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Resumo
ST equipamento & Tecnologia, LLC (SSE3) desenvolveu um sistema de processamento de separação tribo-eletrostática da correia que forneça a indústria de processamento mineral um meio de beneficiar materiais finos com uma tecnologia inteiramente seca. Em contraste com outros processos de separação eletrostática que são tipicamente limitados a partículas maiores que 75 μm de tamanho, o separador de correia triboelétrico é serido idealmente para a separação de muito fino (<1µm) a moderadamente grossa (300µm) partículas com throughput muito alto. A tecnologia triboelétrico do separador da correia foi usada para separar uma escala larga dos materiais que incluem a cinza de mosca da combustão de carvão, calcita/quartzo, talco/Magnesita, barita/quartzo, e feldspato/quartzo. Os resultados da separação são apresentados descrevendo o comportamento do tribo-carregamento para minerais da bauxita.
Introdução
A falta de acesso à água potável está se tornando dos principais fatores que afetam a viabilidade de projetos de mineração ao redor do mundo. De acordo com Hubert Fleming, ex-diretor global para Hatch água, "De todos os projetos de mineração do mundo que foram parou ou diminuiu no ano passado, tem sido, em quase 100% dos casos, um resultado de água, directa ou indirectamente ". 1 os métodos de processamento mineral secos oferecem uma solução para este problema iminente.
Secos métodos tais como a separação eletrostática eliminará a necessidade de água fresca, e oferecem o potencial para reduzir custos. Métodos de separação elétrica que utilizam o contato, ou tribo-Electric, o carregamento são particularidade interessante devido ao seu potencial para separar uma grande variedade de misturas que contenham condutores, Isolamento, e partículas semicondutoras.
O carregamento de tribo-Electric ocorre quando discreto, partículas dissimilares colide com um outro, ou com uma terceira superfície, resultando em uma diferença de carga superficial entre os dois tipos de partícula. O sinal e a magnitude da diferença de carga dependem parcialmente da diferença na afinidade de elétrons (ou função de trabalho) entre os tipos de partícula. A separação pode então ser conseguida usando um campo elétrico externamente aplicado.
A técnica foi utilizada industrialmente em separadores verticais de tipo de queda livre. Em separadores de queda livre, as partículas primeiro adquirem carga, em seguida, caem por gravidade através de um dispositivo com eletrodos opostos que aplicam um campo elétrico forte para desviar a trajetória das partículas de acordo com o sinal e magnitude de sua carga superficial. 2 separadores de queda livre podem ser eficazes para partículas grosseiras, Mas não são eficazes no manuseio de partículas mais finas do que sobre 0.075 Para 0.1 mm. 3,4 um dos desenvolvimentos os mais prometedores novos em separações minerais secas é o separador tribo-eletrostático da correia. Esta tecnologia alargou a gama de tamanho de partícula às partículas mais finas que as tecnologias convencionais de separação eletrostática, para a faixa, onde somente a flotação tem sido bem sucedida no passado.
Tribo-separação de correias eletrostáticas
Na tribo-separador de correia eletrostática (Figura 1 e figura 2), material é alimentado na abertura fina 0.9 – 1.5 cm entre dois eletrodos planares paralelos. As partículas triboelectrically são cobradas pelo contato interpartícula. Por exemplo, no caso da combustão de carvão cinza de mosca, uma mistura de partículas de carbono e partículas minerais, o carbono carregado positivamente e o mineral negativamente carregado são atraídos para eletrodos opostos. As partículas são então arrastadas por um cinto de malha aberta em movimento contínuo e veiculadas em direções opostas. A correia move as partículas adjacentes de cada eletrodo em direção a lados opostos do separador. O campo elétrico só precisa mover as partículas uma fração minúscula de um centímetro para mover uma partícula de uma esquerda-mover-se para um fluxo direita-mover. O fluxo de corrente contrária das partículas de separação e o carregamento triboeléctrico contínuo por colisões carbono-minerais fornecem para uma separação do multi-estágio e resultados na pureza e na recuperação excelentes em uma unidade da único-passagem. A velocidade de cintura alta também permite que a quantidade do altíssima, até 40 toneladas / hora em um único separador. Controlando vários parâmetros de processo, tais como a velocidade da correia, ponto de alimentação, abertura do eletrodo e taxa de alimentação, o dispositivo produz a cinza de mosca de baixo carbono no conteúdo de carbono de 2 % ± 0.5% das cinzas de mosca alimentação variando em carbono de 4% para mais 30%.
O projeto do separador é relativamente simples.. O cinto e rolos associados são as únicas partes móveis. Os eletrodos são estacionários e composto de um material durável apropriadamente. O cinto é feito de material plástico. O comprimento do eletrodo de separador é aproximadamente 6 metros (20 ft.) e a largura 1.25 metros (4 ft.) unidades comerciais de tamanho completo. O consumo de energia é menor do que 2 quilowatt-hora por tonelada de material processado com maior parte da energia consumida por dois motores dirigindo o cinto.
O processo é totalmente seco, Não requer nenhum material adicional e produz sem emissões resíduos de água ou ar. No caso de carbono de separações de cinza de mosca, a recuperação dos materiais consiste de cinza de mosca, reduzida no teor de carbono para níveis adequados para uso como uma adição pozolânico em concreto, e uma fração de carbono elevado que pode ser queimada na eletricidade gerando planta. Utilização de ambos os fluxos de produto fornece um 100% solução para problemas de eliminação de cinzas volantes. Para separações minerais, processamento de bauxita, por exemplo, o separador fornece uma tecnologia para reduzir o uso de água, prolongar a vida de reserva e/ou recuperar e reprocessar rejeitos.
O separador de correia tribo-eletrostática é relativamente compacto. Uma máquina projetada para processar 40 toneladas / hora são aproximadamente 9.1 metros (30 ft.) longo, 1.7 metros (5.5 ft.) ampla e 3.2 metros (10.5 ft.) alta. O equilíbrio necessário de planta consiste em sistemas para transportar material seco e para o separador. A compacidade do sistema permite flexibilidade em projetos de instalação.
A tecnologia de separação tribo-eletrostática da correia é robusta e industrialmente comprovada, e foi aplicado primeiramente industrialmente ao processamento da cinza de mosca da combustão de carvão em 1995. A tecnologia é eficaz na separação de partículas de carbono da combustão incompleta do carvão, de partículas minerais aluminossilicato vidrados na cinza de mosca. A tecnologia tem sido fundamental no sentido de permitir reciclagem da cinza de mosca a rica em minerais como substituto na produção de concreto de cimento. Desde 1995, sobre 20,000,000 toneladas de cinzas de mosca foi processada pelo 19 tribo-separadores de correias eletrostáticas instalados nos EUA, Canadá, REINO UNIDO, Polônia, e Coréia do Sul. A história industrial da separação da cinza de mosca é alistada em Tabela 1.
Tabela 1. Aplicação industrial da separação tribo-eletrostática da correia para a cinza de mosca
| Utilitário de / Estação de poder | Localização | Início das operações comerciais | Detalhes da instalação |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – estação Roxboro | Carolina do Norte EUA | 1997 | 2 Separadores de |
| Energia de Talen- Margens de Brandon | Maryland EUA | 1999 | 2 Separadores de |
| Scottish Power- Estação Longannet | Scotland UK | 2002 | 1 Separador de |
| Jacksonville elétrico-St. Parque da potência do Rio de Johns | Flórida EUA | 2003 | 2 Separadores de |
| Poder elétrico de Mississippi Sul-R. D. Amanhã | Estados Unidos da América Mississippi | 2005 | 1 Separador de |
| Nova Brunswick poder-Belledune | Canadá New Brunswick | 2005 | 1 Separador de |
| RWE npower-Didcot estação | Reino Unido Inglaterra | 2005 | 1 Separador de |
| Estação de metrô Talen Energy-Brunner Island | Pensilvânia-EUA | 2006 | 2 Separadores de |
| Tampa curva elétrica-grande estação | Flórida EUA | 2008 | 3 Separadores de dois-Pass eliminação |
| RWE npower-Aberthaw estação | País de Gales UK | 2008 | 1 Separador de |
| Estação de energia-West Burton FED | Reino Unido Inglaterra | 2008 | 1 Separador de |
| ZGP (Lafarge cimento/Ciech Janikosoda JV) | Polônia | 2010 | 1 Separador de |
| Poder de sudeste de Coreia- Yeongheung | Coreia do Sul | 2014 | 1 Separador de |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polônia | 2018 | 1 Separador de |
| Cimento taiheiyo Company-Chichibu | Japão | 2018 | 1 Separador de |
| Armstrong Fly Ash- Cimento da águia | Filipinas | Agendada 2019 | 1 Separador de |
| Poder de sudeste de Coreia- Suspensão | Coreia do Sul | Agendada 2019 | 1 Separador de |
Tribo-separação eletrostática de minerais de bauxita
ST equipamentos & Tecnologia (SSE3) realizada escala de bancada seca tribo-teste de separação eletrostática em várias amostras de minerais de bauxita. As amostras estão listadas abaixo em Tabela 2.
Tabela 2. Propriedades de amostras de bauxita testadas pela STET
| Descrição | Produto desejado & Objetivos | |
|---|---|---|
| Amostra 1 | ROM bauxita | Recuperação de Al2O3 Reduza SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Amostra 2 | Plk (Khondalita parcialmente Lateritized) | Recuperação de Al2O3 Reduza SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Amostra 3 | Lama vermelha | Fe2O3 recuperação Reduza SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Amostra 4 | ROM bauxite slimes | Recuperação de Al2O3 Reduza SiO2, Fe2O3, TiO2 |
A composição química para todas as amostras de alimentos e produtos separados foi medida por fluorescência de raios X (XRF) usando um sistema WD-XRF. Os resultados da análise química para as amostras de ração são mostrados Tabela 3.
Tabela 3. Propriedades químicas de amostras de bauxita testadas pela STET
| Al2O3 WT.% | Fe2O3 WT.% | SiO2 WT.% | SiO2 WT.% | LOI WT.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Amostra 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Amostra 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Amostra 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Amostra 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
O tamanho das partículas foi medido por medição de tamanho de partícula laser utilizando dispersão pneumática seca. Os resultados para as amostras de ração são mostrados Tabela 4.
Tabela 4. Tamanho das partículas das amostras de bauxita testadas pelo STET
| D10 Mícron | D50 Mícron | D90 Mícron | D90 Mícron |
|
|---|---|---|---|---|
| Amostra 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Amostra 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Amostra 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Amostra 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
As amostras foram separadas por meio do separador de bancada STET. O separador do de bancada é usado para a seleção para a evidência do carregamento tribo-eletrostático e para determinar se um material é um bom candidato para o beneficiamento eletrostático. A principal diferença entre o separador de bancada e os separadores de escala-piloto e de escala comercial é que o comprimento do separador de bancada é aproximadamente 0.4 vezes o comprimento das unidades de escala piloto e comercial. Como a eficiência do separador é uma função do comprimento do eletrodo, testes em escala de bancada não podem ser usados como substitutos para testes em escala piloto. O teste da escala piloto é necessário para determinar a extensão da separação que o processo de STET pode conseguir, e para determinar se o processo de STET pode cumprir os alvos do produto taxas de alimentação dadas. Ao invés, o separador de bancada é usado para descartar materiais candidatos que não são susceptíveis de demonstrar qualquer separação significativa no nível da escala-piloto. Os resultados obtidos na escala de bancada serão não otimizados, e a separação observada é menor do que o que seria observado em um separador de tamanho comercial STET.
O teste com o separador do de bancada de STET demonstrou o movimento significativo de Al2O3 com a maioria das amostras testadas. Em três das quatro amostras testadas pelo STET, movimento substancial de Al2O3 foi observado. Além disso, os outros elementos principais de Fe2O3, SiO2 e TiO2 demonstraram movimento significativo na maioria dos casos. Em Sample 1, Amostra 3 e amostra 4, o movimento de perda na ignição (KO.) seguiu o movimento de Al2O3. O movimento dos elementos principais é mostrado abaixo em Figura 5.
O separador de STET é um processo de separação física e separa seletivamente as fases minerais baseadas no tribocharging, um fenômeno de superfície. O grau em que os minerais são suscetíveis ao tribocharging é em alguns casos capaz de ser previsto através da consulta de uma série triboelétrico, Mas no caso de minérios minerais complexos, muitas vezes na prática deve ser determinada empiricamente. Um resumo das propriedades de tribocharging para as amostras testadas é mostrado abaixo em Tabela 5.
Tabela 5. Resumo do comportamento de tribocarga para os principais elementos. PDV = cobrado positivo, NEG = cobrado negativo.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | KO. | |
|---|---|---|---|---|---|
| Amostra 1 | Pos | Negativo | Negativo | Negativo | Pos |
| Amostra 2 | Negativo | Pos | Negativo | N/A N/A | N/A N/A |
| Amostra 3 | Pos | Negativo | N/A N/A | Negativo | Pos |
| Amostra 4 | Pos | N/A N/A | Negativo | Negativo | Pos |
O processamento a seco com o separador STET oferece oportunidades para gerar valor para os produtores de bauxita e alumínio. A utilização de depósitos de bauxita de grau inferior pode permitir custos de mineração mais baixos, reduzindo os índices de descascamento e pela redução da geração de rejeitos. Além disso, a pré-processamento de minérios de bauxita pela separação triboeletrástica seca pode resultar em uma economia melhorada do refino de alumínio, fornecendo graus mais altos de bauxita ao processo de refino, ou reduzindo os volumes de lama vermelha gerados. Além disso, maior teor de alumínio na lama vermelha pode permitir o reprocessamento. Um resumo das características ideais para a bauxita metalúrgica de grau é apresentado, bem como um resumo do benefício do separador STET, abaixo em Tabela 6.
Tabela 6. Resumo das características ideais para a bauxita metalúrgica de grau.5
| Característica ideal da classe | Impacto se inadequado | Observado com separação stet |
|---|---|---|
| Baixa "sílica reativa" (>1,5% - <3.0%) (kaolinite) | Aumenta o uso cáustico, um fator de custo operacional crítico. | Redução da sílica total |
| Alta alumina extraível | Aumenta o capital e os custos operacionais para a mineração, processamento e eliminação de lama. | Aumento da alumina |
| Baixo carbono orgânico | Aumenta os custos operacionais, reduzindo a eficiência da planta. | |
| Boehmite baixo (<3%) | Impede o processamento de baixas temperaturas que pode aumentar o capital e os custos operacionais. | |
| Goethite baixo (tolerável em uma planta de alta temperatura ou com alta hematita) | Retarda esclarecimentos, reduz a qualidade do produto e aumenta a perda de alumina através do circuito de lama. | Redução do ferro total |
| Baixa umidade (pode criar a poeira do incômodo se demasiado baixo) | Aumenta os custos de capital (maior facilidade de evaporação), consumo de combustível, custos de envio. | |
| Conteúdo de ferro (Idealmente > 5%-<15%) | O baixo ferro pode abaixar a qualidade de produto. Ferro alto dilui o teor de alumina da bauxita. | Redução do ferro total |
| Baixo quartzo | Aumenta os custos de manutenção (desgaste da tubulação). Aumenta o uso cáustico em plantas de alta temperatura. | Redução da sílica total |
| Baixas impurezas e oligoelementos | Pode reduzir a eficiência do processo (Enxofre, Cloro, Cálcio) e qualidade do metal (Gálio, Zinco, Vanádio, Fósforo). | |
| Macio e friável | Aumenta os custos de mineração e moagem. | |
| Dissolve-se prontamente | Aumenta o capital (maior equipamento de digestão) e custos operacionais. | |
| Baixa Titânia | Pode aumentar o uso cáustico em plantas de alta temperatura. | Redução da Titânia |
| Carbonatos baixos | Pode exigir o processamento especial. |
Conclusão
A separação tribo-eletrostática foi demonstrada como um método efetivo para a geração de minério de bauxita de alto grau para uso em produção de alumina. O teste com o separador do de bancada de STET demonstrou o movimento significativo de Al2O3 com a maioria das amostras testadas. Em três das quatro amostras testadas pelo STET, movimento substancial de Al2O3 foi observado. Além disso, os outros elementos principais de Fe2O3, SiO2 e TiO2 demonstraram separação significativa na maioria dos casos. O processamento a seco com o separador STET oferece oportunidades para gerar valor para os produtores de bauxita e alumínio.
Referências
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Alto e seco, CIM Magazine, Vol.. 8, Não. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Louriene Roa, K, & Forssberg, K (2000), Revisão de métodos de separação elétrica, Parte 1: Aspectos fundamentais, Minerais & Processamento metalúrgico, Vol.. 17, Não. 1 pp 23-36 pp 23-36.
3. Manouchehri, H, Louriene Roa, K, & Forssberg, K (2000), Revisão de métodos de separação elétrica, Parte 2: Considerações práticas, Minerais & Processamento metalúrgico, Vol.. 17, Não. 1 pp 139-166 pp 139-166.
4. Ralston O Ralston O. (1961) Separação eletrostática de sólidos granulares mistos, Editora Elsevier, fora de catálogo.
5. Kogel, Jessica Elzea Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C Nikhil C; Barker, James M James M; Krukowski Krukowski, O Stanley T.; Minerais industriais e rochas: Commodities, Mercados, e usa a 7ª edição, (2006), Página de vídeo 237.
