Selectaţi limba:
Rezumat
SANDUT Echipament & Tehnologie, SRL (STET) a dezvoltat un sistem de prelucrare a separării centurilor tribo-electrostatice care oferă industriei de prelucrare a mineralelor un mijloc de a beneficia de materiale fine cu o tehnologie complet uscată. Spre deosebire de alte procese de separare electrostatică care sunt de obicei limitate la particule cu dimensiuni mai mari de 75μm, separatorul de centură triboelectric este ideal pentru separarea (<1µm) până la moderat grosimi (300µm) particule cu debit foarte mare. Tehnologia separatorului de centură triboelectrică a fost utilizată pentru a separa o gamă largă de materiale, inclusiv cenușa de ardere a cărbunelui, calcit/cuarț, talc/magnezit, barite/cuarț, și feldspar/cuarț. Rezultatele separării sunt prezentate descriind comportamentul de încărcare a tribo-încărcarea pentru mineralele din bauxită.
Introducere
Lipsa accesului la apă dulce devine un factor major care afectează fezabilitatea proiectelor miniere din întreaga lume. Potrivit lui Hubert Fleming, fost director global pentru Hatch Water, "Dintre toate proiectele miniere din lume care fie au fost oprite, fie au fost încetinite în ultimul an., acesta a fost, în aproape 100% a cazurilor, un rezultat al apei, direct sau indirect".1 Metodele de prelucrare a mineralelor uscate oferă o soluție la această problemă iminentă.
Metodele uscate, ar fi separarea electrostatică, vor elimina nevoia de apă proaspătă, și oferă potențialul de a reduce costurile. Metode electrice de separare care utilizează contactul, sau tribo-electrice, de încărcare sunt specifice interesante din cauza potențialului lor de a separa o mare varietate de amestecuri care conțin conductoare, Izolare, particule semiconductoare și semiconductoare.
Încărcarea tribo-electrică are loc atunci când, particule diferite se ciocnesc între ele, sau cu o a treia suprafață, care rezultă într-o diferență de sarcină de suprafață între cele două tipuri de particule. Semnul și amploarea diferenței de sarcină depinde parțial de diferența de afinitate a electronilor (sau funcția de lucru) între tipurile de particule. Separarea poate fi apoi realizată cu ajutorul unui câmp electric aplicat extern.
Tehnica a fost utilizată industrial în separatoare verticale de tip cădere liberă. În separatoarele de cădere liberă, particulele dobândesc mai întâi taxa, apoi se încadrează prin gravitație printr-un dispozitiv cu electrozi opozanți care aplică un câmp electric puternic pentru a devia traiectoria particulelor în funcție de semn și amploarea încărcării lor de suprafață.2 Separatoarele de cădere liberă pot fi eficiente pentru particulele grosiere, dar nu sunt eficiente la manipularea particulelor mai fine decât aproximativ 0.075 pentru a 0.1 mm.3,4 Una dintre cele mai promițătoare noi evoluții în separarea mineralelor uscate este separatorul de centură tribo-electrostatic. Această tehnologie a extins gama de dimensiuni ale particulelor la particule mai fine decât tehnologiile convenționale de separare electrostatică, în intervalul în care numai flotația a avut succes în trecut.
Separarea centurii tribo-electrostatice
În separatorul de centură tribo-electrostatic (Figura 1 și Figura 2), materialul este alimentat în decalajul subțire 0.9 – 1.5 cm între doi electrozi plani paraleli. Particulele sunt practicate triboelectrically de interparticle contact. De exemplu,, în cazul arderii cărbunelui, cenușă zburătoare, un amestec de particule de carbon și particule minerale, carbonul încărcat pozitiv și mineralul încărcat negativ sunt atrase de electrozii opuși. Particulele sunt apoi măturate de o centură continuă în mișcare cu ochiuri deschise și transportate în direcții opuse. Centura se mută particule adiacent la fiecare electrod spre capetele opuse ale separatorul. Câmpul electric trebuie doar să mute particulele o mică fracțiune de centimetru pentru a muta o particulă dintr-o mișcare la stânga într-un flux în mișcare spre dreapta.. Fluxul de contracurent al particulelor de separare și încărcarea triboelectrică continuă prin coliziuni carbon-minerale asigură o separare în mai multe etape și duce la o puritate și recuperare excelentă într-o singură unitate de trecere. Viteza mare, de asemenea, permite cererea foarte mare, până la 40 tone pe oră pe un singur separator. Prin controlul diverse parametrii de proces, cum ar fi viteza curelei, feed punct, decalajul electrodului și viteza de alimentare, aparatul produce cenușă zburătoare cu emisii scăzute de carbon la conținutul de carbon al 2 % ± 0.5% din furaje zbura cenușă variind în carbon de la 4% la peste 30%.
Designul separatorului este relativ simplu. Curea si role asociate sunt doar piesele mobile. Electrozii sunt staționari și compus dintr-un material durabil în mod corespunzător. Centura este fabricată din material plastic. Lungimea electrodului separator este de aproximativ 6 metri (20 ft.) și lățimea 1.25 metri (4 ft.) pentru unități comerciale de dimensiune completă. Consumul de energie este mai mic decât 2 kilowaţi-oră pe tonă de material procesat cu cea mai mare parte a puterii consumate de doua motoare centura de conducere.
Procesul este complet uscat, nu necesită materiale suplimentare și nu produce apă uzată sau emisii atmosferice. În cazul carbonului provenit din separările de cenușă zburătoare, materialele recuperate constau din cenușă zburătoare redusă în conținut de carbon la niveluri adecvate pentru a fi utilizate ca amestec pozzolanic în beton, și o fracție de carbon ridicată, care pot fi arse la centrala electrică. Utilizarea a două fluxuri de produs oferă o 100% soluţie pentru problemele de eliminare cenuși zburătoare. Pentru separări minerale, prelucrarea bauxitei, de exemplu, separatorul oferă o tehnologie pentru a reduce consumul de apă, prelungirea duratei de viață a rezervelor și/sau recuperarea și reprocesarea reziduurilor.
Separatorul de centură tribo-electrostatic este relativ compact. O maşină concepute pentru a prelucra 40 tone pe oră este de aproximativ 9.1 metri (30 ft.) lung, 1.7 metri (5.5 ft.) largă și 3.2 metri (10.5 ft.) mare. Echilibrul necesar al instalației constă în sisteme de transport al materialului uscat către și de la separator. Compactitatea sistemului permite flexibilitate în proiectarea de instalare.
Tehnologia de separare a curelei tribo-electrostatice este robustă și dovedită industrial, și a fost aplicat pentru prima dată industrial la prelucrarea de ardere a cărbunelui zbura cenușă în 1995. Tehnologia este eficientă în separarea particulelor de carbon de arderea incompletă a cărbunelui, din particulele minerale aluminosilicate de sticlă din cenușa zburătoare. Tehnologia a fost esențială în facilitarea reciclării cenușii de muscă bogate în minerale ca înlocuitor de ciment în producția de beton. Din 1995, peste 20,000,000 tone de cenușă zburătoare a fost prelucrată de 19 separatoare de curele tribo-electrostatice instalate în SUA, Canada, Regatul unit, Polonia, și Coreea de Sud. Istoria industrială a separării cenușii zburătoare este Tabel 1.
Tabel 1. Aplicarea industrială a separării centurii tribo-electrostatice pentru cenușă zburătoare
| Utilitate / centrală electrică | Locația | Începerea operațiunilor comerciale | Detalii despre facilitate |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Stația Roxboro | Carolina de Nord Statele Unite ale Americii | 1997 | 2 Separatoare |
| Talen Energie- Brandon Shores | Maryland Statele Unite ale Americii | 1999 | 2 Separatoare |
| Puterea Scoțiană- Stația Longannet | Scoția Marea Britanie | 2002 | 1 Separator |
| Jacksonville Electric-St. Johns River Power Park | Florida Statele Unite ale Americii | 2003 | 2 Separatoare |
| Sud Mississippi Electric Power -R.D. Morrow | Mississippi Statele Unite ale Americii | 2005 | 1 Separator |
| New Brunswick Power-Belledune | New Brunswick Canada | 2005 | 1 Separator |
| Stația RWE npower-Didcot | Anglia Marea Britanie | 2005 | 1 Separator |
| Stația Insula Talen Energy-Brunner | Pennsylvania Statele Unite ale Americii | 2006 | 2 Separatoare |
| Stația Tampa Electric-Big Bend | Florida Statele Unite ale Americii | 2008 | 3 Separatoare scavenging cu două pase |
| Stația RWE npower-Aberthaw | Țara Galilor Marea Britanie | 2008 | 1 Separator |
| Stația EDF Energy-West Burton | Anglia Marea Britanie | 2008 | 1 Separator |
| ZGP (Ciment Lafarge /Ciech Janikosoda JV) | Polonia | 2010 | 1 Separator |
| Coreea de Sud-Est Power- Yeongheung | Coreea de Sud | 2014 | 1 Separator |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polonia | 2018 | 1 Separator |
| Taiheiyo Ciment Company-Chichibu | Japonia | 2018 | 1 Separator |
| Armstrong Fly Ash- Eagle Ciment | Filipine | Programată 2019 | 1 Separator |
| Coreea de Sud-Est Power- Samcheonpo | Coreea de Sud | Programată 2019 | 1 Separator |
Separarea tribo-electrostatică a mineralelor din bauxită
Echipament de ST & Tehnologie (STET) efectuat bancă scară uscată tribo-electrostatică de separare de testare pe mai multe probe de minerale bauxită. Eșantioanele sunt enumerate mai jos în Tabel 2.
Tabel 2. Proprietățile probelor de bauxită testate de STET
| Descrierea / | Produs dorit & Obiectivele | |
|---|---|---|
| Eşantion 1 | ROM Bauxită | Recuperarea Al2O3 Reducere SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Eşantion 2 | Plk (Khondalite parțial lateritizate) | Recuperarea Al2O3 Reducere SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Eşantion 3 | Noroi roșu | Recuperare Fe2O3 Reducere SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Eşantion 4 | ROM Bauxite Slimes | Recuperarea Al2O3 Reducere SiO2, Fe2O3, TiO2 |
Compoziția chimică pentru toate furajele și eșantioanele de produse separate a fost măsurată prin fluorescență cu raze X (XRF) utilizând un sistem WD-XRF. Rezultatele analizei chimice pentru probele de furaje sunt prezentate mai jos în Tabel 3.
Tabel 3. Proprietățile chimice ale probelor de bauxită testate de STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Eşantion 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Eşantion 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Eşantion 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Eşantion 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Dimensiunea particulelor a fost măsurată prin măsurarea dimensiunii particulelor laser cu ajutorul dispersiei pneumatice uscate. Rezultatele pentru probele de furaje sunt prezentate mai jos în Tabel 4.
Tabel 4. Dimensiunea particulelor probelor de bauxită testate de STET
| D10 Microni | D50 Microni | D90 Microni | D90 Microni |
|
|---|---|---|---|---|
| Eşantion 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Eşantion 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Eşantion 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Eşantion 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Eșantioanele au fost separate cu ajutorul separatorului de bancă STET. Separatorul de bancă este utilizat pentru depistarea dovezilor de încărcare tribo-electrostatică și pentru a determina dacă un material este un candidat bun pentru beneficiile electrostatice. Diferența principală dintre separatorul de pe banchetă și separatoarele la scară pilot și la scară comercială este că lungimea separatorului de pe bancă este de aproximativ 0.4 ori lungimea unităților la scară pilot și la scară comercială. Deoarece eficiența separatorului este o funcție a lungimii electrodului, testarea la scară de bancă nu poate fi utilizată ca înlocuitor pentru testarea la scară pilot. Testarea la scară pilot este necesară pentru a determina gradul de separare pe care procesul STET îl poate, și pentru a determina dacă procesul STET poate îndeplini obiectivele produsului în conformitate cu ratele de. În schimb,, separatorul de pe banchetă este utilizat pentru a exclude materialele candidate care sunt puțin probabil să demonstreze o separare semnificativă la nivelul scării pilot. Rezultatele obținute pe scala de pe bancă vor fi neoptime, și separarea observată este mai mică decât cea care ar fi observată pe un separator STET de dimensiuni comerciale.
Testarea cu separatorul de bancă STET a demonstrat o mișcare semnificativă a Al2O3, majoritatea probelor testate. În trei din cele patru probe testate de STET, s-a observat o mișcare substanțială a Al2O3. în plus, celelalte elemente majore ale Fe2O3, SiO2 și TiO2 au demonstrat mișcări semnificative în majoritatea cazurilor. În Eșantion 1, Eşantion 3 și Eșantion 4, mișcarea pierderii la aprindere (LOI) a urmat mișcarea Al2O3. Mișcarea elementelor majore este prezentată mai jos în Figura 5.
Separatorul STET este un proces de separare fizică și separă selectiv fazele minerale pe baza triboîncărcării, un fenomen de suprafață. Gradul în care mineralele sunt susceptibile la tribocarare poate fi, în unele cazuri, prezisă prin consultarea unei serii triboelectrice, dar în cazul minereurilor minerale complexe, adesea în practică trebuie să fie determinată empiric. Un rezumat al proprietăților de triboîncărcare pentru eșantioanele testate este prezentat mai jos în Tabel 5.
Tabel 5. Rezumatul comportamentului de tribocarging pentru elemente majore. POS = încărcat pozitiv, NEG = negativ încărcat.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Eşantion 1 | Pos | Neg | Neg | Neg | Pos |
| Eşantion 2 | Neg | Pos | Neg | N/a | N/a |
| Eşantion 3 | Pos | Neg | N/a | Neg | Pos |
| Eşantion 4 | Pos | N/a | Neg | Neg | Pos |
Prelucrarea uscată cu separatorul STET oferă oportunități de a genera valoare pentru producătorii de bauxită și aluminiu. Utilizarea zăcămintelor de bauxită de calitate inferioară poate permite reducerea costurilor miniere prin reducerea ratelor de separare și prin reducerea generării de reziduuri. în plus, preprocesarea bauxită saues prin separarea triboelectrostatică uscată poate duce la îmbunătățirea economiei rafinării aluminiului prin furnizarea de grade mai mari de bauxită procesului de rafinare, sau prin reducerea volumelor de noroi roșu generate. în plus, un conținut mai mare de aluminiu în noroi roșu poate permite reprocesarea. Se prezintă un rezumat al caracteristicilor ideale pentru bauxita metalurgică, precum și un rezumat al beneficiului separatorului STET, de mai jos în Tabel 6.
Tabel 6. Rezumatul caracteristicilor ideale pentru bauxita metalurgică.5
| Caracteristica gradului ideal | Impact dacă este inadecvat | Observat cu separarea STET |
|---|---|---|
| "Silice reactivă" scăzută ("1,5% - <3.0%) (kaolinite) | Crește utilizarea caustică, un factor critic de cost de exploatare. | Reducerea siliciului total |
| Alumină extractibilă ridicată | Crește costurile de capital și de exploatare pentru minerit, prelucrarea și eliminarea nămolului. | Creșterea aluminei |
| Emisii reduse de carbon organic | Crește costurile de exploatare prin reducerea eficienței instalației. | |
| Boehmite joase (<3%) | Exclude prelucrarea la temperatură scăzută, care poate crește costurile de capital și de exploatare. | |
| Goethite scăzut (tolerabil într-o instalație de înaltă temperatură sau cu hematit ridicat) | Încetinește clarificarea, scade calitatea produsului și crește pierderea de alumină prin circuit noroi. | Reducerea fierului total |
| Umiditate scăzută (poate crea praf de neplăcere în cazul în care prea scăzut) | Crește costurile de capital (instalație de evaporare mai mare), Consumul, costurile de transport. | |
| Conținut de fier (în mod ideal ,,5%-<15%) | Fierul scăzut poate reduce calitatea produsului. Fierul ridicat diluează conținutul de alumină al bauxitei. | Reducerea fierului total |
| Cuarț scăzut | Crește costurile de întreținere (uzură țeavă). Crește utilizarea caustică în instalațiile de înaltă temperatură. | Reducerea siliciului total |
| Impurități scăzute și oligoelemente | Poate reduce eficiența procesului (Sulf, Clor, Calciu) și calitatea metalelor (galiu, Zinc, Vanadiu, Fosfor). | |
| Moale și friabil | Crește costurile de exploatare minieră și de măcinare. | |
| Se dizolvă ușor | Crește capitalul (echipamente de digestie mai mari) și costurile de exploatare. | |
| Titania joasă | Poate crește utilizarea caustică în plante de înaltă temperatură. | Reducerea titaniei |
| Carbonați cu conținut scăzut de carboni | Poate necesita o procesare specială. |
Concluzie
Separarea tribo-electrostatică a fost demonstrată ca o metodă eficientă pentru generarea unui minereu de bauxită de înaltă calitate pentru a fi utilizat în producția de alumină. Testarea cu separatorul de bancă STET a demonstrat o mișcare semnificativă a Al2O3, majoritatea probelor testate. În trei din cele patru probe testate de STET, s-a observat o mișcare substanțială a Al2O3. în plus, celelalte elemente majore ale Fe2O3, SiO2 și TiO2 au demonstrat o separare semnificativă în majoritatea cazurilor. Prelucrarea uscată cu separatorul STET oferă oportunități de a genera valoare pentru producătorii de bauxită și aluminiu.
Referințe
1. Leann, P & Dion-Ortega, ADRIAN (2013) Înalt și uscat, Revista CIM, Vol.. 8, nu. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Revizuirea metodelor de separare electrică, Parte 1: Aspecte fundamentale, Minerale & Prelucrării metalurgice, Vol.. 17, nu. 1 pp. 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Revizuirea metodelor de separare electrică, Parte 2: Considerații practice, Minerale & Prelucrării metalurgice, Vol.. 17, nu. 1 pp. 139–166.
4. Ralston O. (1961) Separarea electrostatică a solidelor granulare mixte, Editura Elsevier, fără imprimare.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, James M; Krukowski, Stanley T.; Minerale industriale și roci: Mărfuri, Pieţele, și utilizează ediția a 7-a, (2006), Pagină 237.
