抽象的な
ST機器 & 技術, LLC (イキ) 鉱物加工業界に完全に乾燥した技術で微細材料を摂入する手段を提供するトライボ静電ベルト分離処理システムを開発しました. 通常、サイズが75μmを超える粒子に限定される他の静電分離プロセスとは対照的に, 摩擦ベルト区切りが非常に細かいの分離に最適です。 (<1μ m) やや粗 (300μ m) 非常に高いスループットを持つ粒子. トライボエレクトリックベルトセパレータ技術は、石炭燃焼フライアッシュを含む幅広い材料を分離するために使用されています, 方解石/水晶, タルク ・ マグネサイト, 重晶石/水晶, およびフェルドスパー/クォーツ. ボーキサイト鉱物のトライボ充電動作を説明する分離結果が提示される.
導入
世界の鉱業プロジェクトの実現可能性に影響を与える主要な要因になっている新鮮な水へのアクセスの欠如. ヒューバート ・ フレミングによると, 前ハッチ水担当グローバル ・ ディレクター, 「停止したものまたは一年間減速されている世界すべてのマイニング プロジェクトの, それはずっと, ほぼ 100% ケースの, 水の結果, 直接的または間接的に".1ドライ鉱物処理方法は、この迫り来る問題に対する解決策を提供する.
静電分離などの乾燥方法は新鮮な水の必要性を排除します。, コストを削減する可能性を提供して. 接触を利用した電気分離方法, またはトライボ電気, 電荷は、伝導性を含む多種多様な混合物を分離する可能性があるため、特に興味深い, 絶縁, 半導電性粒子.
トリボ充電は離散時に発生します, 異種粒子が互いに衝突する, または第三の表面を有する, 2 つのパーティクル タイプ間の表面電荷差が生じる. 電荷差の符号と大きさは、電子親和性の違いに部分的に依存する (または仕事機能) 粒子タイプ間. 分離は、外部に適用された電界を使用して達成することができます.
この技術は、垂直自由落下型のセパレータで工業的に利用されてきた. 自由落下区切り記号, 粒子が最初に電荷を獲得する, その後、強い電界を適用する対向電極を持つ装置を通して重力によって落下し、その表面電荷の徴候と大きさに従って粒子の軌道を偏向させる。, しかし、約よりも細かい粒子を扱う上で効果的ではない 0.075 宛先 0.1 mm.3,4 乾燥鉱物分離における最も有望な新しい開発の1つは、トライボ静電ベルト分離器です. この技術は従来の静電分離技術よりも細かい粒子を粒径範囲を拡張します。, 浮選のみが過去に成功されている範囲に.
トライボ-静電ベルト分離
トライボ静電ベルト分離器で (図 1 と図 2), 細い隙間に材料を供給します。 0.9 – 1.5 2つの平行な平面電極間のcm. 粒子は、粒子間の接触によって充電 triboelectrically. 例えば, 石炭燃焼灰の場合, 炭素粒子と鉱物粒子の混合物, 反対側の電極に正荷電炭素と負荷電の鉱物を集めてください。. パーティクルは、連続的に移動するオープンメッシュベルトによって掃引され、反対方向に搬送されます。. ベルトの区切り記号の反対の端に各電極に隣接する粒子を動き. 電界は、パーティクルを左移動から右に移動するストリームにパーティクルを移動するために、パーティクルをわずか数センチメートルの割合で移動するだけで済みます。. 炭素鉱物衝突による分離粒子の逆電流流と連続的なトリボ電帯は、多段分離を提供し、シングルパスユニットで優れた純度と回収を実現します. 高いベルトの速度も非常に高いスループットを有効に, まで 40 1 つの区切りの時間あたりトン. さまざまなプロセス ・ パラメーターを制御することにより, ベルト速度など, ポイントをフィードします。, 電極ギャップと送り速度, デバイスが低炭素の炭素含有量でフライアッシュを生成します。 2 % ± 0.5% 炭素までフィードの飛灰から 4% 超える 30%.
セパレーターの設計は比較的シンプル. 関連するローラーおよびベルトが唯一の可動部分です。. 電極は、適切な耐久性のある材料で構成され、固定. ベルトはプラスチック素材でできています。. 区切り記号の電極の長さは約 6 メートル (20 ft。) 幅 1.25 メートル (4 ft。) 商業ユニットは完全なサイズの. 消費電力が以下の場合 2 ベルトを運転する 2 つのモーターの消費電力のほとんどを加工材料のトン当たりキロワット時.
プロセスは完全に乾燥させて, その他の材料を必要とせず、廃棄物の水や空気の排出量を生成します。. フライアッシュの分離からの炭素の場合, 回収材料から成っているフライアッシュ コンクリートのポゾラン用混和材としての使用に適したレベルに炭素含有量の減少, 発電所で書き込むことができる高炭素率. 製品ストリームの両方を使用する、 100% 飛灰の処分の問題を解決. ミネラル分離用, 例えばボーキサイトの処理, セパレータは水の使用量を減らす技術を提供する, 予備寿命を延長する、または尾翼を回復して再処理する.
トリボ静電ベルト分離器は比較的コンパクトです. 処理するために設計された機械 40 1 時間あたりのトンは約 9.1 メートル (30 ft。) 長い, 1.7 メートル (5.5 ft。) 広いと 3.2 メートル (10.5 ft。) 高. 区切り記号から乾燥した材料を伝えるためにシステムから成る植物の必要なバランス. システムの小型化によりデザイン施工で柔軟.
トリボ静電ベルト分離技術は、堅牢で工業的に実証されています, で石炭燃焼フライアッシュの処理に工業的に適用された最初の 1995. この技術は、石炭の不完全燃焼から炭素粒子を分離するのに有効である, 飛灰中のガラス質のアルミノケイ酸塩鉱物粒子から. この技術は、コンクリート生産におけるセメント交換として、ミネラル豊富なフライアッシュのリサイクルを可能にする上で役立っています。. 以来 1995, 以上 20,000,000 フライアッシュのトンは、によって処理されています 19 米国に設置されたトライボ静電ベルト分離器, カナダ, イギリス, ポーランド, と韓国. フライアッシュ分離の産業史は、 テーブル 1.
テーブル 1. フライアッシュ用トライボ静電ベルト分離の産業応用
| ユーティリティ / 発電所 | 場所 | 営業運転を開始 | 施設詳細 |
|---|---|---|---|
| デューク エネルギー-ロックスボロ駅 | ノースカロライナ州アメリカ合衆国 | 1997 | 2 区切り記号 |
| Talen エネルギー- ブランドン海岸 | メリーランド州アメリカ合衆国 | 1999 | 2 区切り記号 |
| スコティッシュ ・ パワー- Longannet 駅 | イギリス、スコットランド、 | 2002 | 1 区切り記号 |
| ジャクソンビル・エレクトリック・セント. ジョンズ リバー パワー パーク | 米国フロリダ州 | 2003 | 2 区切り記号 |
| サウスミシシッピ電力 -R.D.. モロー | アメリカ合衆国ミシシッピ州 | 2005 | 1 区切り記号 |
| ニューブランズウィック パワー ベルデューン | ニューブランズウィック州カナダ | 2005 | 1 区切り記号 |
| RWE npower-Didcot駅 | イギリス | 2005 | 1 区切り記号 |
| タレン・エナジー・ブルナー島駅 | ペンシルバニア州アメリカ合衆国 | 2006 | 2 区切り記号 |
| タンパ電気ビッグベンド駅 | 米国フロリダ州 | 2008 | 3 区切り記号 2パス清掃 |
| RWE npower-Aberthaw駅 | ウェールズ イギリス | 2008 | 1 区切り記号 |
| EDFエナジー・ウェスト・バートン駅 | イギリス | 2008 | 1 区切り記号 |
| :ZGP (ラファージュセメント/チェエチジャニコソーダ) | ポーランド | 2010 | 1 区切り記号 |
| 韓国南東電力- ヨンフン | 韓国 | 2014 | 1 区切り記号 |
| PGNiG テルミカ-シエルキルキ | ポーランド | 2018 | 1 区切り記号 |
| 太陽平洋セメント会社-秩及 | 日本 | 2018 | 1 区切り記号 |
| アームストロングフライアッシュ- イーグルセメント | フィリピン | 予定 2019 | 1 区切り記号 |
| 韓国南東電力- 三川浦 | 韓国 | 予定 2019 | 1 区切り記号 |
ボーキサイト鉱物のトライボ-静電分離
ST 装置 & 技術 (イキ) ボーキサイト鉱物の複数のサンプルに対して、ベンチスケール乾燥トライボ静電気分離試験を実施. サンプルは以下の通りです。 テーブル 2.
テーブル 2. STETによってテストされたボーキサイトサンプルの特性
| 説明 | 希望する製品 & 目標 | |
|---|---|---|
| サンプル 1 | ロム・ボーキサイト | Al2O3 回復 SiO2 を削減する, Fe2O3, ティオ2 |
| サンプル 2 | PLK (部分的に遅化したコンダライト) | Al2O3 回復 SiO2 を削減する, Fe2O3, ティオ2 |
| サンプル 3 | 赤い泥 | Fe2O3 リカバリ SiO2 を削減する, Al2O3, ティオ2 |
| サンプル 4 | ロム ボーキサイト スライム | Al2O3 回復 SiO2 を削減する, Fe2O3, ティオ2 |
全ての飼料および分離物サンプルの化学組成を蛍光X線で測定した (蛍光 X 線分析) WD-XRF システムの使用. 飼料サンプルの化学分析結果は以下の通りです。 テーブル 3.
テーブル 3. STETで試験したボーキサイトサンプルの化学的性質
| アル2O3 wt.% | Fe2O3 重量.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | ロイ重量.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| サンプル 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| サンプル 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| サンプル 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| サンプル 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
乾燥空気分散液を用いたレーザー粒径測定により粒径を測定した. フィードサンプルの結果は以下の通りです。 テーブル 4.
テーブル 4. STETで試験したボーキサイトサンプルの粒子サイズ
| D10 ミクロン | D50 ミクロン | D90 ミクロン | D90 ミクロン |
|
|---|---|---|---|---|
| サンプル 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| サンプル 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| サンプル 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| サンプル 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
サンプルは、STETベンチトップセパレータを使用して分離した. ベンチトップセパレータは、トライボ静電充電の証拠のスクリーニングと、材料が静電殺菌の候補であるかどうかを判断するために使用されます. ベンチトップセパレータとパイロットスケールと商用スケールのセパレータの主な違いは、ベンチトップセパレータの長さがおよそ 0.4 パイロットスケールおよび商業規模のユニットの長さの倍. セパレータの効率としては、電極長の関数, ベンチスケールテストはパイロットスケールテストの代替として使用できません. STETプロセスが達成できる分離の範囲を決定するには、パイロットスケールテストが必要です, また、STETプロセスが特定のフィードレートの下で製品目標を達成できるかどうかを判断する. その代わりに, ベンチトップセパレータは、パイロットスケールレベルで有意な分離を示す可能性が低い候補材料を除外するために使用されます. ベンチスケールで得られた結果は最適化されない, そして、観察された分離は、商用サイズのSTETセパレータで観察されるよりも少ない.
STETベンチトップセパレータでのテストは、テストされたサンプルの大半でAl2O3の有意な動きを実証しました. STETによってテストされた4つのサンプルのうちの3つ, Al2O3の実質的な動きが観察された. さらに, Fe2O3の他の主要な要素, SiO2とTiO2は、ほとんどの場合に有意な動きを示した. サンプル 1, サンプル 3 およびサンプル 4, 点火における損失の動き (KO します。) Al2O3の動きに続いて. 主要な要素の動きは以下に示されています。 図 5.
STETセパレータは物理的分離プロセスであり、トリボチャーに基づいてミネラル相を選択的に分離します, 表面現象. トリボチャーの影響を受けやすい鉱物の度合いは、場合によっては、トライボ電系列の相談によって予測することができる, しかし、複雑な鉱物鉱石の場合, 実際には経験的に決定しなければならない場合が多い. 試験したサンプルのトライボチャー特性の概要を以下に示します。 テーブル 5.
テーブル 5. 主要要素のトライボチャー挙動の概要. POS = 充電済み陽性, NEG = 請求された負の値.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | ティオ2 | KO します。 | |
|---|---|---|---|---|---|
| サンプル 1 | Pos | Neg | Neg | Neg | Pos |
| サンプル 2 | Neg | Pos | Neg | N/a | N/a |
| サンプル 3 | Pos | Neg | N/a | Neg | Pos |
| サンプル 4 | Pos | N/a | Neg | Neg | Pos |
STETセパレータを使用したドライ加工は、ボーキサイトおよびアルミニウム生産者に価値を生み出す機会を提供します. 低グレードのボーキサイト鉱床の利用は、ストリッピング率を低減し、テーリングの生成を減少させることによって、より低い採掘コストを可能にするかもしれない. さらに, の前処理 ボーキサイトの鉄鉱石 乾燥した三圧電帯分離により、精製プロセスに高いグレードのボーキサイトを供給することで、アルミニウム精製の経済性が向上する可能性がある, または生成された赤泥の量を減らすことによって. さらに, 赤泥中のアルミニウム含有量が高いほど、再処理が可能になる可能性がある. 冶金グレードボーキサイトの理想的な特性の概要を提示, STET セパレータの利点の概要と同様に, 以下の テーブル 6.
テーブル 6. 冶金グレードボーキサイトの理想的な特性の概要.5
| 理想的なグレード特性 | 不十分な場合の影響 | STET分離で観察 |
|---|---|---|
| 低い「反応性シリカ」 (>1.5% - <3.0%) (kaolinite) | 苛性の使用を増加させます, 重要な運用コスト係数. | 総シリカの削減 |
| 高い抽出可能なアルミナ | 鉱業の資本コストと運用コストを増加, 処理と泥処理. | アルミナの増加 |
| 低有機炭素 | 工場の効率を下げることで運用コストを増大. | |
| ローベーマイト (<3%) | 資本コストと運用コストを増加させる低温処理を排除. | |
| ロー・ゲーチテ (高温植物または高いヘマタイトで許容される) | 明確化を遅らせる, 製品品質を低下させ、泥回路によるアルミナロスを増加. | 鉄の総減少 |
| 低水分 (低すぎると迷惑なほこりが生じうる) | 資本コストを増加 (より大きな蒸発設備), 燃料消費, 送料. | |
| 鉄分 (理想的には >5%-<15%) | 低鉄は、製品の品質を低下させることができます. 高鉄はボーキサイトのアルミナ含有量を希釈する. | 鉄の総減少 |
| 低い石英 | メンテナンスコストを増加 (パイプウェア). 高温植物の苛性使用を増加させる. | 総シリカの削減 |
| 低不純物と微量元素 | プロセス効率を低下 (硫黄, 塩素, カルシウム) と金属品質 (ガリウム, 亜鉛, バナジウム, リン). | |
| ソフトで取りやすい | 鉱業および研削コストの増加. | |
| 容易に溶解する | 資本金を増額 (より大きな消化装置) と運用コスト. | |
| 低チタニア | 高温植物の苛性使用を増加させることができます. | チタニアの減少 |
| 低炭酸塩 | 特殊な処理が必要. |
結論
アルミナ製造用の高品位ボーキサイト鉱石を生成する有効な方法として、トライボ静電分離が実証されました。. STETベンチトップセパレータでのテストは、テストされたサンプルの大半でAl2O3の有意な動きを実証しました. STETによってテストされた4つのサンプルのうちの3つ, Al2O3の実質的な動きが観察された. さらに, Fe2O3の他の主要な要素, SiO2とTiO2は、ほとんどの場合に有意な分離を示した. STETセパレータを使用したドライ加工は、ボーキサイトおよびアルミニウム生産者に価値を生み出す機会を提供します.
参照
1. インコグニート, P & ディオン ・ オルテガ, A (2013) 高いと乾燥, CIM マガジン, 集. 8, 違います. 4, pp. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha ロア, K, & Forssberg, K (2000), 電気的分離方法の見直し, 一部 1: 基本的な側面, 鉱物 & 金属加工, 集. 17, 違います. 1 pp 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha ロア, K, & Forssberg, K (2000), 電気的分離方法の見直し, 一部 2: 実用的な考慮事項, 鉱物 & 金属加工, 集. 17, 違います. 1 pp 139–166.
4. ラルストン O. (1961) 混合粒状固体の静電分離, エルゼビア出版社, 印刷外.
5. コーゲル, ジェシカ・エルゼア; トリヴェディ, ニヒルC; バーカー, ジェームズ M; クルコフスキ, スタンリー T.; 工業鉱物と岩石: 商品, 市場, 第7版を使用, (2006), ページ 237.
