معدات ش & التكنولوجيا ذ م م (أبجد) فاصل حزام ثلاثي الكهربوستات هو مناسبة بشكل مثالي ل beneficiating غرامة جدا (<1ميكرومتر) إلى اعتدال الخشنة (500ميكرومتر) الجسيمات المعدنية, مع إنتاجية عالية جدا. وأظهرت النتائج التجريبية قدرة فاصل STET على إحياء عينات البوكسيت عن طريق زيادة الألومينا المتاحة مع تقليل السيليكا التفاعلية والإجمالية في الوقت نفسه. يتم تقديم تكنولوجيا STET كطريقة لترقية رواسب البوكسيت وتركيزها مسبقا لاستخدامها في إنتاج الألومينا. المعالجة الجافة مع فاصل STET سيؤدي إلى انخفاض في تكاليف تشغيل مصفاة بسبب انخفاض استهلاك الصودا الكاوية, وفورات في الطاقة بسبب انخفاض حجم أكاسيد الخاملة وانخفاض في حجم مخلفات مصفاة الألومينا (ARR أو الطين الأحمر). بالإضافة, قد تقدم تكنولوجيا STET لمصافي الألومينا فوائد أخرى بما في ذلك زيادة احتياطيات المحاجر, تمديد الحياة موقع التخلص من الطين الأحمر, ومدة تشغيل مناجم البوكسيت القائمة بتحسين استخدام المحاجر وزيادة الانتعاش إلى أقصى حد. المنتج الثانوي الخالي من الماء والخال من المواد الكيميائية الذي تنتجه عملية STET قابل للاستخدام لتصنيع الأسمنت بكميات كبيرة دون معالجة مسبقة, على النقيض من الطين الأحمر الذي لديه إعادة استخدام مفيدة محدودة.
1.0 مقدمة
إنتاج الألومنيوم هو من الأهمية المركزية لصناعة التعدين والمعادن والأساسية لمجموعة متنوعة من الصناعات [1-2]. بينما الألومنيوم هو العنصر المعدني الأكثر شيوعا وجدت على الأرض, في المجموع حول 8% من قشرة الأرض, كعنصر هو رد الفعل، وبالتالي لا يحدث بشكل طبيعي [3]. وب التالي, خام الألمنيوم الغنية يحتاج إلى تكرير لإنتاج الألومينا والألومنيوم, مما أدى إلى توليد كبير من المخلفات [4]. مع تراجع جودة رواسب البوكسيت عالمياً, توليد البقايا يزيد, تشكل تحديات لصناعة صناعة الألومنيوم والألومنيوم من حيث تكاليف المعالجة, تكاليف التخلص من النفايات وتأثيرها على البيئة [3].
المواد الأساسية بدءا من تكرير الألومنيوم هو البوكسيت, المصدر التجاري الرئيسي للألمنيوم في العالم [5]. البوكسيت هو صخرة هيدروكسيد الألومنيوم المخصب الرسوبية, تنتج من ال لاحق والتجوية من الصخور الغنية في أكاسيد الحديد, أكسيدات الألومنيوم, أو كلاهما عادة تحتوي على الكوارتز والطين مثل الكاولين [3,6]. الصخور البوكسيت يتكون في معظمها من المعادن الألومنيوم جيبسايت (آل(اوه)3), boehmite (ألو(اوه)) وdiaspore (α-AlO(اوه)) (الجدول 1), وعادة ما يتم خلط مع اثنين من أكاسيد الحديد goethite (FeO(اوه)) والهيماتيت (Fe2O3), الألمنيوم الطين المعدنية الكاولينيت, كميات صغيرة من anatase و / أو التيتانيا (TiO2), إلمينايت (FeTiO3) والشوائب الأخرى بكميات بسيطة أو ضئيلة [3,6,7].
مصطلحات ثلاثية الهيدرات و monohydrate تستخدم عادة من قبل الصناعة للتمييز بين أنواع مختلفة من البوكسيت. البوكسيت الذي هو تماما أو ما يقرب من جميع تحمل جيبسايت يسمى خام ثلاثي الهيدرات; إذا كان boehmite أو diaspore هي المعادن المهيمنة ويشار إليها بخام أحادي الوهيد [3]. خليط من جيبسيت وبوميت شائعة في جميع أنواع البوكسيت, بوهميت وdiaspore أقل شيوعا, وجيبسيت وdiaspore نادرة. كل نوع من خام البوكسيت يطرح تحدياته الخاصة من حيث تجهيز المعادن وeficiation لتوليد الألومينا [7,8].
الجدول 1. التركيب الكيميائي لجيبسيت, بوهميت ودياسبور [3].
| التركيب الكيميائي | جيبسيت AL(اوه)3 أو آل2O3.3H2يا | بوهميت ألو(اوه) أو آل2يا3.ح2يا | دياسبور ألو(اوه) أو آل2يا3.ح2يا |
|---|---|---|---|
| آل2يا3 وزن | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (اوه) وزن | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
تنتشر رواسب البوكسيت في جميع أنحاء العالم, تحدث في الغالب في المناطق الاستوائية أو شبه الاستوائية [8]. تعدين البوكسيت لخامات الدرجة المعدنية وغير المعدنية على حد سواء مماثل لتعدين المعادن الصناعية الأخرى. عاده, يقتصر الـ beneficiation أو معالجة البوكسيت على سحق, غربلة, غسل, وتجفيف الخام الخام [3]. تم استخدام التعويم لرفع مستوى بعض خامات البوكسيت منخفضة الجودة, ومع ذلك لم يثبت انتقائية للغاية في رفض الكاولينيت, مصدر رئيسي للسيليكا التفاعلية وخاصة في ثلاثي البوكسيتات ثلاثية الهيدرات [9].
يتم استخدام الجزء الأكبر من البوكسيت المنتجة في العالم كعلف لتصنيع الألومينا عن طريق عملية باير, طريقة الرشح الكاوية الكيميائية الرطبة التي يتم فيها إذابة Al_2 O_3 من صخرة البوكسيت باستخدام محلول غني بالصودا الكاوية في درجة حرارة وضغط مرتفعين [3,10,11]. وقت لاحق, يستخدم الجزء الأكبر من الألومينا كعلف لإنتاج معدن الألومنيوم عن طريق عملية Hall-Héroult, الذي ينطوي على الحد من الألومينا المنحل بالكهرباء في حمام من كريوليت (Na3AlF6). يستغرق حوالي 4-6 طن من البوكسيت المجففة لإنتاج 2 ر من الألومينا, التي في بدوره غلة 1 ر من معدن الألومنيوم [3,11].
بدأت عملية باير عن طريق خلط البوكسيت المغسول والمطحون ناعماً مع محلول الرشح. الملاط الناتجة التي تحتوي على 40-50% ثم يتم الضغط على المواد الصلبة وتسخينها مع البخار. في هذه الخطوة يتم حل بعض من الألومينا وأشكال الألومنيوم قابل للذوبان الصوديوم (NaAlO2), ولكن بسبب وجود السيليكا التفاعلية, سيليكات الألومنيوم الصوديوم معقدة أيضا يترسب الذي يمثل خسارة كل من الألومينا والصودا. يتم غسل الطين الناتج, وبقايا ولدت (اي., الطين الأحمر) هو decanted. ثم يتم عجلت الألومنيوم الصوديوم بها كما ثلاثي الألمنيوم (آل(اوه)3) من خلال عملية البذر. يتم إعادة تعميم محلول الصودا الكاوية الناتج إلى محلول الرشح. وأخيراً, يتم إطلاق ثلاثيات الألومنيوم الصلبة المصفاة والمغسلة أو الكالسييد لإنتاج الألومينا [3,11].
قد تتراوح درجات الحرارة الرشح من 105 درجة مئوية إلى 290 درجة مئوية وتتراوح الضغوط المقابلة من 390 كيلو باسكال إلى 1500 الجيش الشعبي الكوري. وتستخدم درجات الحرارة المنخفضة لنطاقات البوكسيت التي ما يقرب من جميع الألومينا المتاحة موجودة كما جيبسايت. مطلوب ارتفاع درجات الحرارة لحفر البوكسيت والتنقيب عن وجود نسبة كبيرة من boehmite وdiaspore. في درجات حرارة 140 درجة مئوية أو أقل فقط جيبسيت والكولين المجموعات قابلة للذوبان في المشروبات الغازية الكاوية الخمور وبالتالي يفضل هذه درجة الحرارة لمعالجة ثلاثيات الألمنيوم . في درجات حرارة أكبر من 180 درجة مئوية الألومينا الحالية كما ثلاثية الهيدرات و monohydrate قابلة للاسترداد في الحل وكلا الطين والكوارتز الحرة تصبح رد الفعل [3]. ظروف التشغيل مثل درجة الحرارة, تتأثر جرعة الضغط والكواشف بنوع البوكسيت وبالتالي يتم تصميم كل مصفاة ألومينا مع نوع معين من خام البوكسيت. فقدان الصودا الكاوية باهظة الثمن (NaOH) وكلاهما يرتبط توليد الطين الأحمر إلى نوعية البوكسيت المستخدمة في عملية التكرير. بشكل عام, انخفاض محتوى Al_2 O_3 من البوكسيت, أكبر حجم الطين الأحمر التي سيتم إنشاؤها, كما يتم رفض غير Al_2 O_3 مراحل كما الطين الأحمر. بالإضافة, كلما ارتفع محتوى الكاولينيت أو السيليكا التفاعلية من البوكسيت, وسيتم إنشاء المزيد من الطين الأحمر [3,8].
البوكسيت عالي الجودة يحتوي على ما يصل إلى 61% Al_2 O_3, والعديد من الودائع البوكسيت التشغيل - يشار إليها عادة على أنها الصف غير المعدنية- هي أقل بكثير من هذا, في بعض الأحيان منخفضة مثل 30-50% Al_2 O_3. لأن المنتج المطلوب هو نقاء عالية
Al_2 O_3, الأكاسيد المتبقية في البوكسيت (Fe2O3, SiO2, TiO2, المواد العضوية) يتم فصلها عن Al_2 O_3 ورفضها كما بقايا مصفاة الألومينا (Arr) أو الطين الأحمر عبر عملية باير. بشكل عام, انخفاض نوعية البوكسيت (اي., محتوى Al_2 O_3 أقل) الطين الأحمر أكثر التي يتم إنشاؤها لكل طن من منتج الألومينا. بالإضافة, حتى بعض المعادن Al_2 O_3 تحمل, ولا سيما الكاولينيت, إنتاج ردود فعل الجانب غير مرغوب فيها أثناء عملية التكرير وتؤدي إلى زيادة في جيل الطين الأحمر, فضلا عن فقدان مادة الصودا الكاوية باهظة الثمن, تكلفة متغيرة كبيرة في عملية تكرير البوكسيت [3,6,8].
الطين الأحمر أو ARR يمثل تحديا كبيرا ومستمر لصناعة الألومنيوم [12-14]. يحتوي الطين الأحمر على بقايا كيميائية كاوية متبقية كبيرة من عملية التكرير, وقلوية للغاية, في كثير من الأحيان مع درجة الحموضة من 10 – 13 [15]. يتم إنشاؤه بكميات كبيرة في جميع أنحاء العالم – وفقا ل USGS, يقدر إنتاج الألومينا العالمية كان 121 مليون طن في 2016 [16]. وأدى ذلك إلى تقدير 150 مليون طن من الطين الأحمر المتولد خلال نفس الفترة [4]. على الرغم من البحوث الجارية, الطين الأحمر حاليا عدد قليل من المسارات القابلة للحياة تجاريا لإعادة استخدام مفيدة. وتشير التقديرات إلى أن القليل جدا من الطين الأحمر هو مفيد إعادة استخدامها في جميع أنحاء العالم [13-14]. وبدلاً من ذلك, يتم ضخ الطين الأحمر من مصفاة الألومينا إلى مخازن التخزين أو مدافن النفايات, حيث يتم تخزينها ورصدها بتكلفة كبيرة [3]. ولذلك, ويمكن تقديم كل من حجة اقتصادية وبيئية لتحسين نوعية البوكسيت قبل التكرير, على وجه الخصوص إذا كان هذا التحسين يمكن القيام به من خلال تقنيات الفصل المادية منخفضة الطاقة.
في حين أن الاحتياطيات المؤكدة من البوكسيت من المتوقع أن تستمر لسنوات عديدة, نوعية الاحتياطيات التي يمكن الوصول إليها اقتصاديا آخذة في الانخفاض [1,3]. للمصافي, الذين هم في مجال تجهيز البوكسيت لجعل الألومينا, وفي نهاية المطاف معدن الألومنيوم, هذا هو التحدي مع كل من الآثار المالية والبيئية
قد تكون الطرق الجافة مثل الفصل الكهروستاتيكية ذات أهمية لصناعة البوكسيت بالنسبة لتركيز البوكسيت قبل عملية باير. طرق الفصل الكهروستاتيكية التي تستخدم الاتصال, أو tribo كهربائية, الشحن هو خصوصية مثيرة للاهتمام بسبب قدرتها على فصل مجموعة واسعة من الخلائط التي تحتوي على موصل, العزل الحراري, وجسيمات شبه موصلة. الشحن الكهربائية Tribo يحدث عندما منفصلة, تختلف الجزيئات تصطدم مع بعضها البعض, أو مع السطح الثالث, أدى إلى اختلاف تهمة سطحية بين أنواع الجسيمات اثنين. علامة وضخامة الفرق تهمة يعتمد جزئيا على الفرق في الإلكترون تقارب (أو وظيفة عمل) بين أنواع الجسيمات. فصل يمكن تحقيقه باستخدام مجال الكهربائي تطبيق خارجياً ثم.
وقد استخدمت التقنية صناعيا في الحرة عمودي نوع الفواصل. في فواصل الحرة, تكتسب الجسيمات أولاً المسؤول, ثم تقع عن طريق الجاذبية من خلال جهاز مع أقطاب معارضة التي تطبق حقل كهربائي قوي لتحويل مسار الجسيمات وفقا لتوقيع وحجم تهمة سطحها [18]. يمكن أن تكون فواصل السقوط الحر فعالة للجسيمات الخشنة ولكنها ليست فعالة في التعامل مع الجسيمات الدقيقة الدقيقة أكثر من حوالي 0.075 إلى 0.1 مم [19-20]. واحدة من التطورات الجديدة الواعدة في فصل المعادن الجافة هو فاصل حزام tribo-electrostatic. هذه التكنولوجيا ووسعت نطاق حجم الجسيمات للجسيمات الدقيقة من التكنولوجيات التقليدية الفصل الالكتروستاتيكي, في النطاق حيث نجحت فقط التعويم في الماضي.
يستخدم الفصل الكهربائي ثلاثي المدى اختلافات الشحن الكهربائي بين المواد التي تنتجها ملامسة السطح أو الشحن ثلاثي الأقطاب. بطرق مبسطة, عندما اثنين من المواد هي على اتصال, المادة مع تقارب أعلى للالكترولات مكاسب الإلكترونات وبالتالي يتغير سلبية, بينما المواد مع انخفاض رسوم الإلكترون تقارب إيجابي.
معدات ش & التكنولوجيا (أبجد) فاصل حزام tribo-electrostatic يقدم طريقا رواية beneficiation لخامات البوكسيت ما قبل التركيز. توفر عملية الفصل الجاف STET لمنتجي البوكسيت أو مصافي البوكسيت فرصة لإجراء ترقية ما قبل عملية باير لخام البوكسيت لتحسين الجودة. هذا النهج له فوائد عديدة, منها: انخفاض في تكلفة تشغيل المصفاة بسبب انخفاض استهلاك الصودا الكاوية عن طريق تقليل السيليكا التفاعلية المدخلة; وفورات في الطاقة أثناء التكرير بسبب انخفاض حجم أكاسيد خاملة (Fe2يا3, تيو2, سيو غير التفاعلية2) الدخول مع البوكسيت; تدفق كتلة أصغر من البوكسيت إلى مصفاة وبالتالي أقل متطلبات الطاقة للحرارة والضغط; انخفاض في حجم توليد الطين الأحمر (اي., الطين الأحمر إلى نسبة الألومينا) عن طريق إزالة السيليكا التفاعلية وأكسيد خامل; و, تشديد الرقابة على جودة البوكسيت المدخلات مما يقلل من اضطراب العملية ويسمح للمصافي لاستهداف مستوى السيليكا التفاعلية المثالية لتحقيق أقصى قدر من الرفض الشوائب. تحسين مراقبة الجودة على البوكسيت تغذية إلى مصفاة أيضا يزيد من وقت التشغيل والإنتاجية. وعلاوة على ذلك, إن خفض حجم الطين الأحمر يترجم إلى تكاليف أقل للمعالجة والتخلص والاستخدام الأفضل لمدافن القمامة الموجودة.
قد يوفر التجهيز المسبق لخام البوكسيت قبل عملية باير مزايا كبيرة من حيث تجهيز وبيع المخلفات. على عكس الطين الأحمر, المخلفات من عملية كهربائية جافة لا تحتوي على مواد كيميائية ولا تمثل مسؤولية تخزين بيئية طويلة الأجل. على عكس الطين الأحمر, يمكن استخدام المنتجات الثانوية الجافة / المخلفات من عملية المعالجة المسبقة للبوكسيت في تصنيع الأسمنت حيث لا يوجد حاجة لإزالة الصوديوم, الذي يضر تصنيع الأسمنت. في الواقع – البوكسيت هو بالفعل مادة خام مشتركة لتصنيع الأسمنت بورتلاند. ويمكن أيضاً تمديد العمر التشغيلي لمناجم البوكسيت القائمة عن طريق تحسين استخدام المحاجر وتحقيق أقصى قدر من الانتعاش.
2.0 التجريبية
2.1 المواد
أجرت STET دراسات ما قبل الجدوى في أكثر من 15 عينات مختلفة من البوكسيت من مواقع مختلفة في جميع أنحاء العالم باستخدام فاصل على مقاعد البدلاء. من هذه, 7 وكانت عينات مختلفة
الجدول 2. نتيجة التحليل الكيميائي عينات البوكسيت.
2.2 أساليب
أجريت تجارب باستخدام فاصل حزام tribo الالكتروستاتيكي مقاعد البدلاء على نطاق, الآخرة يشار 'benchtop فاصل'. اختبار مقياس مقاعد البدلاء هو المرحلة الأولى من عملية تنفيذ ثلاث مراحل التكنولوجيا (انظر الجدول 3) بما في ذلك مقاعد البدلاء-نطاق التقييم, اختبار النطاق التجريبي والتنفيذ على نطاق تجاري.
فاصل benchtop يستخدم للكشف عن أدلة الشحن الالكتروستاتيكي tribo وتحديد ما إذا كانت مادة مرشح جيد للاستفادة الالكتروستاتيكي. وترد في الجدول الاختلافات الرئيسية بين كل قطعة من المعدات 3. وفي حين المعدات المستخدمة داخل كل مرحلة يختلف في الحجم, مبدأ العملية بشكل أساسي نفس.
الجدول 3. تنفيذ ثلاث مراحل عملية استخدام التكنولوجيا فاصل الحزام الكهربائي tribo ستيت
| المرحله | تستخدم: | القطب الطول سم | نوع العملية |
|---|---|---|---|
| 1- تقييم مقياس مقاعد البدلاء | التقييم النوعي | 250 | الدفعه |
| 2- مقياس تجريبي اختبار | التقييم الكمي | 610 | الدفعه |
| 3- تنفيذ المقياس التجاري | الإنتاج التجاري | 610 | المستمر |
كما يمكن رؤيته في الجدول 3, الفرق الرئيسي بين الفاصل العلوي وفواصل المقياس التجريبي والنطاق التجاري هو ان طول الفاصل العلوي هو تقريبا 0.4 مرات طول النطاق التجريبي والتجاري على نطاق الوحدات. كالفاصل الكفاءة دالة لطول قطب كهربائي, اختبار البدلاء على نطاق لا يمكن استخدامها كبديل لاختبار النطاق التجريبي. اختبار النطاق التجريبي ضروري لتحديد مدى الفصل التي يمكن تحقيق عملية ستيت, وتحديد إذا كانت عملية ستيت يمكن تلبية المنتج يستهدف تحت نظراً لمعدلات تغذية. وبدلاً من ذلك, يتم استخدام الفاصل benchtop استبعاد المواد المرشحة التي من غير المحتمل أن تبدي أي فصل هام على مستوى النطاق التجريبي. وستكون النتائج التي حصلت على مقاعد البدلاء-المقياس غير محسنة, وهو فصل لوحظ أقل من الذي سوف يكون الاحتفال في فاصل ستيت حجم التجاري.
الاختبار في المعمل التجريبي ضروري قبل نشر النطاق التجاري, ومع ذلك, يتم تشجيع الاختبار علي نطاق الطاولة باعتباره المرحلة الاولي من عمليه التنفيذ لأي ماده معينه. وعلاوة على ذلك, في الحالات التي يكون فيها توافر المواد محدودا, الفاصل العلوي يوفر أداه مفيده لفحص المشاريع الناجحة المحتملة (اي., المشاريع التي يمكن ان تتحقق فيها أهداف جوده العملاء والصناعة باستخدام تكنولوجيا STET).
2.2.1 STET Triboelectrostatic فاصل الحزام
في الفاصل الحزام tribo الالكتروستاتيكي (الرقم 1 وهذا الرقم 2), ويتم تغذية المواد إلى الفجوة رقيقة 0.9 – 1.5 سم بين قطبين مستو مواز. يتوجب الجزيئات تريبوليكتريكالي بالاتصال إينتيربارتيكلي. على سبيل المثال, في حالة عينة البوكسيت التي هي المكونات الرئيسية gibssite, الكاولينيت والجسيمات المعدنية الكوارتز, المشحونة بشكل إيجابي (gibssite) وتهمة سلبية (الكاولينيت والكوارتز) ينجذب إلى عكس أقطاب. ثم اجتاحت بحزام مش مفتوح مستمر تتحرك الجسيمات ونقل في اتجاهين متعاكسين. الحزام نقل الجزيئات المتاخمة لكل قطب تجاه طرفي نقيض فاصل. تحتاج إلى نقل الحقل الكهربائي فقط الجزيئات جزء صغير من السنتيمتر تحريك جسيمات من التحرك يسار إلى تيار اليمين--نقل. التدفق الحالي المضاد للجسيمات الفاصلة والشحن ثلاثي البولضغطي المستمر بواسطة اصطدامات الجسيمات يوفر فصل متعدد المراحل ويؤدي إلى نقاء واستعادة ممتازين في وحدة تمرير واحدة. كما يتيح سرعة الحزام عالية الإنتاجية عالية جداً, تصل إلى 40 طن في مدار على فاصل واحد. عن طريق التحكم معلمات العملية المختلفة, الجهاز يسمح لتحسين الصف المعدنية والانتعاش.
الرقم 1. التخطيطي triboelectric حزام فاصل
تصميم فاصل بسيط نسبيا. حزام والمرتبطة بكرات هي أجزاء متحركة فقط. أقطاب كهربائية ثابتة وتتألف من مادة دائمة على نحو ملائم. الحزام مصنوع من مادة البلاستيك. طول القطب الفاصل تقريبا 6 متر (20 متر.) وعرض 1.25 متر (4 متر.) للوحدات التجارية الحجم الكامل. استهلاك طاقة أقل من 2 أيوناته للطن الواحد من المواد المجهزة مع معظم قوة يستهلكها اثنين المحركات الدافعة الحزام.
الرقم 2. التفاصيل من منطقة الفصل
هذه العملية جافة تماما, ويتطلب لا مواد إضافية، وتنتج أي انبعاثات النفايات في المياه أو الهواء. لفصل المعادن فاصل يوفر تكنولوجيا للحد من استخدام المياه, إطالة عمر الاحتياطي و/أو استرداد وإعادة معالجة المخلفات.
اﻻكتناز النظام يسمح بالمرونة في تصاميم التثبيت. تقنية فصل الحزام التربوي الكهربائي قوية ومثبتة صناعياً وتم تطبيقها صناعياً لأول مرة على معالجة الرماد المتطاير لاحتراق الفحم في 1997. والتكنولوجيا فعاله في فصل جزيئات الكربون عن الاحتراق غير المكتمل للفحم, من جزيئات المعادن المعدنية الزجاجية في الرماد المتطاير. وكانت التكنولوجيا مفيده في تمكين أعاده تدوير الرماد المتطاير الغني بالمعادن كبديل للاسمنت في إنتاج الخرسانة.
منذ 1995, على مدى 20 مليون طن من الرماد المتطاير المنتج قد تمت معالجتها من قبل فواصل STET المثبتة في الولايات المتحدة الأمريكية. التاريخ الصناعي لفصل الرماد المتطاير مدرج في الجدول 4.
في معالجة المعادن, وقد استخدمت تقنية فاصل الحزام ثلاثي الليبويتريك لفصل مجموعة واسعة من المواد بما في ذلك الكالسيت / الكوارتز, التلك/والمغنسيت, والكوارتز/كبريتات الباريوم.
الرقم 3. فاصل الحزام الترايبو-الكهروستاتيكي التجاري
الجدول 4. التطبيق الصناعي للفصل الحزام الكهربائي tribo للرماد المتطاير.
| الأداة المساعدة / محطه الطاقة | موقع | بدء العمليات التجارية | تفاصيل المرفق |
|---|---|---|---|
| دوك انرجي-رونزبورو ستيشن | [نورث كرولينا] [اوسا] | 1997 | 2 فواصل |
| الطاقة Talen- براندون شورز | ميريلاند الولايات الامريكيه | 1999 | 2 فواصل |
| الطاقة الاسكتلنديه- محطة لونجانيت | اسكتلندا المملكة العربية البريطانية | 2002 | 1 فاصل |
| جاكسونفيل الكتريك-سانت. حديقة جونز ريفر باور | فلوريدا الولايات الامريكيه | 2003 | 2 فواصل |
| جنوب ميسيسيبي الطاقة الكهربائية-R. D. مورو | ميسيسبي [اوسا] | 2005 | 1 فاصل |
| نيو برونزويك السلطة-بيليدوني | نيو برونزويك في كندا | 2005 | 1 فاصل |
| شركة RWE محطة نبووير-ديدكوت | المملكة المتحدة إنجلترا | 2005 | 1 فاصل |
| محطة الجزيرة الطاقة-برونر Talen | ولاية بنسلفانيا الولايات المتحدة الأمريكية | 2006 | 2 فواصل |
| محطة كهربائية كبيرة بيند تامبا | فلوريدا الولايات الامريكيه | 2008 | 3 فواصل |
| شركة RWE محطة نبووير-أبيرثاو | ويلز المملكة المتحدة | 2008 | 1 فاصل |
| محطة الطاقة والغرب بيرتون شركة كهرباء فرنسا | المملكة المتحدة إنجلترا | 2008 | 1 فاصل |
| زجب (جاي جانيكوسودا سيك لافارج الأسمنت) | بولندا | 2010 | 1 فاصل |
| الطاقة جنوب شرق كوريا- يونغيونج | كوريا الجنوبية | 2014 | 1 فاصل |
| بجنيج تيرميكا-سيركيركي | بولندا | 2018 | 1 فاصل |
| تايهيو شركة الأسمنت-تشيتشيبو | اليابان | 2018 | 1 فاصل |
| الرماد المتطاير آرمسترونغ- أسمنت النسر | الفلبين | 2019 | 1 فاصل |
| الطاقة جنوب شرق كوريا- سامتشيونبو | كوريا الجنوبية | 2019 | 1 فاصل |
2.2.2 اختبار مقياس المقاعد
أجريت تجارب عملية قياسية حول الهدف المحدد لزيادة تركيز Al_2 O_3 والحد من تركيز المعادن العقدية. أجريت الاختبارات على فاصل سطح المقعد في ظل ظروف الدفعي, مع إجراء اختبار في تكرار لمحاكاة حالة ثابتة, وضمان أن أي تأثير نقل ممكن من الشرط السابق لم ينظر. قبل كل اختبار, تم جمع عينة فرعية من الأعلاف الصغيرة (تم تعيينها باسم "تغذية"). عند تعيين كافة متغيرات العملية, تم تغذية المواد في فاصل benchtop باستخدام التغذية هزاز كهربائي من خلال وسط فاصل benchtop. تم جمع عينات في نهاية كل تجربة وأوزان نهاية المنتج 1 (تم تعيينها باسم "E1") ونهاية المنتج 2 (تم تعيينها باسم "E2") تم تحديد باستخدام مقياس العد القانوني للتجارة. بالنسبة لعينات البوكسيت, 'E2' يتوافق مع المنتج الغني بالبوكسيت. لكل مجموعة من العينات الفرعية (اي., تغذية, E1 و E2) لوي, تركيب الأكاسيد الرئيسية بواسطة XRF, تم تحديد السيليكا التفاعلية والألومينا المتاحة. تم تنفيذ توصيف XRD على عينات فرعية مختارة.
3.0 النتائج والمناقشة
3.1. عينات Mineralogy
نتائج التحليلات الكمية XRD لعينات التغذية مدرجة في الجدول 5. كانت غالبية العينات تتألف في المقام الأول من جيبسايت وكميات متفاوتة من goethite, هيماتيت, كاولين, والكوارتز. إلمينيت و anatase كانت واضحة أيضا في كميات طفيفة في معظم العينات.
كان هناك تغيير في التركيب المعدني لS6 و S7 كما كانت تتألف هذه العينات تغذية في المقام الأول من diaspore مع كميات طفيفة من الكالسيت, هيماتيت, جوزيت, boehmite, كاولين, جيبسيتي, مرو, أنااتاسي, والروتيل يجري الكشف عنها. كما تم الكشف عن مرحلة غير متبلور في S1 و S4 وتراوحت بين تقريبا 1 إلى 2 المائه. ربما كان هذا بسبب وجود إما معدن سميكيت, أو مواد غير بلورية. بما أن هذه المادة لا يمكن قياسها بشكل مباشر, وينبغي النظر في النتائج لهذه العينات تقريبية.
3.2 تجارب على نطاق مقاعد البدلاء
تم إجراء سلسلة من التجارب على كل عينة معدنية تهدف إلى تعظيم Al2O3 وخفض محتوى SiO_2. الأنواع التي تركز على المنتج الغني بالبوكسيت سوف تكون مؤشرا على سلوك الشحن الإيجابي. تظهر النتائج في الجدول 6
الجدول 5. XRD تحليل عينات تغذية.
الجدول 6. نتائج الملخص.
أظهر الاختبار مع فاصل مقاعد البدلاء STET حركة كبيرة من Al2O3 لجميع العينات. وقد لوحظ فصل Al2O3 لS1-5 التي كانت أساسا جيبسيت, وأيضا ل S6-7 التي كانت أساسا diaspore. بالإضافة, العناصر الرئيسية الأخرى من Fe2O3, أظهر SiO2 و TiO2 حركة كبيرة في معظم الحالات. لجميع العينات, حركة الخسارة على الاشتعال (لوي) يتبع حركة Al2O3. من حيث السيليكا التفاعلية والألومينا المتاحة, لS1-5 التي هي تقريبا كل جيبسايت (ثلاثي الألمنيوم) وينبغي النظر في القيم في 145 درجة مئوية في حين ل S6-7 التي المعدن المهيمن هو diaspore (مونوهيدرات الألومنيوم) وينبغي تقييم القيم عند 235 درجة مئوية. لجميع العينات اختبار مع فاصل STET benchtop أظهرت زيادة كبيرة في الألومينا المتاحة وانخفاض كبير في السيليكا التفاعلية للمنتج لعينات كل من ثلاثية الهيدرات و monohydrate البوكسيت. كما لوحظت حركة الأنواع المعدنية الرئيسية، وهي مبينة بيانيا أدناه في الشكل 4.
من حيث المعادن, STET benchtop الفاصل أظهرت تركيز الأنواع تحمل الألومينا جيبسيتي وdiaspore إلى المنتج الغني بالبوكسيت في حين رفض في وقت واحد الأنواع الأخرى gangue. الأرقام 5 و 6 إظهار انتقائية المراحل المعدنية للمنتج الغني بالبوكسيت لعينات ثلاثية الهيدرات و monohydrate, التوالي. تم حساب الانتقائية على أنها الفرق بين الترحيل الجماعي إلى المنتج لكل نوع من أنواع المعادن والانتعاش الشامل للمنتج. إن الانتقائية الإيجابية تدل على تركيز المعادن على المنتج الغني بالبوكسيت, ومن سلوك الشحن الإيجابي العام. العكس, قيمة انتقائية سالبة تدل على التركيز على البوكسيت- الهزيل coproduct, ومن سلوك الشحن السلبي العام.
لجميع عينات درجات الحرارة المنخفضة ثلاثية الهيدرات (اي., S1, S2 و S4) أظهر الكاولينيت سلوك شحن سلبي وتركز على المنتج المشترك البوكسيت الهزيل بينما تركز جيبسيت على المنتج الغني بالبوكسيت (الرقم 5). لجميع عينات درجة الحرارة العالية أحادية الحرارة (اي., S6 و S7) كلا من المعادن الحاملة للسيليكا التفاعلية, الكاولينيت والكوارتز, أظهرت سلوك الشحن السلبية. بالنسبة للأخير, diaspore والبوهميت ذكرت إلى المنتج الغني البوكسيت وعرضت سلوك الشحن إيجابية (الرقم 6).
الرقم 5. انتقائية مراحل المعادن إلى المنتج.
الرقم 6. انتقائية مراحل المعادن إلى المنتج.
قياسات الألومينا المتاحة والسيليكا التفاعلية تظهر حركة كبيرة. بالنسبة للبوكسيت ذات الحرارة المنخفضة (S1-S5), تم تخفيض كمية السيليكا التفاعلية الحالية لكل وحدة من الألومينا المتاحة من 10-50% على أساس نسبي (الرقم 7). ولوحظ انخفاض مماثل في البوكسيتات ذات الحرارة العالية (S6-S7) كما يمكن أن ينظر إليه في الشكل 7.
تم حساب نسبة البوكسيت إلى الألومينا على أنها معكوس الألومينا المتاحة. وانخفضت نسبة البوكسيت إلى الألومينا بين 8 – 26% من حيث النسبي لجميع العينات اختبارها (الرقم 8). وهذا أمر ذو مغزى لأنه يمثل تخفيضاً معادلاً في التدفق الجماعي للبوكسيت الذي يحتاج إلى تغذية عملية باير.
الرقم 7. رد الفعل SiO2 لكل وحدة من Al2O3 متاح
الرقم 8. نسبة البوكسيت إلى الألومينا.
3.3 مناقشة
البيانات التجريبية تبين أن فاصل STET زيادة المتاحة Al2O3 في الوقت نفسه خفض SiO_2 المحتوى. الرقم 9 يقدم مخططاً مفاهيمياً للفوائد المتوقعة المرتبطة بالحد من السيليكا التفاعلية وزيادة الألومينا المتاحة قبل عملية باير. الكتاب حساب أن المنفعة المالية لمصفاة الألومينا سيكون في نطاق $15-30 دولار أمريكي للطن الواحد من منتجات الألومينا. وهذا يعكس التكلفة تجنبها من الصودا الكاوية المفقودة لمنتج دي سيليكاتون (حزب اليسار الديمقراطي), توفير الطاقة من خفض مدخلات البوكسيت إلى المصفاة, انخفاض في توليد الطين الأحمر وتدفق إيرادات صغيرة المتولدة من بيع المنتجات الثانوية البوكسيت منخفضة الجودة لمنتجي الأسمنت. الرقم 9 يحدد الفوائد المتوقعة من تنفيذ التكنولوجيا ثلاثية البوكيليكتروتاتيكي STET كوسيلة لتركيز خام البوكسيت قبل عملية باير.
ويمكن تركيب عملية فصل البوكسيت المسبقة للبوكسيت إما في مصفاة الألومينا أو في منجم البوكسيت نفسه. ومع ذلك, تتطلب عملية STET طحنًا جافًا لخامات البوكسيت قبل الانفصال, لتحرير gangue, لذلك قد تكون الخدمات اللوجستية لطحن ومعالجة البوكسيت في المصفاة أكثر مباشرة.
كخيار واحد – البوكسيت الجاف سيكون الأرض باستخدام تكنولوجيا طحن الجافة راسخة, على سبيل المثال مطحنة الأسطوانة العمودية أو مطحنة تأثير. سيتم فصل البوكسيت الأرضي ناعمًا من خلال عملية STET, مع المنتج البوكسيت عالية الألومينا أرسلت إلى مصفاة الألومينا. تركيب طحن الجافة من شأنه أن يسمح للقضاء على طحن الرطب المستخدمة تقليديا خلال عملية باير. ومن المفترض أن تكلفة التشغيل للطحن الجاف تكون مماثلة تقريبا لتكلفة التشغيل من طحن الرطب, خصوصا بالنظر إلى طحن الرطب الذي يؤدي اليوم يتم تنفيذها على خليط قلوي للغاية, مما يؤدي إلى تكاليف صيانة كبيرة.
المنتج التعاوني البوكسيت الجاف منخفض الجودة (بقايا) من عملية فصل سيتم بيعها لتصنيع الاسمنت كمصدر للالومينا. البوكسيت عادة ما يضاف إلى تصنيع الأسمنت, والمنتجات المشتركة الجافة, على عكس الطين الأحمر, لا يحتوي على الصوديوم التي من شأنها أن تمنع استخدامه في تصنيع الاسمنت. وهذا يوفر للمصفاة مع طريقة للمواد الترطيب التي من شأنها الخروج من عملية التكرير مثل الطين الأحمر, وسوف تتطلب التخزين على المدى الطويل, تمثل تكلفة.
تقدير حساب تكلفة التشغيل التي يقوم بها المؤلفون فائدة المشروع $27 دولار أمريكي للطن الواحد من الألومينا, مع الآثار الرئيسية التي تحققت من خلال الحد من الصودا الكاوية, تخفيض في الطين الأحمر, تثمين المنتج المساعد ووفورات الوقود بسبب انخفاض حجم البوكسيت إلى المصفاة. ولذلك 800,000 يمكن أن نتوقع سنويا مصفاة طن من الفوائد المالية $21 M دولار أمريكي في السنة (انظر الشكل 10). ولا يأخذ هذا التحليل في الاعتبار الوفورات المحتملة من تخفيض تكاليف استيراد البوكسيت أو تكاليفه اللوجستية, التي قد تزيد من تعزيز عودة المشروع.
الرقم 10. فوائد الحد من السيليكا التفاعلية وزيادة الألومينا المتاحة.
4.0 الاستنتاجات
باختصار, توفر المعالجة الجافة مع فاصل STET فرصًا لتوليد قيمة لمنتجي ومصافي البوكسيت. المعالجة المسبقة للبوكسيت قبل التكرير سوف تقلل من التكاليف الكيميائية, انخفاض حجم الطين الأحمر ولدت وتقليل اضطرابات العملية. يمكن أن تسمح تقنية البوكسيت لمعالجات البوكسيت بتحويل الصف غير المعدني إلى بوكسيت من الدرجة المعدنية - مما قد يقلل من الحاجة إلى البوكسيت المستورد و/أو تمديد حياة موارد المحجر الخارجة. ويمكن أيضا تنفيذ عملية STET لتوليد أعلى جودة الصف غير المعدنية والبوكسيت الصف المعدني, والاسمنت منتجات البوكسيت الثانوية قبل عملية باير.
تتطلب عملية STET القليل من المعالجة المسبقة للالمعادن وتعمل بسعة عالية - حتى 40 نغمات في الساعة. استهلاك الطاقة أقل من 2 كيلووات/ساعة لكل طن من المواد المعالجة. وعلاوة على ذلك, عملية STET هي تكنولوجيا مُزَوَّرَة بالكامل في معالجة المعادن, وبالتالي لا يتطلب تطوير تكنولوجيا جديدة.
مراجع
1. بيرغسدال, هوفارد, أندرس هـ. سترومان, و إدغار جي. هيرتويتش (2004), “صناعة الألومنيوم- البيئة, التكنولوجيا والإنتاج”.
2. داس, سوبود ك., and Weimin Yin (2007), “اقتصاد الألمنيوم في جميع أنحاء العالم: الحالة الراهنة للصناعة” Jom 59.11, pp. 57-63.
3. فنسنت جي. هيل & إيرول د. سيهنكه (2006), "البوكسيت", في المعادن الصناعية & الصخور: السلع الأساسية, الأسواق, والاستخدامات, جمعية التعدين, شركة المعادن والاستكشاف, إنجلوود, أول أكسيد الكربون, pp. 227-261.
4. ايفانز, ك ين (2016), “التاريخ, التحديات, والتطورات الجديدة في إدارة واستخدام بقايا البوكسيت”, مجلة المعادن المستدامة 2.4, pp. 316-331
5. جندرون, روبن س., ماتس إنغولستاد, وإسبن ستورلي (2013), "خام الألومنيوم: الاقتصاد السياسي لصناعة البوكسيت العالمية", UBC الصحافة.
6. خرطوم, ح. R. (2016), “المعادن البوكسيت”, قراءات أساسية في المعادن الخفيفة, سبرينغر, شام, pp. 21-29.
7. أوثير مارتن, مونيك, اخرون. (2001),”المعادن من البوكسيت لإنتاج الألومينا المصهر الصف", Jom 53.12, pp. 36-40.
8. هيل, V. ز., و R. ي. روبسون (2016), “تصنيف البوكسيت من وجهة نظر مصنع باير”, قراءات أساسية في المعادن الخفيفة, سبرينغر, شام, pp. 30-36.
9. سونغكينغ, غو (2016). “البوكسيت الصيني وتأثيراته على إنتاج الألومينا في الصين”, قراءات أساسية في المعادن الخفيفة, سبرينغر, شام, pp. 43-47.
10. حبشي, فتحي (2016) “مائة عام من عملية باير لإنتاج الألومينا” قراءات أساسية في المعادن الخفيفة, سبرينغر, شام, pp. 85-93.
11. ادامسون, A. ن., ه. ي. بلوور, و A. R. كار (2016) “المبادئ الأساسية لتصميم عملية باير”, قراءات أساسية في المعادن الخفيفة, سبرينغر, شام, pp. 100-117.
12. أنيش, ايفان, اخرون. (2016), “خارطة طريق تقنية الألومينا”, قراءات أساسية في المعادن الخفيفة. سبرينغر, شام, pp. 94-99.
13. ليو, وانشاو, اخرون. (2014), “التقييم البيئي, إدارة واستخدام الطين الأحمر في الصين”, مجلة الإنتاج الأنظف 84, pp. 606-610.
14. ايفانز, ك ين (2016), “التاريخ, التحديات, والتطورات الجديدة في إدارة واستخدام بقايا البوكسيت”, مجلة المعادن المستدامة 2.4, pp. 316-331.
15. ليو, يونغ, تشوشيا لين, و يونغجوي وو (2007), “توصيف الطين الأحمر المستمدة من عملية باير مجتمعة وطريقة الاكسويت التكلس”, مجلة المواد الخطرة 146.1-2, pp. 255-261.
16. الولايات المتحدة. المسح الجيولوجي (Usgs) (2018), "البوكسيت والألومينا", في البوكسيت والألومينا إحصاءات ومعلومات.
17. بارامغورو, R. ك., ف. ج. راث, وV. ن. ميسرا (2004), “الاتجاهات في استخدام الطين الأحمر - استعراض”, تجهيز المعادن & ميتال الاستخراجية. القس. 2, pp. 1-29.
18. منوچهری, ح, هانومانثا روا, ك, & فورسبيرج, ك (2000), "مراجعة طرق الفصل الكهربائي, جزء 1: الجوانب الأساسية, المعادن & المعالجة المعدنية", المجلد. 17, لا. 1, ص 23-36.
19. منوچهری, ح, هانومانثا روا, ك, & فورسبيرج, ك (2000), "مراجعة طرق الفصل الكهربائي, جزء 2: اعتبارات عملية, المعادن & المعالجة المعدنية", المجلد. 17, لا. 1, ص 139-166.
20. O رالستون. (1961), الفصل الالكتروستاتيكي مختلطة من المواد الصلبة الحبيبية, شركة السفير للنشر, نفدت.
