Dil seçin:
Soyut
ST Ekipmanları & Teknoloji, LLC (STET) mineral işleme endüstrisine tamamen kuru bir teknoloji ile ince malzemeleri benefiyate etmek için bir araç sağlayan bir tribo-elektrostatik kayış ayırma işleme sistemi geliştirmiştir. Genellikle 75μm'den büyük parçacıklar ile sınırlı olan diğer elektrostatik ayırma proseslerinin aksine, triboelektrik kayış ayırıcı ideal çok ince ayrılması için uygundur (<1µm) Orta kaba (300µm) çok yüksek iş akışına sahip parçacıklar. Triboelektrik kayış ayırıcı teknolojisi kömür yanma sinek kül de dahil olmak üzere malzemelerin geniş bir yelpazede ayırmak için kullanılmıştır, kalsit/kuvars, Talk/magnezit, Barit/kuvars, ve feldspat/kuvars. Ayırma sonuçları boksit mineralleri için tribo-şarj davranışı açıklayan sunulmaktadır.
Giriş
Tatlı suya erişim eksikliği, dünya çapında madencilik projelerinin fizibilitesini etkileyen önemli bir faktör haline gelmektedir.. Hubert Fleming göre, Hatch Water eski küresel direktörü, "Dünyada son bir yıl içinde durdurulan ya da yavaşlayan tüm madencilik projeleri arasında, olmuştur, neredeyse 100% vakaların, su sonucu, doğrudan veya dolaylı olarak".1 Kuru mineral işleme yöntemleri, başgösteren bu soruna bir çözüm sunar.
Elektrostatik ayırma gibi kuru yöntemler tatlı su ihtiyacını ortadan kaldıracaktır, ve maliyetleri azaltmak için potansiyel sunuyoruz. Teması kullanan elektrik ayırma yöntemleri, veya tribo-elektrik, iletim içeren karışımları geniş bir yelpazede ayırmak için potansiyelleri nedeniyle şarj özelliği ilginç, Yalıtım, ve yarı iletken parçacıklar.
Tribo-elektrik şarj ı ayrık, farklı parçacıklar birbirleriyle çarpışır, veya üçüncü bir yüzeyle, iki parçacık tipi arasında yüzey yükü farkı ile sonuçlanan. Yük farkının işareti ve büyüklüğü kısmen elektron afinitesi arasındaki farka bağlıdır. (veya iş fonksiyonu) parçacık türleri arasında. Ayırma daha sonra harici olarak uygulanan bir elektrik alanı kullanılarak elde edilebilir.
Bu teknik, dikey serbest düşüş tipi ayırıcılarda endüstriyel olarak kullanılmıştır.. Serbest düşüş ayırıcılarında, parçacıklar ilk yük elde, daha sonra kütleçekimsel olarak, parçacıkların yörüngesini yüzey yüklerinin işaret ve büyüklüğüne göre saptırmak için güçlü bir elektrik alanı uygulayan karşıt elektrotlara sahip bir cihaz aracılığıyla düşer.2 Serbest düşme ayırıcıları kaba parçacıklar için etkili olabilir, ancak parçacıkları nhakkında daha ince işleme etkili değildir 0.075 Hedef 0.1 mm.3,4 Kuru mineral ayrıştırmalarında en umut verici yeni gelişmelerden biri tribo-elektrostatik kayış ayırıcı. Bu teknoloji parçacık boyutu aralığını geleneksel elektrostatik ayırma teknolojilerine göre daha ince parçacıklara genişletti, geçmişte sadece yüzdürme başarılı olduğu aralıkiçine.
Tribo-Elektrostatik Kayış Ayırma
Tribo-elektrostatik kayış ayırıcısında (Şekil 1 ve Şekil 2), malzeme ince boşluğa beslenir 0.9 – 1.5 iki paralel düzlemsel elektrot arasında cm. Parçacıklar triboelectrically interparticle temas ile uygulanır. Örneğin,, kömür yanma durumunda kül sinek, karbon parçacıkları ve mineral parçacıklarıkarışımı, pozitif yüklü karbon ve negatif yüklü mineral karşı elektrotlara çekilir. Parçacıklar daha sonra sürekli hareket eden açık kafes kayışı tarafından süpürülür ve zıt yönlere iletilir. Kemer parçacıklar bitişik elektroda ayırıcı ters ucuna doğru hareket eder.. Elektrik alanı, parçacıkları sadece bir santimetrenin küçük bir kısmını hareket ettirimi ve bir parçacığı sol hareket eden bir akıştan sağa doğru hareket ettirmeleri gerekir.. Ayrıştırıcı parçacıkların sayaç akım akışı ve karbon-mineral çarpışmaları ile sürekli triboelektrik şarj çok aşamalı bir ayırma sağlar ve tek geçişli bir birimde mükemmel saflık ve geri kazanım sağlar. Yüksek bant hızı da çok yüksek throughputs sağlayan, ilâ 40 tek bir ayırıcı üzerinde saatte ton. Çeşitli işlem parametrelerini kontrol ederek, bant hızı gibi, besleme noktası, elektrot boşluğu ve yem hızı, cihaz karbon içeriğinde düşük karbon sinek kül üretir 2 % ± 0.5% karbon arasında değişen yem sinek külleri 4% için bitti 30%.
Ayırıcı tasarımı nispeten basittir. Kemer ve ilişkili Silindirler tek hareketli parçalar vardır. Sabit ve uygun şekilde dayanıklı bir malzemeden oluşmaktadır elektrotlar. Kemer plastik malzemeden yapılmıştır. Ayırıcı elektrot uzunluğu yaklaşık olarak 6 metre (20 ft.) ve genişlik 1.25 metre (4 ft.) tam boyutlu ticari birimler için. Güç tüketimi daha az 2 kemer sürüş iki motors tarafından tüketilen güç çoğu ile işlenmiş malzeme ton başına Kilowatt-Hour.
Süreci tamamen kurudur, hiçbir ek malzeme gerektirir ve hiçbir atık su veya hava emisyonu üretir. Sinek kül ütmelerinden karbon durumunda, geri kazanılmış malzemeler beton pozzolanik katkı olarak kullanıma uygun seviyelere karbon içeriği azaltılmış sinek kül oluşur, ve elektrik üretim tesisinde yakılabilir yüksek karbon fraksiyonu. Her iki ürün akışları kullanımı sağlayan bir 100% fly ash elden çıkarma sorunlarına çözüm. Mineral ayırmalar için, örneğin işleme boksit, ayırıcı su kullanımını azaltmak için bir teknoloji sağlar, rezerv ömrünü uzatmak ve/veya atıkları kurtarmak ve yeniden işlemek.
Tribo-elektrostatik kayış ayırıcısı nispeten kompakttır. İşlemek için tasarlanmış bir makine 40 ton saatte yaklaşık de 9.1 metre (30 ft.) uzun, 1.7 metre (5.5 ft.) geniş ve 3.2 metre (10.5 ft.) yüksek. Tesisin gerekli dengesi, kuru malzemeyi ayırıcıya ve seteðörden iletecek sistemlerden oluþan. Sistemin kompaktlığı, kurulum tasarımlarında esneklik sağlar.
Tribo-elektrostatik kayış ayırma teknolojisi sağlamdır ve endüstriyel olarak kanıtlanmış, ve ilk endüstriyel kömür yanma sinek kül işleme uygulandı 1995. Teknoloji, karbon parçacıklarını kömürün eksik yanmalarından ayırmada etkilidir., sinek kül camsı alüsiosilicate mineral parçacıkları. Teknoloji beton üretiminde çimento yerine mineral açısından zengin sinek kül geri dönüşüm sağlayan vesile olmuştur. Beri 1995, üzerinde 20,000,000 ton sinek külü, 19 TRIBO-elektrostatik kayış ayırıcılar ABD'de yüklü, Kanada, İNGİLTERE, Polonya, ve Güney Kore. Sinek kül ayırma sanayi tarihinin listelenir Tablo 1.
Tablo 1. Sinek külü için tribo-elektrostatik kayış ayrımının endüstriyel uygulaması
| Yardımcı programı / güç istasyonu | Konumu | Ticari faaliyetlerin başlaması | Tesis detayları |
|---|---|---|---|
| Duke Enerji - Roxboro İstasyonu | Kuzey Carolina ABD | 1997 | 2 Ayırıcılar |
| Talen enerji- Brandon Kıyıları | Maryland ABD | 1999 | 2 Ayırıcılar |
| İskoç Güç- Longannet istasyonu | İskoçya İngiltere | 2002 | 1 Ayırıcı |
| Jacksonville Elektrik-St. Johns Nehri Güç Parkı | Florida ABD | 2003 | 2 Ayırıcılar |
| Güney Mississippi Elektrik Enerjisi -R.D. Morrow | Mississippi ABD | 2005 | 1 Ayırıcı |
| Yeni Brunswick Güç Belledune | Yeni Brunswick Kanada | 2005 | 1 Ayırıcı |
| RWE npower-Didcot İstasyonu | İngiltere | 2005 | 1 Ayırıcı |
| Talen Enerji-Brunner Adası İstasyonu | Pensilvanya ABD | 2006 | 2 Ayırıcılar |
| Tampa Elektrik-Big Bend İstasyonu | Florida ABD | 2008 | 3 Ayırıcılar iki geçişli atma |
| RWE npower-Aberthaw İstasyonu | Galler İngiltere'de | 2008 | 1 Ayırıcı |
| EDF Enerji-Batı Burton İstasyonu | İngiltere | 2008 | 1 Ayırıcı |
| ZGP (Lafarge Çimento / Ciech Janikosoda JV) | Polonya | 2010 | 1 Ayırıcı |
| Kore Güneydoğu Güç- Yeongheung | Güney Kore | 2014 | 1 Ayırıcı |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polonya | 2018 | 1 Ayırıcı |
| Taiheiyo Çimento Şirketi-Chichibu | Japonya | 2018 | 1 Ayırıcı |
| Armstrong Sinek Kül- Kartal Çimento | Filipinler | Planlanan 2019 | 1 Ayırıcı |
| Kore Güneydoğu Güç- Samcheonpo | Güney Kore | Planlanan 2019 | 1 Ayırıcı |
Boksit Minerallerinin Tribo-Elektrostatik Ayrılması
ST ekipman & Teknoloji (STET) birden fazla boksit minerali numunesi üzerinde tezgah ölçekli kuru tribo-elektrostatik ayırma testi yapıldı. Örnekler aşağıda listelenmiştir Tablo 2.
Tablo 2. STET tarafından test edilen boksit örneklerinin özellikleri
| Açıklama | İstenilen Ürün & Hedef | |
|---|---|---|
| Örnek 1 | ROM Boksit | Al2O3 kurtarma SiO2'yi azaltın, Fe2O3, TiO2 |
| Örnek 2 | Plk (Kısmen Lateritize Khondalite) | Al2O3 kurtarma SiO2'yi azaltın, Fe2O3, TiO2 |
| Örnek 3 | Kırmızı Çamur | Fe2O3 kurtarma SiO2'yi azaltın, Al2O3, TiO2 |
| Örnek 4 | ROM Boksit İnceler | Al2O3 kurtarma SiO2'yi azaltın, Fe2O3, TiO2 |
Tüm yem ve ayrılmış ürün numuneleri için kimyasal bileşim X-Ray Floresan ile ölçüldü (XRF) WD-XRF sistemi kullanarak. Yem numuneleri için kimyasal analiz sonuçları aşağıda gösterilmiştir Tablo 3.
Tablo 3. STET tarafından test edilen boksit örneklerinin kimyasal özellikleri
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Örnek 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Örnek 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Örnek 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Örnek 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Parçacık boyutu kuru pnömatik dağılım kullanılarak lazer partikül boyutu ölçümü ile ölçüldü. Yem örneklerinin sonuçları aşağıda gösterilmiştir: Tablo 4.
Tablo 4. STET tarafından test edilen boksit örneklerinin parçacık boyutu
| D10 Mikron | D50 Mikron | D90 Mikron | D90 Mikron |
|
|---|---|---|---|---|
| Örnek 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Örnek 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Örnek 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Örnek 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Örnekler STET tezgah üstü ayırıcı kullanılarak ayrıldı. Benchtop ayırıcıtribo-elektrostatik şarj kanıtı için tarama ve bir malzeme elektrostatik yarar için iyi bir aday olup olmadığını belirlemek için kullanılır. Tezgah üstü ayırıcısı ile pilot ölçekli ve ticari ölçekli ayırıcılar arasındaki temel fark, tezgah üstü ayırıcısının uzunluğunun yaklaşık olarak 0.4 pilot ölçekli ve ticari ölçekli birimlerin uzunluğu kez. Ayırıcı verimlilik elektrot uzunluğunun bir fonksiyonu olduğu için, tezgah ölçekli test pilot ölçekli test için bir yedek olarak kullanılamaz. STET sürecinin elde edebileceği ayrımın kapsamını belirlemek için pilot ölçekli testler gereklidir, ve STET işleminin verilen yem oranları altında ürün hedeflerini karşılayıp karşılamadığını belirlemek. Yer -ine, benchtop ayırıcı pilot ölçeği düzeyinde herhangi bir önemli ayrım göstermek olası değildir aday malzemeleri ekarte etmek için kullanılır. Tezgah ölçeğinde elde edilen sonuçlar optimize edilmeyecek, ve gözlenen ayırma, ticari boyuttaki bir STET ayırıcıda gözlenenden daha az.
STET tezgah üstü ayırıcıile yapılan testler, numunelerin büyük bir kısmının test edildiği Al2O3'ün önemli bir hareketini gösterdi. STET tarafından test edilen dört numunenin üçünde, Al2O3 önemli hareket gözlendi. Ayrıca, Fe2O3'ün diğer önemli unsurları, SiO2 ve TiO2 çoğu durumda önemli bir hareket gösterdi. Örnekte 1, Örnek 3 ve Örnek 4, ateşleme de kayıp hareketi (LOI) Al2O3 hareketini takip. Ana unsurların hareketi aşağıda gösterilmiştir Şekil 5.
STET ayırıcıfiziksel bir ayırma işlemidir ve mineral fazlarını tribocharging'e göre seçici olarak ayırır, bir yüzey fenomeni. Minerallerin tribocharging'e karşı duyarlı olma derecesi bazı durumlarda triboelektrik serilerin konsültasyonu ile tahmin edilebilir., ama karmaşık mineral cevherleri durumunda, genellikle uygulamada ampirik olarak belirlenmelidir. Test edilen numuneler için tribocharging özelliklerinin bir özeti aşağıda gösterilmiştir Tablo 5.
Tablo 5. Ana unsurlar için tribocharging davranışının özeti. POS = pozitif yüklü, NEG = negatif yüklü.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Örnek 1 | Pos | Negatif | Negatif | Negatif | Pos |
| Örnek 2 | Negatif | Pos | Negatif | Yok | Yok |
| Örnek 3 | Pos | Negatif | Yok | Negatif | Pos |
| Örnek 4 | Pos | Yok | Negatif | Negatif | Pos |
STET ayırıcı ile kuru işleme, boksit ve alüminyum üreticileri için değer yaratma fırsatı sunar. Düşük dereceli boksit yataklarının kullanımı, sıyırma oranlarını azaltarak ve atıkların daha az üretilmesiyle daha düşük madencilik maliyetlerine olanak sağlayabilir.. Ayrıca, ön işleme boksit ceveleri kuru triboelekrostatik ayırma ile rafine işlemine daha yüksek boksit sınıfları sağlayarak alüminyum rafine etme ekonomisinin iyileştirilmesine neden olabilir, veya üretilen kırmızı çamur hacimlerini azaltarak. Ayrıca, kırmızı çamurda daha yüksek alüminyum içeriği yeniden işlenmesine izin verebilir. Metalürjik sınıf boksitiçin ideal özelliklerin bir özeti sunulmuştur, yanı sıra STET ayırıcı yararına bir özeti, aşağıda Tablo 6.
Tablo 6. Metalürjik sınıf boksitiçin ideal özelliklerin özeti.5
| İdeal Sınıf Karakteristik | Yetersiz ise Etki | STET Ayrılması ile Gözlenen |
|---|---|---|
| Düşük "reaktif silika" (>1.5% - <3.0%) (kaolinite) | Kostik kullanımı artırır, kritik bir işletme maliyeti faktörü. | Toplam silikada azalma |
| Yüksek çıkarılabilir alümina | Madencilik için sermaye ve işletme maliyetlerini artırır, işleme ve çamur bertaraf. | Alüminada artış |
| Düşük organik karbon | Tesis verimliliğini azaltarak işletme maliyetlerini artırır. | |
| Düşük boehmite (<3%) | Sermaye ve işletme maliyetlerini artırabilecek düşük sıcaklıkta işlemeyi engellemez. | |
| Düşük goethite (yüksek sıcaklıklı bir bitki de veya yüksek hematit ile tolere edilebilir) | Açıklama yavaşlar, ürün kalitesini düşürür ve çamur devresi ile alümina kaybını artırır. | Toplam demirde azalma |
| Düşük nem (çok düşükse sıkıntı toz oluşturabilir) | Sermaye maliyetlerini artırır (daha büyük buharlaşma tesisi), yakıt tüketimi, nakliye maliyetleri. | |
| Demir içeriği (ideal olarak >%5-<15%) | Düşük demir ürün kalitesini düşürebilir. Yüksek demir boksit alümina içeriğini sulandırır. | Toplam demirde azalma |
| Düşük kuvars | Bakım maliyetlerini artırır (boru aşınması). Yüksek sıcaklıktaki bitkilerde kostik kullanımı artırır. | Toplam silikada azalma |
| Düşük yabancı maddeleri ve eser elementler | Proses verimliliğini düşürebilir (Kükürt, Klor, Kalsiyum) ve metal kalitesi (Galyum, Çinko, Vanadyum, Fosfor). | |
| Yumuşak ve ölçülebilir | Madencilik ve taşlama maliyetlerini artırır. | |
| Kolayca çözülür | Sermayeyi artırır (daha büyük sindirim ekipmanları) ve işletme maliyetleri. | |
| Düşük titania | Yüksek sıcaklıklı bitkilerde kostik kullanımı artırabilir. | Titania azalma |
| Düşük karbonatlar | Özel işleme gerektirebilir. |
Sonuç
Tribo-elektrostatik ayırma, alümina üretiminde kullanılmak üzere yüksek dereceli boksit cevheri üretmek için etkili bir yöntem olarak gösterilmiştir.. STET tezgah üstü ayırıcıile yapılan testler, numunelerin büyük bir kısmının test edildiği Al2O3'ün önemli bir hareketini gösterdi. STET tarafından test edilen dört numunenin üçünde, Al2O3 önemli hareket gözlendi. Ayrıca, Fe2O3'ün diğer önemli unsurları, SiO2 ve TiO2 çoğu durumda önemli bir ayrışma gösterdi. STET ayırıcı ile kuru işleme, boksit ve alüminyum üreticileri için değer yaratma fırsatı sunar.
Referanslar
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Yüksek ve Kuru, CIM Dergisi, Vol. 8, yok. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Elektriksel Ayırma Yöntemlerinin İncelenmesi, Bölümü 1: Temel yönleri, Mineraller & Metalurjik işleme, Vol. 17, yok. 1 s. 23-36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Elektriksel Ayırma Yöntemlerinin İncelenmesi, Bölümü 2: Pratik Hususlar, Mineraller & Metalurjik işleme, Vol. 17, yok. 1 s. 139-166.
4. Ralston O. (1961) Karışık Taneli Katıların Elektrostatik Ayrılması, Elsevier Yayınevi, baskı dan.
5. Kogel, Jessica Elzea; Trivedi, Nikhil C; Bilgin, James M; Kuş, Stanley T.; Endüstriyel Mineraller ve Kayalar: Mal, Piyasa, ve 7., (2006), Sayfası 237.
