtration enhancing process. The interest to use CO2 is quite high because CO2 is a greenhouse gas that is abundant, readily available and capture and use of CO2 would be environmentally beneficial. The focus of this thesis was to investigate if CO2 could be used to enhance the filtration of magnetite with ceramic disc filter. Previous studies have suggested that CO2 could be used to enhance the filtration properties of different iron ores thus increasing the filtration capacity. In the literature part, the basic theory of filtration and the particle properties affecting filtration were discussed. The basic steps of a typical ore treatment process were presented. The reasons why CO2 might enhance the filtration properties of different ores were investigated. A literature survey of earlier studies of CO2 addition as a filter aid was presented and the basic chemical properties and reactions of CO2 were also discussed. The experimental part was done at the LUT Laboratory of Separation Technology using different magnetite samples from the industry. The filtration experiments indicated that CO2 had a positive influence on the filtration properties of magnetite slurry. Zeta potential of untreated and CO2 treated magnetite was measured and CO2 treated magnetite had lower zeta potential values than the untreated magnetite. The filtration capacity was increased while the cake moisture levels were only slightly increased.

Rautamalmin tuotantoprosessi on tavallisesti jatkuvatoiminen ja tuotantokapasiteetit ovat suuria, joten käytettävien suodattimien täytyy soveltua näihin vaatimuksiin. Magnetiitin (Fe3O4) rikastusprosessissa käytetään muun muassa kiekkosuodattimia. Hiilidioksidin käyttö apuaineena suodatuksessa on verrattain uusi ja tuntematon aihealue. Hiilidioksidin käyttö missä tahansa prosessissa on suotavaa, koska se on kasvihuonekaasu. Hiilidioksidia on helposti saatavilla ja sen talteenotto ja käyttö olisi hyväksi ympäristölle. Tämän työn pääasiallinen tarkoitus oli tutkia voidaanko hiilidioksidia käyttää parantamaan magnetiitin suodatusominaisuuksia. Aikaisempien tutkimusten mukaan hiilidioksidia voidaan käyttää parantamaan suodatusominaisuuksia ja täten kasvattamaan suodatuskapasiteettia. Työn kirjallisuusosassa käytiin lävitse yleinen suodatusteoria ja partikkelien ominaisuuksien vaikutus suodatukseen. Kirjallisuusosassa esiteltiin myös rautamalmin prosessoinnin päävaiheet. Hiilidioksidin lisäyksen mahdolliset vaikutukset tutkittiin myös. Lopuksi suoritettiin kirjallisuuskatsaus aikaisempiin tutkimuksiin hiilidioksidilla ja rautalietteillä sekä selvitettiin hiilidioksidin ominaisuuksia ja reaktioita vedessä. Kokeellinen osa työstä suoritettiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Erotustekniikan laboratoriossa, teollisuudesta saaduilla magnetiittinäytteillä. Suodatuskokeet osoittivat, että hiilidioksidin lisäyksellä on positiivinen vaikutus magnetiittilietteen suodatusominaisuuksiin. Hiilidioksidilla käsitellyn magnetiitin zeta-potentiaali oli pienempi kuin käsittelemättömän magnetiitin. Suodatuskapasiteetti kasvoi ja samalla kakun kosteuspitoisuus nousi vain vähäisesti.