Kies jou taal:
Die ST Toerusting & Technology LLC (STET) tribo-elektrostatiese gordel skeider is ideaal geskik vir veredeling baie fyn (<1μm) tot matig growwe (500μm) minerale deeltjies, met 'n baie hoë deurset. Eksperimentele bevindinge het die vermoë van die STET-skeider getoon om bauxite monsters te beneficiate deur beskikbare alumina te verhoog, terwyl dit terselfdertyd reaktiewe en totale silika verminder. STET tegnologie word aangebied as 'n metode om op te gradeer en pre-konsentraat bauxite deposito's vir gebruik in alumina produksie. Droë verwerking met die STET-skeiding sal lei tot 'n vermindering in bedryfskoste van raffinadery as gevolg van laer verbruik van bytsoda, besparings in energie as gevolg van laer volume inerte oksiede en 'n vermindering in volume van alumina raffinadery residue (ARR of rooi modder). Daarbenewens, die STET tegnologie kan alumina raffinaderye ander voordele bied, insluitend verhoogde steengroef reserwes, uitbreiding van rooi modder verkoop webwerf lewe, en uitgebrei bedryf lewe van bestaande bauxite myne deur die verbetering van quarry benutting en maksimalisering herstel. Die watervrye en chemiese vrye neweproduk wat deur die STET-proses vervaardig word, is bruikbaar vir die vervaardiging van sement in hoë volumes sonder voorafbehandeling, in teenstelling met rooi modder wat beperkte voordelige hergebruik het.
1.0 inleiding
Aluminium produksie is van sentrale belang vir die mynbou en Metallurgie bedryf en fundamentele vir 'n verskeidenheid van nywerhede [1-2]. Terwyl aluminium is die mees algemene metaal element gevind op die aarde, in totaal oor 8% van die aardkors, as 'n element is dit reaktief en dus nie natuurlik voorkom [3]. Vandaar, aluminium-ryk erts moet verfyn word om aluminium en aluminium te produseer, wat lei tot 'n beduidende geslag van reste [4]. As die kwaliteit van bauxite deposito's wêreldwyd daal, die generasie van oorskot verhoog, wat uitdagings aan die aluminium-en aluminiummaakbedryf in terme van verwerkingskoste, koste van wegdoening en die impak op die omgewing [3].
Die primêre beginmateriaal vir aluminium verfyn is bauxite, die wêreld se belangrikste kommersiële bron van aluminium [5]. Bauxite is 'n verrykte aluminium hidroksied sedibaurock, geproduseer van die laterization en verweer van rotse ryk in ysteroksiede, aluminiumoksiede, of beide algemeen met kwarts en kleie soos kaolin [3,6]. Bauxite rocks bestaan hoofsaaklik uit die aluminium minerale gibbsite (Al(O)3), boehmitiese (γ-AlO(O)) en diaspore (α-AlO(O)) (tafel 1), en word gewoonlik gemeng met die twee ysteroksiede goethite (FeO(O)) en hematite (Fe2O3), die aluminium klei mineraal envirobent, klein hoeveelhede van anatase en/of titania (TiO2), ilmeniet (FeTiO3) en ander onsuiwerhede in klein of spoor bedrae [3,6,7].
Die bepalings trihydraat en monohydraat word algemeen deur die bedryf gebruik om verskillende tipes bauxite onderskei. Bauxite wat heeltemal of byna alle gibbsite dra is bekend as 'n trihidreer erts; as boehmitiese of diaspore is die dominante minerale is dit na verwys as monohidreer erts [3]. Mengsels van gibbsite en boehmitiese is algemeen in alle vorme van bauxites, boehmitiese en diaspore minder algemeen, en gibbsite en diaspore skaars. Elke tipe bauxite erts bied sy eie uitdagings in terme van mineraalverwerking en veredeling vir die generering van aluminium [7,8].
tafel 1. Chemiese samestelling van Gibbsite, Boehmitiese en Diaspore [3].
| Chemiese samestelling | Gibbsite AL(O)3 of al2O 3.3 H2O | Boehmitiese ALO(O) of al2O3.H2O | Diaspore ALO(O) of al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 WT | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (O) WT | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Bauxite deposito's word wêreldwyd versprei, meestal voorkom in tropiese of subtropiese streke [8]. Bauxite mynbou van beide Metallurgiese en nie-Metallurgiese graad erts is analoog aan die ontginning van ander industriële minerale. Gewoonlik, die veredeling of behandeling van bauxite is beperk tot verpletterende, sewe, Gewas, en droog van die ru-erts [3]. Flotasie is in diens vir die opgradering van sekere lae-graad bauxite erts, maar dit het nie bewys hoogs selektief by verwerp envirobent, 'n groot bron van reaktiewe silika, veral in trihydrabauxites [9].
Die grootste deel van bauxite geproduseer in die wêreld word gebruik as voer vir die vervaardiging van aluminium via die Bayer proses, 'n nat-chemiese bytsoes-leach metode waarin die Al_2 O_3 uit die bauxite rots opgelos word deur 'n bytsoda ryk oplossing teen verhoogde temperatuur en druk te gebruik [3,10,11]. Daarna, die grootste deel van die aluminium word gebruik as voer vir die produksie van aluminium metaal via die Hall-Héroult proses, wat behels elektrolitiese vermindering van aluminium in 'n bad van etolite (Na3AlF6). Dit neem ongeveer 4-6 tonne gedroogde bauxite produseer 2 t van aluminium, wat op sy beurt lewer 1 t van aluminium metaal [3,11].
Die Bayer proses is geïnisieer deur vermenging gewas en fyn grond bauxite met die loog oplossing. Die gevolglike mis wat 40-50% vastestowwe word dan druk en verhit met stoom. Op hierdie stap is sommige van die aluminium ontbind en vorm oplosbare natrium aluminate (NaAlO2), maar as gevolg van die teenwoordigheid van reaktiewe silika, a komplekse natrium aluminium silikate ook presipiteer wat 'n verlies van beide aluminium en koeldrank verteenwoordig. Die gevolglike mis is gewas, en die oorskot gegenereer (dws., rooi modder) is gedecanted. Natrium aluminate word dan ontketen as aluminium trihydraat (Al(O)3) deur 'n lotasieproses. Die gevolglike koustiese soda oplossing word hersirkuleer in die loog-oplossing. uiteindelik, die gefiltreerde en gewaste soliede aluminium trihydraat is afgedank of kalmeer om aluminium te produseer [3,11].
Loging temperature kan wissel van 105 ° c om 290 ° c en ooreenstemmende druk wissel van 390 kPa to 1500 kPa. Laer temperature word gebruik vir bauxite in wat byna al die beskikbare aluminium is teenwoordig as gibbsite. Die hoër temperature is nodig om bauxiet te grawe met 'n groot persentasie boehmiet en diaspore. By temperature van 140 ° C of minder slegs gibbsiet- en kaoliengroepe is oplosbaar in die bytsoda-drank en daarom word sodanige temperatuur verkies vir die verwerking van trihidraat alumina . By temperature groter as 180 ° c aluminium as trihydraat en monohydraat is verhaalbaar in oplossing en beide kleie en gratis kwarts geword reaktief [3]. Bedryfstelsels soos temperatuur, druk en reagens dosis word beïnvloed deur die tipe bauxite en dus elke aluminium raffinaery is aangepas om 'n spesifieke soort bauxite erts. Die verlies van duur koustiese soda (NaOH) en die geslag van rooi modder is albei verwant aan die kwaliteit van bauxite wat gebruik word in die verfyn proses. In die algemeen, hoe laer die Al_2 O_3 inhoud van bauxite, Hoe groter die volume van rooi modder wat gegenereer sal word, as die nie-Al_2 O_3 fases as rooi modder verwerp. Daarbenewens, hoe hoër die envirobent of reaktief silika inhoud van bauxite, die meer rooi modder sal gegenereer word [3,8].
Hoë-graad bauxite bevat tot 61% Al_2 O_3, en baie bedryfsbauxite deposito's-tipies genoem as nie-Metallurgiese graad- is goed onder hierdie, soms so laag as 30-50% Al_2 O_3. Omdat die gewenste produk is 'n hoë suiwerheid
Al_2 O_3, die oorblywende oksiede in die bauxite (Fe2O3, SiO2, TiO2, organiese materiaal) is geskei van die Al_2 O_3 en verwerp as aluminium raffinareste (ARR) of rooi modder via die Bayer proses. In die algemeen, die laer kwaliteit die bauxite (dws., laer Al_2 O_3 inhoud) die meer rooi modder wat gegenereer word per ton van aluminium produk. Daarbenewens, selfs 'n paar Al_2 O_3 die dra van minerale, veral envirobent, produseer ongewenste newe-effekte tydens die verfyn proses en lei tot 'n toename in rooi modder generasie, asook 'n verlies van duur koustiese soda chemiese, 'n groot veranderlike koste in die bauxite verfyn proses [3,6,8].
Rooi modder of ARR verteenwoordig 'n groot en on-going uitdaging vir die aluminiumbedryf [12-14]. Rooi modder bevat beduidende residuele koustiese chemiese oorskiet van die suiweringsproses, en is hoogs alkaliese, dikwels met 'n pH van 10 - 13 [15]. Dit is gegenereer in groot volumes wêreldwyd-volgens die USGS, beraamde globale aluminium produksie 121 miljoen ton in 2016 [16]. Dit het gelei tot 'n beraamde 150 miljoen ton rooi modder gegenereer gedurende dieselfde tydperk [4]. Ten spyte van voortgesette navorsing, rooi modder het tans min kommersieel lewensvatbare paaie om voordelige hergebruik te gebruik. Daar word beraam dat baie min van rooi modder is praktiese heilsame her-gebruik wêreldwyd [13-14]. Eerder, die rooi modder is gepomp van die aluminium raffinaery in die stoor impoundments of Landvul, waar dit geberg en gemonitor word teen groot koste [3]. daarom, beide 'n ekonomiese en omgewingsargument kan gemaak word vir die verbetering van die kwaliteit van bauxite voor verfyn, in die besonder as so 'n verbetering kan gedoen word deur 'n lae-energie fisiese skeiding tegnieke.
Terwyl bewys reserwes van bauxite sal na verwagting vir baie jare duur, die gehalte van die reserwes wat ekonomies toeganklik kan wees, is dalende [1,3]. Vir rafstellers, wie is in die besigheid van die verwerking bauxite maak aluminium, en uiteindelik aluminium metaal, Dit is 'n uitdaging met beide finansiële en omgewingsimplikasies
Droë metodes soos elektrostatiese skeiding kan wees van die bauxite industrie vir die pre-konsentrasie van bauxite voor die Bayer proses. Elektrostatiese skeidingmetodes wat kontak maak, of tribo-elektriese, Laai is besonderhede interessant as gevolg van hul potensiaal om 'n wye verskeidenheid van mengsels met geleidende te skei, Isolerende, en semi-geleidende deeltjies. Tribo-elektriese laai vind plaas wanneer diskrete, andermilar deeltjies bots met mekaar, of met 'n derde oppervlak, wat lei tot 'n oppervlak beheer verskil tussen die twee deeltjie tipes. Die teken en grootte van die aanklag verskil hang deels oor die verskil in elektronaffiniteit (of werk funksie) tussen die deeltjie tipes. Skeiding kan dan bereik word met behulp van 'n ekstern Toegepaste elektriese veld.
Die tegniek is geïnduaal gebruik in vertikale vrye-val tipe skeiers. In vrye-val skeiders, die deeltjies eerste verkry aanklag, dan val deur swaartekrag deur 'n toestel met opponerende elektrodes wat 'n sterk elektriese veld om die trajek van die deeltjies deflek volgens teken en grootte van hul oppervlak beheer [18]. Vrye-val skeiers kan effektief vir growwe deeltjies wees, maar is nie effektief by die hantering van deeltjies fyner as oor 0.075 om 0.1 mm [19-20]. Een van die mees belowende nuwe ontwikkelings in droë mineraal skeiding is die tribo-elektrostatiese gordel separator. Hierdie tegnologie het die Partikel grootte wissel tot fyner deeltjies as konvensionele elektrostatiese skeiding tegnologieë uitgebrei, in die reeks waar slegs flottasie het was suksesvol in die verlede.
Tribo-elektrostatiese skeiding gebruik elektriese lading verskille tussen materiaal wat deur oppervlak kontak of triboelektriese laai. In simplistiese maniere, wanneer twee materiale in kontak is, die materiaal met 'n hoër affiniteit vir elektros winste-elektrone verander dus negatiewe, terwyl materiaal met laer elektron affiniteit heffings positiewe.
Die ST Toerusting & Tegnologie (STET) tribo-elektrostatiese gordel skeider bied 'n roman veredeling roete te pre-konsentreer bauxite erts. Die STET droë skeidingsproses bied bauxite-produsente of bauxite-suiwerers 'n geleentheid om pre-Bayer-proses opgradering van bauxite-erts uit te voer om die gehalte te verbeter. Hierdie benadering het baie voordele, insluitend: Vermindering in bedryfskoste van raffinaery as gevolg van laer verbruik van bytende soda deur die vermindering van insette reaktiewe silika; besparing in energie tydens verfyning as gevolg van laer volume inerte oksiede (Fe2O3, TiO2, Nie-reaktiewe SiO2) toetrede tot bauxite; kleiner massa vloei van bauxite om te verfyn en dus minder energie vereiste om te verhit en pressurize; vermindering in rooi modder geslag volume (dws., rooi modder te aluminium verhouding) deur die verwydering van reaktiewe silika en inerte oksied; en, strenger beheer oor die invoer bauxite kwaliteit wat proses ontstel verminder en laat rafsers ideale reaktiewe silika vlak te stel om onreinheid verwerping maksimeer. Verbeterde kwaliteitsbeheer oor bauxite Feed om te verfyn ook maksimeer opetyd en produktiwiteit. Verder, vermindering in rooi modder volume vertaal in minder behandeling en wegdoening koste en beter benutting van bestaande grondvulsen.
Die preprocessing van bauxite erts voor die Bayer proses kan 'n beduidende voordele bied in terme van die verwerking en verkope van klereings. Anders as rooi modder, uitvoerings van 'n droë elektrostatiese proses bevat geen chemikalieë en verteenwoordig nie 'n langtermyn-omgewing stoor aanspreeklikheid. Anders as rooi modder, droë deur-produkte/klereings van 'n bauxite pre-verwerking werking kan gebruik word in sement vervaardiging as daar is geen vereiste om die natrium te verwyder, wat nadelig is vir sement vervaardiging. In werklikheid-bauxite is reeds 'n algemene rou materiaal vir Portland Cement vervaardiging. Die uitbreiding van die bedryf lewe van bestaande bauxite myne kan ook bereik word deur die verbetering van quarry benutting en maksimalisering herstel.
2.0 Eksperimentele
2.1 Materiaal
STET gedoen pre-haalbaarheid studies in oor 15 verskillende bauxite monsters van verskillende plekke regoor die wêreld met behulp van 'n tafel-skaal skeider. Van hierdie, 7 verskillende monsters is
tafel 2. Gevolg van chemiese analise bauxite monsters.
2.2 Metodes
Eksperimente is uitgevoer met behulp van 'n bank-skaal tribo-elektrostatiese gordel skeider, hierna verwys as ' Bench separator '. Bench-skaal toets is die eerste fase van 'n driefase tegnologie-implementeringsproses (sien tabel 3) insluitend bank-skaal evaluering, vlieënier-skaal toetsing en kommersiële-skaal implementering.
Die Bench skeiding word gebruik vir sifting vir bewyse van tribo-elektrostatiese laai en om te bepaal of 'n materiaal is 'n goeie kandidaat vir elektrostatiese veredeling. Die belangrikste verskille tussen elke stuk toerusting word in tabel aangebied 3. Terwyl die toerusting wat gebruik word binne elke fase verskil in grootte, die operasie beginsel is fundamenteel dieselfde.
tafel 3. Driefase implementeringsproses met behulp van STET tribo-elektrostatiese belt skeider tegnologie
| Fase | Gebruik vir: | Elektrode Lengte cm | Tipe proses |
|---|---|---|---|
| 1- Bank skaal evaluasie | Kwalitatiewe evaluering | 250 | Batch |
| 2- Vlieënier skaal toets | Kwantitatiewe evaluering | 610 | Batch |
| 3- Kommersiële skaal implementering | Kommersiële produksie | 610 | Deurlopende |
Soos gesien kan word in tabel 3, die belangrikste verskil tussen die Bench skeiding en vlieënier-skaal en kommersiële-skaal skeiers is dat die lengte van die Bench skeiding is ongeveer 0.4 keer die lengte van die vlieënier-skaal en kommersiële-skaal eenhede. As die skeiding doeltreffendheid is 'n funksie van die elektrode lengte, bank-skaal toets kan nie gebruik word as 'n plaasvervanger vir vlieënier skaal toets. Vlieënier-skaal toets is nodig om te bepaal die omvang van die skeiding wat die STET proses kan bereik, en om te bepaal of STET proses kan voldoen aan die produk teikens onder gegewe voer tariewe. Eerder, die Bench skeiding word gebruik om die kandidaat materiaal wat onwaarskynlik is om enige beduidende skeiding te demonstreer op die vlieënier-skaal vlak te reël. Resultate verkry op die bank-skaal sal wees nie-geoptimaliseerde, en die skeiding waargeneem is minder as wat waargeneem sal word op 'n kommersiële grootte STET skeider.
Toetsing by die loodsaanleg is nodig voor kommersiële skaal ontplooiing, egter, toets op die bank-skaal word aangemoedig as die eerste fase van die implementeringsproses vir enige gegewe materiaal. Verder, in gevalle waar materiaal beskikbaarheid is beperk, die Bench separator bied 'n nuttige hulpmiddel vir die sifting van potensiële suksesvolle projekte (dws., projekte waarin kliënt-en bedryfgehalteteikens met STET-tegnologie aangespreek kan word).
2.2.1 STET Triboelektrostatiese gordel Skeider
In die tribo-elektrostatiese gordel skeider (Figuur 1 en figuur 2), materiaal is gevoer in die dun gaping 0.9 - 1.5 cm tussen twee parallel Jordaanstreek elektrodes. Die deeltjies is triboelectrically gehef deur globaal kontak. Byvoorbeeld, in die geval van 'n bauxite monster wat belangrikste bestanddele is gibssite, envirobent en kwarkwater minerale deeltjies, die positiewe gelaaide (gibssite) en die negatiewe gelaaide (envirobent en kwarts) is aangetrokke tot die teenoorgestelde elektrodes. Die deeltjies word dan opgevang deur 'n deurlopende bewegende oop-mesh gordel en oorgedra in teenoorgestelde rigtings. Die gordel beweeg die deeltjies langs elke elektrode na die teenoorgestelde eindes van die skeider. Die elektriese veld moet net beweeg die deeltjies 'n klein fraksie van 'n sentimeter 'n deeltjie te beweeg van 'n links-beweeg na 'n regterbewegende stroom. Die toonbank huidige vloei van die skeiding deeltjies en konstante triboelektriese laai deur deeltjie botsings voorsiening vir 'n multi-stadium skeiding en resultate in 'n uitstekende suiwerheid en herstel in 'n enkel-Pass eenheid. Die hoë gordel spoed ook in staat stel baie hoë deursette, tot en met 40 ton per uur op 'n enkele skeierbladsy. Deur beheer van verskeie proses parameters, die toestel maak voorsiening vir die optimalisering van minerale graad en herstel.
Figuur 1. Skematiese van triboelectric belt skeider
Die skeidingontwerp is relatief eenvoudig. Die gordel en geassosieerde rollers is die enigste bewegende dele. Die elektrodes is stilstaande en saamgestel van 'n toepaslik duursame materiaal. Die gordel is gemaak van plastiese materiaal. Die skeider elektrode lengte is ongeveer 6 meter (20 Ft.) en die wydte 1.25 meter (4 Ft.) vir volle grootte kommersiële eenhede. Die kragverbruik is minder as 2 kilowatt-uur per ton van die materiaal verwerk met die meeste van die krag wat verbruik word deur twee motors ry die gordel.
Figuur 2. Detail van skeiding sone
Die proses is heeltemal droog, vereis geen bykomende materiaal en produseer geen afval water of lug uitstoot. Vir minerale skeiding die skeider bied 'n tegnologie om waterverbruik te verminder, verleng reserwe lewe en/of herstel en herproses klereings.
Die compackheid van die stelsel maak voorsiening vir buigsaamheid in die installasie ontwerpe. Die tribo-elektrostatiese belt is robuuste en industriaal bewys en is die eerste keer toegepas op die verwerking van steenkoolverbranding vliegas in 1997. Die tegnologie is effektief in die skeiding van koolstofdeeltjies uit die onvoltooide verbranding van steenkool, van die glassy aluminosilicate minerale deeltjies in die fly ash. Die tegnologie het instrumenteel in die aanstuur van die mineraal-ryk vliegas as 'n sement vervanging in beton produksie.
Sedert 1995, oor 20 miljoen ton produk vliegas is verwerk deur die STET skeiers geïnstalleer in die VSA. Die industriële geskiedenis van fly ash skeiding is gelys in tabel 4.
In minerale verwerking, die triboelectric belt skeider tegnologie is gebruik om 'n wye verskeidenheid van materiale, insluitend verki/kwarte skei, talk/magnesite, en baritiet/kwarts.
Figuur 3. Kommersiële tribo-elektrostatiese gordel skeider
tafel 4. Industriële toepassing van tribo-elektrostatiese gordel skeiding vir vliegas.
| Nut / kragstasie | Ligging | Begin van kommersiële bedrywighede | Fasiliteit besonderhede |
|---|---|---|---|
| Hertog energie-Roxboro Station | Noord-Carolina VSA | 1997 | 2 Skeidings |
| Talen energie- Brandon kus | Maryland USA | 1999 | 2 Skeidings |
| Skotse krag- Longannet-stasie | Skotland Verenigde Koninkryk | 2002 | 1 Skeider |
| Jacksonville-elektriese-St. Johns River Power Park | Florida VSA | 2003 | 2 Skeidings |
| Suid-Mississippi elektriese krag-R. D. Volgende dag | Mississippi VSA | 2005 | 1 Skeider |
| Nuwe Brunswick-krag-Belleduin | Nuwe Brunswick canada | 2005 | 1 Skeider |
| RWE npower-Didak-stasie | Engeland Verenigde Koninkryk | 2005 | 1 Skeider |
| Talen energie-Brunner Island stasie | Pennsylvania VSA | 2006 | 2 Skeidings |
| Tampa elektriese-groot buig stasie | Florida VSA | 2008 | 3 Skeidings |
| RWE npower-Aberthaw stasie | Wallis VK | 2008 | 1 Skeider |
| EDF energie-Wes-Burton stasie | Engeland Verenigde Koninkryk | 2008 | 1 Skeider |
| ZGP (Lafarge Cement/CiméJanikosoda JV) | Pole | 2010 | 1 Skeider |
| Korea Suidoos-krag- Yeongheung | Suid-Korea | 2014 | 1 Skeider |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Pole | 2018 | 1 Skeider |
| Taiheiyo sement maatskappy-Chichibu | Japan | 2018 | 1 Skeider |
| Armstrong fly Ash- Eagle Cement | Filippyne | 2019 | 1 Skeider |
| Korea Suidoos-krag- Samcheonpo | Suid-Korea | 2019 | 1 Skeider |
2.2.2 Bank-skaal toets
Standaardprosesproewe is uitgevoer rondom die spesifieke doel om Al_2 O_3 konsentrasie te verhoog en om die konsentrasie van gangue minerale te verminder. Toetse is uitgevoer op die Bench skeiding onder reekstoestande, met die toets uitgevoer in duplikaat te boots bestendige toestand, en te verseker dat enige moontlike motoreffek van die vorige toestand nie as. Voor elke toets, 'n klein voersubmonster is versamel (aangewys as ' voer '). Op die instelling van alle operasie veranderlikes, die materiaal is in die Bench skeiding gevoer met behulp van 'n elektriese vibrasievoerder deur die middel van die Bench-skeider. Monsters is aan die einde van elke eksperiment en die gewigte van die produk einde versamel 1 (aangewys as ' E1 ') en produk einde 2 (aangewys as ' E2 ') is vasgestel met behulp van 'n wetlike-vir-handel telskaal. Vir bauxite monsters, ' E2 ' ooreenstem met die bauxite-ryk produk. Vir elke stel sub-monsters (dws., Voer, E1 en E2) LOI, belangrikste oksiede samestelling deur XRF, reaktiewe silika en beskikbare aluminium is bepaal. XRD karakterisering is uitgevoer op geselekteerde sub-monsters.
3.0 Resultate en bespreking
3.1. Monsters mineralogie
Resultate van die kwantitatiewe XRD ontledings vir voermonsters word in tabel ingesluit 5. Die meerderheid van die monsters is hoofsaaklik saamgestel uit gibbsite en wisselende hoeveelhede van goethite, hematite, envirobent, en kwar. Ilmeniet en anatase was ook duidelik in geringe hoeveelhede in die meerderheid van die monsters.
Daar was 'n verandering in die minerale samestelling vir S6 en S7 as hierdie Feed monsters was hoofsaaklik saamgestel uit diaspore met geringe hoeveelhede van verkkiet, hematite, goethite, boehmitiese, envirobent, gibbsite, kwarts, anatase, en rutiele opgespoor word. 'N amorfe fase is ook opgespoor in S1 en S4 en het gewissel van ongeveer 1 om 2 Persent. Dit was waarskynlik as gevolg van óf die teenwoordigheid van 'n smektiet mineraal, of nie-kristallyne materiaal. Aangesien hierdie materiaal nie direk gemeet kon word nie, resultate vir hierdie monsters moet as benaderde beskou word.
3.2 Bank-skaal eksperimente
'N reeks toetslopies is uitgevoer op elke mineraal monster wat gemik is op die maksimalisering van Al2O3 en dalende SiO_2 inhoud. Spesies te konsentreer op die bauxite-ryk produk sal 'n aanduiding van positiewe laai gedrag wees. Resultate word getoon in tabel 6
tafel 5. XRD analise van Feed monsters.
tafel 6. Opsommende resultate.
Toetsing met die STET Bench skeiding gedemonstreer beduidende beweging van Al2O3 vir alle monsters. Skeiding van Al2O3 is waargeneem vir S1-5 wat hoofsaaklik gibbsite was, en ook vir S6-7 wat hoofsaaklik diaspore was. Daarbenewens, die ander belangrike elemente van Fe2O3, SiO2 en TiO2 gedemonstreer beduidende beweging in die meeste gevalle. Vir alle monsters, die beweging van verlies op ontsteking (LOI) gevolg beweging van Al2O3. In terme van reaktiewe silika en beskikbare aluminium, vir S1-5 wat byna alle gibbsite is (aluminium trihydraat) waardes moet in ag geneem word by 145 ° c terwyl vir S6-7 waarvoor die dominante mineraal diaspore (aluminium monohydraat) waardes moet geassesseer word by 235 ° c. Vir alle monsters toets met die STET Bench separator gedemonstreer 'n aansienlike toename in beskikbare aluminium en 'n beduidende vermindering in reaktiewe silika om produk vir beide trihydraat en monohidreer bauxite monsters. Beweging van groot minerale spesies is ook waargeneem en is grafies hieronder getoon in Figuur 4.
In terme van mineralogie, Stet Bench separator gedemonstreer konsentrasie van die aluminium draende spesie gibbsite en diaspore om die bauxite-ryk produk, terwyl gelyktydig verwerp ander vliegas spesies. Syfers 5 en 6 Wys selektiwiteit van mineraalfases aan die bauxite-ryk produk vir trihydraat en monohydraat-monsters, Onderskeidelik. Selektiwiteit is bereken as die verskil tussen die massa deporbedeling om produk vir elke minerale spesies en die algehele massa herstel na produk. 'N positiewe selektiwiteit is 'n aanduiding van mineraalkonsentrasie aan die bauxite-ryk produk, en van 'n algehele positiewe laaigedrag. Teendeel, 'n negatiewe seleksiewaarde is 'n aanduiding van konsentrasie aan die bauxite-lean coproduk, en van 'n algehele negatiewe laai gedrag.
Vir alle trihidreer lae-temperatuur monsters (dws., S1, S2 en S4) envirobent uitgestal 'n negatiewe laai gedrag en gekonsentreer op die bauxite-lean co-produk terwyl gibbsite gekonsentreer op die bauxite-ryk produk (Figuur 5). Vir alle monohydraat hoë-temperatuur monsters (dws., S6 en S7) beide reaktiewe silika dra minerale, envirobent en kwarts, het 'n negatiewe laaigedrag uitgestal. Vir die laaste, diaspore en boehmitiese het aan die bauxite-ryk produk berig en 'n positiewe laaigedrag uitgestal (Figuur 6).
Figuur 5. Selektiwiteit van mineraalfases vir produk.
Figuur 6. Selektiwiteit van mineraalfases vir produk.
Metings van beskikbare aluminium en reaktiewe silika toon aansienlike beweging. Vir lae temperatuur bauxites (S1-S5), die bedrag van reaktiewe silika teenwoordig per eenheid van beskikbare aluminium is verminder van 10-50% op 'n relatiewe basis (Figuur 7). 'N soortgelyke vermindering is waargeneem in die hoë temperatuur bauxites (S6-S7) soos gesien kan word in Figuur 7.
Die bauxite aluminium verhouding is bereken as die inverse van die beskikbare aluminium. Die bauxite aluminium verhouding is verminder deur tussen 8 - 26% in relatiewe terme vir alle monsters wat getoets word (Figuur 8). Dit is betekenisvol aangesien dit 'n ekwivalente verlaging in massavloei van bauxite verteenwoordig wat aan die Bayer-proses gevoer moet word.
Figuur 7. Reaktiewe SiO2 per eenheid van beskikbare Al2O3
Figuur 8. Bauxite aluminium verhouding.
3.3 bespreking
Die eksperimentele data toon dat die STET-skeider die beskikbare Al2O3 vermeerder het terwyl SiO_2 inhoud gelyktydig verminder word. Figuur 9 bied 'n konseptuele diagram van die verwagte voordele wat verband hou met die vermindering van reaktiewe silika en die toename van beskikbare aluminium voor die Bayer proses. Die outeurs bereken dat die finansiële voordeel vir 'n aluminium-suiweraar in die reeks $15-30 USD per ton van aluminium produk. Dit weerspieël vermy koste van bytende soda verloor om de-silicaton produk (DSP), energie spaar van die vermindering van die insette van bauxite om die raffinaery, vermindering in rooi modder generasie en 'n klein inkomste stroom gegenereer uit die verkoop van die lae-graad bauxite deur-produk aan sement produsente. Figuur 9 uiteensetting van die verwagte voordele van die implementering van STET triboelektrostatiese tegnologie as 'n gemiddelde vir pre-konsentraat bauxite erts voor die Bayer proses.
Installasie van die STET skeidingsproses vir bauxite pre-verwerking kan uitgevoer word óf by die aluminium raffinaery of die bauxite my self. Maar, die STET proses vereis droë maal van die bauxite erts voor skeiding, om die vliegas te bevry, Daarom is die logistieke van die slyp en verwerking van die bauxite by die raffinaery kan meer eenvoudig.
As een opsie – die droë bauxite sou grond gebruik met goed gevestigde droë maal tegnologie, byvoorbeeld 'n vertikale rolmeul of Impact meule. Die fyn grond bauxite sal geskei word deur die STET proses, met die hoë-aluminium bauxite produk gestuur na die aluminium raffinaery. Die installasie van droë maal sal voorsiening maak vir die uitskakeling van nat maal tradisioneel gebruik tydens die Bayer proses. Daar word aanvaar dat die bedryfskoste van droë maal rofweg vergelykbaar is met die bedryfskoste van nat maal, veral met inagneming van die nat maal uitgevoer vandag word uitgevoer op 'n hoogs alkaliese mengsel, wat lei tot aansienlike instandhoudingskostes.
Die droë lae-graad bauxite mede-produk (uitskothope) van die skeiding proses sal verkoop word aan sement vervaardiging as 'n aluminium bron. Bauxite word algemeen bygevoeg om sement vervaardiging, en die droë mede-produk, anders as rooi modder, bevat nie natrium wat sal verhoed dat die gebruik daarvan in sement vervaardiging. Dit bied die raffinaery met 'n metode van valorizing materiaal wat andersins die rafwingsproses as rooi modder sou verlaat, en sou 'n lang termyn stoor vereis, wat 'n koste.
'N bedryfskosteberekening wat deur die outeurs uitgevoer word, beraam 'n projekvoordeel van $27 USD per ton van aluminium, met die groot impakte bereik deur vermindering in bytende soda, afname in rooi modder, valorisering van die ko-produk en brandstofbesparings as gevolg van laer volume bauxite aan die raffinaery. Dus 'n 800,000 ton per jaar-raffinaery kan verwag dat 'n finansiële voordeel van $21 M USD per jaar (sien Figuur 10). Hierdie analise beskou nie potensiële besparings van die vermindering van invoer-of logistieke koste van bauxite, wat die projekopgawe verder kan verbeter.
Figuur 10. Voordele van reaktiewe silika vermindering en beskikbaar aluminium toename.
4.0 gevolgtrekkings
In opsomming, droë verwerking met die STET-skeider bied geleenthede om waarde vir bauxite-produsente en rafstellers te genereer. Die pre-verwerking van bauxite voor verfyn sal chemiese koste verminder, verlaag die volume rooi modder gegenereer en verminder proses ontstel. STET tegnologie kan toelaat dat bauxite verwerkers om nie-Metallurgiese graad in Metallurgiese graad bauxite draai-wat nodig het om die behoefte vir ingevoerde bauxite en/of uit te brei verlaat quarry Resource lewe. STET proses kan ook geïmplementeer word om hoër kwaliteit nie-Metallurgiese graad en Metallurgiese graad bauxite genereer, en sement graad bauxite deur-produkte voor die Bayer proses.
Die STET proses vereis min pre-behandeling van die mineraal en bedryf teen 'n hoë kapasiteit-tot 40 tone per uur. Energieverbruik is minder as 2 kilowatt-uur per ton van materiaal verwerk. Verder, die STET proses is 'n ten volle gekommersialiseer tegnologie in mineraalverwerking, en daarom vereis nie die ontwikkeling van nuwe tegnologie nie.
verwysings
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman, en Edgar G. Hertwich (2004), “Die aluminiumbedryf-omgewing, Tegnologie en produksie”.
2. Das, Subodh K., en Weimin Yin (2007), “Die wêreldwye aluminium-ekonomie: Die huidige stand van die industrie” JOM 59.11, pp. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke (2006), "Bauxite", Industriële Minerale & Rotse: Kommoditeite, Markte, En gebruik, Vereniging vir Mynbou, Metallurgie en Eksplorasie Inc., Englewood, GESAMENTLIKE, pp. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Die geskiedenis, Uitdagings, en nuwe ontwikkelings in die bestuur en gebruik van bauxietreste”, Tydskrif vir Volhoubare Metallurgie 2.4, pp. 316-331
5. Gendron, Robin S., Mats Ingulstad, en Espen Storli (2013), "Aluminiumerts: die politieke ekonomie van die globale bauxietbedryf", UBC Press.
6. Slang, H. R. (2016), “Bauxiet mineralogy”, Noodsaaklike lesings in ligte metale, Springer, Cham, pp. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”Die mineralogy van bauxiet vir die vervaardiging van smelter-graad alumina, JOM 53.12, pp. 36-40.
8. Hill, V. G., en R. J. Robson (2016), “Die klassifikasie van bauxites van die Bayer plant oogpunt”, Noodsaaklike lesings in ligte metale, Springer, Cham, pp. 30-36.
9. Songqing, Gu (2016). “Chinese Bauxite en sy invloed op aluminium produksie in China”, Noodsaaklike lesings in ligte metale, Springer, Cham, pp. 43-47.
10. Habashi, Fakthi (2016) “'N honderd jaar van die Bayer proses vir aluminium produksie” Noodsaaklike lesings in ligte metale, Springer, Cham, pp. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore, en 'n. R. Carr (2016) “Basiese beginsels van Bayer proses ontwerp”, Noodsaaklike lesings in ligte metale, Springer, Cham, pp. 100-117.
12. Anich, Ivan, et al. (2016), “Die aluminium tegnologie padkaart”, Noodsaaklike lesings in ligte metale. Springer, Cham, pp. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Omgewingsbeoordeling, bestuur en benutting van rooi modder in China”, Journal of skoner produksie 84, pp. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Die geskiedenis, Uitdagings, en nuwe ontwikkelings in die bestuur en gebruik van bauxietreste”, Tydskrif vir Volhoubare Metallurgie 2.4, pp. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuksie lin, en Yonggui Wu (2007), “Karakterisering van rooi modder afgelei van 'n gekombineerde Bayer proses en bauxite calcasie metode”, Journal of gevaarlike materiale 146.1-2, pp. 255-261.
16. VS. Geologiese opname (USGS) (2018), "Bauxite en aluminium", in Bauxite en aluminium statistiek en inligting.
17. Paramguru, R. K., P. C. Rath, en V. N. Misra (2004), “Tendense in rooi modder benutting-'n resensie”, Mineraalverwerking & Ekstraktiewe metall. Ds. 2, pp. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & fors Mountain, K (2000), "Hersiening van elektriese Skeidingmaatreels, Deel 1: fundamentele aspekte, minerale & Metallurgiese verwerking ", vol. 17, geen. 1, pp 23–36.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & fors Mountain, K (2000), "Hersiening van elektriese Skeidingmaatreels, Deel 2: Praktiese oorwegings, minerale & Metallurgiese verwerking ", vol. 17, geen. 1, pp 139–166.
20. Ralston O. (1961), Elektrostatiese skeiding van gemengde korrel vaste stowwe, Elsevier Publishing Company, uit druk.
