Izberite jezik:
Izvleček
ST oprema & Tehnologija, LLC (STET) je razvila TRIBO-elektrostatični sistem ločevanja za ločevanje pasov, ki zagotavlja industriji predelave mineralov sredstvo za ugodno uporabo fine materialov s popolnoma suho tehnologijo. V nasprotju z drugimi procesi elektrostatične ločitve, ki so običajno omejeni na delce, večje od 75 μm v velikosti, ločevalnik triboelektričnih pasov je idealen za ločevanje zelo fine (<1µm) do zmerno groba (300µm) delci z zelo visoko prepustno. Triboelectric pas ločila tehnologija je bila uporabljena za ločevanje široko paleto materialov, vključno z zgorevanjem premoga letenje pepel, Kalcit/Quartz, smukec/magnezita, barit/quartz, in feldspar/Quartz. Rezultati ločevanja so predstavljeni z opisom TRIBO-polnilnega vedenja za minerale.
Uvod
Pomanjkanje dostopa do sladke vode postaja pomemben dejavnik, ki vpliva na izvedljivost rudarskih projektov po vsem svetu. Po mnenju Hubert Fleming, nekdanji globalni direktor za loputo Water, "Od vseh rudarskih projektov na svetu, ki so bodisi ustavil ali upočasnilo v zadnjem letu, je bilo, v skoraj 100% primerov, zaradi vode, neposredno ali posredno ". 1 suhe metode predelave mineralov ponujajo rešitev za to grozila problem.
Suhe metode, kot je elektrostatična ločitev bo odpravila potrebo po sveži vodi, in ponuditi potencial za zmanjšanje stroškov. Električna separacija metode, ki uporabljajo Kontakt, ali TRIBO-električni, polnjenje so posebnost zanimiva zaradi njihovega potenciala za ločevanje različnih mešanic, ki vsebujejo prevodne, Izolacijski, in polprevodnimi delci.
TRIBO-električni polnjenje se pojavi, ko diskretno, nepodobni delci tratijo drug z drugim, ali s tretjo površino, zaradi česar je razlika v površinski naboj med obema vrstama delcev. Znak in obseg razlike v obtožbi je deloma odvisen od razlike v elektronski afiniteti (ali delovne funkcije) med tipi delcev. Ločitev se nato lahko doseže z zunanjim apliknim električnim poljem.
Tehnika je bila izkoriščena industrijsko v vertikalnih prostem-Fall separatorje tipa. V prostem-Fall separatorje, delci najprej pridobijo naboj, nato padejo za gravitacijo skozi napravo z nasprotnimi elektrodami, ki uporabljajo močno električno polje za odmik poti delcev glede na znak in magnitudo njihovega površinskega naboja.2 Ločila prostega padca so lahko učinkovita za grobe delce, vendar niso učinkoviti pri rokovanju s delci, ki so finejši od približno 0.075 za 0.1 mm.3,4 Eden najbolj obetavnih novih dogodkov pri ločitvi suhih mineralov je tribo-elektrostatični pasovni separator. Ta tehnologija je razširila razpon velikosti delcev za lepši delci od običajnih elektrostatičnih tehnologij ločevanja, v območju, kjer je bila v preteklosti uspešna le flotacija.
Tribo-elektrostatična ločevanje pasu
V TRIBO-elektrostatičnem pasu separator (Slika 1 in slika 2), material se dovaja v tanko vrzel 0.9 – 1.5 cm med dvema vzporednima planarnima elektrodama. Delci so triboelektrično, ki jih zaračuna interdelcev stik. Na primer, v primeru muhe zgorevanja premoga, mešanica ogljikovih delcev in mineralnih delcev, pozitivno nabitega ogljika in negativno nabitih mineralov privlačijo nasprotne elektrode. Delci so nato swept up, ki ga neprekinjeno gibljejo odprti mrežni pas in prepeljani v nasprotni smeri. Pas premakne delce, ki mejijo na vsako elektrodo proti nasprotni konci ločila. Električno polje je treba premakniti le delce majhen del centimeter, da se premaknete delcev iz levega premika v desno premikajočih se tok. Nasprotni tok delcev ločevanja in neprekinjeno triboelektrično polnjenje s trki ogljikovo-mineralnih mineralov zagotavlja večstopenjsko ločitev in ima za rezultat odlično čistost in okrevanje v enoti z enim prehodom. Visoka hitrost pasu omogoča tudi zelo visoke prepustne, do 40 ton na uro na enem ločevalniku. Z nadzorovanjem različnih procesnih parametrov, kot je hitrost pasu, točka dovoda, vrzel v elektrodah in stopnja dovoda, naprava proizvaja pepel z nizkimi emisijami ogljika pri vsebnosti ogljika 2 % ± 0.5% iz pepela krme muha v razponu od ogljika iz 4% do več kot 30%.
Ločevalni dizajn je razmeroma preprost. Pas in pripadajoči valji so edini gibajoči se deli. Elektrode so stacionarne in sestavljene iz ustrezno trajnega materiala. Pas je izdelan iz plastičnega materiala. Dolžina ločilne elektrode je približno 6 metrov (20 Ft.) in širino 1.25 metrov (4 Ft.) za polne velikosti komercialnih enot. Poraba energije je manjša od 2 kilovatno uro na tono materiala, predelanega z večino moči, porabljene z dvema motoroma, ki vozita pas.
Postopek je popolnoma suh, ne zahteva dodatnega materiala in ne proizvaja odpadne vode ali emisij iz zraka. V primeru ločevanja ogljika iz pepela muhe, predelani materiali so sestavljeni iz muhi pepela, zmanjšanega vsebnosti ogljika na ravni, primerne za uporabo kot pozzolanska priseska v betonu, in visoko ogljika frakcije, ki se lahko spali na elektrarni za proizvodnjo električne energije. Uporaba obeh tokov izdelkov zagotavlja 100% rešitev za težave pri odstranjevanju pepela. Za ločitev mineralov, predelavo oksita, na primer, ločilo zagotavlja tehnologijo za zmanjšanje uporabe vode, podaljšanje rezervnega življenja in/ali povrnitev in ponovno obdelavo.
Ločilo tribo-elektrostatičnega pasu je relativno kompaktno. Stroj, zasnovan za obdelavo 40 tone na uro je približno 9.1 metrov (30 Ft.) dolgo, 1.7 metrov (5.5 Ft.) širok in širok 3.2 metrov (10.5 Ft.) Visoko. Zahtevano ravnotežje rastlin je sestavljeno iz sistemov za prenos suhega materiala v separator in iz nja. Kompaktnost sistema omogoča prilagodljivost pri montaži modelov.
Tribo-elektrostatična tehnologija ločevanja pasu je robustna in industrijsko dokazana, in se je najprej industrijsko uporabljala za predelavo izgorevanja premoga, ki je letel 1995. Tehnologija je učinkovita pri ločevanju ogljikovih delcev iz nepopolnega zgorevanja premoga, iz steklastega aluminosilikatnega mineralnega delcev v muharni pepel. Tehnologija je bila ključnega pomena pri omogočanju reciklaže mineralnega bogatega pepela za cementno zamenjavo v betonski proizvodnji. Ker 1995, nad 20,000,000 tone letečega jasa je predelana s strani 19 tribo-elektrostatična ločila pasov, nameščena v ZDA, Kanada, Uk, Poljska, in Južna Koreja. Industrijska zgodovina ločevanja muhe je navedena v Tabela 1.
Tabela 1. Industrijska uporaba TRIBO-elektrostatičnega pasu ločitev za letenje pepel
| Korist / Elektrarna | Lokacijo | Začetek komercialnega poslovanja | Podrobnosti objekta |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro Station | Severna Karolina ZDA | 1997 | 2 Ločila |
| Talen energija- Brandon obale | Maryland Slovenija | 1999 | 2 Ločila |
| Škotska moč- Postaja longannet | Škotska Velika Britanija | 2002 | 1 Ločilo |
| Jacksonville Electric-St. Power Park Johns River | Florida Slovenija | 2003 | 2 Ločila |
| Južna Mississippi električna moč-R. D. Morrow | Mississippi Slovenija | 2005 | 1 Ločilo |
| Novi Brunswick Power-Belledune | Novi Brunswick Kanada | 2005 | 1 Ločilo |
| Postaja RWE npower-Didcot | Anglija Velika Britanija | 2005 | 1 Ločilo |
| Postaja na otoku talen Energy-Brunner | Pensilvanija ZDA | 2006 | 2 Ločila |
| Postaja Tampa Electric-Big bend | Florida Slovenija | 2008 | 3 Ločila dvosedežna scavenging |
| Postaja RWE npower-Aberthaw | Wales Združeno kraljestvo | 2008 | 1 Ločilo |
| Postaja EDF Energy-West Burton | Anglija Velika Britanija | 2008 | 1 Ločilo |
| ZGP (Lafarge cement/ciech Janikosoda JV) | Poljska | 2010 | 1 Ločilo |
| Koreja Jugovzhodna moč- Južna Koreja | Južna Koreja | 2014 | 1 Ločilo |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Poljska | 2018 | 1 Ločilo |
| Taiheiyo cement podjetje-Chichibu | Japonska | 2018 | 1 Ločilo |
| Armstrong Fly Ash- Orel cement | Filipini | Načrtovano 2019 | 1 Ločilo |
| Koreja Jugovzhodna moč- Samcheonpo | Južna Koreja | Načrtovano 2019 | 1 Ločilo |
Tribo-elektrostatična separacija mineralov iz oksita
ST opreme & Tehnologija (STET) izvedeno preskušanje suhega tribo-elektrostatičnega ločevanja na več vzorcih mineralov iz. Vzorci so navedeni spodaj v Tabela 2.
Tabela 2. Lastnosti vzorcev baoksita, ki jih je testiral STET
| Opis | Želeni izdelek & Ciljev | |
|---|---|---|
| Vzorca 1 | ROM-bauxit | Al2O3 okrevanje Zmanjšaj siO2, Fe2O3, TiO2 |
| Vzorca 2 | Plk (Delno lateritiziran khondalite) | Al2O3 okrevanje Zmanjšaj siO2, Fe2O3, TiO2 |
| Vzorca 3 | Rdeče blato | Fe2O3 okrevanje Zmanjšaj siO2, Al2O3 (v mestu Al2O3), TiO2 |
| Vzorca 4 | ROM Bauxite Slimes | Al2O3 okrevanje Zmanjšaj siO2, Fe2O3, TiO2 |
Kemična sestava za vse vzorce krme in ločenih proizvodov je bila izmerjena z rentgensko fluorescenco (XRF) uporabo sistema WD-XRF. Rezultati kemijske analize za vzorce krme so prikazani spodaj v Tabela 3.
Tabela 3. Kemijske lastnosti vzorcev oksita, ki jih je testiral STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Vzorca 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Vzorca 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Vzorca 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Vzorca 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Velikost delcev so merili z laserskim merjenjem velikosti delcev z uporabo suhe pnevmatske disperzije. Rezultati za vzorce krme so prikazani spodaj v Tabela 4.
Tabela 4. Velikost delcev iz vzorcev oksita, ki jih je testiral STET
| D10 Micron | D50 Micron | D90 Micron | D90 Micron |
|
|---|---|---|---|---|
| Vzorca 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Vzorca 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Vzorca 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Vzorca 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Vzorci so bili ločeni z ločevanjem klopi STET. Separator stacionarna se uporablja za presejalne preglede za dokaz TRIBO-elektrostatičnega polnjenja in za ugotavljanje, ali je material dober kandidat za elektrostatično ugodno. Primarna razlika med ločilom na klopni plošči in separatorji za pilotsko in komercialno razsežnost je v tem, da je dolžina ločevanja na klopi približno 0.4 čas trajanja pilotnih in trgovskih enot. Ker je ločevalna učinkovitost funkcija dolžine elektrode, preskušanje na ravni klopi ni mogoče uporabiti kot nadomestek za poskusno. Pilotna lestvica je potrebna za določitev obsega ločitve, ki jo lahko doseže proces STET, in ugotoviti, ali lahko proces STET izpolnjuje cilje glede na dane stopnje krme. Namesto tega, separator za primerjalno zgornjo vrednost se uporablja za izključitev kandidatnih materialov, ki verjetno ne dokazujejo znatnega ločevanja na ravni pilotne lestvice. Rezultati, pridobljeni na klopi-lestvica bo neoptimiziran, in je ugotovljena ločitev manjša, kot bi bila opažena pri komercialnem ločevalniku STET.
Preskušanje s separatorjem stet na klopi je pokazalo pomembno gibanje al2O3 z večino preskušenih vzorcev. V treh od štirih vzorcev, ki jih je testiral STET, opazili znatne premike al2O3. še več, drugih glavnih elementov Fe2O3, SiO2 in TiO2 so dokazali znatno gibanje v večini primerov. V vzorcu 1, Vzorca 3 in vzorec 4, gibanje izgube pri vžiga (LOI) sledi gibanju Al2O3. Gibanje glavnih elementov je prikazano spodaj v Slika 5.
Ločilo STET je proces fizičnega ločevanja in selektivno ločuje mineralne faze na podlagi tribojnega polnjenja, površinski pojav. Stopnja, do katere so minerali dovzetni za tribojno polnjenje, je v nekaterih primerih mogoče predvideti s posvetovanjem s triboelektrično serijo, vendar v primeru kompleksnih rud mineralov, pogosto v praksi je treba določiti empirično. Povzetek lastnosti tribocharginga za preskušane vzorce je prikazan spodaj v Tabela 5.
Tabela 5. Povzetek obnašanja tribocharginga za glavne elemente. POS = napolnjene pozitivne, NEG = napolnjene negativne.
| Al2O3 (v mestu Al2O3) | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Vzorca 1 | Pos | Neg | Neg | Neg | Pos |
| Vzorca 2 | Neg | Pos | Neg | N/a | N/a |
| Vzorca 3 | Pos | Neg | N/a | Neg | Pos |
| Vzorca 4 | Pos | N/a | Neg | Neg | Pos |
Suha obdelava z ločilom STET ponuja možnosti za ustvarjanje vrednosti za proizvajalce baoksita in aluminija. Izkoriščenost vlog v nižjih razredih lahko omogoča nižje stroške rudarjenja z zmanjšanjem količnikov odstranjevanja in z zmanjšano generacijo. še več, predobdelavo boksitne rude Suho triboelektrostatično ločevanje lahko izboljša ekonomičnost rafiniranja aluminija z dobavo boksita višjim razredom v postopek rafiniranja, ali z zmanjšanjem volumnov rdečega blata, ustvarjenega. še več, višja vsebnost aluminija v rdečem blatu lahko omogoča ponovno. Predstavljen je povzetek idealnih značilnosti za metalurški, kot tudi povzetek koristi ločila STET, spodaj v Tabela 6.
Tabela 6. Povzetek idealnih značilnosti za metalurški bauksit.5
| Idealna ocena značilnost | Vpliv, če je neustrezno | Opaženi pri ločevanju STET |
|---|---|---|
| Nizka "reaktivna silika" (>1,5 % - <3.0%) (kaolinite) | Poveča kavstično uporabo, kritični faktor operativnih stroškov. | Zmanjšanje skupnega silikata |
| Visoka ekstraktibilna aluminija | Povečuje kapitalske in operativne stroške za rudarstvo, predelava in odstranjevanje blata. | Povečanje aluminija |
| Nizek organski ogljik | Poveča stroške poslovanja z zmanjšanjem učinkovitosti obrata. | |
| Nizek boehmit (<3%) | Izključuje nizkotemperaturno obdelavo, ki lahko poveča kapitalske in operativne stroške. | |
| Nizek goetit (prenašajo v visokotemperaturni rastlini ali z visokim hematitim) | Upočasni pojasnilo, znižuje kakovost izdelka in povečuje izgubo aluminija preko blatnega tokokroga. | Zmanjšanje skupnega železa |
| Nizka vlaga (lahko ustvarite nadlogo prah, če je preniska) | Povečuje kapitalske stroške (večji objekt za izhlapevanje), poraba goriva, stroški pošiljanja. | |
| Vsebnost železa (idealno >5%-<15%) | Nizko železo lahko zmanjša kakovost izdelka. Visoka vsebnost železa razredči vsebnost aluminija v baoksitu. | Zmanjšanje skupnega železa |
| Nizek četver | Poveča stroške vzdrževanja (cevno nošo). Povečuje kavstično uporabo v visokotemperaturnih obratih. | Zmanjšanje skupnega silikata |
| Nizke nečistoče in elementi v sledovih | Lahko zmanjša učinkovitost procesa (Žveplo, Klora, Kalcija) in kakovost kovin (Galija, Cink, Vanadija, Fosfor). | |
| Mehek in hladen | Poveča stroške rudarjenja in brušenja. | |
| Hitro se raztopi | Poveča kapital (večja oprema za prebavo) in stroški poslovanja. | |
| Nizka titanija | Lahko poveča kavstično uporabo v visokotemperaturnih rastlinah. | Zmanjšanje titanie |
| Nizki karbonati | Lahko zahteva posebno obdelavo. |
Zaključek
Tribo-elektrostatična ločitev je bila dokazana kot učinkovita metoda za ustvarjanje visokokakovostne baoksitne. Preskušanje s separatorjem stet na klopi je pokazalo pomembno gibanje al2O3 z večino preskušenih vzorcev. V treh od štirih vzorcev, ki jih je testiral STET, opazili znatne premike al2O3. še več, drugih glavnih elementov Fe2O3, SiO2 in TiO2 sta v večini primerov pokazala pomembno ločitev. Suha obdelava z ločilom STET ponuja možnosti za ustvarjanje vrednosti za proizvajalce baoksita in aluminija.
Reference
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Visoka in suha, Revija CIM, Vol. 8, ne. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Pregled metod ločevanja električne energije, Del 1: Temeljne vidike, Minerali & Metalurške obdelave, Vol. 17, ne. 1 pp 23–36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Pregled metod ločevanja električne energije, Del 2: Praktični premisleki, Minerali & Metalurške obdelave, Vol. 17, ne. 1 pp 139–166.
4. Ralston O. (1961) Elektrostatična ločitev mešanih zrnatih trdnih snovi, Založniška družba Elsevier, brez tiskanja.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Barker, James M.; Krukowski, Stanley T.; Industrijski minerali in kamnine: Blago, Trgih, in uporablja 7th Edition, (2006), Strani 237.
