Taal selecteren:
Abstract
ST-apparatuur & Technologie, LLC (STET) een scheiding van de tribo-elektrostatische riem verwerkingssysteem waarmee de minerale verwerkende industrie een middel om beneficiate mooie materialen met een volledig droog technologie heeft ontwikkeld. In tegenstelling tot andere elektrostatische Scheidingsprocessen die meestal beperkt tot deeltjes groter dan 75µm in grootte zijn, het scheidingsteken tribo riem is bij uitstek geschikt voor scheiding van zeer fijn (<1µm) tot matig grof (300µm) deeltjes met een zeer hoge doorvoer. De tribo riem scheidingsteken technologie is gebruikt om te scheiden van een breed scala van materialen met inbegrip van kolen verbranding vliegas, calciet/quartz, Talk/magnesiet, bariet/quartz, en veldspaat/quartz. Scheiding resultaten worden gepresenteerd met een beschrijving van het gedrag van tribo-opladen voor bauxiet mineralen.
Introductie
Het gebrek aan toegang tot zoet water is steeds een belangrijke factor die de haalbaarheid van mijnbouwprojecten over de hele wereld. Volgens Hubert Fleming, voormalige globale directeur voor Hatch Water, "Van alle de mijnbouwprojecten in de wereld die ofwel zijn gestopt of vertraagd in het afgelopen jaar, het is geweest, in bijna 100% van de gevallen, een resultaat van water, direct of indirect".1 droge minerale verwerkingsmethoden bieden een oplossing voor deze dreigende probleem.
Droge methoden zoals de elektrostatische scheiding zal elimineren de noodzaak voor vers water, en bieden de mogelijkheid om kosten te verminderen. Elektrische scheidingsmethoden die gebruik maken van contact, of tribo-elektrisch, opladen bijzonderheid interessant zijn vanwege hun potentieel te scheiden van een grote verscheidenheid van mengsels van geleidende, isolerende, en semi-geleidend deeltjes.
Tribo-elektrisch opladen treedt op wanneer discrete, ongelijke deeltjes botsen met elkaar, of met een derde oppervlakte, wat resulteert in een oppervlakte kosten verschil tussen de twee partikeltypen. Het teken en de omvang van het kosten verschil is deels afhankelijk van het verschil in elektronenaffiniteit (of werk functie) tussen de partikeltypen. Scheiding kan vervolgens worden bereikt gebruikend een extern toegepast elektrisch veld.
De techniek is industrieel gebruikt in verticale vrije val type scheidingstekens. In vrije val scheidingstekens, de deeltjes verwerven eerst kosten, dan vallen door de zwaartekracht door middel van een apparaat met tegengestelde elektroden die van toepassing een sterk elektrisch veld zijn naar de baan van de deeltjes volgens teken afbuigen en omvang van hun oppervlakte charge.2 vrije val scheidingstekens kan effectief zijn voor grove deeltjes, maar zijn niet effectief bij de behandeling van deeltjes fijner dan over 0.075 Aan 0.1 mm.3,4 een van de meest veelbelovende nieuwe ontwikkelingen in droge minerale scheidingen is het scheidingsteken tribo-elektrostatische riem. Deze technologie heeft uitgebreid de groottewaaier van de deeltjes naar fijnere deeltjes dan conventionele elektrostatische scheiding technologieën, in het bereik waar alleen beursgang succesvol is geweest in het verleden.
Tribo-elektrostatische riem scheiding
In het scheidingsteken tribo-elektrostatische riem (Figuur 1 en figuur 2), materiaal wordt ingevoerd in de dunne kloof 0.9 – 1.5 cm tussen twee parallelle vlakke elektroden. De deeltjes triboelectrically betalen door interparticle contact. Bijvoorbeeld, in het geval van kolen verbranding vliegas, een mengsel van koolstof deeltjes en minerale deeltjes, de positief geladen koolstof en de negatief geladen minerale worden aangetrokken door tegengestelde elektroden. De deeltjes worden vervolgens opgeveegd door een continue bewegende open-mesh gordel en overgebracht in tegengestelde richtingen. De band beweegt de deeltjes grenzend aan elke elektrode naar de tegenovergestelde einden van het scheidingsteken. Het elektrische veld hoeft de deeltjes slechts een kleine fractie van een centimeter te verplaatsen om een deeltje van een links bewegende naar een rechts bewegende stroom te verplaatsen. De tegenstroom van de scheidende deeltjes en het voortdurende tribo-elektrische opladen door koolstof-minerale botsingen zorgt voor een meertrapsscheiding en resulteert in een uitstekende zuiverheid en terugwinning in een single-pass-eenheid. De gordel van de hoge snelheid maakt het ook mogelijk zeer hoge doorvoercapaciteit, tot 40 ton per uur op een enkele scheidingsteken. Door het beheersen van diverse procesparameters, zoals riem snelheid, feed punt, elektrode gap en verwerkingsdebiet, het apparaat produceert koolstofarme vliegas op koolstof inhoud van 2 % ± 0.5% in al het voeder vliegen as variërend in koolstof uit 4% tot meer dan 30%.
Het scheidingsteken ontwerp is relatief eenvoudig. De riem en de bijbehorende rollen zijn de enige bewegende delen. De elektroden zijn stationaire en bestaat uit een op de juiste manier duurzaam materiaal. De riem is gemaakt van kunststof. Het scheidingsteken elektrode lengte is ongeveer 6 meter (20 ft.) en de breedte 1.25 meter (4 ft.) voor de volledige grootte commerciële eenheden. Het stroomverbruik is lager dan 2 kilowattuur per ton materiaal verwerkt met het merendeel van het energieverbruik door twee motoren rijden de gordel.
Het proces is volledig droog, vereist geen extra materialen en produceert geen afval water of lucht emissies. In het geval van koolstof uit vliegas scheidingen, de herstelde materialen bestaan uit vliegas in koolstofgehalte beperkt tot niveaus geschikt voor gebruik als een pozzolanic vermenging in beton, en een hoge koolstof-fractie die kan worden gebrand op de elektriciteit genereren plant. Gebruik van beide stromen product biedt een 100% oplossing voor vliegas verwijdering problemen. Voor minerale scheidingen, verwerking van bauxiet bijvoorbeeld, de separator biedt een technologie om het waterverbruik te verminderen, de levensduur van de reserve verlengen en/of nalopen en opnieuw verwerken.
De tribo-elektrostatische bandafscheider is relatief compact. Een machine die is ontworpen voor het verwerken van 40 ton peruur is ongeveer 9.1 meter (30 ft.) lange, 1.7 meter (5.5 ft.) breed en 3.2 meter (10.5 ft.) hoge. Het vereiste evenwicht van planten bestaat uit systemen te brengen droog materiaal van en naar het scheidingsteken. De compactheid van het systeem zorgt voor flexibiliteit in de ontwerpen van de installatie.
De tribo-elektrostatische bandscheidingstechnologie is robuust en industrieel bewezen, en werd voor het eerst industrieel toegepast op de verwerking van kolenverbrandingsvliegas in 1995. De technologie is effectief in het scheiden van koolstof deeltjes van de onvolledige verbranding van steenkool, uit de glazig aluminosilicaat minerale deeltjes in de vliegas. De technologie heeft bijgedragen in de Prullenbak van de vliegas mineraalrijke inschakelen als een vervanging van cement in beton productie. Sinds 1995, over 20,000,000 ton van vliegas is verwerkt door de 19 tribo-elektrostatische riem scheidingstekens geïnstalleerd in de VS, Canada, VERENIGD KONINKRIJK, Polen, en Zuid-Korea. De industriële geschiedenis van vliegas scheiding wordt vermeld in Tabel 1.
Tabel 1. Industriële toepasbaarheid van tribo-elektrostatische riem scheiding voor vliegas
| Hulpprogramma / Elektriciteitscentrale | Locatie | Begin van de commerciële exploitatie | Details van de faciliteit |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro Station | North Carolina vs | 1997 | 2 Scheidingstekens |
| Talen energie- Brandon Shores | Maryland Verenigde Staten | 1999 | 2 Scheidingstekens |
| Scottish Power- Longannet Station | UK Schotland | 2002 | 1 Scheidingsteken |
| Jacksonville elektrische-St. Park van de macht van Johns River | Florida USA | 2003 | 2 Scheidingstekens |
| Zuid-Mississippi Electric Power - R.D. Morrow | Mississippi, USA | 2005 | 1 Scheidingsteken |
| New Brunswick Power-Belledune | New Brunswick, Canada | 2005 | 1 Scheidingsteken |
| RWE afgekort-Didcot Station | Engeland UK | 2005 | 1 Scheidingsteken |
| Talen energie-Brunner eiland Station | Pennsylvania, USA | 2006 | 2 Scheidingstekens |
| Tampa elektrische-Big Bend Station | Florida USA | 2008 | 3 Scheidingstekens twee keer opruiming |
| RWE afgekort-Aberthaw Station | Wales UK | 2008 | 1 Scheidingsteken |
| EOF energie-West Burton Station | Engeland UK | 2008 | 1 Scheidingsteken |
| ZGP (Lafarge Cement Ciech Janikosoda JV) | Polen | 2010 | 1 Scheidingsteken |
| Korea Zuidoost-Power- Yeongheung | Zuid-Korea | 2014 | 1 Scheidingsteken |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polen | 2018 | 1 Scheidingsteken |
| Taiheiyo Cement Company-Chichibu | Japan | 2018 | 1 Scheidingsteken |
| Armstrong vliegas- Eagle Cement | Filippijnen | Gepland 2019 | 1 Scheidingsteken |
| Korea Zuidoost-Power- Samcheonpo | Zuid-Korea | Gepland 2019 | 1 Scheidingsteken |
Tribo-elektrostatische scheiding van bauxiet mineralen
ST apparatuur & Technologie (STET) Bank schaal droog tribo-elektrostatische scheiding testen op meerdere monsters van bauxiet mineralen uitgevoerd. De monsters staan hieronder vermeld in Tabel 2.
Tabel 2. Eigenschappen van bauxiet monsters getest door STET
| Beschrijving | Gewenste Product & Doelstellingen | |
|---|---|---|
| Monster 1 | ROM bauxiet | Al2O3 herstel Verminderen van SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Monster 2 | PLK (Gedeeltelijk Lateritized Khondalite) | Al2O3 herstel Verminderen van SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Monster 3 | Rode modder | Fe2O3 herstel Verminderen van SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Monster 4 | ROM bauxiet Slimes | Al2O3 herstel Verminderen van SiO2, Fe2O3, TiO2 |
Chemische samenstelling voor alle diervoeders en gescheiden productmonsters werd gemeten door Röntgen fluorescentie (XRF) met behulp van een WD-XRF-systeem. De resultaten van de chemische analyse voor de feed monsters staan hieronder in Tabel 3.
Tabel 3. Chemische eigenschappen van bauxiet monsters getest door STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Monster 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Monster 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Monster 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Monster 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Deeltjesgrootte werd gemeten door laser deeltje grootte meting met behulp van droge pneumatische dispersie. De resultaten voor de feed monsters staan hieronder in Tabel 4.
Tabel 4. Deeltjesgrootte van bauxiet monsters getest door STET
| D10 micron | D50 micron | D90 micron | D90 micron |
|
|---|---|---|---|---|
| Monster 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Monster 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Monster 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Monster 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Monsters werden gescheiden met behulp van het STET benchtop scheidingsteken. Het benchtop scheidingsteken wordt gebruikt voor de screening voor bewijs van tribo-elektrostatisch opladen en om te bepalen als een materiaal een goede kandidaat voor elektrostatische beneficiation is. Het belangrijkste verschil tussen het scheidingsteken benchtop en scheidingstekens voor pilot-schaal en commerciële schaal is de lengte van het scheidingsteken benchtop ongeveer 0.4 keer de lengte van de piloot-schaal en commerciële schaal eenheden. Als het scheidingsteken is efficiëntie een functie van de lengte van de elektrode, bench-scale testen kunnen niet worden gebruikt als vervanging voor pilot-schaal testen. Proeftesten zijn noodzakelijk om de omvang van de scheiding te bepalen die het STET-proces kan, en om te bepalen of het STET-proces de productdoelstellingen onder bepaalde voersnelheden kan halen. In plaats daarvan, de benchtop separator wordt gebruikt om kandidaatmateriaal uit te sluiten dat waarschijnlijk geen significante scheiding zal aantonen op pilootschaalniveau. De behaalde resultaten op de bankschaal worden niet geoptimaliseerd, en de waargenomen scheiding is kleiner dan die zou worden waargenomen op een commerciële stet separator.
Testen met de STET benchtop separator toonde significante beweging van Al2O3 aan met de meeste geteste monsters. In drie van de vier door STET geteste monsters, aanzienlijke verkeer van Al2O3 werd waargenomen. Bovendien, de andere belangrijke elementen van Fe2O3, SiO2 en TiO2 aangetoond belangrijke beweging in de meeste gevallen. In monster 1, Monster 3 en monster 4, het verkeer van gewichtsverlies bij gloeien (LOI) gevolgd verkeer van Al2O3. De beweging van de belangrijkste elementen is hieronder weergegeven in Figuur 5.
Het STET-scheidingsteken is een fysieke scheidingsproces en selectief scheidt minerale fasen op basis van tribocharging, een oppervlakte fenomeen. De mate waarin mineralen vatbaar voor tribocharging zijn is in sommige gevallen kunnen worden voorspeld via raadpleging van een tribo-serie, maar in het geval van complexe minerale ertsen, vaak moet in de praktijk worden bepaald empirisch. Een samenvatting van de eigenschappen van de tribocharging voor de monsters getest wordt hieronder weergegeven in Tabel 5.
Tabel 5. Samenvatting van tribocharging gedrag voor grote elementen. POS = geladen positief, NEG = negatief in rekening gebracht.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Monster 1 | Pos | Neg | Neg | Neg | Pos |
| Monster 2 | Neg | Pos | Neg | N/a | N/a |
| Monster 3 | Pos | Neg | N/a | Neg | Pos |
| Monster 4 | Pos | N/a | Neg | Neg | Pos |
Droge verwerking met de STET separator biedt mogelijkheden om waarde te genereren voor bauxiet- en aluminiumproducenten. Het gebruik van bauxietafzettingen van lagere kwaliteit kan lagere mijnbouwkosten mogelijk maken door de stripratio's te verlagen en door de productie van staarten te verminderen. Bovendien, de voorbewerking van bauxietertsen door droge tribo-elektrostatische scheiding kan leiden tot een betere rendabiliteit van aluminiumraffinage door hogere kwaliteiten bauxiet aan het raffinageproces te leveren, of door het verminderen van de volumes rode modder gegenereerd. Bovendien, hoger aluminiumgehalte in rode modder kan opwerking. Een samenvatting van de ideale eigenschappen voor metallurgisch bauxiet van metallurgische kwaliteit wordt gepresenteerd, evenals een samenvatting van het voordeel van de STET-separator, hieronder in Tabel 6.
Tabel 6. Samenvatting van de ideale kenmerken voor metallurgisch bauxiet van metallurgische kwaliteit.5
| Ideale rangkarakteristiek | Impact als onvoldoende | Waargenomen met STET-scheiding |
|---|---|---|
| Lage "reactieve silica" (>1,5% - <3.0%) (kaolinite) | Verhoogt het bijtende gebruik, een kritische factor voor bedrijfskosten. | Vermindering van het totaal aantal silica's |
| Hoog uitheerbaar aluminiumoxide | Verhoogt de kapitaal- en exploitatiekosten voor mijnbouw, verwerking en verwijdering van modder. | Toename van aluminiumoxide |
| Laag organische koolstof | Verhoogt de bedrijfskosten door de efficiëntie van de installatie te verlagen. | |
| Lage boehmite (<3%) | Sluit verwerking bij lage temperaturen uit die kapitaal- en bedrijfskosten kunnen verhogen. | |
| Lage goethite (draaglijk in een hoge temperatuur plant of met hoge hematiet) | Vertraagt verduidelijking, verlaagt de productkwaliteit en verhoogt het verlies van aluminiumoxide via moddercircuit. | Vermindering van het totale ijzergehalte |
| Laag vocht (kan hinderlijk stof veroorzaken als het te laag is) | Verhoogt de kapitaalkosten (grotere verdampingsfaciliteit), Brandstofverbruik, Verzendkosten. | |
| IJzergehalte (idealiter >5%-<15%) | Laag ijzer kan de productkwaliteit verlagen. Hoog ijzer verdunt aluminiumoxidegehalte van bauxiet. | Vermindering van het totale ijzergehalte |
| Laag kwarts | Verhoogt onderhoudskosten (pijpslijtage). Verhoogt het bijtende gebruik in hoge temperatuur planten. | Vermindering van het totaal aantal silica's |
| Lage onzuiverheden en spoorelementen | Kan de procesefficiëntie verlagen (Zwavel, Chloor, Calcium) en metaalkwaliteit (Gallium, Zink, Vanadium, Fosfor). | |
| Zacht en friable | Verhoogt de kosten voor mijnbouw en slijpen. | |
| Lost gemakkelijk op | Verhoogt kapitaal (grotere vergistingsapparatuur) en exploitatiekosten. | |
| Lage titania | Kan het bijtende gebruik in hoge temperatuurinstallaties verhogen. | Vermindering van titania |
| Lage carbonaten | Kan speciale verwerking vereisen. |
Conclusie
Tribo-elektrostatische scheiding werd aangetoond als een effectieve methode voor het genereren van een hoogwaardig bauxieterts voor gebruik in de productie van aluminiumoxide. Testen met de STET benchtop separator toonde significante beweging van Al2O3 aan met de meeste geteste monsters. In drie van de vier door STET geteste monsters, aanzienlijke verkeer van Al2O3 werd waargenomen. Bovendien, de andere belangrijke elementen van Fe2O3, SiO2 en TiO2 vertoonden in de meeste gevallen significante scheiding. Droge verwerking met de STET separator biedt mogelijkheden om waarde te genereren voor bauxiet- en aluminiumproducenten.
Verwijzingen
1. Blin, P & Dion-Ortega Dion-Ortega, A (2013) Hoog en droog, CIM Magazine, vol. 8, geen. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Herziening van de methoden voor elektrische scheiding, Deel 1: Fundamentele aspecten, Mineralen & Metallurgische Processing, vol. 17, geen. 1 pp 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Herziening van de methoden voor elektrische scheiding, Deel 2: Praktische overwegingen, Mineralen & Metallurgische Processing, vol. 17, geen. 1 pp 139–166.
4. Ralston O. (1961) Elektrostatische scheiding van gemengde korrelvaste vaste stoffen, Uitgeverij Elsevier, uit print.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi Trivedi, Nikhil C; Barker, James M.; Krukowski Krukowski, Stanley T.; Industriële mineralen en rotsen: Grondstoffen, Markten, en gebruikt 7e editie, (2006), Pagina 237.
