Pasirinkite kalbą:
Anotacija
ST Equipment & Technologijos, UAB (STET) has developed a tribo-electrostatic belt separation processing system that provides the mineral processing industry a means to beneficiate fine materials with an entirely dry technology. In contrast to other electrostatic separation processes that are typically limited to particles greater than 75µm in size, the triboelectric belt separator is ideally suited for separation of very fine (<1µm) vidutiniškai šiurkštus (300µm) particles with very high throughput. The triboelectric belt separator technology has been used to separate a wide range of materials including coal combustion fly ash, kalcitas/kvarcas, talkas /magnezitas, barite/quartz, and feldspar/quartz. Separation results are presented describing the tribo-charging behavior for bauxite minerals.
Įvadas
The lack of access to fresh water is becoming a major factor affecting the feasibility of mining projects around the world. According to Hubert Fleming, former global director for Hatch Water, “Of all the mining projects in the world that have either been stopped or slowed down over the past year, it has been, in almost 100% of the cases, a result of water, either directly or indirectly”.1 Dry mineral processing methods offer a solution to this looming problem.
Dry methods such as electrostatic separation will eliminate the need for fresh water, and offer the potential to reduce costs. Electric separation methods that utilize contact, arba tribo-elektrinis, charging are particularity interesting because of their potential to separate a wide variety of mixtures containing conductive, Izoliacinės, ir pusiau laidžių dalelių.
Tribo-elektrinis įkrovimas įvyksta, kai atskiras, nepanašios dalelės susiduria viena su kita, arba su trečiuoju paviršiumi, dėl to atsiranda paviršiaus krūvio skirtumas tarp dviejų dalelių tipų. Įkrovimo skirtumo ženklas ir dydis iš dalies priklauso nuo elektronų afiniteto skirtumo (arba darbo funkcija) tarp dalelių tipų. Atskyrimas gali būti pasiektas naudojant išorėje taikomą elektrinį lauką.
Šis metodas buvo naudojamas pramoniniu būdu vertikaliuose laisvo kritimo tipo separatoriuose. Laisvo kritimo separatoriuose, dalelės pirmą kartą įgyja įkrovą, then fall by gravity through a device with opposing electrodes that apply a strong electric field to deflect the trajectory of the particles according to sign and magnitude of their surface charge.2 Free-fall separators can be effective for coarse particles, but are not effective at handling particles finer than about 0.075 į 0.1 mm.3,4 One of the most promising new developments in dry mineral separations is the tribo-electrostatic belt separator. Ši technologija išplėtė dalelių dydžio diapazoną iki smulkesnių dalelių nei įprastos elektrostatinio atskyrimo technologijos, į diapazoną, kuriame praeityje buvo sėkminga tik flotacija.
Tribo-Electrostatic Belt Separation
Tribo-elektrostatinio diržo separatoriuje (Paveikslas 1 ir paveikslas 2), medžiaga patenka į ploną tarpą 0.9 – 1.5 cm tarp dviejų lygiagrečių obliavimo elektrodų. Dalelės triboelectrically įkraunamos tarpdalelių sąlyčio. Pavyzdžiui, in the case of coal combustion fly ash, a mixture of carbon particles and mineral particles, the positively charged carbon and the negatively charged mineral are attracted to opposite electrodes. Tada dalelės nuvalomos nuolat judančio atviro tinklo diržu ir perduodamos priešingomis kryptimis. Juosta juda greta kiekvieno elektrodo link priešingose galų separatoriaus dalelių. Elektrinis laukas turi perkelti daleles tik nedidelę centimetro dalį, kad perkeltų dalelę iš kairės į dešinę judantį srautą. The counter current flow of the separating particles and continual triboelectric charging by carbon-mineral collisions provides for a multi-stage separation and results in excellent purity and recovery in a single-pass unit. Didelis juostos greitis leidžia taip pat labai aukšto našumo, iki 40 tonos per valandą ant vieno skyriklį. Reguliuojant įvairių proceso parametrų, pvz. juostos greitis, pašarų punktas, electrode gap and feed rate, the device produces low carbon fly ash at carbon contents of 2 % ± 0.5% from feed fly ashes ranging in carbon from 4% per 30%.
Separatoriaus dizainas yra gana paprastas. Diržas ir susijusios volai yra vos judančias. Į elektrodai yra stacionarus ir kurį sudaro atitinkamai tvirtos medžiagos. Diržas pagamintas iš plastikinės medžiagos. Separatoriaus elektrodo ilgis yra maždaug 6 matuokliai (20 metrų.) ir plotis 1.25 matuokliai (4 metrų.) viso dydžio komerciniams vienetams. Energijos suvartojimas yra mažesnis nei 2 kilovatvalandžių už toną perdirbtą su dauguma du variklius, važiavimo juostos suvartojama galia.
Šis procesas yra visiškai sausas, nereikalauja jokių papildomų medžiagų ir negamina jokių nuotekų ar oro teršalų. In the case of carbon from fly ash separations, the recovered materials consist of fly ash reduced in carbon content to levels suitable for use as a pozzolanic admixture in concrete, and a high carbon fraction which can be burned at the electricity generating plant. Abiejų produktų srautų panaudojimas suteikia tam 100% pelenų šalinimo problemų sprendimas. For mineral separations, processing bauxite for example, the separator provides a technology to reduce water usage, pratęsti rezervo galiojimo laiką ir (arba) susigrąžinti ir perdirbti atliekų.
The tribo-electrostatic belt separator is relatively compact. Mašina, skirta apdoroti 40 tonos per valandą yra maždaug 9.1 matuokliai (30 metrų.) ilgas, 1.7 matuokliai (5.5 metrų.) platus ir 3.2 matuokliai (10.5 metrų.) didelis. The required balance of plant consists of systems to convey dry material to and from the separator. Sistemos kompaktiškumas leidžia lanksčiai projektuoti montavimo dizainą.
The tribo-electrostatic belt separation technology is robust and industrially proven, and was first applied industrially to the processing of coal combustion fly ash in 1995. Ši technologija veiksmingai atskiria anglies daleles nuo nepilno anglies deginimo, iš stiklinių aliuminio mineralų dalelių lakiosiose pelenuose. Ši technologija padėjo perdirbti mineralų turinčius lakiuosius pelenus kaip cemento pakaitalą betono gamyboje. Nuo 1995, per 20,000,000 tonnes of fly ash has been processed by the 19 tribo-electrostatic belt separators installed in the USA, Kanada, JUNGTINĖ KARALYSTĖ, Lenkija, and South Korea. The industrial history of fly ash separation is listed in Lentelė 1.
Lentelė 1. Pramoninis tribo-elektrostatinio diržo atskyrimo taikymas lakiesiems pelenams
| Įrankis / elektrinė | Vieta | Komercinės veiklos pradžia | Išsami įrenginio informacija |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro stotis | Šiaurės Karolina Jungtinės Amerikos Valstijos | 1997 | 2 Separatoriai |
| Talen energijos- Brandono krantai | Merilendas Jungtinės Amerikos Valstijos | 1999 | 2 Separatoriai |
| Škotijos galia- Longannet stotis | Škotija Lietuva | 2002 | 1 Separatorius |
| Jacksonville Electric-St. Džonso upės galios parkas | Floridos Jungtinės Amerikos Valstijos | 2003 | 2 Separatoriai |
| Pietų Misisipės elektros energija -R.D. Rytoj | Mississippi Jungtinės Amerikos Valstijos | 2005 | 1 Separatorius |
| Naujasis Brunswick Power-Belledune | Naujoji Brunsviko Kanada | 2005 | 1 Separatorius |
| RWE npower-Didcot stotis | Anglija Lietuva | 2005 | 1 Separatorius |
| Talen Energy-Brunner salos stotis | Pennsylvania Jungtinės Amerikos Valstijos | 2006 | 2 Separatoriai |
| Tampa Elektros-Big Bend stotis | Floridos Jungtinės Amerikos Valstijos | 2008 | 3 Separatoriai two-pass scavenging |
| RWE npower-Aberthaw stotis | Velsas Lietuva | 2008 | 1 Separatorius |
| EDF Energy-West Burton stotis | Anglija Lietuva | 2008 | 1 Separatorius |
| ZGP (Lafarge Cement /Ciech Janikosoda JV) | Lenkija | 2010 | 1 Separatorius |
| Korėja Pietryčių galia- Yeongheung | Pietų Korėja | 2014 | 1 Separatorius |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Lenkija | 2018 | 1 Separatorius |
| Taiheiyo cemento kompanija-Chichibu | Japonija | 2018 | 1 Separatorius |
| Armstrongas Skristi Pelenai- Erelio cementas | Filipinai | Suplanuotas 2019 | 1 Separatorius |
| Korėja Pietryčių galia- Samcheonpo | Pietų Korėja | Suplanuotas 2019 | 1 Separatorius |
Tribo-Electrostatic Separation of Bauxite Minerals
ST įranga & Technologijos (STET) performed bench scale dry tribo-electrostatic separation testing on multiple samples of bauxite minerals. The samples are listed below in Lentelė 2.
Lentelė 2. Properties of bauxite samples tested by STET
| Description | Desired Product & Goals | |
|---|---|---|
| Mėginio 1 | ROM Bauxite | Al2O3 recovery Reduce SiO2, Fe2O3 (Netoli 2004 02, TiO2 |
| Mėginio 2 | PLK (Partially Lateritized Khondalite) | Al2O3 recovery Reduce SiO2, Fe2O3 (Netoli 2004 02, TiO2 |
| Mėginio 3 | Red Mud | Fe2O3 recovery Reduce SiO2, Al2O3 (Netoli sėjo), TiO2 |
| Mėginio 4 | ROM Bauxite Slimes | Al2O3 recovery Reduce SiO2, Fe2O3 (Netoli 2004 02, TiO2 |
Chemical composition for all feed and separated product samples was measured by X-Ray Fluorescence (XRF) using a WD-XRF system. The results of the chemical analysis for the feed samples are shown below in Lentelė 3.
Lentelė 3. Chemical properties of bauxite samples tested by STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Mėginio 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Mėginio 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Mėginio 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Mėginio 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Particle size was measured by laser particle size measurement using dry pneumatic dispersion. The results for the feed samples are shown below in Lentelė 4.
Lentelė 4. Particle size of bauxite samples tested by STET
| D10 Mikronų | D50 Mikronų | D90 Mikronų | D90 Mikronų |
|
|---|---|---|---|---|
| Mėginio 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Mėginio 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Mėginio 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Mėginio 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Samples were separated using the STET benchtop separator. Stendo separatorius naudojamas tribo-elektrostatinio įkrovimo įrodymams patikrinti ir nustatyti, ar medžiaga yra geras elektrostatinės naudos kandidatas. The primary difference between the benchtop separator and pilot-scale and commercial-scale separators is that the length of the benchtop separator is approximately 0.4 didesnis už bandomojo masto ir komercinio masto vienetų ilgį. Kadangi separatoriaus efektyvumas yra elektrodo ilgio funkcija, stendo masto bandymai negali būti naudojami kaip bandomojo masto bandymų pakaitalas. Bandomieji bandymai yra būtini siekiant nustatyti atskyrimo mastą, kurį STET procesas gali pasiekti, ir nustatyti, ar STET procesas gali atitikti produkto tikslus pagal nurodytas pašarų. Vietoj to, stendo separatorius naudojamas atmesti kandidatines medžiagas, kurios greičiausiai neįrodys jokio reikšmingo atskyrimo bandomojo masto lygmeniu. Rezultatai, gauti stendo skalėje, nebus optimizuoti, ir stebimas atskyrimas yra mažesnis, nei būtų laikomasi komercinio dydžio STET separatoriuje.
Testing with the STET benchtop separator demonstrated significant movement of Al2O3 with the majority of the samples tested. In three of the four samples tested by STET, substantial movement of Al2O3 was observed. be to, kiti pagrindiniai Fe2O3 elementai, SiO2 ir TiO2 daugeliu atvejų parodė didelį judėjimą. In Sample 1, Mėginio 3 and Sample 4, uždegimo nuostolių judėjimas (LOI) stebimas Al2O3 judėjimas. The movement of the major elements is shown below in Paveikslas 5.
The STET separator is a physical separation process and selectively separates mineral phases based on tribocharging, a surface phenomenon. The degree to which minerals are susceptible to tribocharging is in some cases able to be predicted via consultation of a triboelectric series, but in the case of complex mineral ores, often in practice must be determined empirically. A summary of the tribocharging properties for the samples tested is shown below in Lentelė 5.
Lentelė 5. Summary of tribocharging behaviour for major elements. POS = charged positive, NEG = charged negative.
| Al2O3 (Netoli sėjo) | Fe2O3 (Netoli 2004 02 | SiO2 (Netoli s, kad | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Mėginio 1 | POS | NEG | NEG | NEG | POS |
| Mėginio 2 | NEG | POS | NEG | N/A | N/A |
| Mėginio 3 | POS | NEG | N/A | NEG | POS |
| Mėginio 4 | POS | N/A | NEG | NEG | POS |
Dry processing with the STET separator offers opportunities to generate value for bauxite and aluminium producers. The utilization of lower grade bauxite deposits may allow for lower mining costs by reducing stripping ratios and by reduced generation of tailings. be to, the pre-processing of bauxite ores by dry triboelectrostatic separation may result in improved economics of aluminium refining by supplying higher grades of bauxite to the refining process, or by reducing volumes of red mud generated. be to, higher aluminium content in red mud may allow for reprocessing. A summary of ideal characteristics for metallurgical grade bauxite is presented, as well as a summary of the benefit of the STET separator, below in Lentelė 6.
Lentelė 6. Summary of ideal characteristics for metallurgical grade bauxite.5
| Ideal Grade Characteristic | Impact if Inadequate | Observed with STET Separation |
|---|---|---|
| Low “reactive silica” (>1.5% - <3.0%) (kaolinite) | Increases caustic usage, a critical operating cost factor. | Reduction in total silica |
| High extractable alumina | Increases capital and operating costs for mining, processing and mud disposal. | Increase in alumina |
| Low organic carbon | Increases operating costs by reducing plant efficiency. | |
| Low boehmite (<3%) | Precludes low-temperature processing that can increase capital and operating costs. | |
| Low goethite (tolerable in a high-temperature plant or with high hematite) | Slows clarification, lowers product quality and increases alumina loss via mud circuit. | Reduction in total iron |
| Low moisture (can create nuisance dust if too low) | Increases capital costs (larger evaporation facility), fuel consumption, shipping costs. | |
| Iron content (ideally >5%-<15%) | Low iron can lower product quality. High iron dilutes alumina content of bauxite. | Reduction in total iron |
| Low quartz | Increases maintenance costs (pipe wear). Increases caustic usage in high-temperature plants. | Reduction in total silica |
| Low impurities and trace elements | Can lower process efficiency (sulfur, chlorine, calcium) and metal quality (gallium, zinc, vanadium, phosphorus). | |
| Soft and friable | Increases mining and grinding costs. | |
| Dissolves readily | Increases capital (larger digestion equipment) and operating costs. | |
| Low titania | Can increase caustic usage in high-temperature plants. | Reduction in titania |
| Low carbonates | Can require special processing. |
Conclusion
Tribo-electrostatic separation was demonstrated as an effective method for generating a high-grade bauxite ore for use in alumina production. Testing with the STET benchtop separator demonstrated significant movement of Al2O3 with the majority of the samples tested. In three of the four samples tested by STET, substantial movement of Al2O3 was observed. be to, kiti pagrindiniai Fe2O3 elementai, SiO2 and TiO2 demonstrated significant separation in most cases. Dry processing with the STET separator offers opportunities to generate value for bauxite and aluminium producers.
Nuorodos
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) High and Dry, CIM Magazine, Vol. 8, ne. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Review of Electrical Separation Methods, Dalis 1: Pagrindiniai aspektai, Mineralinės medžiagos & Metalurgijos pramonės perdirbimo, Vol. 17, ne. 1 23–36 psl..
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Review of Electrical Separation Methods, Dalis 2: Praktiniai svarstymai, Mineralinės medžiagos & Metalurgijos pramonės perdirbimo, Vol. 17, ne. 1 139–166 psl..
4. Ralston O. (1961) Elektrostatinis mišrių granuliuotų kietųjų dalelių atskyrimas, Elsevier leidybos įmonė, nebespausdinama.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, James M; Krukowski, Stanley T.; Industrial Minerals and Rocks: Prekių, Rinkų, and Uses 7th Edition, (2006), Page 237.
