Vyberte jazyk:
Abstraktné
ST Zariadenia & Technológia, LLC (STET) vyvinul systém spracovania tribo-elektrostatického pásu, ktorý poskytuje priemyslu spracovania nerastov prostriedky na dobročinnosť jemných materiálov s úplne suchou technológiou. Na rozdiel od iných procesov elektrostatického oddelenia, ktoré sú zvyčajne obmedzené na častice väčšie ako 75 μm, odlučovač triboelektrických pásov je ideálny na oddelenie veľmi jemných (<1µm) na stredne hrubé (300µm) častice s veľmi vysokou priepustnosťou. Technológia odlučovača triboelektrických pásov sa používa na oddelenie širokej škály materiálov vrátane popola na spaľovanie uhlia., kalcit/kremenník, mastenec/magnezit, barit/kremenník, a feldspar/kremenec. Výsledky separácie sú prezentované popisujúce správanie tribo-nabíjania bauxitových minerálov.
Úvod
Nedostatočný prístup k sladkej vode sa stáva hlavným faktorom ovplyvňujúcim uskutočniteľnosť ťažobných projektov na celom svete. Podľa Huberta Fleminga, Bývalý globálny riaditeľ spoločnosti Hatch Water, "Zo všetkých ťažobných projektov na svete, ktoré boli za posledný rok zastavené alebo spomalené., bolo to, Takmer v 100% prípadov, Výsledok vody, priamo alebo nepriamo".1 Metódy spracovania suchých nerastov ponúkajú riešenie tohto hroziaceho problému.
Suché metódy, ako je elektrostatické oddelenie, eliminujú potrebu sladkej vody, a ponúknuť potenciál na zníženie nákladov. Metódy elektrického oddelenia, ktoré využívajú kontakt, alebo tribo-elektrické, nabíjanie je zaujímavé vzhľadom na ich potenciál oddeliť širokú škálu zmesí obsahujúcich vodivé, Izolačné, a polovodivé častice.
Tribo-elektrické nabíjanie sa vyskytuje, keď diskrétne, rozdielne častice sa navzájom zrážajú, alebo s tretím povrchom, čo vedie k rozdielu povrchového náboja medzi týmito dvoma typmi častíc. Značenie a veľkosť rozdielu náboja čiastočne závisí od rozdielu v afinite elektrónov. (alebo pracovná funkcia) medzi typmi častíc. Separáciu je potom možné dosiahnuť pomocou externe aplikovaného elektrického poľa..
Táto technika bola priemyselne využívaná vo vertikálnych separátoroch typu voľného pádu.. V separátory voľného pádu, Častice prvýkrát získajú náboj, potom spadnúť gravitáciou cez zariadenie s protiľahlými elektródami, ktoré používajú silné elektrické pole na odklon trajektórie častíc podľa znamienko a veľkosti ich povrchového náboja.2 Odlučovače voľného pádu môžu byť účinné pre hrubé častice, ale nie sú účinné pri manipulácii s časticami jemnejšie ako asi 0.075 na 0.1 mm.3,4 Jedným z najsľubnejších nových vývojov v separácii suchých minerálov je tribo-elektrostatický oddeľovač pásov. Táto technológia rozšírila rozsah veľkosti častíc na jemnejšie častice ako konvenčné technológie elektrostatického oddelenia., do rozsahu, v ktorom bola v minulosti úspešná iba flotácia.
Oddelenie tribo-elektrostatického pásu
V tribo-elektrostatickom oddeľovače pásov (Obrázok 1 a obrázok 2), materiál je privádzaný do tenkej medzery 0.9 – 1.5 cm medzi dvoma paralelnými rovinnými elektródami. Častice sú triboelectrically nabité medzičastou kontaktu. Napríklad, v prípade spaľovacieho popola na mušky, zmes uhlíkových častíc a minerálnych častíc, kladne nabitý uhlík a záporne nabitý minerál sú priťahované k opačným elektródam. Častice sú potom zametené kontinuálnym pohybujúcim sa pásom s otvorenou sieťou a prenášané v opačných smeroch.. Pás sa pohybuje vedľa každej elektróde smerom opačných koncoch oddeľovač častice. Elektrické pole potrebuje len presunúť častice o malý zlomok centimetra, aby sa častica presunula z ľavého do pravého toku.. Prietok počítadla separujúcich častíc a nepretržité triboelektrické nabíjanie kolíziami uhlíka a minerálov poskytuje viacstupňové oddelenie a vedie k vynikajúcej čistote a regenerácii v jednokomorovej jednotke.. Vysoký pás rýchlosť umožňuje veľmi vysoký výkon, až do 40 ton za hodinu na jeden oddeľovač. Ovládanie rôznych parametrov procesu, napríklad rýchlosť pohybu pásu, vysielacie štúdio, medzera elektródy a rýchlosť podávania, zariadenie produkuje popol z nízkouhlíkových mušiek pri obsahu uhlíka 2 % ± 0.5% z popola kŕmnej mušky v rozsahu uhlíka 4% k viac ako 30%.
Dizajn separátora je pomerne jednoduchý. Pás a pridružených valčeky sú len pohyblivé časti. Elektródy sú stacionárne a zložené z vhodne odolný materiál. Pás je vyrobený z plastového materiálu. Dĺžka separačnej elektródy je približne 6 Merače (20 ft.) a šírku 1.25 Merače (4 ft.) pre komerčné jednotky plnej veľkosti. Spotreba energie je nižšia ako 2 kilowatt-hodinu za tonu materiál spracovaný s väčšina energie spotrebovanej v dvoch motorový Hnací remeň.
Proces je úplne suchý, nevyžaduje žiadne ďalšie materiály a neprodukuje žiadne odpadové vody ani emisie do ovzdušia. V prípade uhlíka z separácie popola z mušiek, zhodnotené materiály pozostávajú z popola z mušle zníženého v obsahu uhlíka na úrovne vhodné na použitie ako pozzolaniková prímes v betóne, a vysoko uhlíkovú frakciu, ktorá sa môže spáliť v elektrárni na výrobu elektrickej energie. Využitie oboch prúdov produkt poskytuje 100% Riešenie problémov s likvidáciou Popolček. Pre separáciu minerálov, napríklad spracovanie bauxitu, separátor poskytuje technológiu na zníženie spotreby vody, predĺžiť životnosť rezervy a/alebo obnoviť a opätovne spracovať chvosty.
Tribo-elektrostatický oddeľovač pásov je relatívne kompaktný. Stroj určený na spracovanie 40 ton za hodinu je približne 9.1 Merače (30 ft.) dlhé, 1.7 Merače (5.5 ft.) široké a 3.2 Merače (10.5 ft.) vysoká. Požadovaná rovnováha zariadenia pozostáva zo systémov na prepravu suchého materiálu do a z oddeľovača. Kompaktnosť systému umožňuje flexibilitu pri montážnych návrhoch.
Technológia separácie tribo-elektrostatických pásov je robustná a priemyselne dokázaná, a prvýkrát sa priemyselne použil na spracovanie popola na spaľovanie uhlia 1995. Táto technológia je účinná pri oddeľovaní uhlíkových častíc od neúplného spaľovania uhlia., zo sklenených hlinitého minerálnych častíc v popolčeku. Táto technológia bola nápomocná pri umožňovaní recyklácie popola bohatého na minerály ako náhrady cementu vo výrobe betónu.. Pretože 1995, nad 20,000,000 tony popola z múšok boli spracované 19 tribo-elektrostatické pásové separátory inštalované v USA, Kanada, SPOJENÉ KRÁĽOVSTVO, Poľsko, Južná Kórea. Priemyselná história separácie popola je uvedená v Tabuľka 1.
Tabuľka 1. Priemyselné použitie tribo-elektrostatického pásu separácie pre popol na mušku
| Pomôcka / elektráreň | Umiestnenie | Začiatok obchodnej prevádzky | Podrobnosti o zariadení |
|---|---|---|---|
| Duke Energie - Roxboro stanica | Severná Karolína USA | 1997 | 2 Separátory |
| Talen energie- Brandon Shores | Maryland USA | 1999 | 2 Separátory |
| Škótska moc- Longannet stanice | Škótsko Veľká Británia | 2002 | 1 Oddeľovač |
| Jacksonville Electric-St. Johns River Power Park | Florida USA | 2003 | 2 Separátory |
| Južná Mississippi Elektrická energia -R.D. Morrow | Mississippi Spojené štáty americké | 2005 | 1 Oddeľovač |
| Nový Brunswick Power-Belledune | Nový Brunswick Kanada | 2005 | 1 Oddeľovač |
| Stanica RWE npower-Didcot | Anglicko Veľká Británia | 2005 | 1 Oddeľovač |
| Stanica Talen Energy-Brunner Island | Pensylvánia USA | 2006 | 2 Separátory |
| Stanica Tampa Electric-Big Bend | Florida USA | 2008 | 3 Separátory dvojchydové vyčistenie |
| Stanica RWE npower-Aberthaw | Wales Veľká Británia | 2008 | 1 Oddeľovač |
| Stanica EDF Energy-West Burton | Anglicko Veľká Británia | 2008 | 1 Oddeľovač |
| ZGP (Lafarge Cement /Ciech Janikosoda JV) | Poľsko | 2010 | 1 Oddeľovač |
| Juhovýchodná moc Kórey- Yeongheung | Južná Kórea | 2014 | 1 Oddeľovač |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Poľsko | 2018 | 1 Oddeľovač |
| Cementárska spoločnosť Taiheiyo-Chichibu | Japonsko | 2018 | 1 Oddeľovač |
| Armstrong Fly Ash- Orlie cementy | Filipíny | Naplánované 2019 | 1 Oddeľovač |
| Juhovýchodná moc Kórey- Samcheonpo | Južná Kórea | Naplánované 2019 | 1 Oddeľovač |
Tribo-elektrostatické oddelenie bauxitových minerálov
Zariadenia ST & Technológia (STET) vykonala skúšku suchej tribo-elektrostatickej separácie na viacerých vzorkách bauxitových minerálov. Vzorky sú uvedené nižšie v Tabuľka 2.
Tabuľka 2. Vlastnosti bauxitových vzoriek testovaných stet
| Popis | Požadovaný produkt & Ciele | |
|---|---|---|
| Vzorky 1 | ROM Bauxit | Zotavenie Al2O3 Znížiť SiO2, Fe2O3 (Fe2O3), TiO2 |
| Vzorky 2 | PLK (Čiastočne lateritizovaný khondalit) | Zotavenie Al2O3 Znížiť SiO2, Fe2O3 (Fe2O3), TiO2 |
| Vzorky 3 | Červené bahno | Zotavenie Fe2O3 Znížiť SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Vzorky 4 | ROM Bauxite Slimes | Zotavenie Al2O3 Znížiť SiO2, Fe2O3 (Fe2O3), TiO2 |
Chemické zloženie pre všetky vzorky krmiva a separovaného výrobku sa meralo röntgenovým fluorescencenciou (XRF) používanie systému WD-XRF. Výsledky chemickej analýzy pre vzorky krmív sú uvedené nižšie Tabuľka 3.
Tabuľka 3. Chemické vlastnosti vzoriek bauxitu testovaného STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Vzorky 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Vzorky 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Vzorky 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Vzorky 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Veľkosť častíc bola meraná meraním veľkosti laserových častíc pomocou suchej pneumatickej disperzie.. Výsledky pre vzorky krmív sú uvedené nižšie Tabuľka 4.
Tabuľka 4. Veľkosť častíc bauxitových vzoriek testovaných STET
| D10 Mikrónov | D50 Mikrónov | D90 Mikrónov | D90 Mikrónov |
|
|---|---|---|---|---|
| Vzorky 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Vzorky 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Vzorky 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Vzorky 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Vzorky boli oddelené pomocou oddeľovača stolových dosiek STET. Oddeľovač stolových dosiek sa používa na skríning na účely dôkazu tribo-elektrostatického nabíjania a na určenie, či je materiál dobrým kandidátom na elektrostatickú dobročinnosť.. Hlavným rozdielom medzi oddeľovačom stolových dosiek a odlučovačmi pilotnej stupnice a komerčnej stupnice je, že dĺžka oddeľovača stolových dosiek je približne 0.4 časy dĺžky pilotných a komerčných jednotiek. Keďže účinnosť separátora je funkciou dĺžky elektródy, skúšky na lavičke sa nemôžu použiť ako náhrada za pilotné skúšky. Testovanie pilotného rozsahu je potrebné na určenie rozsahu oddelenia, ktoré môže proces STET dosiahnuť, a určiť, či proces STET môže spĺňať ciele výrobku podľa daných sadzieb krmív. Namiesto, oddeľovač stolových dosiek sa používa na vylúčenie kandidátskych materiálov, ktoré pravdepodobne nepreukazujú žiadne významné oddelenie na úrovni pilotného rozsahu. Výsledky získané na lavičke nebudú optimalizované, a pozorované oddelenie je menšie, ako by sa pozorovalo na odlučovači STET komerčnej veľkosti.
Testovanie s oddeľovačom stolových dosiek STET ukázalo významný pohyb Al2O3 s väčšinou testovaných vzoriek. V troch zo štyroch vzoriek testovaných stet, bol pozorovaný podstatný pohyb Al2O3. okrem toho, Ďalšie hlavné prvky Fe2O3, SiO2 a TiO2 preukázali významný pohyb vo väčšine prípadov. Vo vzorke 1, Vzorky 3 a vzorka 4, pohyb straty pri zapaľovaní (LOI) Nasledoval pohyb Al2O3. Pohyb hlavných prvkov je uvedený nižšie v Obrázok 5.
Oddeľovač STET je proces fyzickej separácie a selektívne oddeľuje minerálne fázy založené na tribokovaní., Povrchový jav. Miera, do akej sú minerály náchylné na tribokovanie, je v niektorých prípadoch možné predpovedať prostredníctvom konzultácie s triboelektrickým radom., ale v prípade komplexných minerálnych rudy, Často v praxi treba empiricky určiť. Súhrn vlastností tribokovania testovaných vzoriek je uvedený nižšie Tabuľka 5.
Tabuľka 5. Zhrnutie správania tribokovania hlavných prvkov. POS = účtovaný pozitívny, NEG = účtované záporné.
| Al2O3 | Fe2O3 (Fe2O3) | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Vzorky 1 | POS | NEG | NEG | NEG | POS |
| Vzorky 2 | NEG | POS | NEG | NEDOSTUPNÝ | NEDOSTUPNÝ |
| Vzorky 3 | POS | NEG | NEDOSTUPNÝ | NEG | POS |
| Vzorky 4 | POS | NEDOSTUPNÝ | NEG | NEG | POS |
Suché spracovanie s oddeľovačom STET ponúka príležitosti na generovanie hodnoty pre výrobcov bauxitu a hliníka. Využitie ložísk bauxitu nižšej triedy môže umožniť nižšie náklady na ťažbu znížením pomeru odizolovania a znížením výroby chvostov. okrem toho, predbežné spracovanie bauxitové rudy suchým triboelektrostatickým oddelením môže mať za následok lepšiu ekonomiku rafinácie hliníka tým, že do procesu rafinácie dodá vyššie triedy bauxitu, alebo znížením objemov červeného bahna generovaného. okrem toho, vyšší obsah hliníka v červenom blate môže umožniť opätovné spracovanie. Predstavuje sa súhrn ideálnych vlastností pre metalurgický bauxit, ako aj zhrnutie výhod separátora STET, nižšie v Tabuľka 6.
Tabuľka 6. Zhrnutie ideálnych vlastností metalurgického bauxitu.5
| Ideálna charakteristika kvality | Vplyv, ak je nedostatočný | Pozorované pri separácii STET |
|---|---|---|
| Nízky "reaktívny oxid kremičitý" (>1,5 % - <3.0%) (kaolinite) | Zvyšuje žieravé použitie, kritický faktor prevádzkových nákladov. | Zníženie celkového oxidu kremičitého |
| Vysoko extrahovateľný alumina | Zvýšenie kapitálových a prevádzkových nákladov na ťažbu, spracovanie a likvidácia bahna. | Zvýšenie oxidu hlinitého |
| Nízky organický uhlík | Zvyšuje prevádzkové náklady znížením efektívnosti závodu. | |
| Nízky boehmite (<3%) | Bráni nízkoteplotnému spracovaniu, ktoré môže zvýšiť kapitálové a prevádzkové náklady. | |
| Nízky goethit (tolerovateľné vo vysokoteplotnej rastline alebo s vysokým hematitom) | Spomaľuje objasnenie, znižuje kvalitu výrobku a zvyšuje stratu oxidu hlinitého prostredníctvom bahenného okruhu. | Zníženie celkového železa |
| Nízka vlhkosť (môže vytvárať nepríjemný prach, ak je príliš nízky) | Zvýšenie kapitálových nákladov (väčšie odparovacie zariadenie), spotreba paliva, náklady na dopravu. | |
| Obsah železa (Ideálne >5%-<15%) | Nízka žehlička môže znížiť kvalitu výrobku. Vysoké železo riedi obsah oxidu hlinitého v bauxite. | Zníženie celkového železa |
| Nízky kremeň | Zvýšenie nákladov na údržbu (opotrebenie potrubia). Zvyšuje žieravé využitie vo vysokoteplotných rastlinách. | Zníženie celkového oxidu kremičitého |
| Nízke nečistoty a stopové prvky | Môže znížiť efektivitu procesu (síra, chlór, vápnik) a kvalita kovov (gálium, zinok, vanád, fosfor). | |
| Mäkké a drobivé | Zvyšuje náklady na ťažbu a brúsenie. | |
| Rozpúšťa sa ľahko | Zvyšuje kapitál (väčšie tráviace zariadenie) a prevádzkové náklady. | |
| Nízka titánia | Môže zvýšiť žieravé využitie vo vysokoteplotných rastlinách. | Zníženie titanie |
| Nízkouhlíkové | Môže vyžadovať špeciálne spracovanie. |
Záver
Tribo-elektrostatické oddelenie bolo preukázané ako účinná metóda na generovanie vysoko kvalitnej bauxitovej rudy na použitie pri výrobe oxidu hlinitého.. Testovanie s oddeľovačom stolových dosiek STET ukázalo významný pohyb Al2O3 s väčšinou testovaných vzoriek. V troch zo štyroch vzoriek testovaných stet, bol pozorovaný podstatný pohyb Al2O3. okrem toho, Ďalšie hlavné prvky Fe2O3, SiO2 a TiO2 preukázali vo väčšine prípadov značnú separáciu. Suché spracovanie s oddeľovačom STET ponúka príležitosti na generovanie hodnoty pre výrobcov bauxitu a hliníka.
Referencie
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Vysoká a suchá, Časopis CIM, Vol. 8, nie. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Prehľad metód elektrického oddelenia, Časť 1: Základné aspekty, Minerálne látky & Metalurgické spracovanie, Vol. 17, nie. 1 pp 23 – 36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Prehľad metód elektrického oddelenia, Časť 2: Praktické úvahy, Minerálne látky & Metalurgické spracovanie, Vol. 17, nie. 1 s. 139 – 166.
4. Ralston O. (1961) Elektrostatické oddelenie zmiešaných granulovaných tuhých látok, Vydavateľstvo Elsevier, z tlače.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, James M; Krukowski, Stanley T.; Priemyselné minerály a horniny: Komodity, Trhy, Používa 7. vydanie, (2006), Strana 237.
