摘要
ST 设备 & 技术, Llc (STET) 已开发出三波静电带分离加工系统，为矿物加工行业提供一种采用完全干燥技术使精细材料得到利用的手段. 与其他静电分离过程相比，这些分离过程通常限于尺寸大于 75μm 的颗粒, 三电带分离器非常适合分离非常精细的 (<1µ m) 到适度粗 (300µ m) 具有非常高的吞吐量的粒子. 三电带分离器技术已用于分离各种材料，包括煤燃烧粉煤灰, 降钙素/石英, 滑石, 巴利特/石英, 和费尔斯帕尔/石英. 给出了描述铝土矿三波充电行为的分离结果.
介绍
无法获得淡水正在成为影响世界各地采矿项目可行性的一个主要因素. 休伯特·弗莱明认为, 前海奇水务公司全球总监, "在过去一年中, 世界上所有的采矿项目要么被叫停, 要么放缓", 它已经, 在几乎 100% 的情况下, 水的结果, 1 或直接或间接地".1 干矿物加工方法为这一迫在眉睫的问题提供了解决方案.
静电分离等干燥方法将消除对淡水的需求, 并提供降低成本的潜力. 利用接触的电气分离方法, 或三波电, 充电的特殊性很有趣，因为它们有可能分离各种含有导电性的混合物。, 绝缘, 和半导体颗粒.
离散充电时发生三波电充电, 不同的粒子相互碰撞, 或第三个表面, 导致两种粒子类型之间的表面电荷差. 电荷差的符号和幅度部分取决于电子亲和力的差异 (或工作职能) 在粒子类型之间. 然后，可以使用外部应用的电场实现分离.
该技术已在垂直自由落体式分离器中得到工业应用. 在自由落体分离器中, 粒子首先获得电荷, 然后通过具有相对电极的装置通过重力坠落，该装置应用强电场，根据粒子表面电荷的符号和幅度偏转粒子的轨迹。, 但处理粒子比约 0.075 自 0.1 mm.3，4 干矿物分离最有前途的新发展之一是三波-静电带分离器. 与传统的静电分离技术相比, 该技术已将粒径范围扩大到更细的颗粒, 到的范围, 其中只有浮选已在过去的成功.
三波-静电带分离
在摩擦-静电带分离器中 (图 1 和图 2), 材料被输入到薄缝隙中 0.9 – 1.5 两个平行平面电极之间的厘米. 粒子通过粒子间的接触进行摩擦带电. 例如,, 在燃煤粉煤灰的情况下, 碳颗粒和矿物颗粒的混合物, 带正电荷的碳和负电荷的矿物被吸引到相反的电极上. 然后，粒子被连续移动的开网带扫去，并朝相反的方向输送. 带移动粒子毗邻每个电极向两端的分隔符. 电场只需将粒子移动一厘米的一小部分，粒子就从向左移动的流移动到右移动的流中。. 分离颗粒的逆电流和碳矿物碰撞的连续三电充电可提供多级分离，并在单通道单元中实现优异的纯度和回收. 高带速也使非常高的吞吐量, 高达 40 吨 / 小时在一个单一的分隔符. 通过控制各种工艺参数, 皮带速度, 馈送点, 电极间隙和进给速率, 该装置产生低碳粉煤灰的碳含量 2 % ± 0.5% 从饲料飞灰范围内的碳从 4% 来过 30%.
分离器的设计相对简单. 皮带和关联的辊是唯一的运动部件. 电极是平稳和适当耐用的材料组成. 皮带是用塑料材料制成的. 分离器电极长度约为 6 米 (20 金融时报 》。) 和宽度 1.25 米 (4 金融时报 》。) 适用于全尺寸商用设备. 功耗小于 2 材料处理的两个马达传动皮带所消耗的电力大部分每吨千瓦时.
这个过程是完全干燥, 不需要额外的材料, 也不产生废水或空气排放. 在粉煤灰分离产生的碳的情况下, 回收的材料包括粉煤灰, 将含碳量降低到适合用作混凝土中的火山灰外加剂的水平, 和一个高碳分数, 可以在发电厂燃烧. 利用这两种产品流提供 100% 飞灰处置问题的解决方案. 用于矿物分离, 例如，处理铝土矿, 分离器提供了一种减少用水量的技术, 延长储量寿命和/或恢复和再处理尾矿.
三波静电带分离器相对紧凑. 一台机器，用于处理 40 吨每小时大约是 9.1 米 (30 金融时报 》。) 长, 1.7 米 (5.5 金融时报 》。) 宽和 3.2 米 (10.5 金融时报 》。) 高. 工厂所需的平衡由输送干燥材料进出分离器的系统组成. 系统的紧凑性允许在安装设计中实现灵活性.
三波静电带分离技术坚固耐用，经工业验证, 并首次应用于煤燃烧粉煤灰的处理。 1995. 该技术能有效地将碳颗粒与煤炭不完全燃烧分离开来, 从玻璃铝硅酸盐矿物颗粒在粉煤灰. 该技术有助于回收富含矿物质的粉煤灰，作为混凝土生产的水泥替代品. 因为 1995, 结束 20,000,000 吨粉煤灰已处理 19 美国安装的三波静电带分离器, 加拿大, 英国, 波兰, 和韩国. 粉煤灰分离的工业历史列在 表 1.
表 1. 飞灰三波-静电带分离的工业应用
| 实用程序 / 电站 | 位置 | 开始商业运营 | 设施详情 |
|---|---|---|---|
| 杜克能源–罗克斯博罗站 | 美国北卡罗来纳州 | 1997 | 2 分隔符 |
| 塔伦能源- 布兰登海岸 | 美国马里兰州 | 1999 | 2 分隔符 |
| 苏格兰电力- 朗格站 | 苏格兰英国 | 2002 | 1 分隔符 |
| 杰克逊维尔电气街. 约翰斯河电力公园 | 美国佛罗里达州 | 2003 | 2 分隔符 |
| 南密西西比电力 -R.D. 明天 | 美国密西西比州 | 2005 | 1 分隔符 |
| 新不伦瑞克电力-贝勒杜内 | 加拿大新不伦瑞克 | 2005 | 1 分隔符 |
| RWE npower-Didcot 站 | 英国 | 2005 | 1 分隔符 |
| 塔伦能源-布伦纳岛站 | 美国宾夕法尼亚州 | 2006 | 2 分隔符 |
| 坦帕电气大弯站 | 美国佛罗里达州 | 2008 | 3 分隔符 双通清理 |
| RWE npower-Aberthaw 站 | 威尔士 UK | 2008 | 1 分隔符 |
| EDF能源-西伯顿站 | 英国 | 2008 | 1 分隔符 |
| ZGP (拉法基水泥/切奇·贾尼科索达合资企业) | 波兰 | 2010 | 1 分隔符 |
| 韩国东南电力- 永亨 | 韩国 | 2014 | 1 分隔符 |
| PGNiG 特米卡-西尔基尔基 | 波兰 | 2018 | 1 分隔符 |
| 太海洋水泥公司-奇奇布 | 日本 | 2018 | 1 分隔符 |
| 阿姆斯特朗飞灰- 鹰水泥 | 菲律宾 | 计划 2019 | 1 分隔符 |
| 韩国东南电力- 萨姆川波 | 韩国 | 计划 2019 | 1 分隔符 |
铝土矿的三波-静电分离
ST 设备 & 技术 (STET) 对铝土矿的多个样品进行台秤干三波-静电分离试验. 以下示例列于 表 2.
表 2. STET 测试的铝土矿样品的特性
| 描述 | 所需产品 & 目标 | |
|---|---|---|
| 样品 1 | ROM 铝土矿 | Al2O3 恢复 减少 SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| 样品 2 | PLK (部分晚化的康达利特) | Al2O3 恢复 减少 SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| 样品 3 | 红泥 | Fe2O3 恢复 减少 SiO2, Al2O3, TiO2 |
| 样品 4 | ROM 铝土矿 | Al2O3 恢复 减少 SiO2, Fe2O3, TiO2 |
X射线荧光测量了所有饲料和分离产品样品的化学成分 (XRF) 使用 WD-XRF 系统. 饲料样品的化学分析结果如下。 表 3.
表 3. STET测试的铝土矿样品的化学性质
| Al2O3 wt. | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt. | SiO2 wt. | LOI wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| 样品 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| 样品 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| 样品 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| 样品 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
使用干气相散的激光颗粒尺寸测量测量颗粒大小. 进给样本的结果如下所示， 表 4.
表 4. STET 测试的铝土矿样品的颗粒大小
| D10 微米 | D50 微米 | D90 微米 | D90 微米 |
|
|---|---|---|---|---|
| 样品 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| 样品 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| 样品 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| 样品 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
使用 STET 台式分离器分离样品. 台式分离器用于筛选摩擦静电充电的证据, 并确定材料是否是静电选矿的好选择. 台式台面分离器与先导刻度和商用比例分离器之间的主要区别是，台式平地分离器的长度约为 0.4 试点规模和商业规模单位长度的两倍. 由于分离器的效率是电极长度的函数, 基准测试不能作为试点规模测试的替代品. 中试是必要的, 以确定 stet 过程可以达到的分离程度, 并确定 stet 工艺是否能达到给定进给率下的产品目标. 相反, 台式分离器用于排除不可能在中试规模水平上显示出任何显著分离的候选材料. 在基准上获得的结果将不得到优化, 所观察到的分离小于在商用规模的 stet 分离器上观察到的分离.
使用 STET 台式分离器进行测试，显示 Al2O3 显著移动，大多数样品都进行了测试. 在 STET 测试的四个样本中，有三个, 观察到Al2O3的实质性运动. 另外, Fe2O3 的其他主要元素, 在大多数情况下，SiO2 和 TiO2 表现出显著移动. 在示例中 1, 样品 3 和样品 4, 点火时损失的移动 (意向书) 跟随阿尔2O3的运动. 主要元素的移动如下所示： 图 5.
STET 分离器是一种物理分离过程，根据三联压选择性地分离矿物相, 表面现象. 矿物易受三电充电的程度在某些情况下可以通过三电系列的咨询来预测, 但在复杂的矿石的情况下, 在实践中经常必须根据经验确定. 测试样品的三联充电性能摘要如下： 表 5.
表 5. 主要要素的三轮车收费行为摘要. POS = 已充电正数, NEG = 带电的负数.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | 意向书 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 样品 1 | Pos | 内格 | 内格 | 内格 | Pos |
| 样品 2 | 内格 | Pos | 内格 | 不适用 | 不适用 |
| 样品 3 | Pos | 内格 | 不适用 | 内格 | Pos |
| 样品 4 | Pos | 不适用 | 内格 | 内格 | Pos |
使用 STET 分离器进行干式加工为铝土矿和铝生产商提供了创造价值的机会. 利用低品位铝土矿矿床可降低开采成本，降低剥离率和减少尾矿的生成. 另外, 的预处理 铝土矿 通过干摩擦静电分离，可以通过向精炼过程提供更高等级的铝土矿来提高铝精炼的经济性, 或减少产生的红泥数量. 另外, 红泥中铝含量较高可能允许再加工. 介绍了冶金级铝土矿的理想特性摘要, 以及 STET 分隔符的好处摘要, 下面在 表 6.
表 6. 冶金级铝土矿的理想特性摘要.5
| 理想等级特征 | 影响，如果不足 | 使用 STET 分离观察 |
|---|---|---|
| 低"活性二氧化硅" (±1.5% - <3.0%) (kaolinite) | 增加腐蚀性用法, 关键运营成本因素. | 减少总二氧化硅 |
| 高可萃取氧化铝 | 增加采矿的资本和运营成本, 处理和泥浆处理. | 氧化铝增加 |
| 低碳 | 通过降低工厂效率提高运营成本. | |
| 低硼米特 (<3%) | 排除可能增加资本和运营成本的低温处理. | |
| 低果石 (耐高温植物或高赤铁矿) | 减慢澄清速度, 降低产品质量，增加氧化铝通过泥浆电路损失. | 减少总铁 |
| 低湿度 (如果过低，会产生滋扰灰尘) | 增加资本成本 (较大的蒸发设施), 油耗, 运费. | |
| 铁含量 (理想情况下 ±5%-<15%) | 低铁会降低产品质量. 高铁稀释铝土矿的氧化铝含量. | 减少总铁 |
| 低石英 | 增加维护成本 (管磨损). 增加高温植物的腐蚀性用法. | 减少总二氧化硅 |
| 低杂质和微量元素 | 可以降低过程效率 (硫, 氯, 钙) 和金属质量 (镓, 锌, 钒, 磷). | |
| 柔软易碎 | 增加采矿和磨削成本. | |
| 容易溶解 | 增加资本 (较大的消化设备) 和运营成本. | |
| 低泰坦尼亚 | 可增加高温植物的腐蚀性用法. | 减少泰坦尼亚 |
| 低碳酸盐 | 可能需要特殊处理. |
结论
三波-静电分离是生产用于氧化铝生产的高档铝土矿的有效方法. 使用 STET 台式分离器进行测试，显示 Al2O3 显著移动，大多数样品都进行了测试. 在 STET 测试的四个样本中，有三个, 观察到Al2O3的实质性运动. 另外, Fe2O3 的其他主要元素, 在大多数情况下，SiO2 和 TiO2 表现出明显的分离. 使用 STET 分离器进行干式加工为铝土矿和铝生产商提供了创造价值的机会.
引用
1. 布林, P & 迪翁-奥尔特加, A (2013) 高干, CIM 杂志, 自。. 8, 不. 4, pp. 48-51.
2. 马努切赫里, H, 哈努曼塔·罗阿, K, & Forssberg, K (2000), 电气分离方法综述, 部分 1: 基本方面, 矿物 & 冶金加工, 自。. 17, 不. 1 第 23-36 页.
3. 马努切赫里, H, 哈努曼塔·罗阿, K, & Forssberg, K (2000), 电气分离方法综述, 部分 2: 实际注意事项, 矿物 & 冶金加工, 自。. 17, 不. 1 第 139-166 页.
4. 拉尔斯顿 O. (1961) 混合颗粒固体的静电分离, 埃尔塞维尔出版公司, 打印出.
5. 科格尔, 杰西卡·埃尔泽亚; 特里韦迪, 尼基尔 C; 巴克, 詹姆斯 M; 克鲁科夫斯基, 斯坦利; 工业矿物和岩石: 商品, 市场, 并使用第 7 版, (2006), 网页 237.
