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Riepilogo
SAttrezzature T & Tecnologia, LLC (STET) ha sviluppato un sistema di elaborazione della separazione delle cinture tribo-elettrostatiche che fornisce all'industria della lavorazione dei minerali un mezzo per ottenere materiali pregiati con una tecnologia completamente asciutta. A differenza di altri processi di separazione elettrostatica che sono tipicamente limitati a particelle di dimensioni superiori a 75 m, il separatore di cintura triboelettrico è ideale per la separazione di finissima (<1µm) a moderatamente grossolana (300µm) particelle con un'elevatissima produttività. La tecnologia triboelectric belt separator è stata utilizzata per separare un'ampia gamma di materiali, tra cui la, calcite/quarzo, talco/magnesite, Barite/quarzo, e feldspar/quartzo. I risultati della separazione sono presentati descrivendo il comportamento di carica tribo per i minerali di bauxite.
Introduzione
La mancanza di accesso all'acqua potabile sta diventando un fattore importante che interessa la fattibilità di progetti di data mining nel mondo. Secondo Hubert Fleming, ex direttore globale per l'acqua di tratteggio, "Di tutti i progetti di data mining nel mondo che sono stati fermati o rallentato lo scorso anno, è stato, in quasi 100% dei casi, un risultato dell'acqua, metodi di lavorazione dei minerali secchi direttamente o indirettamente".1 I metodi di lavorazione dei minerali secchi offrono una soluzione a questo problema incombente.
Metodi di asciutti come separazione elettrostatica eliminerà il bisogno di acqua fresca, e offrono il potenziale per ridurre i costi. Metodi di separazione elettrica che utilizzano il contatto, o tribo-elettrico, particolare carica sono particolarità interessante a causa del loro potenziale di separare una vasta gamma di miscele contenenti, Isolante, e particelle semi-conduttive.
La ricarica tribo-elettrica si verifica quando, particelle dissimili si scontrano tra loro, o con una terza superficie, con conseguente differenza di carica superficiale tra i due tipi di particelle. Il segno e la grandezza della differenza di carica dipendono in parte dalla differenza di affinità degli elettroni (o funzione di lavoro) tra i tipi di particelle. La separazione può essere ottenuta utilizzando un campo elettrico applicato esternamente.
La tecnica è stata utilizzata industrialmente in separatori di tipo free-fall verticali. Nei separatori di caduta libera, le particelle prima acquisire carica, quindi cadono per gravità attraverso un dispositivo con elettrodi che applicano un forte campo elettrico per deviare la traiettoria delle particelle secondo segno in opposizione e grandezza della loro separatori di caduta libera di superficie carica. 2 può essere efficace per le particelle grossolane, ma non sono efficaci a gestire le particelle più sottili di circa 0.075 A 0.1 mm.3,4 uno dei più promettenti nuovi sviluppi nelle separazioni minerale asciutte è il separatore di cintura tribo-elettrostatica. Questa tecnologia ha esteso la gamma di dimensione delle particelle per le particelle più fini rispetto alle tecnologie convenzionali separazione elettrostatica, nella gamma dove solo flottazione ha avuto successo in passato.
Separazione di cintura Tribo-elettrostatica
Nel separatore cintura tribo-elettrostatica (Figura 1 e figura 2), materiale è inserito nella fessura sottile 0.9 – 1.5 cm tra due elettrodi planari paralleli. Le particelle triboelectrically pagano di contatto interparticella. Per esempio, in caso di combustione del carbone ceneri leggere, una miscela di particelle di carbonio e particelle minerali, il carbonio carico positivamente e il minerale negativamente caricato sono attratti da elettrodi opposti. Le particelle vengono travolti da una continua movimento Apri-maglia cinghia e convogliate in direzioni opposte. La cinghia si muove le particelle adiacenti a ciascun elettrodo verso estremità opposte del separatore. Il campo elettrico solo bisogno di spostare le particelle una piccola frazione di un centimetro per spostare una particella da un movimento di sinistra in un flusso di movimento destra. Il flusso di corrente contatore delle particelle di separazione e la ricarica triboelettrica continua da collisioni carbonio-minerali prevede una separazione multistadio e si traduce in un'eccellente purezza e recupero in un'unità a passaggio singolo. La velocità del nastro alta consente inoltre molto elevati volumi di produzione, fino a 40 tonnellate l'ora su un singolo separatore. Controllando i vari parametri di processo, come la velocità del nastro, punto di alimentazione, distanza tra gli elettrodi e la velocità di avanzamento, il dispositivo produce ceneri basso tenore di carbonio contenuto di carbonio di 2 % ± 0.5% dalle ceneri dell'alimentazione che vanno in carbonio da 4% a oltre 30%.
Il design di separatore è relativamente semplice. La cinghia e i rulli associati sono le uniche parti in movimento. Gli elettrodi sono stazionari e composto di un materiale durevole in modo appropriato. La cintura è fatta di materiale plastico. La lunghezza dell'elettrodo di separatore è circa 6 metri (20 Ft.) e la larghezza 1.25 metri (4 Ft.) per unità commerciali full-size. Il consumo di energia è inferiore a 2 chilowattora per tonnellata di materiale lavorato con la maggior parte della potenza consumata da due motori la cinghia di azionamento.
Il processo è completamente asciutto, non richiede nessun materiale aggiuntivo e non produce rifiuti acqua o aria emissioni. Nel caso di carbonio da separazioni di ceneri volanti, i materiali recuperati consistono di ceneri ridotto a tenore di carbonio ai livelli adatto ad uso come una mescolanza pozzolanica in calcestruzzo, e una frazione di alto tenore di carbonio che può essere masterizzata presso l'impianto di generazione di elettricità. L'utilizzo di entrambi i flussi prodotto fornisce un 100% soluzione ai problemi di smaltimento ceneri. Per separazioni minerarie, trattamento bauxite per esempio, il separatore fornisce una tecnologia per ridurre l'utilizzo di acqua, prolungare la durata di riserva e/o recuperare e rielaborare i resinei.
Il separatore di cinture tribo-elettrostatiche è relativamente compatto. Una macchina progettata per elaborare 40 tonnellate l'ora sono di circa 9.1 metri (30 Ft.) lungo, 1.7 metri (5.5 Ft.) ampia e 3.2 metri (10.5 Ft.) alta. Il necessario equilibrio della pianta è costituito da sistemi di trasmettere materiale secco da e verso il separatore. La compattezza del sistema consente flessibilità nei disegni di installazione.
La tecnologia di separazione delle cinghie tribostatiche è robusta e, ed è stato prima applicato industrialmente alla lavorazione della cenere mosca a combustione di carbone in 1995. La tecnologia è efficace nel separare le particelle di carbonio dalla combustione incompleta del carbone, dalle particelle minerali alluminosilicato vetroso in fly ash. La tecnologia è stato determinante nel rendere possibile riciclare delle ceneri ricche di minerali come sostituto del cemento nella produzione di calcestruzzo. Dal 1995, sopra 20,000,000 tonnellate di ceneri volanti è stato elaborato dal 19 separatori di cinture tribostatiche installati negli Stati Uniti, Canada, REGNO UNITO, Polonia, e Corea del Sud. La storia industriale della separazione delle ceneri volanti è tavolo 1.
tavolo 1. Applicazione industriale della separazione della cinghia tribostatica per la cenere di mosca
| Utilità / centrale elettrica | Posizione | Inizio delle operazioni commerciali | Dettagli della struttura |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – stazione di Roxboro | North Carolina Stati Uniti | 1997 | 2 Separatori |
| Talen energia- Brandon Shores | Maryland USA | 1999 | 2 Separatori |
| Scottish Power- Longannet stazione | Scozia Regno Unito | 2002 | 1 Separatore |
| Jacksonville elettrico-St. Johns River Power Park | Florida Stati Uniti | 2003 | 2 Separatori |
| Energia elettrica del Sud Mississippi -R.D. Morrow | Mississippi USA | 2005 | 1 Separatore |
| New Brunswick Power-Belledune | New Brunswick in Canada | 2005 | 1 Separatore |
| RWE npower-Didcot Station | Inghilterra | 2005 | 1 Separatore |
| Stazione dell'isola Talen Energy-Brunner | Pennsylvania, USA | 2006 | 2 Separatori |
| Tampa Electric-curvone Station | Florida Stati Uniti | 2008 | 3 Separatori scavenging a due passaggi |
| RWE npower-Aberthaw stazione | Galles UK | 2008 | 1 Separatore |
| EDF Energy-West Burton Station | Inghilterra | 2008 | 1 Separatore |
| ZGP (Lafarge Cement /Ciech Janikosoda JV) | Polonia | 2010 | 1 Separatore |
| Corea Sud-potenza- Yeongheung | Corea del sud | 2014 | 1 Separatore |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polonia | 2018 | 1 Separatore |
| Taiheiyo Cement Company-Chichibu | Giappone | 2018 | 1 Separatore |
| Armstrong Fly Ash- Cemento d'aquila | Filippine | Programmato 2019 | 1 Separatore |
| Corea Sud-potenza- Samcheonpo | Corea del sud | Programmato 2019 | 1 Separatore |
Separazione Tribo-elettrostatica dei minerali Bauxite
ST attrezzature & Tecnologia (STET) eseguito bench scale dry test di separazione tribostatica su più campioni di minerali di bauxite. I campioni sono elencati di seguito in tavolo 2.
tavolo 2. Proprietà dei campioni di bauxite testati da STET
| Descrizione | Prodotto desiderato & Obiettivi | |
|---|---|---|
| Esempio 1 | ROM Bauxite | Recupero Al2O3 Riduci SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Esempio 2 | Plk (Khondalite parzialmente lateritizzata) | Recupero Al2O3 Riduci SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Esempio 3 | Fango rosso | Recupero Fe2O3 Riduci SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Esempio 4 | ROM Bauxite Slimes | Recupero Al2O3 Riduci SiO2, Fe2O3, TiO2 |
La composizione chimica per tutti i campioni di mangimi e prodotti separati è stata misurata dalla fluorescenza X-Ray (XRF) utilizzando un sistema WD-XRF. I risultati dell'analisi chimica per i campioni di mangime sono mostrati di seguito in tavolo 3.
tavolo 3. Proprietà chimiche dei campioni di bauxite testati da STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Esempio 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Esempio 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Esempio 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Esempio 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
La dimensione delle particelle è stata misurata dalla misurazione delle dimensioni delle particelle laser utilizzando la dispersione pneumatica secca. I risultati per i campioni di feed sono mostrati di seguito in tavolo 4.
tavolo 4. Dimensioni delle particelle di campioni di bauxite testati da STET
| D10 micron | D50 micron | D90 micron | D90 micron |
|
|---|---|---|---|---|
| Esempio 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Esempio 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Esempio 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Esempio 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
I campioni sono stati separati utilizzando il separatore da banco STET. Il separatore da banco viene utilizzato per lo screening per la prova della carica tribo-elettrostatica e per determinare se un materiale è un buon candidato per la beneficiazione elettrostatica. La differenza principale tra il separatore a panca e i separatori su scala pilota e su scala commerciale è che la lunghezza del separatore della panca è approssimativamente 0.4 volte la lunghezza delle unità su scala pilota e commerciale. Poiché l'efficienza del separatore è una funzione della lunghezza dell'elettrodo, i test su scala di banco non possono essere utilizzati come sostituti dei test su scala pilota. I test su scala pilota sono necessari per determinare l'entità della separazione che il processo STET può, e per determinare se il processo STET può raggiungere gli obiettivi di prodotto in determinati tassi di. Invece, il separatore da banco viene utilizzato per escludere i materiali candidati che difficilmente dimostrino una separazione significativa a livello pilota. I risultati ottenuti sulla bilancia non saranno ottimizzati, e la separazione osservata è inferiore a quella osservata su un separatore STET di dimensioni commerciali.
I test con il separatore del panciante STET hanno dimostrato un movimento significativo di Al2O3 con la maggior parte dei campioni testati. In tre dei quattro campioni testati da STET, movimento sostanziale di Al2O3 è stato osservato. Inoltre, gli altri elementi principali di Fe2O3, SiO2 e TiO2 hanno dimostrato un movimento significativo nella maggior parte dei casi. In Esempio 1, Esempio 3 e Campione 4, il movimento della perdita all'accensione (LOI) seguito movimento di Al2O3. Il movimento degli elementi principali è mostrato di seguito in Figura 5.
Il separatore STET è un processo di separazione fisica e separa selettivamente le fasi minerali basate sulla, un fenomeno superficiale. Il grado in cui i minerali sono suscettibili alla triboricarica è in alcuni casi in grado di essere previsto attraverso la consultazione di una serie triboelettrica, ma nel caso di minerali complessi, spesso in pratica deve essere determinato empiricamente. Un riepilogo delle proprietà di tribochargerazione per i campioni testati è mostrato di seguito in tavolo 5.
tavolo 5. Sintesi del comportamento di tribochargonperla per gli elementi principali. POS - carica positiva, NEG - carica negativa.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Esempio 1 | Pos | Neg | Neg | Neg | Pos |
| Esempio 2 | Neg | Pos | Neg | N/D | N/D |
| Esempio 3 | Pos | Neg | N/D | Neg | Pos |
| Esempio 4 | Pos | N/D | Neg | Neg | Pos |
La lavorazione a secco con il separatore STET offre l'opportunità di generare valore per i produttori di bauxite e alluminio. L'utilizzo di depositi di bauxite di qualità inferiore può consentire di ridurre i costi di estrazione riducendo i rapporti di stripping e riducendo la generazione di code. Inoltre, la pre-elaborazione di minerali di bauxite mediante separazione triboelettrostatica a secco può comportare una migliore economia della raffinazione dell'alluminio fornendo gradi più elevati di bauxite al processo di raffinazione, o riducendo i volumi di fango rosso generati. Inoltre, maggiore contenuto di alluminio nel fango rosso può consentire il ritrattamento. Viene presentata una sintesi delle caratteristiche ideali per la bauxite di grado metallurgico, nonché una sintesi del beneficio del separatore STET, di seguito tavolo 6.
tavolo 6. Riepilogo delle caratteristiche ideali per la bauxite di grado metallurgico.5
| Caratteristica di grado ideale | Impatto se inadeguato | Osservato con separazione STET |
|---|---|---|
| Bassa "silice reattiva" (>1.5% - <3.0%) (kaolinite) | Aumenta l'utilizzo caustico, un fattore critico di costo operativo. | Riduzione della silice totale |
| Alta allumina estraibile | Aumenta il capitale e i costi operativi per l'estrazione mineraria, lavorazione e smaltimento del fango. | Aumento dell'allumina |
| Basso carbonio organico | Aumenta i costi operativi riducendo l'efficienza dell'impianto. | |
| Boehmite bassa (<3%) | Preclude un'elaborazione a bassa temperatura in grado di aumentare i costi di capitale e operativi. | |
| Goethite bassa (tollerabile in una pianta ad alta temperatura o con alta ematite) | Chiarimento rallenta, riduce la qualità del prodotto e aumenta la perdita di allumina attraverso il circuito di fango. | Riduzione del ferro totale |
| Bassa umidità (può creare polvere fastidiosa se troppo basso) | Aumenti i costi di capitale (più grande impianto di evaporazione), consumo di carburante, spese di spedizione. | |
| Contenuto di ferro (idealmente il punto e il 5%-<15%) | La bassa qualità del prodotto può essere inferiore. Alto ferro diluito contenuto di allumina di bauxite. | Riduzione del ferro totale |
| Quarzo basso | Aumenta i costi di manutenzione (tubo usura). Aumenta l'utilizzo caustico nelle piante ad alta temperatura. | Riduzione della silice totale |
| Basse impurità ed oligoelementi | Può ridurre l'efficienza del processo (Zolfo, Cloro, Calcio) e la qualità dei metalli (Gallio, Zinco, Vanadio, Fosforo). | |
| Morbido e friabile | Aumenta i costi di estrazione e macinazione. | |
| Si dissolve facilmente | Aumenta il capitale (più grande attrezzatura di digestione) e costi operativi. | |
| Bassa titania | Può aumentare l'utilizzo caustico nelle piante ad alta temperatura. | Riduzione della titania |
| Bassi carbonati | Può richiedere un'elaborazione speciale. |
Conclusione
La separazione triboelettrostatica è stata dimostrata come un metodo efficace per generare un minerale di bauxite di alta qualità per l'uso nella produzione di allumina. I test con il separatore del panciante STET hanno dimostrato un movimento significativo di Al2O3 con la maggior parte dei campioni testati. In tre dei quattro campioni testati da STET, movimento sostanziale di Al2O3 è stato osservato. Inoltre, gli altri elementi principali di Fe2O3, SiO2 e TiO2 hanno dimostrato una separazione significativa nella maggior parte dei casi. La lavorazione a secco con il separatore STET offre l'opportunità di generare valore per i produttori di bauxite e alluminio.
Riferimenti
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Alto e asciutto, CIM Magazine, Vol. 8, No. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Elyana Roa, K, & Forssberg, K (2000), Rassegna dei metodi di separazione elettrica, Parte 1: Aspetti fondamentali, Minerali & Trattamento metallurgico, Vol. 17, No. 1 pp 23–36.
3. Manouchehri, H, Elyana Roa, K, & Forssberg, K (2000), Rassegna dei metodi di separazione elettrica, Parte 2: Considerazioni pratiche, Minerali & Trattamento metallurgico, Vol. 17, No. 1 pp 139–166.
4. Ralston O. (1961) Separazione elettrostatica dei solidi granulari misti, Elsevier Publishing Company, fuori stampa.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, Giacomo M; Krukowski, Stanley T.; Minerali industriali e rocce: comodità, Mercati, e usa la settima edizione, (2006), Pagina 237.
