Izvēlieties valodu:
Kopsavilkums
ST Equipment & Tehnoloģija, Llc (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, Triboelektriskais jostas separators ir ideāli piemērots ļoti smalku atdalīšanai (<1µm) līdz vidēji rupjai (300µm) daļiņas ar ļoti augstu caurlaidspēju. The triboelectric belt separator technology has been used to separate a wide range of materials including coal combustion fly ash, Kalcīts/kvarcs, talks/magnezāts, barite/quartz, and feldspar/quartz. Separation results are presented describing the tribo-charging behavior for bauxite minerals.
Ievads
Saldūdens pieejamības trūkums kļūst par galveno faktoru, kas ietekmē kalnrūpniecības projektu iespējamību visā pasaulē. Saskaņā ar Hubert Fleming, bijušais "Hatch Water" globālais direktors, "No visiem kalnrūpniecības projektiem pasaulē, kas pēdējā gada laikā ir vai nu apturēti, vai palēnināti, ir pierādīts, ka, gandrīz 100% no lietām, kas, ūdens rezultātā, either directly or indirectly”.1 Dry mineral processing methods offer a solution to this looming problem.
Sausās metodes, piemēram, elektrostatiskā atdalīšana, novērsīs vajadzību pēc saldūdens, un piedāvā iespēju samazināt izmaksas. Electric separation methods that utilize contact, vai triboelektrisks, charging are particularity interesting because of their potential to separate a wide variety of mixtures containing conductive, Izolācijas, un pusvadītošas daļiņas.
Tribo-elektriskā lādēšana notiek diskrētā, atšķirīgas daļiņas saduras viena ar otru, vai ar trešo virsmu, rezultātā rodas virsmas lādiņa atšķirība starp abiem daļiņu tipiem. Lādiņa starpības zīme un lielums daļēji ir atkarīgs no elektronu afinitātes atšķirības (vai darba funkcija) starp daļiņu tipiem. Pēc tam atdalīšanu var panākt, izmantojot ārēji izmantotu elektrisko lauku.
Tehnika ir rūpnieciski izmantota vertikālos brīvā kritiena tipa atdalītājos. Brīvā kritiena atdalītājos, daļiņas vispirms iegūst uzlādi, 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 lai 0.1 mm.3,4 One of the most promising new developments in dry mineral separations is the tribo-electrostatic belt separator. Šī tehnoloģija ir paplašinājusi daļiņu izmēru diapazonu līdz smalkākai daļiņai nekā parastās elektrostatiskās atdalīšanas tehnoloģijas, diapazonā, kur iepriekš ir bijusi veiksmīga tikai peldēšana.
Tribo-Electrostatic Belt Separation
Triboelektrostatiskās jostas atdalītājā (Stāvs 1 un attēls 2), materiāls tiek ievadīts šaurajā spraugā 0.9 - 1.5 cm starp diviem paralēliem planārajiem elektrodiem. Daļiņas ir triboelektriski uzlādētas, saskaroties ar starpdaļiņām. Piemēram,, ogļu sadedzināšanas gadījumā – mušu pelni, oglekļa daļiņu un minerālu daļiņu maisījums, pozitīvi lādēts ogleklis un negatīvi lādēts minerāls piesaista pretējus elektrodus. Pēc tam daļiņas tiek uzslaucītas ar nepārtrauktu, kustīgu sieta lenti un nogādātas pretējos virzienos. Josta virzās daļiņas, kas atrodas blakus katra elektroda pie pretējās galus atdalītāju. Elektriskajam laukam ir jāpārvieto daļiņas tikai neliela centimetra daļa, lai pārvietotu daļiņu no kreisās puses uz labo straumi. 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. Augstu lentes ātrums nodrošina arī ļoti augsts standartveidlapas un norādot, līdz 40 tonnām stundā par vienu atdalītāju. Kontrolējot dažādu procesu parametri, piemēram, lentes ātrums, punktu barības, elektrodu sprauga un padeves ātrums, ierīce rada mazus oglekļa mušu pelnus pie oglekļa satura 2 % ± 0.5% no barības mušu pelniem, sākot no oglekļa 4% pat vairāk nekā 30%.
Atdalītāja dizains ir salīdzinoši vienkāršs. Drošības josta un ar to saistītie veltņi ir vienīgās kustīgās daļas. Elektrodi ir nekustīgi un sastāv no atbilstoši izturīga materiāla. Josta ir izgatavota no plastmasas. Separatora elektroda garums ir aptuveni 6 metru (20 ft.) un platums 1.25 metru (4 ft.) pilna izmēra komerciālām vienībām. Enerģijas patēriņš ir mazāks par 2 kilovatstunda uz tonnu materiāla, kas pārstrādāts ar lielāko daļu jaudas, ko patērē divi motori, kas vada drošības jostu.
Process ir pilnīgi sauss, neprasa papildu materiālus un nerada notekūdeņus vai emisijas gaisā. Attiecībā uz oglekli no mušu pelnu atdalīšanas, reģenerētie materiāli sastāv no māšu, kuru oglekļa saturs ir samazināts līdz līmenim, kas piemērots izmantošanai par pozzolānisku piejaucumu betonā., un lielu oglekļa frakciju, ko var sadedzināt elektroenerģijas ražošanas iekārtā. Abu produktu plūsmu izmantošana nodrošina 100% risinājums , lai lidotu ar pelnu likvidēšanas problēmām. For mineral separations, processing bauxite for example, the separator provides a technology to reduce water usage, pagarināt rezerves kalpošanas laiku un/vai atgūt un pārstrādāt sārņus;.
The tribo-electrostatic belt separator is relatively compact. Mašīna, ko paredzēts apstrādāt 40 tonnām stundā ir aptuveni 9.1 metru (30 ft.) garš, 1.7 metru (5.5 ft.) plata un 3.2 metru (10.5 ft.) augsta. Nepieciešamais iekārtas līdzsvars sastāv no sistēmām sausa materiāla nogādāšana uz separatoru un no tā. Sistēmas kompaktums nodrošina elastību uzstādīšanas dizainos.
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. Tehnoloģija ir efektīva oglekļa daļiņu atdalīšanai no nepilnīgas ogļu sadegšanas, no stiklainām alumosilikāta minerālu daļiņām mušu pelnos. Tehnoloģija ir palīdzējusi pārstrādāt ar minerāliem bagātos mušu pelnus kā cementa aizstājēju betona ražošanā. kopš 1995, pāri 20,000,000 tonnes of fly ash has been processed by the 19 tribo-electrostatic belt separators installed in the USA, Kanāda, Uk, Polija, and South Korea. The industrial history of fly ash separation is listed in Tabula 1.
Tabula 1. Triboelektrostatiskās jostas atdalīšanas rūpnieciskais pielietojums mušu pelniem
| Utilītu / spēkstacija | Atrašanās vietu | Komercdarbības sākums | Detalizēta informācija par iekārtu |
|---|---|---|---|
| Hercoga enerģija – Roxboro stacija | Ziemeļkarolīna ASV | 1997 | 2 Atdalītājiem |
| Talen enerģija- Brendons Šortss | Merilenda ASV | 1999 | 2 Atdalītājiem |
| Skotijas vara- dzelzceļa stacija Longannet | Skotija Uk | 2002 | 1 Atdalītāju |
| Džeksonvilas elektriskais-st. Džonsa upes elektroenerģijas parks | Florida ASV | 2003 | 2 Atdalītājiem |
| Dienvidu Misisipi elektroenerģija -R.D. Morrow | Misisipi ASV | 2005 | 1 Atdalītāju |
| Ņūbransvikas power-Belledune | Ņūbransvika Kanāda | 2005 | 1 Atdalītāju |
| dzelzceļa stacija RWE npower-Didcot | Anglija Lielbritānija | 2005 | 1 Atdalītāju |
| dzelzceļa stacija Talen Energy-Brunner Island | Pensilvānija ASV | 2006 | 2 Atdalītājiem |
| Tampa Electric-Big Bend stacija | Florida ASV | 2008 | 3 Atdalītājiem two-pass scavenging |
| dzelzceļa stacija RWE npower-Aberthaw | Velsa Apvienotā Karaliste | 2008 | 1 Atdalītāju |
| dzelzceļa stacija EDF Energy-West Burton | Anglija Lielbritānija | 2008 | 1 Atdalītāju |
| ZGP (ZGP) (Lafarge cements /Ciech Janikosoda JV) | Polija | 2010 | 1 Atdalītāju |
| Korejas dienvidaustrumu spēks- Yeongheung | Dienvidkoreja | 2014 | 1 Atdalītāju |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polija | 2018 | 1 Atdalītāju |
| Taiheiyo Cement Company-Chichibu | Japāna | 2018 | 1 Atdalītāju |
| Ārmstrongs Lido Pelni- Ērgļu cements | Filipīnas | Plānots 2019 | 1 Atdalītāju |
| Korejas dienvidaustrumu spēks- Samcheonpo | Dienvidkoreja | Plānots 2019 | 1 Atdalītāju |
Tribo-Electrostatic Separation of Bauxite Minerals
ST aprīkojums & Tehnoloģija (STET) performed bench scale dry tribo-electrostatic separation testing on multiple samples of bauxite minerals. The samples are listed below in Tabula 2.
Tabula 2. Properties of bauxite samples tested by STET
| Description | Desired Product & Goals | |
|---|---|---|
| Sample 1 | ROM Bauxite | Al2O3 recovery Reduce SiO2, Fe2O3 (Fe2O3), TiO2 |
| Sample 2 | PLK (Partially Lateritized Khondalite) | Al2O3 recovery Reduce SiO2, Fe2O3 (Fe2O3), TiO2 |
| Sample 3 | Red Mud | Fe2O3 recovery Reduce SiO2, Al2O3 Al2O3, TiO2 |
| Sample 4 | ROM Bauxite Slimes | Al2O3 recovery Reduce SiO2, Fe2O3 (Fe2O3), 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 Tabula 3.
Tabula 3. Chemical properties of bauxite samples tested by STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Sample 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Sample 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Sample 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Sample 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 Tabula 4.
Tabula 4. Particle size of bauxite samples tested by STET
| D10 Mikronu | D50 Mikronu | D90 Mikronu | D90 Mikronu |
|
|---|---|---|---|---|
| Sample 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Sample 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Sample 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Sample 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Samples were separated using the STET benchtop separator. Stenda separatoru izmanto triboelektrostatiskās uzlādes pierādījumu skrīningam un lai noteiktu, vai materiāls ir labs kandidāts elektrostatiskajam labumam. 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 kas ir reizes garāks par pilota mēroga un komerciāla mēroga vienībām. Tā kā separatora efektivitāte ir elektroda garuma funkcija, stenda mēroga testēšanu nevar izmantot kā pilota mēroga testēšanas aizstājēju. Izmēģinājuma mēroga testēšana ir nepieciešama, lai noteiktu, cik lielā mērā STET process var sasniegt, un noteikt, vai STET process var sasniegt produktu mērķus saskaņā ar likmi, kas noteikta. Vietā, stenda separatoru izmanto, lai izslēgtu kandidātmateriālus, kas, visticamāk, nepierādīs būtisku atdalīšanu pilota skalas līmenī.. Rezultāti, kas iegūti stenda mērogā, netiks optimizēti, un novērotā nošķiršana ir mazāka par to, kas būtu novērojama komerciāla izmēra STET separatorā.
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. turklāt, pārējos galvenos Fe2O3 elementus, SiO2 un TiO2 vairumā gadījumu uzrādīja ievērojamu kustību. In Sample 1, Sample 3 and Sample 4, zudumu kustība aizdegšanās laikā (LOI) sekoja Al2O3 kustība. The movement of the major elements is shown below in Stāvs 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 Tabula 5.
Tabula 5. Summary of tribocharging behaviour for major elements. POS = charged positive, NEG = charged negative.
| Al2O3 Al2O3 | Fe2O3 (Fe2O3) | SiO2 SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Sample 1 | POS | NEG | NEG | NEG | POS |
| Sample 2 | NEG | POS | NEG | N/A | N/A |
| Sample 3 | POS | NEG | N/A | NEG | POS |
| Sample 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. turklāt, 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. turklāt, 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 Tabula 6.
Tabula 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. |
Secinājums
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. turklāt, pārējos galvenos Fe2O3 elementus, 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.
Atsauces
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Augsts un sauss, CIM žurnāls, Vol. 8, nē. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Pārskats par elektriskās atdalīšanas metodēm, Daļa 1: Pamataspekti, Minerālvielas & Metalurģisko apstrādi, Vol. 17, nē. 1 pp 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Pārskats par elektriskās atdalīšanas metodēm, Daļa 2: Praktiski apsvērumi, Minerālvielas & Metalurģisko apstrādi, Vol. 17, nē. 1 pp 139–166.
4. Ralston O. (1961) Electrostatic Separation of Mixed Granular Solids, Elsevier Publishing Company, out of print.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, James M; Krukowski, Stanley T.; Industrial Minerals and Rocks: Commodities, Markets, and Uses 7th Edition, (2006), Page 237.
