خلاصة
Sمعدات T & التكنولوجيا, شركة ذات مسؤولية محدودة (أبجد) وقد وضعت حزام tribo الالكتروستاتيكي فصل نظام يوفر وسيلة للمواد الدقيقة يحصل صناعة معالجة المعادن مع تقنية جافة تماما لمعالجة. خلافا لغيرها من عمليات الفصل الكهربائي التي تقتصر عادة على الجسيمات أكبر من 75µm في حجم, فاصل triboelectric الحزام هو مثالي لفصل جيد جداً (<1ميكرومتر) إلى اعتدال الخشنة (300ميكرومتر) جزيئات بإنتاجية عالية جداً. وقد استخدمت التكنولوجيا فاصل الحزام triboelectric لفصل مجموعة واسعة من المواد بما في ذلك الرماد المتطاير احتراق الفحم, كالسيت/الكوارتز, التلك/والمغنسيت, كبريتات الباريوم/الكوارتز, والفلسبار/الكوارتز. وترد نتائج الانفصال واصفاً سلوك شحن tribo للمعادن البوكسيت.
مقدمة
عدم إمكانية الوصول إلى المياه العذبة أصبحت أحد عوامل رئيسية التي تؤثر على جدوى مشاريع التعدين العالم. ذكرت Fleming هوبير, المدير العالمي السابق "المياه هاتش", "لجميع مشاريع التعدين في العالم أن يكون قد توقف أو تباطأ خلال السنة الماضية, فقد كان, في تقريبا 100% من الحالات, كنتيجة للمياه, أساليب المعالجة المعدنية الجافة.1 أما مباشرة أو غير مباشرة "تقدم حلاً لهذه المشكلة التي تلوح في الأفق.
الأساليب الجافة مثل الفصل الكهربائي سيزيل الحاجة إلى المياه العذبة, وتتيح إمكانية لخفض التكاليف. طرق فصل الكهربائية التي تستخدم الاتصال, أو tribo كهربائية, الشحن خصوصية مثيرة للاهتمام بسبب إمكاناتها لفصل مجموعة متنوعة واسعة من الخلائط المحتوية على موصل, العزل الحراري, وجسيمات شبه موصلة.
الشحن الكهربائية Tribo يحدث عندما منفصلة, تختلف الجزيئات تصطدم مع بعضها البعض, أو مع السطح الثالث, أدى إلى اختلاف تهمة سطحية بين أنواع الجسيمات اثنين. علامة وضخامة الفرق تهمة يعتمد جزئيا على الفرق في الإلكترون تقارب (أو وظيفة عمل) بين أنواع الجسيمات. فصل يمكن تحقيقه باستخدام مجال الكهربائي تطبيق خارجياً ثم.
وقد استخدمت التقنية صناعيا في الحرة عمودي نوع الفواصل. في فواصل الحرة, تكتسب الجسيمات أولاً المسؤول, ثم تسقط بالجاذبية من خلال جهاز مع معارضة أقطاب تطبيق حقل كهربائي قوي لتحويل مسار الجسيمات وفقا لعلامة وضخامة على فواصل الحرة charge.2 السطحية يمكن أن تكون فعالة بالنسبة للجسيمات الخشنة, ولكن ليست فعالة في التعامل مع الجسيمات الدقيقة من حول 0.075 إلى 0.1 mm.3,4 واحد من التطورات الجديدة الواعدة أكثر من غيرها في فصل الألوان المعدنية الجافة هو الفاصل الحزام tribo الالكتروستاتيكي. هذه التكنولوجيا ووسعت نطاق حجم الجسيمات للجسيمات الدقيقة من التكنولوجيات التقليدية الفصل الالكتروستاتيكي, في النطاق حيث نجحت فقط التعويم في الماضي.
فصل الحزام Tribo الالكتروستاتيكي
في الفاصل الحزام tribo الالكتروستاتيكي (الرقم 1 وهذا الرقم 2), ويتم تغذية المواد إلى الفجوة رقيقة 0.9 – 1.5 سم بين قطبين مستو مواز. يتوجب الجزيئات تريبوليكتريكالي بالاتصال إينتيربارتيكلي. على سبيل المثال, وفي حالة الرماد المتطاير احتراق الفحم, خليط من جزيئات الكربون والجزيئات المعدنية, تنجذب الكربون المشحونة إيجابيا والمعدنية المشحونة سلبيا لأقطاب المعاكس. ثم اجتاحت بحزام مش مفتوح مستمر تتحرك الجسيمات ونقل في اتجاهين متعاكسين. الحزام نقل الجزيئات المتاخمة لكل قطب تجاه طرفي نقيض فاصل. تحتاج إلى نقل الحقل الكهربائي فقط الجزيئات جزء صغير من السنتيمتر تحريك جسيمات من التحرك يسار إلى تيار اليمين--نقل. تدفق العداد الحالي فصل الجزيئات والشحن triboelectric المستمر بالتصادم المعدنية الكربون ينص فصل متعددة المراحل والنتائج في نقاء ممتاز والإنعاش في وحدة واحدة تمر. كما يتيح سرعة الحزام عالية الإنتاجية عالية جداً, تصل إلى 40 طن في مدار على فاصل واحد. عن طريق التحكم معلمات العملية المختلفة, مثل سرعة الحزام, تغذية نقطة, الفجوة في القطب ومعدل تغذية, الجهاز ينتج الرماد المتطاير الكربون المنخفض في محتويات الكربون 2 % ± 0.5% من الرماد المتطاير الأعلاف تتراوح بين الكربون من 4% إلى أكثر 30%.
تصميم فاصل بسيط نسبيا. حزام والمرتبطة بكرات هي أجزاء متحركة فقط. أقطاب كهربائية ثابتة وتتألف من مادة دائمة على نحو ملائم. الحزام مصنوع من مادة البلاستيك. طول القطب الفاصل تقريبا 6 متر (20 متر.) وعرض 1.25 متر (4 متر.) للوحدات التجارية الحجم الكامل. استهلاك طاقة أقل من 2 أيوناته للطن الواحد من المواد المجهزة مع معظم قوة يستهلكها اثنين المحركات الدافعة الحزام.
هذه العملية جافة تماما, ويتطلب لا مواد إضافية، وتنتج أي انبعاثات النفايات في المياه أو الهواء. وفي حالة الكربون من الرماد المتطاير نسخ فصل الألوان, تتكون المواد المسترجعة من الرماد المتطاير من تقليل محتوى الكربون إلى مستويات مناسبة للاستخدام كاختلاط البوزولاني في الخرسانة, ونسبة كربون عالية التي يمكن حرق في محطة توليد الكهرباء. يوفر استخدام كلا تيارات المنتج 100% حل لمشاكل التخلص من الرماد المتطاير. لفصل المعادن, معالجة البوكسيت على سبيل المثال, الفاصل يوفر تقنية للحد من استخدام المياه, إطالة عمر الاحتياطي و/أو استرداد وإعادة معالجة المخلفات.
حزام tribo الكهرباء الفاصل نسبيا المدمجة. جهاز مصمم لمعالجة 40 طن كل ساعة تقريبا 9.1 متر (30 متر.) طويلة, 1.7 متر (5.5 متر.) على نطاق واسع و 3.2 متر (10.5 متر.) عالية. التوازن المطلوب في مصنع يتكون من أنظمة لنقل المواد الجافة من الفاصل. اﻻكتناز النظام يسمح بالمرونة في تصاميم التثبيت.
تكنولوجيا فصل الحزام tribo الكهربائي قوية ومجربة صناعيا, وكان أول تطبيق صناعيا لتجهيز الرماد المتطاير من احتراق الفحم في 1995. والتكنولوجيا فعاله في فصل جزيئات الكربون عن الاحتراق غير المكتمل للفحم, من جزيئات المعادن المعدنية الزجاجية في الرماد المتطاير. وكانت التكنولوجيا مفيده في تمكين أعاده تدوير الرماد المتطاير الغني بالمعادن كبديل للاسمنت في إنتاج الخرسانة. منذ 1995, على مدى 20,000,000 وقد تم تجهيز طن من الرماد المتطاير من قبل 19 tribo-الحزام الكهربائي فواصل المثبتة في الولايات الامريكيه, كندا, المملكة المتحدة, بولندا, وكوريا الجنوبية. يتم سرد التاريخ الصناعي للفصل الرماد المتطاير في الجدول 1.
الجدول 1. التطبيق الصناعي للفصل الحزام الكهربائي tribo للرماد المتطاير
| الأداة المساعدة / محطه الطاقة | موقع | بدء العمليات التجارية | تفاصيل المرفق |
|---|---|---|---|
| دوك انرجي-رونزبورو ستيشن | [نورث كرولينا] [اوسا] | 1997 | 2 فواصل |
| الطاقة Talen- براندون شورز | ميريلاند الولايات الامريكيه | 1999 | 2 فواصل |
| الطاقة الاسكتلنديه- محطة لونجانيت | اسكتلندا المملكة العربية البريطانية | 2002 | 1 فاصل |
| جاكسونفيل الكتريك-سانت. حديقة جونز ريفر باور | فلوريدا الولايات الامريكيه | 2003 | 2 فواصل |
| جنوب ميسيسيبي الطاقة الكهربائية-R. D. مورو | ميسيسبي [اوسا] | 2005 | 1 فاصل |
| نيو برونزويك السلطة-بيليدوني | نيو برونزويك في كندا | 2005 | 1 فاصل |
| شركة RWE محطة نبووير-ديدكوت | المملكة المتحدة إنجلترا | 2005 | 1 فاصل |
| محطة الجزيرة الطاقة-برونر Talen | ولاية بنسلفانيا الولايات المتحدة الأمريكية | 2006 | 2 فواصل |
| محطة كهربائية كبيرة بيند تامبا | فلوريدا الولايات الامريكيه | 2008 | 3 فواصل مسح تمريرين |
| شركة RWE محطة نبووير-أبيرثاو | ويلز المملكة المتحدة | 2008 | 1 فاصل |
| محطة الطاقة والغرب بيرتون شركة كهرباء فرنسا | المملكة المتحدة إنجلترا | 2008 | 1 فاصل |
| زجب (جاي جانيكوسودا سيك لافارج الأسمنت) | بولندا | 2010 | 1 فاصل |
| الطاقة جنوب شرق كوريا- يونغيونج | كوريا الجنوبية | 2014 | 1 فاصل |
| بجنيج تيرميكا-سيركيركي | بولندا | 2018 | 1 فاصل |
| تايهيو شركة الأسمنت-تشيتشيبو | اليابان | 2018 | 1 فاصل |
| الرماد المتطاير آرمسترونغ- أسمنت النسر | الفلبين | ومن المقرر 2019 | 1 فاصل |
| الطاقة جنوب شرق كوريا- سامتشيونبو | كوريا الجنوبية | ومن المقرر 2019 | 1 فاصل |
Tribo الالكتروستاتيكي فصل المعادن البوكسيت
معدات ش & التكنولوجيا (أبجد) إجراء فصل مقاعد البدلاء tribo الكتروستاتي جاف مقياس اختبار عينات متعددة المعادن البوكسيت. وترد أدناه العينات في الجدول 2.
الجدول 2. خصائص للبوكسيت عينات اختبار بواسطة ستيت
| الوصف | المنتج المطلوب & الأهداف | |
|---|---|---|
| عينة 1 | البوكسيت مدمج | استرداد Al2O3 الحد من SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| عينة 2 | WL، (جزئيا لاتيريتيزيد خونداليتي) | استرداد Al2O3 الحد من SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| عينة 3 | الطين الأحمر | استرداد Fe2O3 الحد من SiO2, Al2O3, TiO2 |
| عينة 4 | الأوحال البوكسيت مدمج | استرداد Al2O3 الحد من SiO2, Fe2O3, TiO2 |
التركيب الكيميائي لجميع المنتجات العلفية والمنفصلين عن ذويهم عينات تم قياسه بواسطة "الأشعة السينية الأسفار" (XRF) باستخدام نظام WD-XRF. وترد أدناه نتائج التحليل الكيميائي لعينات الأعلاف في الجدول 3.
الجدول 3. الخصائص الكيميائية لعينات البوكسيت اختبار بواسطة ستيت
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | لوي wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| عينة 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| عينة 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| عينة 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| عينة 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
وتم قياس حجم الجسيمات بقياس حجم الجسيمات الليزر استخدام تشتت الهوائية الجافة. فيما يلي النتائج لعينات الأعلاف في الجدول 4.
الجدول 4. حجم الجسيمات من البوكسيت عينات اختبار بواسطة ستيت
| D10 ميكرون | D50 ميكرون | D90 ميكرون | D90 ميكرون |
|
|---|---|---|---|---|
| عينة 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| عينة 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| عينة 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| عينة 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
وتم فصل العينات باستخدام فاصل benchtop ستيت. فاصل benchtop يستخدم للكشف عن أدلة الشحن الالكتروستاتيكي tribo وتحديد ما إذا كانت مادة مرشح جيد للاستفادة الالكتروستاتيكي. الفرق الأساسي بين الفاصل benchtop وفواصل النطاق التجريبي والنطاق التجاري أن طول الفاصل benchtop تقريبا 0.4 مرات طول النطاق التجريبي والتجاري على نطاق الوحدات. كالفاصل الكفاءة دالة لطول قطب كهربائي, اختبار البدلاء على نطاق لا يمكن استخدامها كبديل لاختبار النطاق التجريبي. اختبار النطاق التجريبي ضروري لتحديد مدى الفصل التي يمكن تحقيق عملية ستيت, وتحديد إذا كانت عملية ستيت يمكن تلبية المنتج يستهدف تحت نظراً لمعدلات تغذية. وبدلاً من ذلك, يتم استخدام الفاصل benchtop استبعاد المواد المرشحة التي من غير المحتمل أن تبدي أي فصل هام على مستوى النطاق التجريبي. وستكون النتائج التي حصلت على مقاعد البدلاء-المقياس غير محسنة, وهو فصل لوحظ أقل من الذي سوف يكون الاحتفال في فاصل ستيت حجم التجاري.
اختبار مع فاصل benchtop ستيت أظهرت حركة كبيرة من Al2O3 مع أغلبية عينات اختبار. وفي ثلاث من أربع عينات اختبار بواسطة ستيت, ولوحظ حركة كبيرة ل Al2O3. بالإضافة, العناصر الرئيسية الأخرى من Fe2O3, أظهر SiO2 و TiO2 حركة كبيرة في معظم الحالات. في نموذج 1, عينة 3 وعينه 4, حركة الخسارة على الاشتعال (لوي) يتبع حركة Al2O3. فيما يلي حركة العناصر الرئيسية في الرقم 5.
فاصل ستيت هو عملية انفصال الجسدي وانتقائيا يفصل بين مرحلتي المعدنية بناء على تريبوتشارجينج, ظاهرة السطحية. درجة المعادن التي عرضه تريبوتشارجينج في بعض الحالات قادرة على التنبؤ بها عن طريق التشاور لسلسلة triboelectric, ولكن في حالة معقدة من الخامات المعدنية, وكثيراً ما في الممارسة العملية يجب أن تحدد تجريبيا. ويرد أدناه موجز لخصائص تريبوتشارجينج للعينات التي تم اختبارها في الجدول 5.
الجدول 5. موجز للسلوك تريبوتشارجينج للعناصر الرئيسية. نقاط البيع = إيجابية مشحونة, الراتب = مشحونة بالسلبية.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | لوي | |
|---|---|---|---|---|---|
| عينة 1 | نقاط البيع | الراتب | الراتب | الراتب | نقاط البيع |
| عينة 2 | الراتب | نقاط البيع | الراتب | N/A | N/A |
| عينة 3 | نقاط البيع | الراتب | N/A | الراتب | نقاط البيع |
| عينة 4 | نقاط البيع | N/A | الراتب | الراتب | نقاط البيع |
تجهيز الجافة مع فاصل ستيت يوفر فرصاً لتوليد قيمة للمنتجين البوكسايت والألومنيوم. قد تسمح استخدام رواسب البوكسيت الصف السفلي لانخفاض تكاليف التعدين بتخفيض نسب تجريد وبتخفيض توليد المخلفات. بالإضافة, المعالجة المسبقة ل خامات البوكسيت عن طريق الفصل الثلاثي الإلكتروستاتيكي الجاف قد يؤدي إلى تحسين اقتصاديات تكرير الألومنيوم عن طريق توفير درجات أعلى من البوكسيت لعملية التكرير, أو بخفض كميات من الطين الأحمر التي تم إنشاؤها. بالإضافة, أعلى محتوى الألومنيوم في الوحل الأحمر قد تسمح بإعادة المعالجة. ويرد موجز لخصائص مثالية للبوكسيت الصف المعدنية, كذلك ملخصاً لما يعود بالنفع فاصل ستيت, أدناه في الجدول 6.
الجدول 6. موجز لخصائص مثالية للبوكسيت الصف المعدنية.5
| خصائص الصف المثالي | أثر في حالة عدم كفاية | لاحظ مع ستيت الفاصل |
|---|---|---|
| منخفض "رد الفعل السليكا" (> 1.5% - <3.0%) (kaolinite) | يزيد استخدام الكاوية, عاملاً حاسما في تكلفة التشغيل. | انخفاض في إجمالي السليكا |
| عالية الألومينا يمكن استخراجها | زيادة رأس المال وتكاليف التشغيل للتعدين, التخلص من تجهيز والطين. | زيادة في شركة ألومينا |
| منخفضة الكربون العضوي | زيادة تكاليف التشغيل بتقليل كفاءة النبات. | |
| بويهميتي منخفض (<3%) | ويحول دون معالجة درجات الحرارة المنخفضة التي يمكن زيادة رأس المال وتكاليف التشغيل. | |
| جويثيتي منخفض (مقبولة في مصنع لدرجات حرارة عالية أو مع الهيماتيت عالية) | يؤدي إلى إبطاء التوضيح, يقلل من جودة المنتج ويزيد من فقدان الألومينا عبر دارة الطين. | انخفاض في إجمالي الحديد |
| الرطوبة المنخفضة (يمكن إنشاء الغبار إزعاج إذا منخفض جداً) | يزيد من تكاليف رأس المال (أكبر التبخر مرفق), استهلاك الوقود, تكاليف الشحن. | |
| محتوى الحديد (ومن الناحية المثالية > 5%-<15%) | انخفاض الحديد يمكن أن تقلل من جودة المنتج. ارتفاع الحديد يميع محتوى الألومينا من البوكسيت. | انخفاض في إجمالي الحديد |
| الكوارتز المنخفض | يزيد من تكاليف الصيانة (ملابس الأنابيب). يزيد استخدام الكاوية في النباتات ذات درجة الحرارة العالية. | انخفاض في إجمالي السليكا |
| منخفضة من الشوائب والعناصر النزرة | يمكن أن تقلل من كفاءة العملية (الكبريت, كلور, الكالسيوم) ونوعية المعادن (غاليوم ثلاثي, الزنك, فاناديوم, الفوسفور). | |
| لينة وقابلة للتفتيت | يزيد من تعدين وطحن التكاليف. | |
| يذوب في سهولة | زيادة رأس المال (أكبر الهضم المعدات) وتكاليف التشغيل. | |
| تيتانيا منخفضة | ويمكن زيادة استخدام المواد الكاوية في النباتات ذات درجة الحرارة العالية. | الحد في تيتانيا |
| كربونات منخفضة | يمكن أن تتطلب معالجة خاصة. |
الاستنتاج
الفصل الالكتروستاتيكي Tribo تجلى كوسيلة فعالة لتوليد هو خام بوكسيت عالية الجودة للاستخدام في إنتاج أكسيد الألومنيوم. اختبار مع فاصل benchtop ستيت أظهرت حركة كبيرة من Al2O3 مع أغلبية عينات اختبار. وفي ثلاث من أربع عينات اختبار بواسطة ستيت, ولوحظ حركة كبيرة ل Al2O3. بالإضافة, العناصر الرئيسية الأخرى من Fe2O3, أظهر SiO2 و TiO2 فصل هام في معظم الحالات. تجهيز الجافة مع فاصل ستيت يوفر فرصاً لتوليد قيمة للمنتجين البوكسايت والألومنيوم.
مراجع
1. البلينيه, ف & ديون-أورتيغا, A (2013) عالية وجافة, مجلة CIM, المجلد. 8, لا. 4, pp. 48-51.
2. منوچهری, ح, هانومانثا روا, ك, & فورسبيرج, ك (2000), استعراض طرق الفصل الكهربائي, جزء 1: الجوانب الأساسية, المعادن & تجهيز المعادن, المجلد. 17, لا. 1 ص 23-36.
3. منوچهری, ح, هانومانثا روا, ك, & فورسبيرج, ك (2000), استعراض طرق الفصل الكهربائي, جزء 2: اعتبارات عملية, المعادن & تجهيز المعادن, المجلد. 17, لا. 1 ص 139-166.
4. O رالستون. (1961) الفصل الالكتروستاتيكي مختلطة من المواد الصلبة الحبيبية, شركة السفير للنشر, نفدت.
5. كوجيل, جيسيكا الزع; تريفيدي, ج نيخيل; باركر, جيمس م; كروكووسكي, ت ستانلي.; المعادن الصناعية والصخور: السلع الأساسية, الأسواق, ويستخدم الطبعة السابعة, (2006), الصفحة 237.
