Wybierz język:
Abstrakcja
ST Wyposażenie & Technologia, LLC (STET) opracowała trójelektrostatyczny system przetwarzania separacji pasów, który zapewnia przemysłowi przetwórstwa mineralnego środki do wzbogacania drobnych materiałów w całkowicie suchą technologię. W odróżnieniu od innych elektrostatycznych procesów separacji, które są zazwyczaj ograniczone do cząstek większych niż 75 μm w rozmiarze, Separator taśmowy tryboelektryczny idealnie nadaje się do oddzielania bardzo drobnych (<1µm) do umiarkowanie grubej (300µm) cząstek o bardzo dużej przepustowości. Technologia separatorów taśmowych triboelektrycznych została wykorzystana do oddzielenia szerokiej gamy materiałów, w tym popiołu do spalania węgla, Kalcyt/kwarc, Talk/magnezyt, Baryt/kwarcowy, i skalspar/kwarc. Wyniki separacji prezentowane są opisujące zachowanie trybo-ładowania dla minerałów bauxitu.
Wprowadzenie
Brak dostępu do świeżej wody staje się głównym czynnikiem wpływającym na możliwości wyszukiwania projektów na całym świecie. Według Huberta Fleming, były dyrektor globalnego dla kreskowania wody, "Z wszystkich projektów górniczych na świecie, które albo zostały zatrzymane lub zwolnił w ubiegłym roku, to było, w prawie 100% przypadków, w wyniku wody, bezpośrednio lub pośrednio ". 1 metody suchego przetwarzania mineralnego oferują rozwiązanie tego problemu..
Suchych metod, takich jak elektrostatycznej separacji wyeliminuje potrzebę świeżej wody, i oferują możliwość zmniejszenia kosztów. Metody separacji elektrycznej wykorzystujące kontakt, lub Tribo-elektryczne, są szczególnie interesujące ze względu na ich potencjał do oddzielenia szerokiej gamy mieszanin zawierających przewodzące, Izolacyjne, i półprzewodzących cząstek.
Tribo-elektryczne ładowanie występuje, gdy dyskretne, niepodobne cząstki zderzą się ze sobą, lub z trzecią powierzchnią, w wyniku różnicy między dwoma rodzajami cząstek. Znak i wielkość różnicy obciążenia zależy częściowo od różnicy w powinowactwie elektronów (lub funkcji pracy) między rodzajami cząstek. Separację można następnie osiągnąć za pomocą zewnętrznie zastosowanego pola elektrycznego.
Technika ta została wykorzystana przemysłowo w pionowych separatorów typu Free-Fall. W separatorach swobodnego upadku, cząstki najpierw nabyć ładunek, następnie spaść grawitacyjnie przez urządzenie z przeciwstawnymi elektrodami, które stosują silne pole elektryczne, aby odwrócić trajektorię cząstek zgodnie ze znakiem i wielkością ich ładunku powierzchniowego. 2 separatory swobodnego upadku mogą być skuteczne w przypadku grubych cząstek, ale nie są skuteczne w obsłudze cząstek drobniejsze niż o 0.075 do 0.1 mm. 3, 4 jednym z najbardziej obiecujących zmian w suchych separacjach mineralnych jest Tribo-elektrostatyczny separator taśmowy. Technologia ta ma rozszerzone spektrum wielkości cząstek do drobniejsze cząstki niż konwencjonalne elektrostatycznej separacji technologii, w zakresie, gdzie tylko flotacji odniosły sukces w przeszłości.
Tribo-elektrostatyczna separacja pasów
W trójelektrostatycznym separatorze pasów (Postać 1 i rysunek 2), materiał jest podawany do cienkie szczeliny 0.9 – 1.5 cm między dwiema równoległymi elektrodami płaskimi. Cząsteczki triboelectrically są pobierane przez interparticle kontakt. Na przykład, w przypadku spalania węgla Popioły lotne, mieszaniny cząstek węgla i cząstek mineralnych, dodatnio naładowane węgla i minerałów ujemnie naładowane są przyciągane do przeciwnych elektrod. Cząstki są następnie przetoczyły się ciągłym ruchomym paskiem z otwartym siatką i przenoszony w przeciwnych kierunkach. Pas przechodzi obok każdej elektrody kierunku przeciwległych końcach separator cząstek. Pole elektryczne trzeba tylko przenieść cząstki maleńkiej frakcji centymetra, aby przenieść cząstki z lewej-przesuwając się do prawego strumienia. Licznik prądu Prąd oddzielający cząstki i ciągłe tryboelektryczny ładowania przez zderzaczy mineralnych węgla przewiduje wielostopniowe separacji i wyniki w doskonałej czystości i odzysku w jednostce jednoprzebiegowej. Prędkość taśmy wysokiej umożliwia również bardzo wysokiej przepustowości, do 40 ton na godzinę na separator pojedynczej. Poprzez kontrolowanie różnych parametrów procesu, takie jak prędkość taśmy, feedpoint, odstęp elektrod i posuw, urządzenie wytwarza niskoemisyjnych Popioły o zawartości węgla 2 % ± 0.5% z pasz latać popiołów w węgla z 4% ponad 30%.
Jest stosunkowo prosta konstrukcja separatora. Taśmy i rolki związane są tylko ruchomych części. Elektrody są stacjonarne i składa się z odpowiednio wytrzymały materiał. Pasek jest wykonany z tworzywa sztucznego. Długość elektrody separatora jest około 6 metrów (20 metrów.) i szerokość 1.25 metrów (4 metrów.) dla pełnego rozmiaru jednostek handlowych. Pobór mocy jest mniejszy niż 2 kilowatogodzinę za tonę materiału przetworzone większość energii zużywanej przez dwa silniki jazdy pasa.
Proces ten jest całkowicie suchy, wymaga nie dodatkowych materiałów i daje nie odpadów emisji wodą lub powietrzem. W przypadku węgla z popiołu lotnego rozbarwień, Odzyskane materiały składają się z popiołów zredukowane w zawartości węgla do poziomów, które nadaje się do użytku jako pucolanowy domieszki do betonów, i frakcji węgla, które mogą być spalane na energię elektryczną generowania roślin. Wykorzystanie obu strumieni produkt zapewnia 100% rozwiązanie problemów utylizacji popiołu lotnego. Do separacji minerałów, przetwarzanie boksytu na przykład, Separator zapewnia technologię zmniejszającą zużycie wody, wydłużenie okresu utrzymywania rezerwy i/lub odzyskanie i ponowne przetworzenie.
Tribo-elektrostatyczny separator taśmowy jest stosunkowo kompaktowy. Maszyny przeznaczone do przetwarzania 40 ton na godzinę jest około 9.1 metrów (30 metrów.) długie, 1.7 metrów (5.5 metrów.) szeroki i 3.2 metrów (10.5 metrów.) wysokie. Koniecznej równowagi roślin składa się z systemów przekazać suchy materiał do i z separatora. Zwartość systemu pozwala na elastyczność w projekty instalacji.
Technologia separacji taśmy elektrostatycznej jest solidna i udowodniona przemysłowo, i został po raz pierwszy zastosowany przemysłowo do przetwarzania popiołu 1995. Technologia ta jest skuteczna w oddzielaniu cząstek węgla od niepełnego spalania węgla, od cząstek mineralnych Glinokrzemianowe szklisty w popiół lotny. Technologia ta odegrała zasadniczą rolę w umożliwieniu recyklingu popiołu muchowego bogatego w minerały jako zamiennika cementu w produkcji betonu. Od 1995, nad 20,000,000 ton popiołu muchowego został przetworzony 19 Tribo-elektrostatyczne separatory taśmowe zainstalowane w USA, Kanada, WIELKA BRYTANIA, Polska, i Korei Południowej. Historia przemysłowa separacji popiołu muchowego jest wymieniona w Tabela 1.
Tabela 1. Przemysłowe zastosowanie Tribo-elektrostatycznego oddzielania taśmy do popiołu muchowego
| Narzędzie / Elektrownia | Lokalizacja | Rozpoczęcie działalności komercyjnej | Szczegóły obiektu |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – stacja Roxboro | Karolina Północna, USA | 1997 | 2 Separatory |
| Talen energii- Brandon Shores | Maryland, Stany Zjednoczone Ameryki | 1999 | 2 Separatory |
| Scottish Power- Stacja Longannet | Szkocja UK | 2002 | 1 Separatora |
| Jacksonville Electric-St. Park energii rzeki Johns | Florida, Stany Zjednoczone Ameryki | 2003 | 2 Separatory |
| South Mississippi Electric Power-R. D. Jutro | Mississippi, Stany Zjednoczone Ameryki | 2005 | 1 Separatora |
| Nowy Brunszwik Power-Belledune | Nowy Brunszwik | 2005 | 1 Separatora |
| Stacja RWE npower-Didcot | Anglia UK | 2005 | 1 Separatora |
| Stacja Talen Energy-Brunner Island | Pensylwania | 2006 | 2 Separatory |
| Tampa Electric-Big Bend stacji | Florida, Stany Zjednoczone Ameryki | 2008 | 3 Separatory Oczyszczanie dwuprzebiegowe |
| RWE npower-stacja Aberthaw | Walii UK | 2008 | 1 Separatora |
| EDF Energy-West Burton Station | Anglia UK | 2008 | 1 Separatora |
| ZGP (Cement Lafarge/CIECH Janikosoda JV) | Polska | 2010 | 1 Separatora |
| Power południowo-wschodniej Korei- Z: jeongheung | Korea Południowa | 2014 | 1 Separatora |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polska | 2018 | 1 Separatora |
| Firma cementowa taiheiyo-Chichibu | Japonia | 2018 | 1 Separatora |
| Popiół mucha Armstrong- Orzeł cement | Filipiny | Zaplanowane 2019 | 1 Separatora |
| Power południowo-wschodniej Korei- Samcheonpo | Korea Południowa | Zaplanowane 2019 | 1 Separatora |
Tribo-elektrostatyczny separacji minerałów Bauxite
Sprzęt do ST & Technologia (STET) przeprowadzono badanie na wielu próbkach minerałów bauxitu w skali stołowej suchej Tribo-elektrostatycznej separacji. Próbki są wymienione poniżej w Tabela 2.
Tabela 2. Właściwości próbek bauxitu przetestowanych przez STET
| Opis | Żądany produkt & Cele | |
|---|---|---|
| Przykładowe 1 | ROM Bauxite | Odzyskiwanie Al2O3 Zmniejsz SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Przykładowe 2 | Plk (Częściowo Lateritized Khondalite) | Odzyskiwanie Al2O3 Zmniejsz SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Przykładowe 3 | Czerwone błoto | Odzyskiwanie Fe2O3 Zmniejsz SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Przykładowe 4 | ROM Bauxite Slimes | Odzyskiwanie Al2O3 Zmniejsz SiO2, Fe2O3, TiO2 |
Skład chemiczny wszystkich pasz i oddzielnych próbek produktu był mierzony przez fluorescencję rentgenowską (XRF) za pomocą systemu WD-XRF. Wyniki analizy chemicznej dla próbek paszowych przedstawiono poniżej w Tabela 3.
Tabela 3. Właściwości chemiczne próbek bauxitu przetestowanych przez STET
| Al2O3 wt .% | Fe2O3 wt .% | SiO2% masy | SiO2% masy | LOI wt .% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Przykładowe 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Przykładowe 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Przykładowe 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Przykładowe 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Wielkość cząstek została zmierzona przez pomiar wielkości cząstek laserowych za pomocą suchej dyspersji pneumatycznej. Wyniki dla próbek paszy przedstawiono poniżej w Tabela 4.
Tabela 4. Wielkość cząstek próbek bauxitu przetestowanych przez STET
| D10 Mikronów | D50 Mikronów | D90 Mikronów | D90 Mikronów |
|
|---|---|---|---|---|
| Przykładowe 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Przykładowe 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Przykładowe 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Przykładowe 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Próbki rozdzielono za pomocą separatora laboratorygo STET. Separator porównawczy jest wykorzystywany do badania przesiewowego w celu sprawdzenia, czy materiał jest dobrym kandydatem do wyładowania elektrostatycznego. Podstawowa różnica między separatorem porównawczym a podziałka w skali pilotażowej i komercyjnej jest taka, że długość separatora do analizy porównawczych wynosi około 0.4 czas trwania pilotażowych i komercyjnych jednostek skali. Ponieważ wydajność separatora jest funkcją długości elektrody, nie może być stosowany jako substytut badań pilotażowych w skali. Badania pilotażowe są niezbędne do określenia zakresu separacji, jaką proces STET może osiągnąć, i ustalenie, czy proces STET może spełniać cele produktowe w ramach podanych stawek paszy. Zamiast, Separator porównawczy służy do wykluczania materiałów kandydujących, które prawdopodobnie nie wykazują znaczącego oddzielenia na poziomie pilotażowym. Wyniki uzyskane w skali stołowej nie będą zoptymalizowane, i zaobserwowana separacja jest mniejsza niż ta, która byłaby przestrzegana na separatorze STET o wielkości komercyjnej.
Badanie z separatorem laboratorowym STET wykazało znaczący ruch Al2O3 z większością badanych próbek. W trzech z czterech próbek badanych przez STET, znaczący przepływ Al2O3 obserwowano. W dodatku, inne główne elementy Fe2O3, SiO2 i TiO2 wykazały znaczący ruch w większości przypadków. W próbce 1, Przykładowe 3 i próbki 4, ruch straty przy zapłonie (LOI) po ruchu Al2O3. Ruch głównych elementów jest pokazany poniżej w Postać 5.
Separator STET jest procesem separacji fizycznej i selektywnie oddziela fazy mineralne w oparciu o triboładowanie, zjawisko powierzchniowe. Stopień, w jakim minerały są podatne na tryboładowanie jest w niektórych przypadkach można przewidzieć poprzez konsultacje z serii tryboelektryczny, ale w przypadku złożonych rud mineralnych, często w praktyce musi być ustalona empirycznie. Podsumowanie właściwości tryboładowujących badanych próbek przedstawiono poniżej w Tabela 5.
Tabela 5. Podsumowanie tribocharging zachowanie dla głównych elementów. POS = naładowany dodatnio, NEG = naładowany ujemnie.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Przykładowe 1 | Poz | Neg | Neg | Neg | Poz |
| Przykładowe 2 | Neg | Poz | Neg | N/a | N/a |
| Przykładowe 3 | Poz | Neg | N/a | Neg | Poz |
| Przykładowe 4 | Poz | N/a | Neg | Neg | Poz |
Suche przetwarzanie z separatorem STET daje możliwość generowania wartości dla boksytu i producentów aluminium. Wykorzystanie osadów bauxitu niższej klasy może pozwolić na niższe koszty wydobycia poprzez redukcję współczynników rozbiórki i zredukowane Wytwarzanie odpadów. W dodatku, wstępne przetwarzanie rudy boksytu poprzez suchą separację tryboelektrostatyczną może skutkować poprawą ekonomiki rafinacji aluminium poprzez dostarczanie wyższych gatunków boksytu do procesu rafinacji, lub poprzez redukcję objętości czerwonego błota wytwarzanego. W dodatku, wyższa zawartość glinu w czerwonym błocie może pozwolić na powtórne przetwarzanie. Przedstawiono podsumowanie idealnych charakterystyk dla boksytu klasy metalurgicznej, jak również Podsumowanie korzyści z separatora STET, poniżej w Tabela 6.
Tabela 6. Podsumowanie idealnych charakterystyk dla boksytu klasy metalurgicznej.5
| Idealna Charakterystyka gatunku | Wpływ, jeśli jest niewystarczający | Obserwowane z separacją STET |
|---|---|---|
| Niska "reaktywna krzemionka" (> 1,5% - <3.0%) (kaolinite) | Zwiększa użycie kaustyki, krytycznym czynnikiem kosztów operacyjnych. | Redukcja całkowitej krzemionki |
| Wysoko ekstrakcyjny tlenku glinu | Podwyższa koszty kapitałowe i operacyjne dla górnictwa, przetwarzanie i usuwanie błota. | Wzrost tlenku glinu |
| Niski poziom węgla organicznego | Wzrost kosztów eksploatacji dzięki zmniejszeniu wydajności zakładu. | |
| Niski boehmitu (<3%) | Wyklucza przetwarzanie niskotemperaturowe, które może zwiększyć koszty kapitałowe i operacyjne. | |
| Niski poziom goethitu (tolerowalne w zakładzie wysokotemperaturowej lub z wysokim hematyt) | Spowalnia klarowanie, obniża jakość produktu i zwiększa utratę tlenku glinu przez obwód błotna. | Redukcja całkowitego żelaza |
| Niska wilgotność (mogą tworzyć uciążliwe kurz, jeśli są zbyt niskie) | Podwyższa koszty kapitałowe (większy obiekt odparowania), zużycie paliwa, koszty wysyłki. | |
| Zawartość żelaza (idealnie > 5%-<15%) | Niskie żelazo może obniżyć jakość produktu. Wysokie żelazo rozcieńcza zawartość tlenku glinu boksytu. | Redukcja całkowitego żelaza |
| Niski kwarc | Zwiększa koszty konserwacji (zużycie rur). Zwiększa zużycie żrące w instalacjach wysokotemperaturowych. | Redukcja całkowitej krzemionki |
| Niskie zanieczyszczenia i pierwiastki śladowe | Może obniżyć efektywność procesu (Siarki, Chloru, Wapnia) i jakości metalu (Galu, Cynku, Wanad, Fosforu). | |
| Miękkie i krucha | Wzrost kosztów wydobycia i szlifowania. | |
| Łatwo się rozpuszcza | Podwyższenie kapitału (większy sprzęt do trawienia) i koszty operacyjne. | |
| Niski Titania | Może zwiększać zużycie żrące w instalacjach wysokotemperaturowych. | Redukcja Titania |
| Niskie węglany | Może wymagać specjalnego przetwarzania. |
Wniosku
Tribo-elektrostatyczna separacja została wykazana jako skuteczna metoda wytwarzania rudy boksytu wysokiej jakości do stosowania w produkcji tlenku glinu. Badanie z separatorem laboratorowym STET wykazało znaczący ruch Al2O3 z większością badanych próbek. W trzech z czterech próbek badanych przez STET, znaczący przepływ Al2O3 obserwowano. W dodatku, inne główne elementy Fe2O3, SiO2 i TiO2 wykazały znaczną separację w większości przypadków. Suche przetwarzanie z separatorem STET daje możliwość generowania wartości dla boksytu i producentów aluminium.
Referencje
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Wysokie i suche, CIM Magazine, do.. 8, nie. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Przegląd metod separacji elektrycznej, Część 1: Podstawowe aspekty, Minerały & Metalurgicznych, do.. 17, nie. 1 PP 23 – 36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Przegląd metod separacji elektrycznej, Część 2: Względy praktyczne, Minerały & Metalurgicznych, do.. 17, nie. 1 PP 139 – 166.
4. Ralston O. (1961) Separacja elektrostatyczna mieszanych brył granulowanych, Firma wydawnicza Elsevier, z druku.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, Jakub M; Krukowski, Nie; Minerały przemysłowe i skały: Towarów, Rynków, i używa 7 Edycja, (2006), Strona 237.
