摘要
ST 設備 & 技術, Llc (STET) 開發了三波靜電帶分離加工系統，為礦物加工業提供了一種利用完全乾燥的技術對精細材料進行利用的手段。. 與其他靜電分離過程相比，通常僅限於大於 75μm 的顆粒, 三電帶分離器非常適合分離非常精細 (<1µ m) 到中等粗糙 (300µ m) 具有極高輸送量的粒子. 三波電帶分離器技術已用於分離多種材料，包括煤燃燒煤灰, 降鈣素/石英, 滑石, 男中石/石英, 和費爾德斯帕/石英. 介紹了鋁土礦的三元充電行為.
介紹
缺乏淡水正在成為影響世界各地採礦專案可行性的主要因素. 據休伯特·弗萊明說, 哈奇水公司前全球總監, "在過去一年裡，世界上所有採礦專案要麼被停止，要麼放緩。, 它一直, 幾乎在 100% 案件, 水的結果, 直接或間接".1 干礦物加工方法為解決這一迫在眉睫的問題提供了解決方案.
靜電分離等乾燥方法將消除對淡水的需求, 並提供降低成本的潛力. 利用接觸的電氣分離方法, 或三波電, 充電是特殊性有趣，因為它們有可能分離含有導電性的混合物。, 絕緣, 和半導體顆粒.
立式充電時發生三波電荷, 不同的粒子相互碰撞, 或具有第三表面, 導致兩種粒子類型之間的表面電荷差. 電荷差的符號和幅度部分取決於電子親和力的差異 (或工作功能) 粒子型別之間. 然後,可以使用外部應用的電場實現分離.
該技術已在工業上應用於垂直自由落體型分離器中. 在自由落體分離器中, 粒子首先獲得電荷, 然後通過具有相反電極的裝置通過重力下降，該裝置應用強電場，根據粒子表面電荷的符號和幅度偏轉粒子的軌跡。, 但處理顆粒不有效比約 0.075 自 0.1 mm.3，4 乾礦物分離領域最有希望的新發展之一是三波靜電帶分離器. 與傳統的靜電分離技術相比，該技術將顆粒尺寸範圍擴展到更細的顆粒, 到過去只有浮選成功的範圍內.
三波-靜電帶分離
在三波靜電帶分離器中 (圖 1 和圖 2), 材料被送入薄間隙 0.9 – 1.5 兩個平行平面電極之間的 cm. 粒子通過粒子間的接觸進行摩擦帶電. 例如, 在煤燃燒粉煤灰的情況下, 碳顆粒和礦物顆粒的混合物, 帶正電荷的碳和帶負電荷的礦物被吸引到相反的電極上. 然後，粒子被連續移動的開網帶掃去，並朝相反的方向輸送. 帶移動粒子毗鄰每個電極向兩端的分隔符號. 電場只需將粒子移動一釐米的一小部分，粒子就從向左移動的流移動到右移動的流中。. 分離粒子的逆流和碳礦物碰撞的連續三波電充電提供了多級分離，在單通道單元中具有出色的純度和恢復性. 高帶速也使非常高的輸送量, 高達 40 噸 / 小時在一個單一的分隔符號. 通過控制各種工藝參數, 皮帶速度, 饋送點, 電極間隙和進給速率, 該設備在碳含量下產生低碳粉煤灰 2 % ± 0.5% 從飼料飛灰在碳範圍從 4% 來過 30%.
分離器設計相對簡單. 皮帶和關聯的輥是唯一的運動部件. 電極是平穩和適當耐用的材料組成. 皮帶由塑膠材料製成. 分離器電極長度約為 6 米 (20 dtl) 和寬度 1.25 米 (4 dtl) 適用于全尺寸商用設備. 功耗小於 2 材料處理的兩個馬達傳動皮帶所消耗的電力大部分每噸千瓦時.
這個過程是完全乾燥, 無需額外材料，且不產生廢水或空氣排放. 在粉煤灰分離的碳的情況下, 回收材料由粉煤灰組成，碳含量降低到適合用作混凝土中波左拉混合劑的水準, 和高碳餾分，可以在發電廠燃燒. 利用這兩種產品流提供 100% 飛灰處置問題的解決方案. 用於礦物分離, 例如加工鋁土礦, 分離器提供了一種減少用水量的技術, 延長保留壽命和/或回收和再處理尾礦.
三波靜電帶分離器相對緊湊. 一台機器，用於處理 40 噸每小時大約是 9.1 米 (30 dtl) 長, 1.7 米 (5.5 dtl) 寬和 3.2 米 (10.5 dtl) 高. 工廠所需的平衡由將幹材料輸送到分離器的系統組成. 系統緊湊，安裝設計具有靈活性.
三波靜電帶分離技術堅固耐用，工業證明, 並首次應用於工業處理煤燃燒煤灰 1995. 該技術能有效地將碳顆粒與不完全的煤燃燒分離開來。, 從粉煤灰中的玻璃氧化鋁矽酸鹽礦物顆粒. 該技術有助於回收富含礦物質的粉煤灰,作為混凝土生產中的水泥替代品. 因為 1995, 結束 20,000,000 噸飛灰已被處理 19 安裝在美國的三波靜電帶分離器, 加拿大, 英國, 波蘭, 和韓國. 飛灰分離的工業史列於 表 1.
表 1. 粉煤灰三波-靜電帶分離的工業應用
| 實用程式 / 電站 | 位置 | 開始商業運營 | 設施詳情 |
|---|---|---|---|
| 杜克能源 – 羅克斯伯勒站 | 美國北卡羅來納州 | 1997 | 2 分隔符號 |
| 塔倫能源- 布蘭登海岸 | 美國馬里蘭州 | 1999 | 2 分隔符號 |
| 蘇格蘭電力- 朗格站 | 蘇格蘭 英國 | 2002 | 1 分隔符號 |
| 傑克遜維爾電氣-聖. 約翰斯河電力公園 | 美國佛羅里達州 | 2003 | 2 分隔符號 |
| 南密西西比電力 -R.D. 明天 | 美國密西西比州 | 2005 | 1 分隔符號 |
| 新不倫瑞克電力-貝勒杜內 | 加拿大新不倫瑞克省 | 2005 | 1 分隔符號 |
| RWE npower-Didcot 站 | 英國 | 2005 | 1 分隔符號 |
| 塔倫能源-布倫納島站 | 美國賓夕法尼亞州 | 2006 | 2 分隔符號 |
| 坦帕電動大彎站 | 美國佛羅里達州 | 2008 | 3 分隔符號 雙通清理 |
| RWE npower-Aberthaw 站 | 威爾士 英國 | 2008 | 1 分隔符號 |
| EDF能源-西伯頓站 | 英國 | 2008 | 1 分隔符號 |
| ZGP (拉法基水泥/切奇·賈尼科索達合資企業) | 波蘭 | 2010 | 1 分隔符號 |
| 韓國東南電力- 永亨 | 韓國 | 2014 | 1 分隔符號 |
| PGNiG 特米卡-西爾基基 | 波蘭 | 2018 | 1 分隔符號 |
| 太和洋水泥公司-奇奇布 | 日本 | 2018 | 1 分隔符號 |
| 阿姆斯壯飛灰- 鷹水泥 | 菲律賓 | 計畫 2019 | 1 分隔符號 |
| 韓國東南電力- 薩姆川波 | 韓國 | 計畫 2019 | 1 分隔符號 |
鋁土礦的三寶靜電分離
ST 設備 & 技術 (STET) 對鋁土礦礦物多個樣品進行台秤干三波靜電分離試驗. 示例列於以下 表 2.
表 2. 經STT測試的鋁土礦樣品性質
| 描述 | 所需產品 & 目標 | |
|---|---|---|
| 樣品 1 | 羅姆鋁土礦 | Al2O3 恢復 減少 SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| 樣品 2 | Plk。 (部分後期的康達利特) | Al2O3 恢復 減少 SiO2, Fe2O3, TiO2 |
| 樣品 3 | 紅泥 | Fe2O3 恢復 減少 SiO2, Al2O3, TiO2 |
| 樣品 4 | 羅馬鋁土礦苗條 | Al2O3 恢復 減少 SiO2, Fe2O3, TiO2 |
通過X射線螢光測量所有飼料和分離產品樣品的化學成分 (XRF) 使用 WD-XRF 系統. 飼料樣品的化學分析結果如下 表 3.
表 3. 經STT測試的鋁土礦樣品的化學性質
| Al2O3 wt.% | Fe2O3 wt.% | SiO2 wt.% | SiO2 wt.% | 洛伊 wt.% | |
|---|---|---|---|---|---|
| 樣品 1 | 43.7 | 25.9 | 3.9 | 2.3 | 23.6 |
| 樣品 2 | 34.9 | 19.4 | 28.5 | 2.1 | 14.7 |
| 樣品 3 | 19.0 | 52.1 | 6.7 | 4.9 | 11.1 |
| 樣品 4 | 34.6 | 23.2 | 18.0 | 4.4 | 18.8 |
使用幹氣動分散法進行雷射顆粒尺寸測量，測量顆粒大小. 進給樣品的結果如下 表 4.
表 4. 經STT測試的鋁土礦樣品顆粒尺寸
| D10。 微米 | D50 微米 | D90。 微米 | D90。 微米 |
|
|---|---|---|---|---|
| 樣品 1 | 2 | 19 | 73 | 118 |
| 樣品 2 | 2 | 45 | 575 | 898 |
| 樣品 3 | 1 | 27 | 212 | 325 |
| 樣品 4 | 1 | 7 | 59 | 93 |
使用 STET 台式分離器分離樣品. 臺式分離器用於篩選摩擦靜電充電的證據, 並確定材料是否是靜電選礦的好選擇. 台式分離器和先導比例分隔器與商用比例分隔器的主要區別在於，台式分離器的長度約為 0.4 試點規模和商業規模單位的長度. 由於分離器效率是電極長度的函數, 台架級測試不能用作試驗級測試的替代品. 試驗級測試是必要的，以確定 STET 過程可以實現的分離程度, 並確定 STET 工藝能否在給定進給率下達到產品目標. 相反, 臺式分離器用於排除不太可能在試驗級級別顯示任何顯著分離的候選材料. 在臺秤上獲得的結果將是非優化的, 和觀察到的分離小於在商業尺寸的STET分離器上觀察到的分離.
使用 STET 台式分離器進行測試，表明在測試的大多數樣品中，Al2O3 具有顯著行動性. 在 STET 測試的四個樣本中，有三個, 觀察到Al2O3的實質性移動. 另外, Fe2O3 的其他主要元素, 在大多數情況下,SiO2 和 TiO2 表現出顯著移動. 在樣本中 1, 樣品 3 和樣本 4, 點火時損失的移動 (意向書) 跟隨阿爾2O3運動. 主要元素的移動如下 圖 5.
STET 分離器是一個物理分離過程，有選擇地分離基於三葉制的礦物相, 表面現象. 礦物易受三角充電的程度在某些情況下可以通過三元電系列的協商來預測, 但在複雜的礦物礦的情況下, 在實踐中往往必須根據經驗確定. 所測試樣本的三元充電特性摘要如下 表 5.
表 5. 主要要素的三元收費行為摘要. POS = 充電正數, NEG = 帶電負數.
| Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | TiO2 | 意向書 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 樣品 1 | Pos。 | 內格 | 內格 | 內格 | Pos。 |
| 樣品 2 | 內格 | Pos。 | 內格 | 不和 | 不和 |
| 樣品 3 | Pos。 | 內格 | 不和 | 內格 | Pos。 |
| 樣品 4 | Pos。 | 不和 | 內格 | 內格 | Pos。 |
使用 STET 分離器進行干加工為鋁土礦和鋁生產商創造價值提供了機會. 利用低品位鋁土礦礦床，可以降低剝離比和減少尾礦的生成，從而降低開採成本. 另外, the pre-processing of bauxite ores by dry triboelectrostatic separation may result in improved economics of aluminium refining by supplying higher grades of bauxite to the refining process, 或通過減少紅泥的產生量. 另外, 紅泥中鋁含量越高，可進行再處理. 介紹了冶金級鋁土礦的理想特性摘要, 以及 STET 分離器的好處摘要, 下面在 表 6.
表 6. 冶金級鋁土礦理想特性綜述.5
| 理想的等級特性 | 如果不足，影響 | 使用 STET 分離觀察 |
|---|---|---|
| 低"反應性二氧化矽" (>1.5% - <3.0%) (kaolinite) | 增加腐蝕性使用, 關鍵運營成本因素. | 減少總二氧化矽 |
| 高可萃取氧化鋁 | 增加採礦的資本和運營成本, 加工和泥漿處理. | 氧化鋁增加 |
| 低有機碳 | 通過降低工廠效率提高運營成本. | |
| 低博米特 (<3%) | 排除可增加資本和運營成本的低溫處理. | |
| 低戈蒂特 (耐受在高溫植物或高赤鐵礦) | 減慢澄清速度, 降低產品質量，通過泥漿迴路增加氧化鋁損耗. | 減少總鐵 |
| 低水分 (如果過低，可能會產生滋擾性灰塵) | 增加資本成本 (更大的蒸發設施), 油耗, 運費. | |
| 鐵含量 (理想情況下>5%-<15%) | 低鐵會降低產品品質. 高鐵稀釋鋁土礦氧化鋁含量. | 減少總鐵 |
| 低石英 | 增加維護成本 (管道磨損). 增加高溫工廠的腐蝕性. | 減少總二氧化矽 |
| 低雜質和微量元素 | 可以降低工藝效率 (硫, 氯, 鈣) 和金屬品質 (鎵, 鋅, 釩, 磷). | |
| 柔軟易碎 | 增加採礦和磨削成本. | |
| 容易溶解 | 增加資本 (較大的消化設備) 和運營成本. | |
| 低泰坦尼亞 | 可增加高溫植物的腐蝕性. | 減少泰坦尼亞 |
| 低碳酸鹽 | 可能需要特殊處理. |
結論
三波靜電分離是生產用於氧化鋁生產的高檔鋁土礦的有效方法. 使用 STET 台式分離器進行測試，表明在測試的大多數樣品中，Al2O3 具有顯著行動性. 在 STET 測試的四個樣本中，有三個, 觀察到Al2O3的實質性移動. 另外, Fe2O3 的其他主要元素, SiO2 和 TiO2 在大多數情況下都表現出顯著的分離. 使用 STET 分離器進行干加工為鋁土礦和鋁生產商創造價值提供了機會.
引用
1. 布林, P & 迪翁-奧爾特加, A (2013) 高和幹, CIM 雜誌, 音量. 8, 不. 4, pp. 48-51.
2. 馬努切赫裡, H, 哈努曼塔·羅亞, K, & Forssberg, K (2000), 電氣分離方法綜述, 部分 1: 基本方面, 礦物 & 冶金加工, 音量. 17, 不. 1 pp 23~36.
3. 馬努切赫裡, H, 哈努曼塔·羅亞, K, & Forssberg, K (2000), 電氣分離方法綜述, 部分 2: 實際注意事項, 礦物 & 冶金加工, 音量. 17, 不. 1 pp 139_166.
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5. 科格爾, 潔西嘉·埃爾澤亞; 特里韋迪, 尼基爾 C; 巴克, 詹姆斯 M; 克魯科夫斯基, 斯坦利 T.; 工業礦物和岩石: 商品, 市場, 並使用第 7 版, (2006), 網頁 237.
