Chọn ngôn ngữ:
Tóm tắt
SThiết bị T & Công nghệ, LLC (STET) đã phát triển một hệ thống xử lý tách vành đai tribo-tĩnh điện cung cấp cho ngành công nghiệp chế biến khoáng sản một phương tiện để beneficiate vật liệu tốt với một công nghệ hoàn toàn khô. Trái ngược với các quá trình tách tĩnh điện khác thường được giới hạn ở các hạt có kích thước lớn hơn 75μm, phân cách vành đai triboelectric là lý tưởng cho việc tách rất tốt đẹp (<1μm) để vừa thô (300μm) hạt với băng thông cao. Công nghệ tách vành đai ba nhiệt điện đã được sử dụng để tách một loạt các vật liệu bao gồm tro bay đốt than, canxit/thạch anh, Tan/Magnesit, Barit/thạch anh, và fenspat/thạch anh. Kết quả tách được trình bày mô tả hành vi sạc tribo cho khoáng vật bô xít.
Giới thiệu
Thiếu tiếp cận với nước ngọt đang trở thành một nhân tố chính ảnh hưởng đến tính khả thi của dự án khai thác khoáng sản trên toàn thế giới. Theo Hubert Fleming, cựu giám đốc toàn cầu cho nở nước, "Tất cả các dự án khai thác khoáng sản trên thế giới mà đã được dừng lại hoặc bị chậm lại trong những năm qua, nó đã, trong hầu hết 100% Các trường hợp, một kết quả của nước, trực tiếp hoặc gián tiếp".1 Phương pháp chế biến khoáng sản khô cung cấp một giải pháp cho vấn đề hiện ra lờ mờ này.
Các phương pháp khô như tách tĩnh điện sẽ loại bỏ sự cần thiết cho nước ngọt, và cung cấp khả năng để giảm chi phí. Phương pháp tách điện sử dụng tiếp xúc, hoặc tribo-Electric, sạc là đặc biệt thú vị vì tiềm năng của họ để tách một loạt các hỗn hợp có chứa dẫn điện, cách điện, và các hạt bán dẫn.
Tribo-điện sạc xảy ra khi rời rạc, những hạt không giống nhau va chạm với nhau, hoặc với một bề mặt thứ ba, dẫn đến sự chênh lệch phí trên bề mặt giữa hai loại hạt. Các dấu hiệu và độ lớn của sự khác biệt phí phụ thuộc một phần vào sự khác biệt trong mối quan hệ electron (hoặc chức năng làm việc) giữa các loại hạt. Sau đó, phân tách có thể đạt được bằng cách sử dụng một điện trường bên ngoài áp dụng.
Kỹ thuật này đã được sử dụng trong công nghiệp trong các loại dấu tách tự do theo chiều dọc. Trong máy phân tách rơi tự do, Các hạt đầu tiên thu phí, sau đó rơi vào lực hấp dẫn thông qua một thiết bị có điện cực đối lập áp dụng một điện trường mạnh để làm chệch hướng quỹ đạo của các hạt theo dấu hiệu và độ lớn của điện tích bề mặt của chúng.2 Bộ tách rơi tự do có thể có hiệu quả đối với các hạt thô, nhưng không hiệu quả trong việc xử lý các hạt tốt hơn khoảng 0.075 để 0.1 mm.3,4 Một trong những phát triển mới đầy hứa hẹn nhất trong tách khoáng sản khô là bộ tách vành đai tribo-tĩnh điện. Công nghệ này đã mở rộng phạm vi kích thước hạt với các hạt tốt hơn so với thông thường tách tĩnh điện công nghệ, vào phạm vi mà chỉ nổi đã thành công trong quá khứ.
Tách đai tribo-tĩnh điện
Trong tribo-Máy tách dây tĩnh điện (Con số 1 và hình 2), vật liệu được đưa vào khoảng cách mỏng 0.9 – 1.5 cm giữa hai điện cực phẳng. Các hạt triboelectrically được trả bởi interparticle liên hệ. Ví dụ:, trong trường hợp của tro bay đốt than, một hỗn hợp của cacbon hạt và các hạt khoáng sản, carbon tính tích cực và tiêu cực tính khoáng sản được thu hút vào đối diện điện cực. Các hạt sau đó được quét bởi một vành đai mở liên tục di chuyển và truyền tải theo hướng ngược lại. Di chuyển vành đai liền kề với mỗi điện cực hướng tới kết thúc đối diện của sự tách hạt. Điện trường chỉ cần di chuyển các hạt một phần nhỏ của một centimet để di chuyển một hạt từ một trái di chuyển đến một dòng chuyển động bên phải. Dòng chảy dòng điện truy cập của các hạt tách và sạc triboelectric liên tục bởi va chạm khoáng chất carbon cung cấp cho một tách nhiều giai đoạn và kết quả trong độ tinh khiết tuyệt vời và phục hồi trong một đơn vị đơn thông qua. Tốc độ đai cao cũng cho phép rất cao throughputs, tối đa 40 tấn / giờ trên một đĩa đơn tách. Bằng cách kiểm soát các thông số quá trình khác nhau, chẳng hạn như tốc độ đai, nguồn cấp dữ liệu điểm, điện cực khoảng cách và tỷ lệ nguồn cấp dữ liệu, thiết bị sản xuất carbon thấp fly ash carbon nội dung của 2 % ± 0.5% từ nguồn cấp dữ liệu bay khác nhau, trong carbon từ đống tro tàn 4% đến hơn 30%.
Thiết kế tách là tương đối đơn giản. Vành đai và con lăn kết hợp là các bộ phận chuyển động duy nhất. Các điện cực là văn phòng phẩm và một bằng vật liệu bền bỉ một cách thích hợp. Thắt lưng được làm bằng vật liệu nhựa. Kẹp điện cực dài là khoảng 6 mét (20 ft.) và chiều rộng 1.25 mét (4 ft.) Đối với đơn vị thương mại kích thước đầy đủ. Mức tiêu thụ điện năng ít hơn 2 mỗi kilowatt-giờ / tấn nguyên liệu chế biến với hầu hết các điện tiêu thụ bởi hai động cơ lái xe vành đai.
Quá trình này là hoàn toàn khô, yêu cầu không có tài liệu bổ sung và sản xuất không phát thải chất thải nước hoặc không khí. Trong trường hợp của carbon từ fly ash đứt, Các tài liệu thu hồi bao gồm fly ash giảm carbon nội dung mức độ phù hợp để sử dụng như một hỗn hợp pozzolanic trong bê tông, và một phần nhỏ cacbon cao mà có thể được đốt cháy điện tạo ra thực vật. Sử dụng cả hai dòng sản phẩm cung cấp một 100% giải pháp cho fly ash xử lý vấn đề. Để tách khoáng sản, chế biến bô xít chẳng hạn, bộ tách cung cấp một công nghệ để giảm sử dụng nước, mở rộng cuộc sống dự trữ và/hoặc phục hồi và tái xử lý Tailings.
Bộ tách vành đai tribo-tĩnh điện tương đối nhỏ gọn. Máy được thiết kế để xử lý 40 tấn mỗi giờ là khoảng 9.1 mét (30 ft.) dài, 1.7 mét (5.5 ft.) rộng và 3.2 mét (10.5 ft.) cao. Sự cân bằng cần thiết của nhà máy bao gồm các hệ thống để truyền đạt nguyên liệu khô đến và đi từ dấu phân cách. Nhỏ gọn của hệ thống cho phép sự linh hoạt trong thiết kế lắp đặt.
Công nghệ tách đai tribo-tĩnh điện là mạnh mẽ và công nghiệp đã được chứng minh, và lần đầu tiên được áp dụng công nghiệp vào việc xử lý tro bay đốt than trong 1995. Công nghệ này có hiệu quả trong việc tách các hạt cacbon khỏi sự đốt cháy không đầy đủ của than, từ các hạt khoáng vật thủy tinh aluminosilicate trong tro bay. Công nghệ này đã được cụ cho phép tái chế của khoáng sản-tro bay giàu như là một thay thế xi măng trong sản xuất bê tông. Kể từ khi 1995, qua 20,000,000 tấn tro bay đã được xử lý bởi 19 bộ tách vành đai tribo-tĩnh điện được lắp đặt tại Hoa Kỳ, Canada, VƯƠNG QUỐC ANH, Ba Lan, và Hàn Quốc. Lịch sử công nghiệp của tách tro bay được liệt kê trong Bàn 1.
Bàn 1. Ứng dụng công nghiệp của tribo-tách đai tĩnh điện cho tro bay
| Tiện ích / nhà máy điện | Vị trí | Bắt đầu hoạt động thương mại | Chi tiết cơ sở |
|---|---|---|---|
| Công tước năng lượng-Roxboro Station | Bắc Carolina Hoa Kỳ | 1997 | 2 Máy phân tách |
| Talen năng lượng- Brandon Shores | Maryland USA | 1999 | 2 Máy phân tách |
| Scotland điện- Longannet Station | Scotland, Vương Quốc Anh | 2002 | 1 Phân cách |
| Jacksonville Electric-St. Công viên Johns River Power | Florida Hoa Kỳ | 2003 | 2 Máy phân tách |
| Nam Mississippi điện-R. D. Morrow | Hoa Kỳ Mississippi | 2005 | 1 Phân cách |
| New Brunswick điện-Belledune | New Brunswick Canada | 2005 | 1 Phân cách |
| Trạm RWE npower-Didcot | Anh Vương Quốc Anh | 2005 | 1 Phân cách |
| Ga tàu Talen Energy-Brunner Island | Pennsylvania USA | 2006 | 2 Máy phân tách |
| Tampa Electric-Big Bend ga | Florida Hoa Kỳ | 2008 | 3 Máy phân tách hai vượt qua nhặt rác |
| Trạm RWE npower-Aberthaw | Wales, Vương Quốc Anh | 2008 | 1 Phân cách |
| Nhà ga EDF Energy-West Burton | Anh Vương Quốc Anh | 2008 | 1 Phân cách |
| ZGP (Lafarge xi măng/Ciech Janikosoda liên doanh) | Ba Lan | 2010 | 1 Phân cách |
| Sức mạnh Đông Nam Triều tiên- Phường yeongheung | Nam Triều tiên | 2014 | 1 Phân cách |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Ba Lan | 2018 | 1 Phân cách |
| Công ty Xi măng taiheiyo-Chichibu | Nhật bản | 2018 | 1 Phân cách |
| Tro bay Armstrong- Xi măng Eagle | Philippines | Dự kiến 2019 | 1 Phân cách |
| Sức mạnh Đông Nam Triều tiên- Đảo samcheonpo | Nam Triều tiên | Dự kiến 2019 | 1 Phân cách |
Tách tribo-tĩnh điện của khoáng vật bô xít
ST thiết bị & Công nghệ (STET) thực hiện thử nghiệm tách tribo-tĩnh điện cân bàn trên nhiều mẫu khoáng vật bauxite. Các mẫu được liệt kê dưới đây trong Bàn 2.
Bàn 2. Tính chất của các mẫu bô xít được thử nghiệm bởi STET
| Mô tả | Sản phẩm mong muốn & Mục tiêu | |
|---|---|---|
| Mẫu 1 | ROM Bauxite | Al2O3 phục hồi Giảm SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Mẫu 2 | Plk (Khondalite bị t laterit hóa một phần) | Al2O3 phục hồi Giảm SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| Mẫu 3 | Bùn đỏ | Fe2O3 phục hồi Giảm SiO2, Al2O3, TiO2 |
| Mẫu 4 | ROM Bauxite Slimes | Al2O3 phục hồi Giảm SiO2, Fe2O3, TiO2 |
Thành phần hóa học cho tất cả các nguồn cấp dữ liệu và các mẫu sản phẩm riêng biệt được đo bằng Huỳnh quang tia X (XRF) sử dụng hệ thống WD-XRF. Kết quả phân tích hóa học cho các mẫu thức ăn chăn nuôi được hiển thị dưới đây trong Bàn 3.
Bàn 3. Tính chất hóa học của các mẫu bô xít được thử nghiệm bởi STET
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | LỢI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| Mẫu 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| Mẫu 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| Mẫu 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| Mẫu 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
Kích thước hạt được đo bằng phép đo kích thước hạt laser bằng cách sử dụng phân tán khí nén khô. Kết quả cho các mẫu thức ăn chăn nuôi được hiển thị dưới đây trong Bàn 4.
Bàn 4. Kích thước hạt của các mẫu bô xít được thử nghiệm bởi STET
| D10 (D10) micron | ĐƯỜNG D50 micron | D90 (D90) là gì? micron | D90 (D90) là gì? micron |
|
|---|---|---|---|---|
| Mẫu 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| Mẫu 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| Mẫu 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| Mẫu 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
Các mẫu được tách ra bằng cách sử dụng bộ tách stet benchtop. Các máy phân tách để bàn được sử dụng để sàng lọc cho các bằng chứng của tribo-sạc điện và để xác định nếu một vật liệu là một ứng cử viên tốt cho tĩnh điện beneficiation. Sự khác biệt chính giữa dải phân cách trên bàn và máy tách quy mô thí điểm và quy mô thương mại là chiều dài của dải phân cách trên bàn là xấp xỉ 0.4 lần chiều dài của quy mô phi công và các đơn vị quy mô thương mại. Khi hiệu quả phân tách là một chức năng của chiều dài điện cực, không thể sử dụng thử nghiệm cân bàn để thay thế cho thử nghiệm quy mô phi công. Thử nghiệm quy mô thí điểm là cần thiết để xác định mức độ tách mà quá trình STET có thể đạt được, và để xác định xem quá trình STET có thể đáp các mục tiêu sản phẩm theo tỷ giá thức ăn cho. Thay vì, bộ tách bàn được sử dụng để loại trừ các tài liệu ứng cử viên không thể chứng minh sự tách rời đáng kể ở mức quy mô thí điểm. Kết quả thu được trên quy mô băng ghế dự bị sẽ không tối ưu, và sự phân chia được quan sát thấy ít hơn sẽ được quan sát thấy trên một dấu tách STET có kích thước thương mại.
Thử nghiệm với bộ tách mặt bàn STET đã chứng minh sự chuyển động đáng kể của Al2O3 với phần lớn các mẫu được thử nghiệm. Trong ba trong số bốn mẫu được kiểm tra bởi STET, sự chuyển động đáng kể của Al2O3 đã được quan sát thấy. Ngoài ra, Các yếu tố chính khác của Fe2O3, SiO2 và TiO2 đã chứng minh chuyển động đáng kể trong hầu hết các trường hợp. Trong Mẫu 1, Mẫu 3 và mẫu 4, chuyển động của sự mất mát về lửa (LOI) theo sau chuyển động của Al2O3. Chuyển động của các yếu tố chính được hiển thị dưới đây trong Con số 5.
Dấu tách STET là một quá trình tách vật lý và tách có chọn lọc các giai đoạn khoáng sản dựa trên tribocharging, một hiện tượng bề mặt. Mức độ mà các khoáng chất dễ bị tribocharging là trong một số trường hợp có thể được dự đoán thông qua tham khảo ý kiến của một loạt triboelectric, nhưng trong trường hợp các loại khoáng vật phức tạp, thường trong thực tế phải được xác định theo kinh nghiệm. Một bản tóm tắt các thuộc tính tribocharging cho các mẫu thử nghiệm được hiển thị dưới đây trong Bàn 5.
Bàn 5. Tóm tắt hành vi tribocharging cho các yếu tố chính. POS = tích điện dương, NEG = âm tính phí.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | LOI | |
|---|---|---|---|---|---|
| Mẫu 1 | Pos | NEG (NEG) | NEG (NEG) | NEG (NEG) | Pos |
| Mẫu 2 | NEG (NEG) | Pos | NEG (NEG) | N/a | N/a |
| Mẫu 3 | Pos | NEG (NEG) | N/a | NEG (NEG) | Pos |
| Mẫu 4 | Pos | N/a | NEG (NEG) | NEG (NEG) | Pos |
Chế biến khô với máy tách STET mang lại cơ hội tạo ra giá trị cho các nhà sản xuất bô xít và nhôm. Việc sử dụng các mỏ bô xít cấp thấp hơn có thể cho phép chi phí khai thác thấp hơn bằng cách giảm tỷ lệ tước và giảm thế hệ tailings. Ngoài ra, sơ chế của quặng bauxite bằng cách tách triboelectrostatic khô có thể dẫn đến cải thiện kinh tế của tinh chế nhôm bằng cách cung cấp các lớp bauxite cao hơn cho quá trình tinh chế, hoặc bằng cách giảm khối lượng bùn đỏ được tạo ra. Ngoài ra, hàm lượng nhôm cao hơn trong bùn đỏ có thể cho phép tái chế. Một bản tóm tắt các đặc điểm lý tưởng cho bô xít cấp luyện kim được trình bày, cũng như tóm tắt lợi ích của dấu tách STET, dưới đây trong Bàn 6.
Bàn 6. Tóm tắt các đặc tính lý tưởng cho bô xít cấp luyện kim.5
| Đặc điểm lớp lý tưởng | Tác động nếu không đầy đủ | Quan sát với STET Separation |
|---|---|---|
| "Silica phản ứng" thấp (>1,5% - <3.0%) (kaolinite) | Tăng sử dụng ăn da, một yếu tố chi phí hoạt động quan trọng. | Giảm tổng silica |
| Nhôm có thể chiết xuất cao | Tăng vốn và chi phí vận hành khai thác khoáng sản, chế biến và xử lý bùn. | Tăng alumina |
| Carbon hữu cơ thấp | Tăng chi phí vận hành bằng cách giảm hiệu quả nhà máy. | |
| Thấp boehmite (<3%) | Ngăn chặn việc xử lý nhiệt độ thấp có thể làm tăng vốn và chi phí vận hành. | |
| Goethite thấp (chấp nhận được trong một nhà máy nhiệt độ cao hoặc với hematit cao) | Làm chậm quá trình làm rõ, làm giảm chất lượng sản phẩm và làm tăng mất alumina thông qua mạch bùn. | Giảm tổng lượng sắt |
| Độ ẩm thấp (có thể tạo ra bụi phiền toái nếu quá thấp) | Tăng chi phí vốn (cơ sở bay hơi lớn hơn), tiêu thụ nhiên liệu, chi phí vận chuyển. | |
| Hàm lượng sắt (lý tưởng >5%-<15%) | Sắt thấp có thể làm giảm chất lượng sản phẩm. Sắt cao pha loãng hàm lượng alumina của bô xít. | Giảm tổng lượng sắt |
| Thạch anh thấp | Tăng chi phí bảo trì (ống mặc). Tăng sử dụng ăn da trong các nhà máy nhiệt độ cao. | Giảm tổng silica |
| Tạp chất và nguyên tố vi lượng thấp | Có thể làm giảm hiệu quả quy trình (Lưu huỳnh, Clo, Canxi) và chất lượng kim loại (Gali, Kẽm, Vanadi, Phospho). | |
| Mềm mại và dễ chịu | Tăng chi phí khai thác và mài. | |
| Hòa tan dễ dàng | Tăng vốn (thiết bị tiêu hóa lớn hơn) và chi phí vận hành. | |
| Titania thấp | Có thể tăng sử dụng ăn da trong các nhà máy nhiệt độ cao. | Giảm titania |
| Cacbonat thấp | Có thể yêu cầu xử lý đặc biệt. |
Kết luận
Tách tĩnh điện tribo đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả để tạo ra một quặng bô xít cao cấp để sử dụng trong sản xuất alumina. Thử nghiệm với bộ tách mặt bàn STET đã chứng minh sự chuyển động đáng kể của Al2O3 với phần lớn các mẫu được thử nghiệm. Trong ba trong số bốn mẫu được kiểm tra bởi STET, sự chuyển động đáng kể của Al2O3 đã được quan sát thấy. Ngoài ra, Các yếu tố chính khác của Fe2O3, SiO2 và TiO2 đã chứng minh sự tách biệt đáng kể trong hầu hết các trường hợp. Chế biến khô với máy tách STET mang lại cơ hội tạo ra giá trị cho các nhà sản xuất bô xít và nhôm.
Tài liệu tham khảo
1. Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Cao và khô, Tạp chí CIM, Vol. 8, Không. 4, PP. 48-51.
2. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Xem xét các phương pháp điện ly, Một phần 1: Khía cạnh cơ bản, Khoáng sản & Chế biến ngành luyện kim, Vol. 17, Không. 1 PP 23 – 36.
3. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), Xem xét các phương pháp điện ly, Một phần 2: Cân nhắc thiết thực, Khoáng sản & Chế biến ngành luyện kim, Vol. 17, Không. 1 PP 139 – 166.
4. Quận Ralston O. (1961) Tách tĩnh điện của hạt hỗn hợp chất rắn, Công ty xuất bản Elsevier, ra khỏi in.
5. Bánh Kogel, Jessica Elzea; Thị trường Trivedi, Nikhil C; Barker, James M; Ông Krukowski, Stanley T.; Khoáng sản công nghiệp và đá: Hàng hoá, Markets, và Sử dụng Phiên bản thứ 7, (2006), Trang 237.
