زبان را انتخاب کنید:
چکیده
Sتجهیزات T & تکنولوژی, LLC (STET) یک سیستم پردازش جداسازی کمربند tribo-الکترواستاتیک ایجاد کرده است که صنعت فرآوری مواد معدنی را فراهم می کند تا مواد خوب را با یک تکنولوژی کاملا خشک به وجود آورد. در مقایسه با دیگر فرآیندهای جداسازی الکترواستاتیک که به طور معمول به ذرات بیشتر از ۷۵ μm در اندازه محدود, triboelectric جدا کننده کمربند است ایده آل برای جدایی بسیار خوب مناسب (<1میکرومتر) به نسبتا درشت (300میکرومتر) ذرات با توان عملیاتی بسیار بالا. Triboelectric تسمه جداکننده فناوری استفاده شده است برای جدا کردن طیف گسترده ای از مواد از جمله زغال سنگ احتراق پرواز خاکستر, کلسیت و کوارتز, تالک/مگنزیت, باریت/کوارتز, و فلدسپار/کوارتز. نتایج جداسازی در این مطالعه نشان دهنده ی رفتار شارژ سه وجهی برای کانی های معدنی است..
معرفی
عدم دسترسی به آب شیرین تبدیل شدن به عامل اصلی موثر بر امکان سنجی پروژه های معدنی در سراسر جهان. به گفته هوبرت فلمینگ, مدیر سابق جهانی آب هچ, "از تمام پروژه های معدنی در جهان است که باید یا شده متوقف یا آهسته در سال گذشته،, آن شده است, در تقریبا 100% از موارد, نتیجه از آب, به طور مستقیم یا غیر مستقیم ". 1 روش های پردازش مواد معدنی خشک ارائه راه حلی برای این مشکل بلندی.
روش های خشک مانند الکترواستاتیک جدایی از بین بردن نیاز به آب شیرین, و پتانسیل کاهش هزینه. روش های جداسازی الکتریکی که از تماس استفاده می کنند, یا tribo-الکتریکی, شارژ به دلیل پتانسیل آنها برای جدا کردن طیف گسترده ای از مخلوط های حاوی رسانا بسیار جالب است, عایق, و ذرات نیمه رسانا.
Tribo-شارژ الکتریکی رخ می دهد که گسسته, ذرات متفاوت با یکدیگر برخورد می کنند, یا با سطح سوم, در نتیجه اختلاف سطح بین دو نوع ذرات. نشانه و قدر تفاوت شارژ بستگی به تفاوت در میل الکترونی دارد (یا عملکرد کار) بین انواع ذرات. جداسازی و سپس می تواند به دست آورد با استفاده از یک میدان الکتریکی کاربردی در خارج.
روش شده است صنعتی مورد استفاده در عمودی نوع سقوط جداکننده های آزاد. در جدا پاییز, ذرات برای اولین بار به دست آوردن اتهام, سپس گرانش را از طریق یک دستگاه با الکترودهای مخالف که یک میدان الکتریکی قوی را اعمال می کند ، برای منحرف کردن مسیر ذرات با توجه به نشانه و میزان شارژ سطح آنها قرار دهید. 2 آزاد-جدا کننده های سقوط می تواند برای ذرات درشت موثر, اما در دست زدن به ذرات ظریف تر از حدود موثر نیست 0.075 به 0.1 mm. 3 ، 4 یکی از امیدوار کننده ترین تحولات جدید در جداسازی مواد معدنی خشک ، جدا کننده کمربند الکترواستاتیک tribo است. این تکنولوژی تا به گسترش محدوده اندازه ذرات به ذرات ظریف از فن آوری های متعارف الکترواستاتیک جدایی است, را در محدوده که در آن تنها شناوری در گذشته موفق بوده است.
تریبو-الکتروستاتیک جداسازی کمربند
در جدا کننده کمربند tribo الکترواستاتیک (شکل 1 و شکل 2), مواد به شکاف نازک تغذیه 0.9 - 1.5 سانتی متر بین دو الکترود مسطح موازی. ذرات triboelectrically اتهام توسط تماس interparticle. به عنوان مثال, در مورد احتراق ذغال سنگ پرواز خاکستر, مخلوطی از ذرات کربن و ذرات معدنی, کربن بار مثبت و منفی شارژ مواد معدني به الکترودهای مخالف جذب شوند. سپس ذرات توسط یک کمربند باز مش مداوم حرکت و منتقل در جهت مخالف جاروب. تسمه حرکت ذرات مجاور به هر الکترود به سمت انتهای مخالف جدا کننده. میدان الکتریکی نیاز به حرکت ذرات بخش کوچکی از یک سانتی متر برای حرکت یک ذره از سمت چپ حرکت به جریان راست حرکت. جریان مقابله با ذرات جداسازی و شارژ مداوم triboelectric توسط برخورد کربن-معدنی فراهم می کند برای جدایی چند مرحله ای و نتایج در خلوص عالی و بازیابی در واحد تک پاس. سرعت بالای تسمه همچنین قادر می سازد بسیار بالا throughputs, تا 40 تن در ساعت در یک جداکننده تکی. توسط کنترل مراحل مختلف, مانند سرعت تسمه, نقطه اشتراک, فاصله الکترود و نرخ اشتراک, دستگاه تولید کربن کم خاکستر در محتوای کربن 2 % ± 0.5% پرواز از اشتراک در کربن از خاکستر 4% به بیش از 30%.
جدا کننده طرح نسبتا ساده است. کمربند و غلطک مرتبط هستند تنها قطعات متحرک. الکترود ثابت و متشکل از یک ماده مناسب با دوام. کمربند ساخته شده از مواد پلاستیکی. جدا کننده طول الکترود است حدود 6 متر (20 مربع.) و عرض 1.25 متر (4 مربع.) برای اندازه واقعی واحدهای تجاری. مصرف برق کمتر از 2 کیلووات ساعت در هر تن از مواد پردازش با بسیاری از قدرت مصرف شده توسط دو موتور رانندگی کمربند.
فرایند کاملا خشک است, نیاز به هیچ مواد اضافی و بدون ضایعات آب یا هوا تولید گازهای گلخانه ای را تولید می کند. در مورد کربن از خاکستر جداسازی, شامل مواد بازیافت شده از خاکستر در محتوای کربن به سطح مناسب برای استفاده به عنوان برای مواد افزودنی پوزولانی در بتن کاهش می یابد, و کسری کربن بالا است که می توانید در برق تولید گیاه سوخته. استفاده از هر دو جریان محصول را فراهم می کند 100% راه حل برای مشکلات دفع خاکستر. برای جداسازی مواد معدنی, پردازش به عنوان مثال, جداکننده فراهم می کند یک تکنولوژی برای کاهش استفاده از آب, گسترش عمر ذخیره و/یا بازیافت باطله ها و بازپردازش.
Tribo-الکترواستاتیک جدا کننده کمربند نسبتا جمع و جور است. ماشین طراحی شده برای پردازش 40 تن در هر ساعت در حدود 9.1 متر (30 مربع.) طولانی, 1.7 متر (5.5 مربع.) گسترده و 3.2 متر (10.5 مربع.) بلند. تعادل مورد نیاز گیاه شامل سیستم های انتقال مواد خشک و از جدا کننده. درحد سیستم اجازه می دهد تا انعطاف پذیری در طراحی نصب و راه اندازی.
فن آوری جداسازی کمربند tribo-الکترواستاتیک قوی و صنعتی ثابت شده است, و برای اولین بار صنعتی به پردازش زغال سنگ خاکستر پرواز در استفاده 1995. فن آوری در جداسازی ذرات کربن از احتراق ناقص زغال سنگ موثر است, از ذرات معدنی آلونوسیلیکات شیشه ای در خاکستر پرواز. فن آوری در قادر به بازیافت خاکستر غنی از مواد معدنی پرواز به عنوان جایگزینی سیمان در تولید بتن بوده است. از 1995, روی 20,000,000 تن از خاکستر پرواز شده است توسط پردازش 19 tribo-الکترواستاتیک کمربند جداساز نصب شده در ایالات متحده آمریکا, کانادا, بریتانیا, لهستان, و کره جنوبی. تاریخچه صنعتی از جدایی خاکستر است که در ذکر شده جدول 1.
جدول 1. کاربرد های صنعتی تریبو-الکترواستاتیک جداسازی کمربند برای پرواز خاکستر
| سودمند / ایستگاه برق | محل | شروع عملیات تجاری | جزئیات امکانات |
|---|---|---|---|
| دوک انرژی--Roxboro ایستگاه | کارولینای شمالی ایالات متحده آمریکا | 1997 | 2 جدا کننده |
| تالین انرژی- براندون سواحل | مریلند ایالات متحده آمریکا | 1999 | 2 جدا کننده |
| اسکاتلند قدرت- ایستگاه longannet | اسکاتلند بریتانیا | 2002 | 1 جدا کننده |
| جکسون الکتریک-خیابان. رودخانه جانز قدرت پارک | فلوریدا ایالات متحده آمریکا | 2003 | 2 جدا کننده |
| برق-R. D میسیسیپی. فرداى | میسیسیپی ایالات متحده آمریکا | 2005 | 1 جدا کننده |
| نیوبرانزویک قدرت-Belledune | نیوبرانزویک کانادا | 2005 | 1 جدا کننده |
| راما npower-ایستگاه دیدcot | انگلستان | 2005 | 1 جدا کننده |
| Talen انرژی-ایستگاه Brunner جزیره | ایالت پنسیلوانیا ایالات متحده آمریکا | 2006 | 2 جدا کننده |
| تمپا الکتریک-بزرگ ایستگاه خم | فلوریدا ایالات متحده آمریکا | 2008 | 3 جدا کننده مهار دو پاس |
| نیروگاه Aberthaw | ویلز بریتانیا | 2008 | 1 جدا کننده |
| EDF انرژی-ایستگاه غرب برتون | انگلستان | 2008 | 1 جدا کننده |
| ZGP (سیمان لافج/سیچ جیسودا JV) | لهستان | 2010 | 1 جدا کننده |
| جنوب کره جنوبی- یگانه قبله | کره جنوبی | 2014 | 1 جدا کننده |
| پوگگ ترمیکا-سیارکیرکی | لهستان | 2018 | 1 جدا کننده |
| شرکت سیمان تایهیبو | ژاپن | 2018 | 1 جدا کننده |
| آرمسترانگ خاکستر- سیمان عقاب | فیلیپین | برنامه ریزی 2019 | 1 جدا کننده |
| جنوب کره جنوبی- سامچونپو | کره جنوبی | برنامه ریزی 2019 | 1 جدا کننده |
تریبو-الکترواستاتیک جداسازی مواد معدنی
ST تجهیزات & تکنولوژی (STET) تست جداسازی سه گونه خشک-الکترواستاتیک در نمونه های متعدد کانی های معدنی. نمونه ها در زیر ذکر شده است جدول 2.
جدول 2. خواص نمونه های آماری آزمایش شده توسط STET
| توضیحات | محصول مورد نظر & اهداف | |
|---|---|---|
| نمونه 1 | رام | Al2O3 بازیابی کاهش Sioh2s, Fe2O3, TiO2 |
| نمونه 2 | PLK (نیمه تمام Khondite) | Al2O3 بازیابی کاهش Sioh2s, Fe2O3, TiO2 |
| نمونه 3 | گل سرخ | بازیابی Fe2O3 کاهش Sioh2s, Al2O3 به, TiO2 |
| نمونه 4 | Slimes رام | Al2O3 بازیابی کاهش Sioh2s, Fe2O3, TiO2 |
ترکیب شیمیایی کلیه نمونه های خوراک و محصولات جدا شده توسط فلورسانس اشعه ایکس اندازه گیری شد. (XRF) با استفاده از یک سیستم WD XRF. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل شیمیایی برای نمونه های خوراک در زیر نشان داده شده است جدول 3.
جدول 3. بررسی خواص شیمیایی نمونه های تست شده توسط STET
| Al2O3 درصد وزنی | Fe2O3 درصد وزنی | SiO2 wt .% | SiO2 wt .% | LOI wt .% | |
|---|---|---|---|---|---|
| نمونه 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| نمونه 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| نمونه 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| نمونه 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
اندازه ذرات با اندازه گیری اندازه ذرات لیزری با استفاده از پراکندگی پنوماتیک خشک اندازه گیری شد. نتایج برای نمونه های خوراک در زیر نشان داده شده در جدول 4.
جدول 4. اندازه ذرات نمونه های آماری آزمایش شده توسط STET
| D10 میکرون | D50 میکرون | D90 میکرون | D90 میکرون |
|
|---|---|---|---|---|
| نمونه 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| نمونه 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| نمونه 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| نمونه 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
نمونه ها با استفاده از جداکننده STET مورد جداسازی قرار گرفتند. جدا کننده سانتریفیوژ برای غربالگری برای شواهد از شارژ tribo الکترواستاتیک و برای تعیین اگر مواد کاندیدای خوبی برای بهره دهی الکترواستاتیک استفاده شده است. تفاوت اصلی بین جداکننده و مقیاس پایلوت و مقیاس تجاری ، این است که طول جدا کننده های آزمایشگاهی تقریبا 0.4 طول واحد مقیاس پایلوت و مقیاس تجاری بار. به عنوان جدا کننده بهره وری است تابعی از طول الکترود, تست نیمکت مقیاس نمی تواند به عنوان یک جایگزین برای آزمایش در مقیاس پایلوت استفاده. تست خلبان در مقیاس برای تعیین میزان جدایی است که می تواند دستیابی به فرایند STET است, و برای تعیین اگر STET فرآیند می تواند محصول را برآورده اهداف زیر با توجه به نرخ اشتراک. در عوض, سانتریفیوژ جدا کننده استفاده شده است برای رد کردن مواد نامزد است که بعید است که برای نشان دادن هر جدایی قابل توجهی در سطح پایلوت و مقیاس. نتایج به دست آمده در مقياس خواهد بود غیر بهینه سازی شده, و جداسازی مشاهده شده کمتر از آن خواهد بود که در یک به اندازه یک تفکیک کننده های تجاری مشاهده می شود.
تست با جداکننده STET آزمایشگاه نشان داد که حرکت قابل توجهی از Al2O3 با اکثریت نمونه های مورد آزمایش. در سه مورد از چهار نمونه آزمایش شده توسط STET, حرکت قابل توجهی از Al2O3 مشاهده شد. علاوه بر این, دیگر عناصر عمده Fe2O3, SiO2 و TiO2 نشان داد حرکت قابل توجهی در اکثر موارد. در نمونه 1, نمونه 3 و نمونه 4, حرکت از دست دادن در احتراق (قانون) به دنبال حرکت Al2O3. حرکت عناصر اصلی در زیر نشان داده شده است شکل 5.
جداکننده STET یک فرآیند جداسازی فیزیکی است و به صورت انتخابی فازهای معدنی را بر اساس tribocharging جدا می کند, یک پدیده سطحی. درجه ای که مواد معدنی مستعد ابتلا به tribocharging است در برخی موارد قادر به از طریق مشاوره از یک سری tribocharging پیش بینی می شود, اما در مورد سنگ معدن پیچیده, اغلب در عمل باید به طور تجربی تعیین شده. خلاصه ای از خواص tribocharging برای نمونه های مورد آزمایش در زیر نشان داده شده است جدول 5.
جدول 5. خلاصه ای از رفتار tribocharging برای عناصر اصلی. POS = شارژ مثبت, NEG = شارژ منفی.
| Al2O3 به | Fe2O3 | به SiO2 | TiO2 | قانون | |
|---|---|---|---|---|---|
| نمونه 1 | اعتباری | منفی | منفی | منفی | اعتباری |
| نمونه 2 | منفی | اعتباری | منفی | N/A | N/A |
| نمونه 3 | اعتباری | منفی | N/A | منفی | اعتباری |
| نمونه 4 | اعتباری | N/A | منفی | منفی | اعتباری |
پردازش خشک با جداکننده STET فرصت هایی را برای تولید ارزش برای شرکت های تولید کننده و آلومینیوم ارائه می دهد. استفاده از سپرده های درجه بندی پایین تر ممکن است برای هزینه های معدن پایین تر با کاهش نسبت سلب و با کاهش تولید باطله اجازه می دهد. علاوه بر این, پیش پردازش سنگ های بوکسیت با جداسازی تریبوالکتروستاتیک خشک ممکن است منجر به بهبود اقتصاد پالایش آلومینیوم با تامین گریدهای بالاتر بوکسیت به فرایند پالایش شود, یا با کاهش حجم گل سرخ تولید شده. علاوه بر این, محتوای آلومینیوم بالاتر در گل سرخ ممکن است برای پردازش مجدد اجازه دهد. خلاصه ای از ویژگی های ایده آل برای متالورژی درجه ای ارائه شده است, و همچنین خلاصه ای از مزایای جدا کننده STET, زیر را در جدول 6.
جدول 6. خلاصه ای از ویژگی های ایده آل برای متالورژی درجه ای.5
| مشخصه درجه ایده آل | تاثیر اگر ناکافی | مشاهده شده با جدایی STET |
|---|---|---|
| کم "سیلیس واکنشی" (> ۱/۵% - <3.0%) (kaolinite) | افزایش مصرف هیدروکسید سدیم, عامل هزینه های بحرانی. | کاهش در سیلیس کل |
| آلومینا بالا قابل استخراج | افزایش هزینه های سرمایه و عملیاتی معدن, پردازش و دفع گل. | افزایش در آلومینا |
| کربن کم آلی | افزایش هزینه های عملیاتی با کاهش بهره وری کارخانه. | |
| کنه کم (<3%) | مانع پردازش دمای پایین که می تواند سرمایه و هزینه های عملیاتی را افزایش دهد. | |
| کم گوتیت (قابل تحمل در یک گیاه با درجه حرارت بالا و یا با هماتیت بالا) | روشنتر شدن را کند می کند, کاهش کیفیت محصول و افزایش از دست دادن آلومینا از طریق مدار گل. | کاهش در آهن کل |
| رطوبت کم (می توانید گرد و غبار مزاحم ایجاد اگر خیلی کم) | هزینه های سرمایه را افزایش می دهد (تأسیسات تبخیر بزرگتر), مصرف سوخت, هزینه های حمل و نقل. | |
| محتوای آهن (ایده آل > 5 ٪-<15%) | کم آهن می تواند کیفیت محصول را پایین بیاورد. محتوای آلومینا رقیق کننده آهن بالا. | کاهش در آهن کل |
| کوارتز کم | افزایش هزینه های نگهداری (سایش لوله). افزایش مصرف سود سوز در گیاهان با دمای بالا. | کاهش در سیلیس کل |
| ناخالصی های کم و عناصر کمیاب | می تواند بهره وری روند پایین تر (گوگرد, کلر, کلسیم) و کیفیت فلز (گالیم, روی, وانادیم, فسفر). | |
| نرم و قابل انعطاف | افزایش هزینه های معدن و سنگ زنی. | |
| حل به آسانی | افزایش سرمایه (تجهیزات هضم بزرگتر) و هزینه های عملیاتی. | |
| تیتانیا کم | افزایش مصرف سود سوز آور در گیاهان درجه حرارت بالا. | کاهش در تیتانیا |
| کربنات کم | می تواند نیاز به پردازش خاص. |
نتیجه
به عنوان یک روش موثر برای تولید سنگ معدن کانه سازی شده با درجه بالا برای استفاده در تولید آلومینا ، جداسازی از tribo-الکترواستاتیک نشان داده شد.. تست با جداکننده STET آزمایشگاه نشان داد که حرکت قابل توجهی از Al2O3 با اکثریت نمونه های مورد آزمایش. در سه مورد از چهار نمونه آزمایش شده توسط STET, حرکت قابل توجهی از Al2O3 مشاهده شد. علاوه بر این, دیگر عناصر عمده Fe2O3, SiO2 و TiO2 جداسازی قابل توجهی در اکثر موارد نشان داد. پردازش خشک با جداکننده STET فرصت هایی را برای تولید ارزش برای شرکت های تولید کننده و آلومینیوم ارائه می دهد.
منابع
1. Blin, پ & دیون-اورتگا, A (2013) بالا و خشک, مجله CIM, ج. 8, خیر. 4, ص. 48-51.
2. منوچهری, H, Hanumantha Roa, K, & FORS کوه, K (2000), مروری بر روش های جداسازی الکتریکی, بخش 1: جنبه های اساسی, مواد معدنی & پردازش متالورژی, ج. 17, خیر. 1 pp 23 – 36.
3. منوچهری, H, Hanumantha Roa, K, & FORS کوه, K (2000), مروری بر روش های جداسازی الکتریکی, بخش 2: ملاحظات عملی, مواد معدنی & پردازش متالورژی, ج. 17, خیر. 1 pp 139 – 166.
4. Ralston O. (1961) جداسازی الکترواستاتیک مواد جامد گرانول مخلوط, شرکت انتشارات Elsevier, از چاپ.
5. Kogel, جسیکا الzea; Trivedi, نیشیل C; بارکر, جیمز M; Krukowski, استنلی T.; مواد معدنی و سنگ های صنعتی: کالاها, بازارهای, و استفاده از نسخه 7th, (2006), صفحه 237.
