Lingwa Agħżel:
Astratt
STagħmir T & teknoloġija, LLC (STET) żviluppat separazzjoni tribo-elettrostatiċi taċ-ċinturin tas-sistema li l-industrija tal-ipproċessar tal-minerali jipprovdi mezz għal materjali multa beneficiate bit-teknoloġija niexfa għal kollox ta ' l-ipproċessar. B'kuntrast mal-proċessi oħra ta ' separazzjoni elettrostatiċi li huma tipikament limitata għal partiċelli akbar minn 75µm fid-daqs, is-separatur tal-triboelectric taċ-ċinturin huwa idealment adatta għas-separazzjoni ta ' rqaq ħafna (<1μm) għal moderat oħxon (300μm) partiċelli bi throughput għoli ħafna. L-triboelectric taċ-ċinturin separatur teknoloġija ġiet użata biex jiġu separati l-firxa wiesgħa ta ' materjali inkluż irmied li jtir-kombustjoni tal-Faħam, calcite/tal-kwarz, terra/manjeżju, il-barit mit/tal-kwarz, u tal-feldspar/kwarz. Ir-riżultati tas-separazzjoni huma ppreżentati li jiddeskrivi l-imġiba tribo-iċċarġjar għal boksajt minerali.
Introduzzjoni
In-nuqqas ta ' aċċess għall-ilma frisk qiegħed isir fattur prinċipali li jaffettwa l-vijabilità tal-proġetti tal-minjieri madwar id-dinja. Skond Hubert Fleming, ex Direttur globali għall-sportell tal ilma, "L-proġetti tal-minjieri kollha fid-dinja li jew ġew imwaqqfa jew battiet matul is-sena fil-passat, kienet, fi kważi 100% tal-każijiet, ir-riżultat ta ' l-ilma, metodi ta ' proċessar minerali niexfa jew direttament jew indirettament"1. joffri soluzzjoni għal din il-problema looming.
Nixxef metodi bħal separazzjoni elettrostatiċi telimina l-ħtieġa għall-ilma frisk, u joffru l-potenzjal li jnaqqsu l-ispejjeż. Metodi ta ' separazzjoni elettriċi li tutilizza kuntatt, jew tribo-elettriċi, piżijiet huma particularity interessanti minħabba l-potenzjal tagħhom li tissepara l-varjetà wiesgħa ta ' taħlitiet li jkun fihom konduttivi, iżolazzjoni, u l-partiċelli konduttivi semi.
Tribo-elettriċi ħlas iseħħ meta diskreti, partiċelli ipoġġuhom collide ma ' xulxin, jew bl-terz tal-wiċċ, li jirriżulta mill-ħlas tal-wiċċ differenza bejn il-partiċella żewġ tipi. Il-sinjal u l-kobor tad-differenza tal-ħlas tiddependi parzjalment fuq id-differenza fl-elettron affinità (jew funzjoni tax-xogħol) bejn it-tipi tal-partiċella. Separazzjoni tista tinkiseb imbagħad kamp elettriku esternament applikata bl-użu.
It-teknika ma ġew utilizzati industrijalment fl-separaturi ta ' tip free-fall vertikali. Fl-separaturi ta ' free-fall, partiċelli l-ewwel jakkwista l-ħlas, imbagħad jaqgħu bil-gravità permezz ta ' mezz ma opposti elettrodi li japplikaw a kamp elettriku qawwija li tgħawweġ il-trajettorja tal-partiċelli skond is-sinjal u l-kobor ta ' tagħhom separaturi tal-Free-fall charge.2 tal-wiċċ jistgħu jkunu effettivi għall-partiċelli rozzi, imma ma jkunux effettivi fil-maniġġjar partiċelli iktar preċiż minn madwar 0.075 biex 0.1 mm.3,4 wieħed ta ' l-aktar promettenti żviluppi ġodda fil-separazzjonijiet minerali niexfa hija is-separatur tal-tribo-elettrostatiċi taċ-ċinturin. Din it-teknoloġija tkun estiża l-medda ta ' daqs tal-partikoli għall-partiċelli iktar preċiż minn separazzjoni elettrostatiku konvenzjonali teknoloġiji, fil-medda fejn jitilgħu biss kellu suċċess fil-passat.
Is-separazzjoni Tribo-elettrostatiċi taċ-ċinturin
Fl-separatur tal-tribo-elettrostatiċi taċ-ċinturin (Il-figura 1 u figura 2), materjal huwa mitmugħ fil-vojt irqiq 0.9 – 1.5 ċm bejn żewġ elettrodi paralleli pjana bil. Il-partiċelli huma triboelectrically mitluba mill-kuntatt interparticle. Per eżempju, fil-każ ta ' l-irmied li jtir-kombustjoni tal-Faħam, taħlita ta ' partikoli ta ' karbonju u partiċelli minerali, il-karbonju iċċarġjata posittivament u l-minerali negattivament iċċarġjata huma attirat għal elettrodi opposta. Il-partiċelli huma mbagħad mimsuħa minn ċintorin kontinwu miftuħ-toqob li jiċċaqalqu u mwassla f'direzzjonijiet opposti. Iċ-ċintorin imexxi l-partiċelli maġenb kull elettrodu lejn truf opposti tas-separatur. Il-kamp elettriku għalfejn Mexxi biss il-partiċelli frazzjoni żgħar tal-ċentimetru li tmexxi partiċella mill-xellug-miexja nixxija li jiċċaqalqu-dritt. L-għadd tan-nixxiegħa kurrenti tal-partiċelli tas-separazzjoni u l-iċċarġjar triboelectric kontinwu mill-minerali tal-karbonju kolliżjonijiet jipprovdi għal separazzjoni multi-stage u jirriżulta fl-purità eċċellenti u l-irkupru f ' unità singola pass. Il-veloċità taċ-ċintorin għolja wkoll jippermetti produzzjoni għolja ħafna, sa 40 tunnellati fis-siegħa fuq separatur wieħed. Billi jikkontrollaw parametri varji ta ' proċess, bħalma huma l-veloċità taċ-ċintorin, punt ta ' l-għalf, elettrodu gap u rata ta ' l-għalf, il-mezz ta ' tipproduċi karbonju baxx irmied li jtir fil-kontenut tal-karbonju ta ' l- 2 % ± 0.5% mill-għalf fly irmied li jvarjaw fil-karbonju minn 4% għal aktar 30%.
Id-disinn ta ' separatur huwa relattivament sempliċi. Il-belt u rombli assoċjati huma l-partijiet li jiċċaqalqu biss. L-elettrodi huma wieqfa u magħmula minn xi materjal dejjiemi kif jixraq. Iċ-ċintorin hija magħmula minn materjal tal-plastik. It-tul ta ' l-elettrodu tal-separatur huwa madwar 6 il-meters (20 FT.) u l-wisa ' 1.25 il-meters (4 FT.) għall-unitajiet ta ' daqs sħiħ kummerċjali. Il-konsum tal-ener ġija huwa inqas minn 2 kilowatt-sieg ħa għal kull tunnellata ta ' materjal ipproċessat bil-bi ċċa l-kbira tal-ener ġija kkunsmata minn żewġ muturi li jsuqu ċ-ċintorin.
Il-pro Ċess huwa kompletament niexef, jeħtieġ l-ebda materjal addizzjonali u ma jipproduċi l-ebda ilma mormi jew emissjonijiet tal-arja. Fil-ka ż ta ' karbonju minn separazzjonijiet ta ' rmied ta ' titjir, il-materjali rkuprati jikkonsistu f ' irmied irqiq imnaqqas f ' kontenut ta ' karbonju għal livelli adattati għall-użu bħala taħlita pozzolananic f ' konkrit, u l-frazzjoni tal-karbonju għoli li jista ' jiġi rrekordjat fuq l-elettriku li jiġġenera tal-pjanti. Użu ta ' żewġ nixxigħat prodott jipprovdi a 100% soluzzjoni għall-problemi ta ' rimi ta ' rmied. Għal separazzjonijiet minerali, ipproċessar boksajt per eżempju, -separatur jipprovdi a teknoloġija li tnaqqas l-użu tal-ilma, jestendu l-ħajja ta ' riserva u/jew jirkupra u jipproċessaw trufijiet.
Is-separatur tal-tribo-elettrostatiċi taċ-ċinturin hija relattivament kompatti. Magna disinjata biex tipproċessa 40 tunnellati fis-siegħa hija bejn wieħed u ieħor 9.1 il-meters (30 FT.) twil, 1.7 il-meters (5.5 FT.) wiesgħa u 3.2 il-meters (10.5 FT.) għoli. Il-bilan ċ tal-impjant meħtieġ jikkonsisti f ' sistemi li jwasslu materjal niexef lejn u mis-separatur. Il-kompattezza tas-sistema tippermetti l-flessibbiltà fid-disinni tal-installazzjoni.
It-Teknolo ġija ta ' separazzjoni taċ-ċinturin tribo-elettrostatiku hija ppruvata b ' saħħitha u industrijalment, l-ewwel ġie applikat industrijalment għall-ipproċessar tal-irmied li jtir mill-kombustjoni tal- 1995. It-Teknolo ġija hija effettiva fis-separazzjoni tal-partikoli tal-karbonju mill-kombustjoni inkompleta tal-fa ħam, mill-partikoli minerali tal-aluminosilikat tal-qishom fl-irmied irqiq. It-Teknolo ġija kienet strumentali biex tippermetti r-ri ĊIKLAĠĠ ta ' l-irmied fly b ' ħafna minerali bħala sostituzzjoni tas-siment fi produzzjoni konkreta. Ladarba 1995, Fuq 20,000,000 tunnellati ta ' rmied li jtir ġie pproċessat mill- 19 separaturi taċ-ċinturin tribo-elettrostatiċi installati fl-Istati Uniti, Kanada, Renju unit, Il-Polonja, u l-Korea t ' isfel. L-istorja industrijali tas-separazzjoni tal-irmied li jtir hija elenkata fl Tabella 1.
Tabella 1. Applikazzjoni industrijali ta ' separazzjoni ta ' ċinturin tribo-elettrostatiku għal irmied li jtir
| L-utilità / power station | Il-post | Bidu ta ' operazzjonijiet kummerċjali | Dettalji tal-fa ċilità |
|---|---|---|---|
| Enerġija Duke – Roxboro Station | North Carolina USA | 1997 | 2 Separaturi |
| Enerġija Talen- Surveys Brandon | Maryland USA | 1999 | 2 Separaturi |
| Ener ġija Skoċċiża- Stazzjon longannet | Skozja UK | 2002 | 1 Separatur |
| Jacksonville Electric-St. Johns Park tal-ener ġija tax-xmara | Florida USA | 2003 | 2 Separaturi |
| Mississippi tan-nofsinhar enerġija elettrika-R. D. Morrow | Mississippi USA | 2005 | 1 Separatur |
| Qawwa ta ' New Brunswick-Belledune | New Brunswick Kanada | 2005 | 1 Separatur |
| L-istazzjon RWE npower-Didcot | Ingilterra Renju Unit | 2005 | 1 Separatur |
| Il-fi stazzjon tal-g Żira ta ' talen-Brunner | Pennsylvania l-Istati Uniti tal-Amerika | 2006 | 2 Separaturi |
| Stazzjon tal-liwja ta ' tampa Electric-BIG | Florida USA | 2008 | 3 Separaturi scavenging two-pass |
| L-istazzjon RWE npower-Aberthaw | Wales UK | 2008 | 1 Separatur |
| Istazzjon ta ' l-ener ġija EDF-West Burton | Ingilterra Renju Unit | 2008 | 1 Separatur |
| ZGP (Is-siment ta ' lafarge/ciech Janikosoda JV) | Il-Polonja | 2010 | 1 Separatur |
| Korea enerġija tax-Xlokk- Yeongheung | Korea t'Isfel | 2014 | 1 Separatur |
| PGNiG termika-Sierkirki | Il-Polonja | 2018 | 1 Separatur |
| Taiheiyo Cement Company-Chichibu | il-Ġappun | 2018 | 1 Separatur |
| L-irmied tat-titjir armstrong- Ajkla tas-siment | Filippini | Skedati 2019 | 1 Separatur |
| Korea enerġija tax-Xlokk- Samcheonpo | Korea t'Isfel | Skedati 2019 | 1 Separatur |
Is-separazzjoni Tribo-elettrostatiċi ta Bauxite minerali
ST Tagħmir & teknoloġija (STET) mwettqa Bank skala xott separazzjoni tribo-elettrostatiċi testjar fuq kampjuni multipli ta ' boksajt minerali. Il-kampjuni huma elenkati hawn taħt fl- Tabella 2.
Tabella 2. Propjetajiet ta ' boksajt kampjuni ttestjati mill-STET
| Deskrizzjoni | Prodott mixtieq & Għanijiet | |
|---|---|---|
| Kampjun 1 | ROM bauxite | Al2O3 irkupru Naqqas il-SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Kampjun 2 | PLK (Khondalite parzjalment Kannerizzat) | Al2O3 irkupru Naqqas il-SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Kampjun 3 | Tajn aħmar | Fe2O3 irkupru Naqqas il-SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Kampjun 4 | Is-Slimbokite tas-ROM | Al2O3 irkupru Naqqas il-SiO2, Fe2O3, TiO2 |
Komposizzjoni kimika għall-kampjuni kollha ta ' prodott ta ' l-għalf u separati kien imkejjel mill-x-ray florexxenza (XRF) bl-użu ta ' sistema WD-XRF. Ir-riżultati tal-analiżi kimika għall-kampjuni ta ' għalf huma murija hawn taħt fl- Tabella 3.
Tabella 3. Proprjetajiet kimiċi ta ' boksajt kampjuni ttestjati mill-STET
| Al2O3 WT.% | Fe2O3 WT.% | SiO2 WT.% | SiO2 WT.% | LOI WT.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Kampjun 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Kampjun 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Kampjun 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Kampjun 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Id-daqs tal-partikula tkejjel bil-kejl tad-daqs tal-partikoli tal-laser bl-u żu ta ' dispersjoni pnewmatika xotta. Ir-ri żultati għall-kampjuni tal-g ħalf huma murija hawn taħt Tabella 4.
Tabella 4. Particle size of bauxite samples tested by STET
| D10 mikron | D50 mikron | D90 mikron | D90 mikron |
|
|---|---|---|---|---|
| Kampjun 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Kampjun 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Kampjun 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Kampjun 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Samples were separated using the STET benchtop separator. Is-separatur tal-bank jintuża għall-iskrinjar għall-evidenza tal-iċċarġjar tribo-elettrostatiku u biex jiddetermina jekk materjal tiegħu jistax jiġi kandidat tajjeb għall-benefiċjazzjoni elettrostatika. 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 darbiet it-tul tal-unitajiet fuq skala pilota u fuq skala kummerċjali. Peress li l-effiċjenza tas-separatur hija funzjoni tat-tul tal-elettrodu, ittestjar fuq skala ta' bank ma jistax jintuża bħala sostitut għall-ittestjar fuq skala pilota. Pilot-scale testing is necessary to determine the extent of the separation that the STET process can achieve, u biex jiġi ddeterminat jekk il-proċess STET jistax jilħaq il-miri tal-prodott taħt rati ta' għalf partikolari. Instead, the benchtop separator is used to rule out candidate materials that are unlikely to demonstrate any significant separation at the pilot-scale level. Results obtained on the bench-scale will be non-optimized, and the separation observed is less than which would be observed on a commercial sized STET separator.
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. Barra minn dan, the other major elements of Fe2O3, SiO2 and TiO2 demonstrated significant movement in most cases. In Sample 1, Kampjun 3 and Sample 4, the movement of loss on ignition (LIĠI) followed movement of Al2O3. The movement of the major elements is shown below in Il-figura 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 Tabella 5.
Tabella 5. Summary of tribocharging behaviour for major elements. POS = charged positive, NEG = charged negative.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LIĠI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Kampjun 1 | POS | NEG | NEG | NEG | POS |
| Kampjun 2 | NEG | POS | NEG | N/A | N/A |
| Kampjun 3 | POS | NEG | N/A | NEG | POS |
| Kampjun 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. Barra minn dan, 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, jew bit-tnaqqis ta ' volumi ta ' tajn aħmar ġenerat. Barra minn dan, kontenut ogħla ta ' aluminju fl-tajn aħmar jistgħu jippermettu għall-proċessar mill-ġdid. Sommarju tal-karatteristiċi ideali għall-grad metallurġiku boksajt hija ppreżentata, kif ukoll sommarju tal-benefiċċju tal-separatur tal-STET, hawn taħt fl- Tabella 6.
Tabella 6. Sommarju tal-karatteristiċi ideali għall-grad metallurġiku boksajt.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. |
Konklużjoni
Separazzjoni Tribo-elettrostatiċi kien muri bħala metodu effettiv għall-ġenerazzjoni a mineral boksajt grad għoli għall-użu fil-produzzjoni ta ' alumina. 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. Barra minn dan, the other major elements of Fe2O3, 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.
Referenzi
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Għoli u Niexef, Rivista CIM, Vol. 8, Le. 4, Pp. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Reviżjoni tal-Metodi ta 'Separazzjoni Elettrika, Parti 1: Aspetti fundamentali, minerali & Ipproċessar Metallurġiku, Vol. 17, Le. 1 pp 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Reviżjoni tal-Metodi ta 'Separazzjoni Elettrika, Parti 2: Konsiderazzjonijiet Prattiċi, minerali & Ipproċessar Metallurġiku, Vol. 17, Le. 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, u is-7 edizzjoni l-użi, (2006), Il-paġna 237.
