Valige keel:
Abstraktne
ST Seadmed & Tehnoloogia, OÜ (STET) on välja töötanud tribo-elektrostaatilise vöö eraldamise töötlemissüsteemi, mis annab mineraalide töötlemise tööstusele vahendid täiesti kuiva tehnoloogiaga peenmaterjalide tootmiseks. Erinevalt teistest elektrostaatilistest eraldusprotsessidest, mis on tavaliselt piiratud osakestega, mille suurus on suurem kui 75 μm, triboelektriline vööeraldaja sobib ideaalselt väga peene eraldamiseks (<1m) mõõdukalt jäme (300m) väga suure läbilaskevõimega osakesed. Triboelektrilise vöö eraldaja tehnoloogiat on kasutatud paljude materjalide eraldamiseks, sealhulgas söe põletamise lendtuhk., kaltsiit/kvarts, Talk/magnesiit, bariit/kvarts, ja päevakivi/kvarts. Esitatakse eraldustulemused, mis kirjeldavad boksiidi mineraalide tribo-laadimiskäitumist.
Sissejuhatus
Puudub juurdepääs puhtale veele on saamas peamine tegur, mis mõjutab teostatavust kaevandamisprojektidele üle maailma. Vastavalt Hubert Fleming, endine maailma direktor luuk vee, "Ning kõik kaevandamisprojektidele maailmas, mis on peatunud või aeglustunud viimase aasta jooksul, See on olnud, aastal peaaegu 100% juhtudest, tingitud vee, kas otseselt või kaudselt".1 Kuiva mineraali töötlemise meetodid pakuvad sellele ähvardavale probleemile lahenduse.
Kuiv meetodeid, näiteks elektrostaatilised eraldamine kõrvaldab värske vesi, ning vähendada kulusid. Elektrilise eraldamise meetodid, mis kasutavad kontakti, või tribo-elektriline, laadimine on eriti huvitav, kuna neil on potentsiaali eraldada mitmesuguseid juhtivivaid segusid, isoleerimine, ja pooljuhtivad osakesed.
Tribo-elektriline laadimine toimub diskreetsuse korral, erinevad osakesed põrkuvad üksteisega, või kolmanda pinnaga, mille tulemuseks on pinnalaengu erinevus kahe osakese tüübi vahel. Laenguerinevuse märk ja suurus sõltub osaliselt elektronide afiinsuse erinevusest (või tööfunktsioon) osakeste tüüpide vahel. Eraldamine on võimalik väliselt rakendatava elektrivälja abil.
Seda tehnikat on tööstuslikult kasutatud vertikaalsetes vabalangemise tüüpi eraldajates.. Vabalangemise eraldajates, osakesed omandavad kõigepealt laengu, seejärel langege raskusjõuga läbi seadme, millel on vastandlikud elektroodid, mis rakendavad tugevat elektrivälja osakeste trajektoori suunamiseks vastavalt nende pinnalaengu märgile ja suurusele.2 Vabalangemise eraldajad võivad olla efektiivsed jämedate osakeste puhul., kuid ei ole efektiivne käsitseda osakesi peenem kui umbes 0.075 et 0.1 mm.3,4 Üks lootustandvamaid uusi arenguid kuivade mineraalide eraldamisel on tribo-elektrostaatiliste vööde eraldaja. See tehnoloogia on laiendatud osakeste suuruse vahemik, et peenemad osakesed kui tavalise elektrostaatilise eraldamise tehnika, vahemikku, kus on ainult ujuvad edukalt varem.
Tribo-elektrostaatilise vöö eraldamine
Aastal tribo-elektrostaatiline vöö eraldaja (Joonis 1 ja joonis 2), materjal söödetakse õhuke vahe 0.9 – 1.5 cm kahe paralleelse tasapinnalised elektroodide vahel. Osakeste triboelectrically tuleb maksta interparticle kontakt. Näiteks, puhul söe põletamisel tekkinud lendtuhk, süsiniku osakesi ja mineraalsete osakeste, positiivselt laetud süsiniku ja negatiivselt laetud mineraal on huvitatud vastupidine elektroodid. Seejärel pühitakse osakesed pideva liikuva avatud võrgusilma vööga ja edastatakse vastassuunas.. Vöö liigub kõrval iga elektroodi poole vastupidine otsad eraldaja osakesed. Elektriväli vajab ainult osakeste liigutamist vaid väikese osa sentimeetrist, et liigutada osakest vasakult liikuvast voolust paremale liikuvale voolule.. Eraldusosakeste vastuvooluvool ja pidev triboelektriline laadimine süsiniku-mineraalide kokkupõrgete teel tagab mitmeastmelise eraldumise ning tagab suurepärase puhtuse ja taastumise ühekäigulises seadmes.. Selle kõrge kiirus võimaldab väga kõrge läbilase, kuni 40 tonni tunnis ühe eraldaja. Kontrollides erinevaid protsessi parameetrid, näiteks kiirus, feed punkti, elektroodide vahe ja etteandmiskiirust, seade tekitab vähese CO2-heitega veidi süsinikusisalduse kell 2 % ± 0.5% söödast lennata tuhk, ulatudes carbon: 4% -üle 30%.
Eraldaja on suhteliselt lihtne. Vöö ja nendega seotud rullid on ainus liikuvate osade. Elektroodid on paigal ja koosneb asjakohaselt vastupidav materjal. Vöö on valmistatud plastmassist. Eraldaja elektroodi pikkus on ligikaudu 6 meetrit (20 jalga.) ja laiuse 1.25 meetrit (4 jalga.) jaoks täissuuruses äripinnaga. Tarbitav võimsus on alla 2 kilovatt-tund tonni materjali kohta, mida töödeldakse suurema osa võimsusest, mida tarbivad kaks turvavööd sõitvat mootorit.
Protsess on täiesti kuiv, ei ole täiendavaid materjale nõuab ja toodab mingit vee või õhuga emissiooni. Carbon: veidi värvilahutuse puhul, taaskasutatud materjalid koosnevad veidi vähendada süsiniku sisalduse tasemele sobiv pozzolanic segunemisest betooni, ja kõrge süsiniku osa, mida saab kirjutada kell elektri tootmise tehase. Mõlema toote voolu kasutamine pakub on 100% lendtuha kõrvaldamise probleemidele lahenduse. Mineraalide eraldamiseks, näiteks boksiidi töötlemine, eraldaja pakub tehnoloogiat veekasutuse vähendamiseks, pikendada reserv eluiga ja/või taastada ja ümber töödelda sabasid.
Tribo-elektrostaatiline vööeraldaja on suhteliselt kompaktne. Masina töötlemiseks 40 tonni tunnis on ligikaudu 9.1 meetrit (30 jalga.) pikk, 1.7 meetrit (5.5 jalga.) lai ja 3.2 meetrit (10.5 jalga.) kõrge. Vajalik tasakaal taim koosneb süsteemide edasi kuiva materjali ja sealt eraldaja. Süsteemi kompaktsus võimaldab paindlikkust paigalduskonstruktsioonides.
Tribo-elektrostaatilise vöö eraldamise tehnoloogia on tugev ja tööstuslikult tõestatud, ja seda rakendati kõigepealt tööstuslikult söe põletamise lendtuha töötlemiseks 1995. Tehnoloogia on efektiivne süsinikuosakeste eraldamisel söe mittetäielikust põlemisest, klaasjast alumiiniumoksiidi mineraalosakestest lendtuhas. Tehnoloogia on aidanud kaasa mineraalirikka lendtuha taaskasutamisele tsemendiasendajana betooni tootmisel.. Alates 1995, üle 20,000,000 tonni lendtuhka on töödeldud 19 USA-sse paigaldatud tribo-elektrostaatilise vöö eraldajad, Kanada, UK, Poola, Ja Lõuna-Korea. Lendtuha eraldamise tööstusajalugu on loetletud Tabel 1.
Tabel 1. Tribo-elektrostaatilise vöö eraldamise tööstuslik kasutamine lendtuha jaoks
| Kasulikkus / elektrijaam | Asukoht | Äritegevuse alustamine | Rajatise üksikasjad |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro jaam | Põhja-Carolina USA | 1997 | 2 Eraldajad |
| Talen Energy- Brandon Shores | Maryland USA | 1999 | 2 Eraldajad |
| Scottish Power- Longanneti jaam | Šotimaa Suurbritannia | 2002 | 1 Eraldaja |
| Jacksonville Electric-St. Johns Riveri elektripark | Florida USA | 2003 | 2 Eraldajad |
| Lõuna-Mississippi elektrienergia -R.D. Hommik | Mississippi USA | 2005 | 1 Eraldaja |
| Uus Braunschweigi Power-Belledune | Uus Brunswick Kanada | 2005 | 1 Eraldaja |
| RWE npower-Didcot Station | Inglismaa Suurbritannia | 2005 | 1 Eraldaja |
| Talen Energy-Brunneri saare jaam | Pennsylvania USA | 2006 | 2 Eraldajad |
| Tampa elektri-suur Kurvi jaam | Florida USA | 2008 | 3 Eraldajad kahekäiguline püüdmine |
| RWE npower-Aberthaw jaam | Wales UK | 2008 | 1 Eraldaja |
| EDF Energy-West Burtoni jaam | Inglismaa Suurbritannia | 2008 | 1 Eraldaja |
| ZGP (Lafarge tsement /Ciech Janikosoda JV) | Poola | 2010 | 1 Eraldaja |
| Korea Kagu-Jõud- Yeongheung | Lõuna-Korea | 2014 | 1 Eraldaja |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Poola | 2018 | 1 Eraldaja |
| Taiheiyo Tsemendifirma-Chichibu | Jaapan | 2018 | 1 Eraldaja |
| Armstrong Fly Ash- Eagle Cement | Filipiinid | Ajastatud 2019 | 1 Eraldaja |
| Korea Kagu-Jõud- Samcheonpo | Lõuna-Korea | Ajastatud 2019 | 1 Eraldaja |
Boksiidi mineraalide tribo-elektrostaatiline eraldamine
ST seadmed & Tehnoloogia (STET) läbi viidud pink skaala kuiv tribo-elektrostaatiline eraldamine testimine mitu proovi boksiit mineraalid. Proovid on loetletud allpool Tabel 2.
Tabel 2. STET-i testitud boksiidiproovide omadused
| Kirjeldus | Soovitud toode & Eesmärke | |
|---|---|---|
| Proovi 1 | ROM Bauxite | Al2O3 taastumine Vähendage SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Proovi 2 | PLK (Osaliselt lateritiseeritud khondaliit) | Al2O3 taastumine Vähendage SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Proovi 3 | Punane muda | Fe2O3 taastumine Vähendage SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Proovi 4 | ROM Bauxite Slimes | Al2O3 taastumine Vähendage SiO2, Fe2O3, TiO2 |
Kõigi sööda ja eraldatud tooteproovide keemilist koostist mõõdeti röntgenfluorestsentsiga (XRF) WD-XRF-süsteemi kasutamine. Söödaproovide keemilise analüüsi tulemused on esitatud allpool Tabel 3.
Tabel 3. STET-i poolt testitud boksiidiproovide keemilised omadused
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Proovi 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Proovi 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Proovi 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Proovi 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Osakeste suurust mõõdeti laserosakeste suuruse mõõtmisega, kasutades kuiva pneumaatilist dispersiooni. Söödaproovide tulemused on toodud allpool Tabel 4.
Tabel 4. STET-i poolt testitud boksiidiproovide osakeste suurus
| D10 micron | D50 micron | D90 micron | D90 micron |
|
|---|---|---|---|---|
| Proovi 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Proovi 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Proovi 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Proovi 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Proovid eraldati STET pinktop eraldaja abil. Benchtop eraldajana kasutatakse tõendite tribo-elektrostaatiline maksustamise ja kas materjal on hea kandidaat elektrostaatilise beneficiation skriining. Peamine erinevus pinkide eraldaja ning katse- ja kaubandusliku ulatusega eraldajate vahel on see, et pinkipinna eraldaja pikkus on ligikaudu 0.4 pilot-scale ja kommertstasandil pikkus korda. Kuna eraldaja efektiivsus on elektroodi pikkuse funktsioon, pinkide skaala testimist ei saa kasutada pilootskaalas testimise asendajana. Katseprojekt on vajalik, et teha kindlaks eraldamise ulatus, mida STET-protsess võib saavutada, ja teha kindlaks, kas STET-protsess suudab täita tooteeesmärgid antud söödamäärade alusel. Selle asemel, pinkide eraldajat kasutatakse selleks, et välistada kandidaatmaterjalid, mis tõenäoliselt ei näita olulist eraldamist pilootskaala tasandil. Pingil saadud tulemused ei ole optimeeritud, ja täheldatud eraldamine on väiksem kui see, mida täheldataks kaubandusliku suurusega STET eraldajal.
Testimine STET pinktop eraldajaga näitas Al2O3 märkimisväärset liikumist enamiku testitud proovidega. Neljast STET-i testitud proovist kolmes, Täheldati Al2O3 olulist liikumist. Lisaks, Fe2O3 teised olulised elemendid, SiO2 ja TiO2 näitasid enamikul juhtudel märkimisväärset liikumist. Proovis 1, Proovi 3 ja Näidis 4, süüteka kadude liikumine (LOI) Al2O3 järgiv liikumine. Peamiste elementide liikumine on näidatud allpool Joonis 5.
STET eraldaja on füüsiline eraldusprotsess ja eraldab valikuliselt mineraalsed faasid, mis põhinevad tribolaadimisel, pinnanähtus. Seda, mil määral mineraalid on triboelektrilise seeriaga konsulteerides vastuvõtlikud, kuid keeruliste mineraalsete maagide puhul, sageli tuleb praktikas empiiriliselt kindlaks määrata. Allpool on toodud kokkuvõte testitud proovide tribolaadimisomadustest Tabel 5.
Tabel 5. Kokkuvõte peamiste elementide tribolaadimiskäitumisest. Müügikohal = laetud positiivne, NEG = laetud negatiivne.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Proovi 1 | POS | NEG | NEG | NEG | POS |
| Proovi 2 | NEG | POS | NEG | N/A | N/A |
| Proovi 3 | POS | NEG | N/A | NEG | POS |
| Proovi 4 | POS | N/A | NEG | NEG | POS |
Kuivtöötlus STET eraldajaga pakub võimalusi luua väärtust boksiidi- ja alumiiniumitootjatele. Madalama kvaliteediga boksiidimaardlate kasutamine võib võimaldada vähendada kaevandamiskulusid, vähendades paljaksvõtmise määra ja vähendades sabade teket.. Lisaks, eeltöötluse boksiidimaagid kuiva triboelektrostaatilise eraldamisega võib tulemuseks olla alumiiniumi rafineerimise parem ökonoomika, varustades rafineerimisprotsessi kõrgemaid boksiidiklasse, või vähendades tekkinud punase muda mahtu. Lisaks, suurem alumiiniumisisaldus punases mudas võib võimaldada ümbertöötlemist. Esitatakse metallurgiaklassi boksiidi ideaalsete omaduste kokkuvõte, samuti kokkuvõte STET eraldaja kasulikkuse kohta, allpool sisse Tabel 6.
Tabel 6. Metallurgiaklassi boksiidi ideaalsete omaduste kokkuvõte.5
| Ideaalne hinne omadus | Mõju, kui ebapiisav | Täheldatud STET eraldamisega |
|---|---|---|
| Madal "reaktiivne ränidioksiid" (>1,5% - <3.0%) (kaolinite) | Suurendab söövituslikku kasutamist, kriitiline tegevuskulude tegur. | Ränidioksiidi kogu vähenemine |
| Kõrge kaevandatav alumiiniumoksiidi | Suurendab kaevandamisega seotud kapitali- ja tegevuskulusid, töötlemine ja muda kõrvaldamine. | Alumiiniumoksiidi suurenemine |
| Madal orgaaniline süsinik | Suurendab tegevuskulusid, vähendades tehase efektiivsust. | |
| Madal boehmite (<3%) | Välistab madala temperatuuriga töötlemise, mis võib suurendada kapitali- ja tegevuskulusid. | |
| Madal goethite (talutav kõrge temperatuuriga tehases või kõrge hematiidiga) | Aeglustab selgitamist, alandab toote kvaliteeti ja suurendab alumiiniumoksiidi kadu mudaahela kaudu. | Raua kogumahu vähenemine |
| Madal niiskus (võib tekitada häirivat tolmu, kui see on liiga madal) | Suurendab kapitalikulusid (suurem aurustusrajatis), Kütusekulu, saatmiskulud. | |
| Rauasisaldus (Ideaalis >5%-<15%) | Madal raud võib vähendada toote kvaliteeti. Kõrge raud lahjendab boksiidi alumiiniumoksiidi sisaldust. | Raua kogumahu vähenemine |
| Madal kvarts | Suurendab hoolduskulusid (toru kulumine). Suurendab söövituslikku kasutamist kõrge temperatuuriga taimedes. | Ränidioksiidi kogu vähenemine |
| Madalad lisandid ja mikroelemendid | Võib vähendada protsessi tõhusust (väävel, kloor, kaltsium) ja metalli kvaliteet (gallium, tsink, vanaadium, fosfor). | |
| Pehme ja murenev | Suurendab kaevandamis- ja lihvimiskulusid. | |
| Lahustab kergesti | Suurendab kapitali (suuremad seedimisseadmed) tegevuskulud ja tegevuskulud. | |
| Madal titania | Võib suurendada söövituslikku kasutamist kõrge temperatuuriga taimedes. | Titania vähenemine |
| Madala karbonaadid | Võib vajada spetsiaalset töötlemist. |
Järeldus
Tribo-elektrostaatiline eraldamine oli tõhus meetod kõrgekvaliteedilise boksiidimaagi tootmiseks alumiiniumoksiidi tootmisel.. Testimine STET pinktop eraldajaga näitas Al2O3 märkimisväärset liikumist enamiku testitud proovidega. Neljast STET-i testitud proovist kolmes, Täheldati Al2O3 olulist liikumist. Lisaks, Fe2O3 teised olulised elemendid, SiO2 ja TiO2 näitasid enamikul juhtudel märkimisväärset eraldamist. Kuivtöötlus STET eraldajaga pakub võimalusi luua väärtust boksiidi- ja alumiiniumitootjatele.
Viited
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Kõrge ja kuiv, CIM ajakiri, Vol. 8, Ei. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Elektrilise eraldamise meetodite läbivaatamine, Osa 1: Aluspõhimõtteid, Mineraalid & Metallurgiline töötlemine, Vol. 17, Ei. 1 lk 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Elektrilise eraldamise meetodite läbivaatamine, Osa 2: Praktilised kaalutlused, Mineraalid & Metallurgiline töötlemine, Vol. 17, Ei. 1 lk 139–166.
4. Ralston O. (1961) Segatud granuleeritud tahkete ainete elektrostaatiline eraldamine, Elsevier Kirjastus, välja prinditud.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, James M; Krukowski, Stanley T.; Tööstuslikud mineraalid ja kivimid: Kaupade, Turgudel, ja kasutab 7. väljaannet, (2006), Lehekülg 237.
