Seleccioneu idioma:
Resum
SEquips T & Tecnologia, LLC (STET) ha desenvolupat un sistema de processament de separació de cinturons tribo-electrostàtic que proporciona a la indústria de processament de minerals un mitjà per beneficiar els materials nobles amb una tecnologia completament seca. A diferència d'altres processos de separació electrostàtica que típicament es limiten a partícules de més de 75 μm de mida, El separador de cinturons triboelèctric és ideal per a la separació de molt fines (<1µm) a un gruix moderat (300µm) partícules amb un rendiment molt alt. La tecnologia de separador de cinturons triboelèctrics s'ha utilitzat per separar una àmplia gamma de materials, incloses les cendres volants de combustió de carbó, Calcita / quars, talc/magnesita, barita/quars, i feldespat/quars. Els resultats de separació es presenten descrivint el comportament de càrrega tribo-per als minerals de bauxita.
Introducció
La manca d'accés a l'aigua dolça s'està convertint en un factor important que afecta la viabilitat dels projectes miners a tot el món. Segons Hubert Fleming, exdirector global de Hatch Water, "De tots els projectes miners del món que s'han aturat o alentit durant l'últim any, Ha estat, en gairebé 100% dels casos, resultat de l'aigua, ja sigui directament o indirectament".1 Els mètodes de processament de minerals secs ofereixen una solució a aquest problema imminent.
Els mètodes secs com la separació electrostàtica eliminaran la necessitat d'aigua dolça, i ofereixen el potencial de reduir costos. Mètodes de separació elèctrica que utilitzen el contacte, o tribo-elèctric, Les càrregues són particularment interessants pel seu potencial per separar una àmplia varietat de mescles que contenen conductors, Aïllants, Partícules semi-conductores.
La càrrega triboelèctrica es produeix quan és discreta, Les partícules diferents xoquen entre si, Amb una tercera superfície, El resultat és una diferència de càrrega superficial entre els dos tipus de partícules.. El signe i la magnitud de la diferència de càrrega depèn en part de la diferència en l'afinitat electrònica. (o funció laboral) Entre els tipus de partícules. La separació es pot aconseguir utilitzant un camp elèctric aplicat externament..
La tècnica s'ha utilitzat industrialment en separadors verticals de tipus caiguda lliure.. En separadors de caiguda lliure, Les partícules adquireixen càrrega per primera vegada, després cauen per gravetat a través d'un dispositiu amb elèctrodes oposats que apliquen un fort camp elèctric per desviar la trajectòria de les partícules segons el signe i la magnitud de la seva càrrega superficial.2 Els separadors de caiguda lliure poden ser efectius per a partícules gruixudes, però no són eficaços en el maneig de partícules més fines que aproximadament 0.075 a 0.1 mm.3,4 Una de les novetats més prometedores en separacions de minerals secs és el separador tribo-electrostàtic de cinturons. Aquesta tecnologia ha ampliat el rang de mida de partícules a partícules més fines que les tecnologies convencionals de separació electrostàtica., en el rang on només la flotació ha tingut èxit en el passat.
Separació tribo-electrostàtica de cinturons
En el separador de cinturó funda Tribó-electrostàtica (Figura 1 i Figura 2), el material s'alimenta a la fina bretxa 0.9 - 1.5 cm entre dos elèctrodes planars paral·lel. Les partícules triboelectrically paguen per contacte interparticle. Per exemple, En el cas de les cendres volants de combustió del carbó, una barreja de partícules de carboni i partícules minerals, El carboni carregat positivament i el mineral carregat negativament són atrets per elèctrodes oposats. Les partícules són arrossegades per una cinta de malla oberta en moviment continu i transportades en direccions oposades.. El cinturó mou les partícules adjacents a cada elèctrode cap a extrems oposats del separador. El camp elèctric només necessita moure les partícules una petita fracció d'un centímetre per moure una partícula d'un corrent que es mou cap a l'esquerra a un corrent en moviment cap a la dreta.. El flux a contracorrent de les partícules separadores i la càrrega triboelèctrica contínua per col·lisions de carboni-mineral proporciona una separació de diverses etapes i resulta en una excel·lent puresa i recuperació en una unitat d'un sol pas. L'alta velocitat del cinturó també permet rendiments molt alts, fins a 40 tones per hora en un únic separador. Controlant diversos paràmetres del procés, Com la velocitat del cinturó, punt d'alimentació, Bretxa d'elèctrode i velocitat d'alimentació, El dispositiu produeix cendres volants baixes en carboni amb contingut de carboni de 2 % ± 0.5% a partir de cendres volants d'alimentació que van en carboni de 4% per sobre 30%.
El disseny del separador és relativament senzill. El cinturó i rodets associats són les úniques parts en moviment. Els elèctrodes són estacionaris i formada per un material durable adequadament. El cinturó està fet de material plàstic. La longitud de l'elèctrode del separador és aproximadament 6 metres (20 peus.) i l'amplada 1.25 metres (4 peus.) per a unitats comercials de mida completa. El consum d'energia és menor que 2 quilowatts-hora per tona de material processat amb la major part de la potència consumida per dos motors que condueixen el cinturó.
El procés és totalment sec, No requereix materials addicionals i no produeix aigües residuals ni emissions d'aire.. En el cas de carboni procedent de separacions de cendres volants, Els materials recuperats consisteixen en cendres volants reduïdes en contingut de carboni a nivells adequats per al seu ús com a barreja pozzolanica en formigó, i una elevada fracció de carboni que es pot cremar a la planta generadora d'electricitat. La utilització d'ambdós fluxos de productes proporciona un 100% Solució als problemes d'eliminació de cendres volants. Per separacions de minerals, processant bauxita, per exemple, El separador proporciona una tecnologia per reduir el consum d'aigua, allargar la vida útil de la reserva i/o recuperar i reprocessar cues.
El separador tribo-electrostàtic de la cinta és relativament compacte. Una màquina destinada a processar 40 tones per hora és aproximadament 9.1 metres (30 peus.) llarg, 1.7 metres (5.5 peus.) ample i 3.2 metres (10.5 peus.) alta. L'equilibri necessari de la planta consisteix en sistemes per transportar material sec des de i cap al separador. La compacitat del sistema permet flexibilitat en els dissenys d'instal·lació.
La tecnologia de separació de cinturons tribo-electrostàtics és robusta i provada industrialment, i es va aplicar per primera vegada industrialment al processament de cendres volants de combustió de carbó en 1995. La tecnologia és eficaç per separar les partícules de carboni de la combustió incompleta del carbó., de les partícules minerals d'aluminosilicat vívides a la cendra de la mosca. La tecnologia ha estat fonamental per permetre el reciclatge de la cendra de mosca rica en minerals com a reemplaçament de ciment en la producció de formigó.. Des que 1995, sobre 20,000,000 tones de cendres volants han estat processades pel 19 separadors tribo-electrostàtics de cinta instal·lats als EUA, Canadà, Regne Unit, Polònia, i Corea del Sud. La història industrial de la separació de cendres volants s'enumera a Taula 1.
Taula 1. Aplicació industrial de separació de cinturó tribo-electrostàtic per a cendres volants
| Utilitat / central elèctrica | Ubicació | Inici de les operacions comercials | Detalls de la instal·lació |
|---|---|---|---|
| Duke Energy - Estació Roxboro | Carolina del Nord Estats Units | 1997 | 2 Separadors |
| Energia de Talen- Brandon Shores | Maryland Estats Units | 1999 | 2 Separadors |
| Poder escocès- Estació de Longannet | Escòcia Regne Unit | 2002 | 1 Separador |
| Jacksonville Electric-St. Parc elèctric del riu Johns | Florida Estats Units | 2003 | 2 Separadors |
| Energia elèctrica del sud de Mississipí -R.D. Demà | Mississipí Estats Units | 2005 | 1 Separador |
| Nou Brunswick Power-Belledune | Nova Brunsvic Canadà | 2005 | 1 Separador |
| Estació RWE npower-Didcot | Anglaterra Regne Unit | 2005 | 1 Separador |
| Estació de Talen Energy-Brunner Island | Pennsilvània Estats Units | 2006 | 2 Separadors |
| Estació de Tampa Electric-Big Bend | Florida Estats Units | 2008 | 3 Separadors carronyeig de dues passades |
| Estació RWE npower-Aberthaw | Gal·les Regne Unit | 2008 | 1 Separador |
| Estació d'Energia-West Burton d'EDF | Anglaterra Regne Unit | 2008 | 1 Separador |
| ZGP (Ciment Lafarge /Ciech Janikosoda JV) | Polònia | 2010 | 1 Separador |
| Corea del Sud-est- Yeongheung | Corea del Sud | 2014 | 1 Separador |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polònia | 2018 | 1 Separador |
| Empresa de Ciment Taiheiyo-Chichibu | Japó | 2018 | 1 Separador |
| Armstrong Fly Ash- Ciment àguila | Filipines | Planificat 2019 | 1 Separador |
| Corea del Sud-est- Samcheonpo | Corea del Sud | Planificat 2019 | 1 Separador |
Separació triboelectrostàtica de minerals de bauxita
ST equips & Tecnologia (STET) Es van realitzar proves de separació tribo-electrostàtica seca a escala de banc en múltiples mostres de minerals de bauxita. Les mostres s'enumeren a continuació en Taula 2.
Taula 2. Propietats de les mostres de bauxita analitzades per STET
| Descripció | Producte desitjat & Objectius | |
|---|---|---|
| Mostra 1 | ROM Bauxita | Recuperació d'Al2O3 Reduir el SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Mostra 2 | PLK (Khondalita parcialment lateritzada) | Recuperació d'Al2O3 Reduir el SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Mostra 3 | Fang vermell | Recuperació de Fe2O3 Reduir el SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Mostra 4 | ROM Llims de bauxita | Recuperació d'Al2O3 Reduir el SiO2, Fe2O3, TiO2 |
La composició química per a totes les mostres de pinsos i productes separats es va mesurar mitjançant fluorescència de raigs X (XRF) utilitzant un sistema WD-XRF. Els resultats de l'anàlisi química de les mostres d'alimentació es mostren a continuació en Taula 3.
Taula 3. Propietats químiques de les mostres de bauxita analitzades per STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Mostra 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Mostra 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Mostra 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Mostra 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
La mida de les partícules es va mesurar mitjançant la mesura de la mida de partícula làser mitjançant dispersió pneumàtica seca. Els resultats de les mostres d'alimentació es mostren a continuació en Taula 4.
Taula 4. Mida de partícula de mostres de bauxita provades per STET
| D10 Micró | D50 Micró | D90 Micró | D90 Micró |
|
|---|---|---|---|---|
| Mostra 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Mostra 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Mostra 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Mostra 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Les mostres es van separar mitjançant el separador de sobretaula STET. El separador de la banqueta s'utilitza per al cribratge d'evidència de càrrega tribo-electrostàtica i per determinar si un material és un bon candidat per al benefici electrostàtic.. La principal diferència entre el separador de sobretaula i els separadors a escala pilot i a escala comercial és que la longitud del separador de sobretaula és aproximadament 0.4 temps la longitud de les unitats a escala pilot i a escala comercial. Com que l'eficiència del separador és una funció de la longitud de l'elèctrode, Les proves a escala de banc no es poden utilitzar com a substitut de les proves a escala pilot. Les proves a escala pilot són necessàries per determinar l'abast de la separació que el procés STET pot aconseguir, i per determinar si el procés STET pot complir els objectius de producte sota les taxes d'alimentació donades. En canvi, el separador de la taula de banc s'utilitza per descartar materials candidats que és poc probable que demostrin una separació significativa a nivell pilot.. Els resultats obtinguts a escala de banc no estaran optimitzats, i la separació observada és menor del que s'observaria en un separador STET de mida comercial.
Les proves amb el separador de sobretaula STET van demostrar un moviment significatiu d'Al2O3 amb la majoria de les mostres provades. En tres de les quatre mostres analitzades per STET, Es va observar un moviment substancial d'Al2O3. A més a més, Els altres elements principals de Fe2O3, SiO2 i TiO2 van demostrar un moviment significatiu en la majoria dels casos. En mostra 1, Mostra 3 i Mostra 4, El moviment de la pèrdua en l'encesa (LOI) Moviment d'Al2O3. El moviment dels elements principals es mostra a continuació en Figura 5.
El separador STET és un procés de separació física i separa selectivament les fases minerals basades en la triboalimentació, un fenomen superficial. El grau en què els minerals són susceptibles a la triboalimentació és en alguns casos capaç de ser predit mitjançant la consulta d'una sèrie triboelèctrica, però en el cas de minerals complexos, Sovint, a la pràctica, s'ha de determinar empíricament. A continuació es mostra un resum de les propietats de triboalimentació per a les mostres provades a Taula 5.
Taula 5. Resum del comportament de triboalimentació per a elements principals. TPV = cobrat positiu, NEG = carregat negatiu.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Mostra 1 | POS | NEG | NEG | NEG | POS |
| Mostra 2 | NEG | POS | NEG | N.P. | N.P. |
| Mostra 3 | POS | NEG | N.P. | NEG | POS |
| Mostra 4 | POS | N.P. | NEG | NEG | POS |
El processament en sec amb el separador STET ofereix oportunitats de generació de valor per als productors de bauxita i alumini. La utilització de dipòsits de bauxita de menor grau pot permetre costos miners més baixos mitjançant la reducció de les ràtios de despullament i la reducció de la generació de cues. A més a més, el preprocessament de minerals de bauxita Per separació triboelectrostàtica seca pot resultar en una millor economia de refinació de l'alumini subministrant graus més alts de bauxita al procés de refinació, o reduint els volums de fang vermell generats. A més a més, Un major contingut d'alumini en fang vermell pot permetre el reprocessament. Es presenta un resum de les característiques ideals per a la bauxita de grau metal·lúrgic, així com un resum del benefici del separador STET, a continuació en Taula 6.
Taula 6. Resum de les característiques ideals per a la bauxita de grau metal·lúrgic.5
| Característica de grau ideal | Impacte si no és adequat | Observat amb separació STET |
|---|---|---|
| Baixa "sílice reactiva" (>1.5% - <3.0%) (kaolinite) | Augmenta l'ús càustic, Un factor crític de cost operatiu. | Reducció del sílice total |
| Alúmina alta extraïble | Augmenta el capital i els costos operatius per a la mineria, Processat i eliminació de fangs. | Augment de l'alúmina |
| Baix contingut en carboni orgànic | Augmenta els costos operatius reduint l'eficiència de la planta. | |
| Boehmita baixa (<3%) | Impedeix el processament a baixa temperatura que pot augmentar el capital i els costos operatius. | |
| Goethita baixa (tolerable en una planta a alta temperatura o amb alta hematita) | Alenteix l'aclariment, disminueix la qualitat del producte i augmenta la pèrdua d'alúmina a través del circuit de fang. | Reducció del ferro total |
| Baixa humitat (pot crear pols molesta si és massa baixa) | Augmenta els costos de capital (Instal·lació d'evaporació més gran), Consum de combustible, Despeses d'enviament. | |
| Contingut en ferro (ideally >5%-<15%) | El ferro baix pot reduir la qualitat del producte. L'alt contingut de ferro dilueix el contingut d'alúmina de la bauxita. | Reducció del ferro total |
| Quars baix | Augmenta els costos de manteniment (Desgast de canonades). Augmenta l'ús càustic en plantes d'alta temperatura. | Reducció del sílice total |
| Baixes impureses i oligoelements | Pot reduir l'eficiència del procés (sofre, clor, calci) i qualitat metàl·lica (gal·li, zinc, vanadi, fòsfor). | |
| Suau i friable | Augmenta els costos de mineria i mòlta. | |
| Es dissol fàcilment | Ampliacions de capital (Equips de digestió més grans) i costos operatius. | |
| Baixa Titanània | Pot augmentar l'ús càustic en plantes d'alta temperatura. | Reducció de titània |
| Baix contingut en carbonats | Pot requerir un processament especial. |
Conclusió
La separació tribo-electrostàtica es va demostrar com un mètode eficaç per generar un mineral de bauxita d'alt grau per al seu ús en la producció d'alúmina. Les proves amb el separador de sobretaula STET van demostrar un moviment significatiu d'Al2O3 amb la majoria de les mostres provades. En tres de les quatre mostres analitzades per STET, Es va observar un moviment substancial d'Al2O3. A més a més, Els altres elements principals de Fe2O3, SiO2 i TiO2 van demostrar una separació significativa en la majoria dels casos. El processament en sec amb el separador STET ofereix oportunitats de generació de valor per als productors de bauxita i alumini.
Referències
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Alt i sec, Revista CIM, vol. 8, no hi ha. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Revisió dels mètodes de separació elèctrica, Part 1: Aspectes fonamentals, Minerals & Processament metal·lúrgic, vol. 17, no hi ha. 1 pp 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Revisió dels mètodes de separació elèctrica, Part 2: Consideracions pràctiques, Minerals & Processament metal·lúrgic, vol. 17, no hi ha. 1 pp 139–166.
4. Ralston O. (1961) Separació electrostàtica de sòlids granulars mixtos, Editorial Elsevier, fora d'impressió.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, Jaume M; Krukowski, Stanley T.; Minerals i roques industrials: Mercaderies, Mercats, i Usos 7a Edició, (2006), Pàgina 237.
