Dewis iaith:
Yr offer ST & Technoleg LLC (STET) gwahanydd gwregys tribo-electrostatig yn ddelfrydol ar gyfer plygu dirwy iawn (<1μm) i gymedrol fras (500μm) gronynnau mwynol, gyda trwygyrch uchel iawn. Dangosodd canfyddiadau arbrofol allu'r gwahanydd STET i besfeil samplau bauxite drwy gynyddu'r alwmina sydd ar gael tra'n lleihau'r silica adweithiol a chyfanswm. Cyflwynir technoleg STET fel dull o uwchraddio a chyn-ddwysfwyd dyddodion bauxite i'w defnyddio mewn cynhyrchu alwmina. Bydd prosesu sych gyda'r gwahanydd STET yn arwain at ostyngiad yng nghostau gweithredu'r burfa oherwydd llai o ddefnydd o soda cain, arbedion mewn ynni oherwydd llai o ocsidiau anadweithiol a gostyngiad yn nifer y gweddillion mireinio alwmina (ARR neu fwd coch). Yn ychwanegol, gall technoleg STET gynnig manteision eraill i buryddion alwmina gan gynnwys mwy o gronfeydd wrth gefn chwarel, ymestyn bywyd safle gwaredu mwd coch, a bywyd gweithredu estynedig mwyngloddiau bauxite presennol drwy wella'r defnydd o chwarel a chynyddu adferiad. Mae'r sgil-gynnyrch di-ddŵr a di-gemegol a gynhyrchir gan y broses STET yn cael ei defnyddio ar gyfer gweithgynhyrchu sment mewn meintiau uchel heb driniaeth ymlaen llaw, yn wahanol i fwd coch sydd wedi cyfyngu ar ailddefnyddio buddiol.
1.0 Cyflwyniad
Mae cynhyrchu alwminiwm yn ganolog bwysig ar gyfer y diwydiant mwyngloddio a metaledd ac yn sylfaenol ar gyfer amrywiaeth o ddiwydiannau [1-2]. Tra mai alwminiwm yw'r elfen fetelaidd mwyaf cyffredin a geir ar y ddaear, yn gyfan gwbl am 8% o gramen y ddaear, fel elfen Mae'n adweithiol ac felly nid yw'n digwydd yn naturiol [3]. Felly, Mae angen mireinio ORE sy'n gyforiog o alwminiwm i gynhyrchu alwa ac Alwminiwm, gan arwain at genhedlaeth sylweddol o weddillion [4]. Wrth i ansawdd yr adneuon focsit leihau'n fyd-eang, Mae'r genhedlaeth o weddillion yn cynyddu, sy'n peri heriau i'r diwydiant sy'n gwneud alwa ac alwminiwm o ran costau prosesu, costau gwaredu a'r effaith ar yr amgylchedd [3].
Mae'r deunydd cychwyn sylfaenol ar gyfer puro alwminiwm yn focsit, Prif ffynhonnell fasnachol y byd alwminiwm [5]. Bauxite yn Graig gwaddodol alwminiwm hydrocsid cyfoethog, wedi'i gynhyrchu o lateri a hindreuliad creigiau sy'n gyforiog o ocsidau haearn, ocsidiau alwminiwm, neu'r ddau yn aml yn cynnwys cwarts a chlai fel kaolin [3,6]. Mae creigiau bauxite yn cynnwys yn bennaf o'r gibbsafle mwynau alwminiwm (Al(O)3), boehmite (γ-AlO(O)) a diaspore (α-AlO(O)) (Tabl 1), ac fel arfer mae'n cael ei gymysgu â'r ddau ocsidau haearn goethit (FeO(O)) a cywreinrwydd (Fe2O3), Mae'r kaolinite mwynol clai alwminiwm, symiau bach o anatase a/neu titania (TiO2), ilmenite (FeTiO3) ac amhureddau eraill mewn mân ddiwygiadau neu symiau hybrin [3,6,7].
Mae'r termau trihydrate a monohydcyfradd yn cael eu defnyddio'n gyffredin gan ddiwydiant i wahaniaethu gwahanol fathau o. Bauxite sy'n gyfan gwbl neu bron pob Mae'r gibbsite dwyn yn cael ei alw yn ORE trihydrate; Os mai boehmite neu diaspore yw'r mwynau amlycaf cyfeirir ato fel had ddecstros [3]. Mae cymysgeddau o gibbsite a boehmite yn gyffredin ym mhob math o bolion, boehmite a diaspore llai cyffredin, a gibbsite a diaspore prin. Mae pob math o fwyn bilio yn cyflwyno ei heriau ei hun o ran prosesu mwynau a bywoliaeth ar gyfer cynhyrchu [7,8].
Tabl 1. Cyfansoddiad cemegol Gibbsite, Boehmite a Diaspore [3].
| Cyfansoddiad cemegol | Gibbsite AL(O)3 neu al2O 3.3 H2O | Boehmite ALO(O) neu al2O3.H2O | Diasbî ALO(O) neu al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 WT | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (O) WT | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Dyddodion bauxite yn cael eu lledaenu ledled y byd, bennaf yn digwydd mewn rhanbarthau trofannol neu isdrofannol [8]. Mae mwyngloddio bauxite o fwynau gradd metelegol ac anmetelegol yn cyfateb i fwyngloddio mwynau diwydiannol eraill. Fel arfer, Mae'r fywoliaeth neu'r driniaeth o focsit yn gyfyngedig i wasgu, hidlo, Golchi, a sychu'r mwyn amrwd [3]. Mae arnofio wedi cael ei gyflogi ar gyfer uwchraddio rhai mwynau focsit gradd isel, Fodd bynnag, nid yw wedi profi'n ddetholus iawn wrth wrthod kaolinite, yn ffynhonnell fawr o silica adweithiol yn enwedig mewn bauxites trihydrate [9].
Mae'r rhan fwyaf o'r focsit a gynhyrchir yn y byd yn cael ei ddefnyddio fel porthiant ar gyfer cynhyrchu alwa drwy broses Bayer, dull dail cain cemegol gwlyb lle mae'r Al_2 O_3 yn cael ei ddiddymu allan o graig y bauxite drwy ddefnyddio ateb cyfoethog soda cain ar dymheredd a phwysau uwch [3,10,11]. Wedyn, Mae'r rhan fwyaf o alwcana yn cael ei ddefnyddio fel porthiant ar gyfer cynhyrchu metel alwminiwm drwy'r broses Hall-Héroult, sy'n cynnwys gostyngiad electrolytig o alwcen mewn bath o grigol (Na3AlF6). Mae'n cymryd tua 4-6 tunnell o bolyn sych i gynhyrchu 2 t o alwa, sydd yn eu tro yn esgor 1 t o alwminiwm metel [3,11].
Mae proses Bayer yn cael ei chychwyn drwy gymysgu'r bauxit wedi'i olchi a'i falu'n fân gyda'r hydoddiant Leach. Mae'r slyri dilynol sy'n cynnwys 40-50% yna mae solidau yn cael eu rhoi dan bwysau a'u cynhesu gydag ager. Ar y cam hwn mae rhai o'r alwa yn cael eu toddi ac yn ffurfio (NaAlO2), ond oherwydd presenoldeb silica adweithiol, Mae silio alwminiwm sodiwm cymhleth hefyd yn waddolion sy'n cynrychioli colled o'r ddau alwa a soda. Caiff y slyri a geir o ganlyniad ei olchi, a'r gweddillion a gynhyrchir (H.y., mwd coch) ei dadwreiddio. Yna, mae'n cael ei achosi gan sodiwm wedi'i alwychu fel (Al(O)3) drwy broses o hadu. Mae'r hydoddiant soda costig a geir o ganlyniad yn cael ei ailgylchio i'r hydoddiant Leach. Gloi, Mae'r dihidliad solet wedi'i hidlo a'i olchi trihydrate yn cael ei danio neu ei calchu i gynhyrchu [3,11].
Gall tymereddau trwytholchi amrywio o 105 ° c i 290 ° c ac mae pwysau cyfatebol yn amrywio o 390 kPa i 1500 kPa. Mae ystodau tymheredd is yn cael eu defnyddio ar gyfer focsit lle mae bron yr holl alwa ar gael yn bresennol fel gibbsite. Mae'n ofynnol i'r tymheredd uwch urddo bauxite sydd â chanran fawr o boehmite a diaspore. Ar dymheredd o 140°C neu lai dim ond grwpiau gibbsite a kaolin sy'n hydawdd yn y hylif soda cain ac felly mae'n well gan dymheredd o'r fath ar gyfer prosesu alwmina trihydrate . Ar dymheredd yn fwy na 180 ° c alwa yn bresennol fel trihydrate a monohydcyfradd yn adenilladwy yn hydoddiant ac mae'r ddau clai a chwarz am ddim yn dod yn adweithiol [3]. Amodau gweithredu megis tymheredd, pwysau a dos Adwythig yn cael eu dylanwadu gan y math o focsit ac felly pob burfa alwoto yn cael ei deilwra i fath penodol o ORE focsit. Colli soda costig drud (NaOH) ac mae'r genhedlaeth o fwd coch yn gysylltiedig ag ansawdd y focsit a ddefnyddir yn y broses buro. Yn gyffredinol yn, Po isaf y Al_2 O_3 cynnwys y focsit, Po fwyaf yw cyfaint y mwd coch a fydd yn cael ei gynhyrchu, gan fod y cyfnodau O_3 nad ydynt yn Al_2 yn cael eu gwrthod fel coch mud. Yn ychwanegol, yr uchaf yw'r cynnwys cacolinite neu'r silica adweithiol, Bydd y mwd mwy coch yn cael ei chynhyrchu [3,8].
Mae focsit o radd uchel yn cynnwys hyd at 61% Al_2 O_3, a llawer o adneuon focsit gweithredu-a gyfeirir fel arfer fel gradd anfedrog- yn dipyn is na hyn, achlysurol mor isel â 30-50% Al_2 O_3. Oherwydd bod y cynnyrch a ddymunir yn burdeb uchel
Al_2 O_3, Mae'r ocsidau sy'n weddill yn y focsit (Fe2O3, SiO2, TiO2, deunydd organig) eu gwahanu oddi wrth y Al_2 O_3 a'u gwrthod fel gweddillion purfeydd ag alwa (Arr) neu'r mwd coch drwy broses Bayer. Yn gyffredinol yn, Mae ansawdd is y focsit (H.y., cynnwys Al_2 O_3 is) y mwd mwy coch sy'n cael ei gynhyrchu fesul tunnell o gynnyrch ag alwa. Yn ychwanegol, hyd yn oed rhai Al_2 O_3 yn dwyn mwynau, yn arbennig kaolinite, cynhyrchu adweithiau ochr annymunol yn ystod y broses buro ac arwain at gynnydd mewn cynhyrchu mwd coch, yn ogystal â cholli cemegol soda costig drud, Mae cost newidiol mawr yn y broses mireinio focsit [3,6,8].
Mae Red mud neu ARR yn cynrychioli her fawr a parhaus i'r diwydiant alwminiwm [12-14]. Mae Red mud yn cynnwys gweddillion cemegol cesig gweddilliol sylweddol o'r broses buro, ac mae'n alcalïaidd iawn, yn aml gyda pH o 10 – 13 [15]. Fe'i cynhyrchir mewn cyfrolau mawr ledled y byd – yn ôl yr USGS, Roedd yr amcangyfrif o gynhyrchiad 121 miliwn tunnell yn 2016 [16]. Arweiniodd hyn at amcangyfrif o 150 miliwn tunnell o fwd coch a gynhyrchwyd yn ystod yr un cyfnod [4]. Er gwaethaf ymchwil barhaus, ar hyn o bryd nid oes gan y mud coch lawer o lwybrau masnachol ymarferol i'w hailddefnyddio. Amcangyfrifir mai ychydig iawn o fwd coch a gaiff ei ailddefnyddio'n fuddiol ledled y byd [13-14]. Yn lle, Mae'r mwd coch yn cael ei bwmpio o'r purfa alwa i mewn i impoundments storio neu safleoedd tirlenwi, lle caiff ei storio a'i fonitro ar gost fawr [3]. Felly, Gellir dadlau'n economaidd ac yn amgylcheddol dros wella ansawdd y bannog cyn mireinio, yn benodol, os gellir gwneud gwelliant o'r fath drwy dechnegau gwahanu ffisegol rhad-ar-ynni.
Er bod disgwyl y bydd cronfeydd profedig o focsit yn para am sawl blwyddyn, Mae ansawdd y cronfeydd wrth gefn y gellir cael gafael arnynt yn economaidd yn gostwng [1,3]. Ar gyfer purwyr, sydd yn y busnes o brosesu focsit i wneud alwa, ac yn y pen draw alwminiwm metel, Mae hyn yn her gyda goblygiadau ariannol ac amgylcheddol
Gall dulliau sych fel gwahanu electrostatig fod o ddiddordeb y diwydiant focsit ar gyfer y crynodiad o focsit cyn proses Bayer. Dulliau gwahanu electrostatig sy'n defnyddio cyswllt, neu dribo-Electric, Mae codi tâl yn enwedig o ddiddorol oherwydd eu potensial i wahanu amrywiaeth eang o gymysgeddau sy'n cynnwys dargludol, Inswleiddio, a gronynnau lled ddargludol. Tribo-Mae gwefru trydan yn digwydd pan fydd arwahanol, gronynnau annhebyg yn gwrthdaro â'i gilydd, neu gyda thrydydd arwyneb, gan arwain at wahaniaeth yn y tâl arwyneb rhwng y ddau fath o ronyn. Mae arwydd a maint y gwahaniaeth tâl yn dibynnu'n rhannol ar y gwahaniaeth mewn affinedd electron (neu swyddogaeth waith) rhwng y mathau gronynnau. Gellir gwahanu wedyn drwy ddefnyddio maes trydan a gymhwysir yn allanol.
Mae'r dechneg wedi'i defnyddio'n ddiwydiannol mewn gwahanyddion math fertigol am ddim. Mewn gwahanyddion di-dâl, y gronynnau i'w prynu'n gyntaf, yna disgyn gan disgyrchiant trwy ddyfais gyda electrodau gwrthwynebu sy'n defnyddio maes trydan cryf i wyro taflwybr y gronynnau yn ôl arwydd a maint eu tâl arwyneb [18]. Gall gwahanyddion sy'n disgyn yn rhad ac am ddim fod yn effeithiol ar gyfer gronynnau bras ond nid ydynt yn effeithiol wrth ymdrin â gronynnau yn fwy na 0.075 i 0.1 Mm [19-20]. Un o'r datblygiadau newydd mwyaf addawol mewn gwahaniadau mwynau sych yw'r gwahanydd gwregys electrostatig. Mae'r dechnoleg hon wedi ymestyn yr ystod maint gronynnau i mân ronynnau na thechnolegau gwahanu electrostatig confensiynol, mewn i'r ystod lle mae dim ond arnofio wedi bod yn llwyddiannus yn y gorffennol.
Tribo-Mae gwahanu electrostatig yn defnyddio gwahaniaethau tâl trydanol rhwng deunyddiau a gynhyrchir gan gyswllt wyneb neu wefru triboelectric. Mewn ffyrdd gor-syml, pan fydd dau ddeunydd mewn cysylltiad, Mae'r deunydd sydd â pherthynas uwch i electros yn ennill electronau felly'n newid yn negatif, tra bod deunydd â chostau affinedd electron is yn bositif.
Yr offer ST & Technoleg (STET) tribo-separadwr gwregys electrostatig yn cynnig llwybr buddiol newydd i cyn-ganolbwyntio mwynau focsit. Mae'r broses wahanu sych stet yn cynnig cyfle i gynhyrchwyr focsit neu burwyr focsit i berfformio cyn-Bayer-proses uwchraddio o ORE focsit i wella ansawdd. Mae llawer o fanteision i'r dull hwn, Gan gynnwys: Lleihau costau gweithredu'r burfa oherwydd llai o ddefnydd o soda costig trwy leihau mewnbwn adweithiol silica; arbedion mewn ynni wrth fireinio oherwydd cyfaint is o ocsidau anadweithiol (Ab2O3, TiO2, SiO anadweithiol2) mynd i mewn i'r focsit; llif màs llai o bannog i buro ac felly llai o angen ynni i wresogi a gwasod; gostyngiad yn y cyfaint cynhyrchu mwd coch (H.y., y mwd coch at gymhareb alwa) trwy gael gwared ar silica adweithiol ac ocsid anadweithiol; ac, rheolaeth dynnach dros ansawdd focsit mewnbwn sy'n lleihau'r broses yn nghynhyrfu ac yn caniatáu i burwyr i dargedu lefel silica adweithiol delfrydol i wneud y mwyaf o amhuredd gwrthod. Mae gwell rheolaeth ansawdd dros borthiant i buro hefyd yn mwyhau'r amser a chynhyrchiant. Ymhellach, Mae gostyngiad mewn cyfaint mud coch yn golygu llai o gostau trin a gwaredu a gwell defnydd o safleoedd tirlenwi presennol.
Mae'n bosibl y bydd y broses o ragbrosesu ORE focsit cyn proses Bayer yn cynnig manteision sylweddol o ran prosesu a gwerthu teiars. Yn wahanol i fwd coch, Nid yw teiars o broses electrostatig sych yn cynnwys unrhyw gemegau ac nid ydynt yn gyfystyr ag atebolrwydd storio amgylcheddol hirdymor. Yn wahanol i fwd coch, Gall sgil-gynhyrchion sych/teiars o weithrediad rhagbrosesu focsit yn cael ei ddefnyddio mewn gweithgynhyrchu sment gan nad oes unrhyw ofyniad i gael gwared ar y sodiwm, sy'n niweidiol i weithgynhyrchu sment. Mewn gwirionedd – mae focsit eisoes yn ddeunydd crai cyffredin ar gyfer gweithgynhyrchu sment Portland. Gellir hefyd ymestyn bywyd gweithredol y glofeydd presennol drwy wella defnydd chwareli a mwyhau adfer.
2.0 Arbrofol
2.1 Deunyddiau
Cynhaliodd STET astudiaethau cyn dichonoldeb mewn dros 15 gwahanol samplau bannog o wahanol leoliadau ledled y byd gan ddefnyddio gwahanydd ar raddfa fainc. O'r rhain, 7 Roedd samplau gwahanol yn
Tabl 2. Canlyniad samplau focsit dadansoddiad cemegol.
2.2 Dulliau
Cynhaliwyd arbrofion gan ddefnyddio gwahanydd lleiniau trydo-raddfa-electrostatig, cyfeirir ato o hyn ymlaen fel ' gwahanydd pen y Bwrdd '. Profi ar raddfa fainc yw cam cyntaf proses gweithredu technoleg tri cham (Gweler Tabl 3) gan gynnwys gwerthusiad ar raddfa fainc, profion ar raddfa beilot a gweithredu ar raddfa fasnachol.
Defnyddir y gwahanydd pen-uchaf ar gyfer sgrinio am dystiolaeth o godi tâl electrostatig ac i benderfynu a yw deunydd yn ymgeisydd da ar gyfer bywoliaeth electrostatig. Cyflwynir y prif wahaniaethau rhwng pob darn o offer yn Nhabl 3. Er bod y cyfarpar a ddefnyddir o fewn pob cam yn amrywio o ran maint, Mae'r egwyddor gweithredu yn sylfaenol yr un.
Tabl 3. Proses weithredu tri cham gan ddefnyddio STET tribo-technoleg gwahanu gwregys electrostatig
| Cam | Defnyddio ar gyfer: | Electrod Hyd cm | Math o broses |
|---|---|---|---|
| 1- Gwerthusiad graddfa fainc | Gwerthusiad ansoddol | 250 | Swp |
| 2- Raddfa beilot Profion | Gwerthuso meintiol | 610 | Swp |
| 3- Gweithredu ar raddfa fasnachol | Cynhyrchu masnachol | 610 | Parhaus |
Fel y gwelir yn Nhabl 3, y prif wahaniaeth rhwng y gwahanydd pen-uchaf a'r raddfa beilot a gwahanyddion ar raddfa fasnachol yw mai hyd y gwahanydd pen y manben yw tua 0.4 gwaith hyd y cyfnod peilot ac unedau ar raddfa fasnachol. Gan fod yr effeithlonrwydd gwahanydd yn ffwythiant o'r hyd electrod, Ni ellir defnyddio profion ar raddfa fainc yn lle profion ar raddfa beilot. Mae profion ar raddfa beilot yn angenrheidiol i benderfynu ar faint y gwahanu y gall y broses STET ei gyflawni, ac i benderfynu a all proses STET gwrdd â thargedau'r cynnyrch o dan gyfraddau porthiant a roddir. Yn lle, Defnyddir gwahanydd'r manben i ddiystyru'r deunyddiau ar gyfer ymgeiswyr sy'n annhebygol o ddangos unrhyw wahaniad arwyddocaol ar lefel y peilot. Bydd y canlyniadau a geir ar raddfa'r fainc yn ddi-optimeiddio, ac mae'r gwahanu a welwyd yn llai nag a fyddai'n cael ei weld ar wahanydd STET maint masnachol.
Mae angen profi yn y gwaith peilot cyn lleoli ar raddfa fasnachol, Fodd bynnag, Anogir profi ar raddfa fainc fel cam cyntaf y broses weithredu ar gyfer unrhyw ddeunydd penodol. Hefyd, mewn achosion lle mae argaeledd deunydd yn gyfyngedig, Mae'r gwahanydd pen y benuwch yn offeryn defnyddiol ar gyfer sgrinio prosiectau llwyddiannus posibl (H.y., prosiectau lle y gellir cyrraedd targedau ansawdd cwsmeriaid a diwydiant gan ddefnyddio technoleg STET).
2.2.1 Gwahanydd gwregys STET Triboelectrostatig
Yn y tribo-gwahanydd gwregys electrostatig (Ffigur 1 a ffigur 2), deunydd yn cael ei fwydo i'r bwlch tenau 0.9 – 1.5 cm rhwng dwy electrodau planhigol cyfochrog. Mae'r gronynnau yn cael eu codi'n triboelectrically gan gyswllt rhyngronynnau. Er enghraifft, yn achos sampl focsit sy'n brif gyfansoddion yn gibssite, kaolinite a gronynnau mwynol cwarts, ##'r (gibssite) a'r tâl negyddol (kaolinite a cwarts) yn cael eu denu at electrodau gyferbyn. Yna mae'r gronynnau yn cael eu ysgubo i fyny gan lain-rwyllau agored sy'n symud yn barhaus ac yn cael eu cyfleu i gyfeiriadau gyferbyn. Mae'r gwregys yn symud y gronynnau wrth ymyl pob electrod tuag at ben arall y gwahanydd. Mae'r maes trydan angen dim ond symud y gronynnau yn ffracsiwn bach o centimedr i symud gronyn o symud chwith i Nant sy'n symud i'r dde. Y cownter llif cyfredol y gronynnau gwahanu a thaliadau triboelectric parhaus drwy wrthdrawiadau gronynnau yn darparu ar gyfer gwahanu aml-gam ac yn arwain i burdeb rhagorol ac adferiad mewn uned un pas. Mae cyflymder uchel y llain hefyd yn galluogi, hyd at 40 tunnell yr awr ar wahanydd unigol. Drwy reoli paramedrau proses amrywiol, Mae'r ddyfais yn caniatáu optimeiddio gradd mwynol ac adfer.
Ffigur 1. Sgematig o wahanydd gwregys triboelectric
Mae'r dyluniad gwahanydd yn gymharol syml. Y gwregys a'r rholeri cysylltiedig yw'r unig rannau sy'n symud. Mae'r electrodau yn llonydd ac yn cynnwys deunydd sy'n para'n briodol. Mae'r gwregys wedi ei wneud o ddeunydd plastig. Mae'r darn electrod gwahanydd tua 6 Mesuryddion (20 Troedfedd.) a'r lled 1.25 Mesuryddion (4 Troedfedd.) ar gyfer unedau masnachol maint llawn. Mae'r defnydd o bŵer yn llai na 2 cilowat-awr y dunnell o ddeunydd a brosesir gyda'r rhan fwyaf o'r pŵer a ddefnyddir gan ddau fodur sy'n gyrru'r gwregys.
Ffigur 2. Manylion y parth gwahanu
Mae'r broses yn hollol sych, Nid oes angen unrhyw ddeunyddiau ychwanegol ac nid yw'n cynhyrchu unrhyw ddŵr gwastraff nac allyriadau. Ar gyfer gwahaniadau mwynau Mae'r gwahanydd yn darparu technoleg i leihau'r defnydd o ddŵr, ymestyn bywyd wrth gefn a/neu adfer ac ailbrosesu teilchion.
Mae crynoder y system yn caniatáu hyblygrwydd mewn dyluniadau gosod. Mae'r dechnoleg wahanu gwregysau electrostatig yn gadarn ac wedi'i brofi'n ddiwydiannol ac fe'i cymhwyswyd yn ddiwydiannol am y tro cyntaf i brosesu lludw clêr hylosgi glo yn 1997. Mae'r dechnoleg yn effeithiol wrth wahanu gronynnau carbon oddi wrth hylosgiad anghyflawn glo, oddi ar y gwydryn'n alwosilicate o ronynnau mwynol yn y Lludw clêr. Mae'r dechnoleg wedi bod yn gyfrwng i alluogi ailgylchu'r lludw pryfed mwynol llawn mwynau i gymryd lle mewn cynhyrchu concrit.
Ers 1995, Dros 20 Proseswyd miliwn tunnell o ludw sy'n hedfan ar y cynnyrch gan wahanwyr STET a osodwyd yn UDA. Mae hanes diwydiannol gwahanu lludw'n anghyfreithlon wedi'i restru yn Nhabl 4.
Mewn prosesu mwynau, Mae'r dechnoleg gwahanu gwregys triboelectric wedi cael ei ddefnyddio i wahanu ystod eang o ddeunyddiau gan gynnwys calcip/cwarts, TALC/magnesite, a barite/cwarts.
Ffigur 3. Tribo masnachol-gwahanydd gwregys electrostatig
Tabl 4. Cymhwysiad diwydiannol tribo-gwahanu gwregys electrostatig ar gyfer lludw sy'n hedfan.
| Cyfleustodau / gorsaf bwer | Lleoliad | Dechrau gweithrediadau masnachol | Manylion y cyfleuster |
|---|---|---|---|
| Ynni Dug – gorsaf Roxboro | Gogledd Carolina UDA | 1997 | 2 Gwahanyddion |
| Ynni talen- Esgidiau Brandon | Maryland UDA | 1999 | 2 Gwahanyddion |
| Scottish Power- Gorsaf longannet | Scotland UK | 2002 | 1 Gwahanydd |
| Jacksonville Electric-St. Mae Parc pŵer afon Johns | Florida UDA | 2003 | 2 Gwahanyddion |
| Pŵer trydan de Mississippi-R. D. Morrow | Mississippi UDA | 2005 | 1 Gwahanydd |
| New Brunswick Power-Belledune | New Brunswick Canada | 2005 | 1 Gwahanydd |
| RWE npower-gorsaf Didcot | England UK | 2005 | 1 Gwahanydd |
| Talen Energy-gorsaf Ynys Brunner | Pennsylvania UDA | 2006 | 2 Gwahanyddion |
| Tampa Electric-gorsaf fawr yn plygu | Florida UDA | 2008 | 3 Gwahanyddion |
| RWE npower-gorsaf Aberddawan | Cymru'r DU | 2008 | 1 Gwahanydd |
| EDF Energy-gorsaf Burton-Gorllewin | England UK | 2008 | 1 Gwahanydd |
| ZGP (Lafarge cemeg/Ciech Janikosoda JV) | Gwlad Pwyl | 2010 | 1 Gwahanydd |
| Corea southeast pŵer- Yeongheung | De Corea | 2014 | 1 Gwahanydd |
| Cymorth PGNiG Termika-Sierkirki | Gwlad Pwyl | 2018 | 1 Gwahanydd |
| Cwmni sment taiheiyo-Chichibu | Siapan | 2018 | 1 Gwahanydd |
| Lludw'n hedfan Armstrong- Cewri'r eryr | Philipinau | 2019 | 1 Gwahanydd |
| Corea southeast pŵer- Samcheonpo | De Corea | 2019 | 1 Gwahanydd |
2.2.2 Profion ar raddfa fainc
Cynhaliwyd treialon proses safonol o amgylch y nod penodol i gynyddu crynodiad Al_2 O_3 ac i leihau'r crynodiad o fwynau gangiau. Cynhaliwyd profion ar wahanydd y manben o dan amodau swp, gyda phrofion yn cael eu perfformio yn ddyblyg i efelychu cyflwr sefydlog, a sicrhau nad ystyriwyd unrhyw effaith forynion bosibl o'r cyflwr blaenorol. Cyn pob prawf, Casglwyd is-sampl bwyd bach (Dynodwyd yn ' borthiant '). Ar osod pob newidyn gweithrediad, Cafodd y deunydd ei fwydo i mewn i'r gwahanydd manben gan ddefnyddio porthydd trydan dirgrwynol drwy ganol y gwahanydd manben. Casglwyd samplau ar ddiwedd pob arbrawf ac roedd pwysiadau diwedd cynnyrch 1 (Dynodwyd yn ' E1 ') a diwedd cynnyrch 2 (Dynodwyd yn ' E2 ') yn cael eu penderfynu gan ddefnyddio graddfa cyfrif cyfreithlon-am-fasnach. Ar gyfer samplau bannog, Mae ' E2 ' yn cyfateb i'r cynnyrch bauxite-gyfoethog. Ar gyfer pob set o is-samplau (H.y., Bwyd anifeiliaid, E1 ac E2) LOI, Prif gyfansoddiad ocsidau gan XRF, silica adweithiol a phenderfynwyd ar yr alwa ar gael. Perfformiwyd nodweddion XRD ar is-samplau a ddewiswyd.
3.0 Canlyniadau a thrafodaeth
3.1. Mwynoleg samplau
Mae canlyniadau'r dadansoddiadau meintiol XRD ar gyfer samplau porthiant wedi'u cynnwys yn Nhabl 5. Roedd y rhan fwyaf o'r samplau yn cynnwys gibbsite yn bennaf a symiau amrywiol o goethite, cywreinrwydd, kaolinite, a chwarz. Ilmenite ac anatase hefyd yn amlwg mewn mân symiau yn y mwyafrif o'r samplau.
Cafwyd newid yn y cyfansoddiad mwynol ar gyfer S6 a S7 gan fod y samplau porthiant hyn yn cynnwys deiamwndiau yn bennaf gyda mân symiau o calchoedd, cywreinrwydd, goethit, boehmite, kaolinite, gibbsite, cwarts, anatase, a rutile yn cael ei ganfod. Canfuwyd cyfnod amorffol hefyd yn S1 a S4 ac roedd yn amrywio o tua 1 i 2 y cant. Mae'n debyg bod hyn o ganlyniad naill ai i bresenoldeb mwynder smectite, neu ddeunydd nad yw'n grisialog. Gan na ellid Mesur y deunydd hwn yn uniongyrchol, Dylid ystyried canlyniadau ar gyfer y samplau hyn yn fras.
3.2 Arbrofion ar raddfa fainc
Perfformiwyd cyfres o rediadau prawf ar bob sampl mwynol gyda'r nod o uchafu Al2O3 a lleihau cynnwys SiO_2. Bydd rhywogaethau sy'n canolbwyntio ar y cynnyrch bauxite yn arwydd o ymddygiad codi tâl cadarnhaol. Dangosir y canlyniadau yn Nhabl 6
Tabl 5. Dadansoddiad XRD o samplau bwyd anifeiliaid.
Tabl 6. Crynodeb o'r canlyniadau.
Mae profi gyda'r gwahanydd manben STET yn dangos symudiad sylweddol o Al2O3 ar gyfer pob sampl. Ar wahân i Al2O3 a welwyd ar gyfer S1-5 a oedd yn bennaf yn gibbsite, a hefyd ar gyfer S6-7 a oedd yn bennaf yn ddiasbaidd. Yn ychwanegol, Mae prif elfennau eraill Fe2O3, SiO2 ac TiO2 dangos symudiad sylweddol yn y rhan fwyaf o achosion. Ar gyfer pob sampl, y symudiad o golled ar gynnau (LOI) dilyn symudiad Al2O3. O ran silica adweithiol a, ar gyfer S1-5 sydd bron i gyd yn gibbsite (alwminiwm trihydrate) Dylid ystyried gwerthoedd ar 145 ° c tra ar gyfer S6-7 y mae'r mwynwr dominyddol yn diasbî (alwminiwm ddecstros) Dylid asesu gwerthoedd ar 235 ° c. Ar gyfer pob sampl profi gyda'r gwahanydd manben stet yn dangos cynnydd sylweddol yn yr alwa sydd ar gael a gostyngiad sylweddol mewn silica adweithiol i gynnyrch ar gyfer y ddau trihydrate a samplau ddecstros. Gwelwyd hefyd symudiad rhywogaethau mwynol o bwys ac fe'i dangosir yn glir isod yn Ffigur 4.
O ran mwynoleg, Roedd gwahanydd STET y benuchaf yn dangos crynodiad o'r rhywogaeth sy'n dwyn alwa yn gibbsite a diaspore i'r cynnyrch bauxite-gyfoethog tra'n gwrthod rhywogaethau gangue eraill ar yr un pryd. Ffigurau 5 ac 6 dangos detholusrwydd o gyfnodau mwynol i'r cynnyrch bauxite-gyfoethog ar gyfer samplau trihydrate a monohydcyfradd, drefn honno. Cyfrifwyd detholwyr fel y gwahaniaeth rhwng y dyddiant torfol i'r cynnyrch ar gyfer pob rhywogaeth mwynol a'r adferiad màs cyffredinol i gynnyrch. Mae detholusrwydd cadarnhaol yn arwydd o grynodiad mwynol i'r cynnyrch bauxite-gyfoethog, ac ymddygiad codi tâl cadarnhaol cyffredinol. Groes, Mae gwerth dethol negyddol yn arwydd o grynodiad i'r cocynnyrch bauxite-Lean, ac ymddygiad codi tâl negyddol cyffredinol.
Ar gyfer yr holl samplau tymheredd isel trihydrad (H.y., S1, S2 a S4) Arddangosodd kaolinite ymddygiad codi tâl negyddol a chanolbwyntiodd i'r cyd-gynnyrch bauxite-Lean tra canolbwyntiodd gibbsite ar y cynnyrch bauxite-gyfoethog (Ffigur 5). Ar gyfer yr holl samplau tymheredd uchel monohydrorate (H.y., S6 a S7) Mae mwynau adweithiol silica yn dwyn, kaolinite a cwarts, arddangos ymddygiad codi tâl negyddol. Ar gyfer yr olaf, Mae diasbî a boehmite yn adrodd i'r cynnyrch bauxite ac yn arddangos ymddygiad codi tâl cadarnhaol (Ffigur 6).
Ffigur 5. Detholusrwydd o gyfnodau mwynol i gynnyrch.
Ffigur 6. Detholusrwydd o gyfnodau mwynol i gynnyrch.
Mae mesuriadau o silica ar gael ac yn adweithiol yn dangos symudiad sylweddol. Am bauxites tymheredd isel (S1-S5), lleihawyd swm y silica adweithiol a oedd yn bresennol fesul uned o alwa ar gael o 10-50% ar sail gymharol (Ffigur 7). Gwelwyd gostyngiad tebyg yn y ' bauxites ' tymheredd uchel (S6-S7) fel y gwelir yn Ffigur 7.
Cyfrifwyd y ' focsit ' i gymhareb alwid fel y gwrthdro o'r. Cafwyd gostyngiad yn y gymhareb focsit i 8 – 26% mewn termau cymharol ar gyfer pob sampl a brofwyd (Ffigur 8). Mae hyn yn ystyrlon gan ei fod yn cynrychioli gostyngiad cyfatebol mewn llif torfol o focsit y mae angen ei fwydo i broses Bayer.
Ffigur 7. SiO2 adweithiol fesul uned o'r Al2O3 sydd ar gael
Ffigur 8. Bauxite at gymhareb Alwa.
3.3 Drafodaeth
Mae'r data arbrofol yn dangos bod y gwahanydd STET ar gael Al2O3 tra'n lleihau cynnwys SiO_2 ar yr un pryd. Ffigur 9 yn cyflwyno diagram cysyniadol o'r manteision disgwyliedig sy'n gysylltiedig â lleihau'r silica adweithiol a'r cynnydd yn yr alwa ar gael cyn proses Bayer. Mae'r awduron yn cyfrifo y byddai'r budd ariannol i burach gydag alwwr yn yr ystod o $15-30 USD y dunnell o gynnyrch alwa. Mae hyn yn adlewyrchu'r gost a osgowyd o soda costig a gollwyd i ddad-silicaton cynnyrch (DSP), arbed ynni drwy leihau'r mewnbwn o focsit i'r burfa, gostyngiad mewn cynhyrchu mwd coch a ffrwd refeniw fach a gynhyrchir drwy werthu'r sgil-gynhyrchion gradd isel i gynhyrchwyr sment. Ffigur 9 amlinellu manteision disgwyliedig gweithredu technoleg STET triboelectrostatig fel cymedr i'r mwyn bît-ganolbwyntio cyn y broses Bayer.
Gallai gosod y broses wahanu stet ar gyfer prosesu ymlaen llaw fod yn cael ei berfformio naill ai yn y burfa alwoun neu'r Mwynglawdd focsit ei hun. Fodd bynnag, Mae'r broses stet yn gofyn am griddfan sych yr fwynau focsit cyn gwahanu, i ryddhau'r gangue, Felly gall logisteg llifanu a phrosesu'r focsit yn y burfa fod yn fwy syml.
Fel un opsiwn – Byddai'r focsit sych yn dir gan ddefnyddio technoleg malu sych wedi'i sefydlu'n dda, Er enghraifft melin rolio fertigol neu felin effaith. Byddai'r broses STET yn gwahanu'r bauxit daear ddirfawr, gyda'r cynnyrch focsit uchel-Alwyn wedi'i anfon at y purfa alwa. Byddai gosod llifanu sych yn caniatáu dileu llifanu gwlyb a ddefnyddid yn draddodiadol yn ystod proses Bayer. Tybir y byddai cost gweithredu llifanu sych yn debyg yn fras i gost gweithredu malu gwlyb, yn enwedig o ystyried y malu gwlyb a berfformir heddiw yn cael ei pherfformio ar gymysgedd alcalïaidd iawn, sy'n arwain at gostau cynnal a chadw sylweddol.
Y co-product focsit gradd isel sych (grisiau) o'r broses wahanu yn cael ei gwerthu i weithgynhyrchu sment fel ffynhonnell ag alwa. Mae bauxite yn aml yn cael ei ychwanegu at weithgynhyrchu sment, a'r cyd-gynnyrch sych, yn wahanol i fwd coch, nad yw'n cynnwys sodiwm a fyddai'n atal ei ddefnyddio wrth weithgynhyrchu sment. Mae hyn yn darparu'r burfa gyda dull o falu deunydd a fyddai fel arall yn gadael y broses buro fel coch mud, a byddai angen ei storio yn y tymor hir, sy'n cynrychioli cost.
Mae cyfrifiad costau gweithredu a gyflawnir gan yr awduron yn amcangyfrif budd prosiect o $27 USD y dunnell o alwa, â'r effeithiau mawr a gyflawnwyd drwy leihau'r soda costig, gostyngiad yn y mwd coch, gwerthfawro o'r cyd-gynnyrch a'r cynilion tanwydd oherwydd cyfaint is o focsit i'r burfa. Felly yn 800,000 Gallai purfa ton y flwyddyn ddisgwyl budd ariannol o $21 M USD y flwyddyn (Gweler Ffigur 10). Nid yw'r dadansoddiad hwn yn ystyried arbedion posibl yn sgil lleihau costau mewnforio neu logisteg, a allai wella'r prosiect yn ôl.
Ffigur 10. Manteision gostyngiad silica adweithiol a chynnydd ar gael Alwam.
4.0 Casgliadau
Yn gryno, prosesu sych gyda'r gwahanydd STET yn cynnig cyfleoedd i gynhyrchu gwerth ar gyfer cynhyrchwyr a purwyr bît. Bydd y rhagbrosesu o focsit cyn mireinio yn lleihau costau cemegol, gostwng cyfaint y mwd coch a gynhyrchir a lleihau'r nghynhyrfu proses. Gallai technoleg stet ganiatáu proseswyr focsit i droi gradd anmetelegol yn focsit gradd metelegol-a allai leihau'r angen am focsit mewnforio a/neu ymestyn bywyd adnodd chwarel sy'n gadael. Gallai'r broses STET hefyd yn cael ei weithredu i gynhyrchu gradd heb fod yn metelegol a graddau metelegol o safon uwch, ac yn sment gradd focsit graddio cyn proses Bayer.
Mae'r broses STET yn gofyn am ychydig cyn-driniaeth o'r mwynau ac mae'n gweithredu ar gapasiti uchel – hyd at 40 tonau yr awr. Mae'r defnydd o ynni yn llai na 2 cilowat-awr am bob tunnell o ddeunydd a brosesir. Hefyd, Mae'r broses STET yn dechnoleg sydd wedi'i masnacheiddio'n llawn wrth brosesu mwynau, ac felly nid yw'n gofyn am ddatblygu technoleg newydd.
Cyfeiriadau
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman, ac Edgar G. Hertwich (2004), “Y diwydiant alwminiwm-yr amgylchedd, Technoleg a chynhyrchu”.
2. Datganiad, Subodh K., a Weimin Yin (2007), “Yr economi alwminiwm byd-eang: Cyflwr presennol y diwydiant” JOM 59.11, Tudalennau. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke (2006), Focsit, mewn mwynau diwydiannol & Creigiau: Nwyddau, Marchnadoedd, ac mae'n defnyddio, Cymdeithas mwyngloddio, Metey ac archwilio inc., Englewood, Co, Tudalennau. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Yr hanes, Heriau, a datblygiadau newydd yn y rheolaeth a'r defnydd o weddillion focsit”, Cyfnodolyn metelegol cynaliadwy 2.4, Tudalennau. 316-331
5. Gendron, Robin S., Matiau Ingulstad, ac Espen Storli (2013), "Mwyn alwminiwm: economi wleidyddol y diwydiant focsit byd-eang ", Gwasg UBC.
6. Hosan, H. R. (2016), “Mwynoleg bannog”, Darlleniadau hanfodol mewn metelau ysgafn, Springer, Cham, Tudalennau. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”Y mwynoleg o bynyddiaeth ar gyfer cynhyrchu arogldarth-radd ", JOM 53.12, Tudalennau. 36-40.
8. Hill, V. G., ac R. J. Robson (2016), “Dosbarthu bauxites o safbwynt safle Bayer”, Darlleniadau hanfodol mewn metelau ysgafn, Springer, Cham, Tudalennau. 30-36.
9. Songqing, Gu (2016). “Bauxite Tsieineaidd a'i ddylanwadau ar gynhyrchiad Alwineaidd yn China”, Darlleniadau hanfodol mewn metelau ysgafn, Springer, Cham, Tudalennau. 43-47.
10. Habashi, Siôn (2016) “Can mlynedd o broses Bayer ar gyfer y cynhyrchiad Alwa” Darlleniadau hanfodol mewn metelau ysgafn, Springer, Cham, Tudalennau. 85-93.
11. Adamson, O. Gogledd., E. J. Bloore Cymdeithas, ac yn. R. Carr (2016) “Egwyddorion sylfaenol Bayer proses dylunio”, Darlleniadau hanfodol mewn metelau ysgafn, Springer, Cham, Tudalennau. 100-117.
12. Anich, Ivan, et al. (2016), “Mae'r map technoleg Alwa”, Darlleniadau hanfodol mewn metelau ysgafn. Springer, Cham, Tudalennau. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Asesiad amgylcheddol, rheoli a defnyddio mwd coch yn Tsieina”, Cyfnodolyn o gynhyrchiad glanach 84, Tudalennau. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Yr hanes, Heriau, a datblygiadau newydd yn y rheolaeth a'r defnydd o weddillion focsit”, Cyfnodolyn metelegol cynaliadwy 2.4, Tudalennau. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia lin, ac Yonggui WU (2007), “Nodweddiad o'r mwd coch yn deillio o broses Bayer cyfun a dull calethi focsit”, Cyfnodolyn deunyddiau peryglus 146.1-2, Tudalennau. 255-261.
16. U. S. Arolwg Daearegol (USGS) (2018), "Bauxite ac Alwa", mewn ystadegau a gwybodaeth i'w.
17. Y paramgu, R. K., P. C. Rath, a V. Gogledd. Misra (2004), “Tueddiadau mewn defnyddio mwd coch – adolygiad”, Prosesu mwynau & Echdynnu Metall. Parch. 2, Tudalennau. 1-29.
18. Cymorth manouchehri, H, Cymorth hanumantha mo, K, & Forssberg, K (2000), "Adolygiad o ddulliau gwahanu trydanol, Rhan 1: Agweddau sylfaenol, Mwynau & Prosesu metelegol ", Cyfrol. 17, Na. 1, PP 23 – 36.
19. Cymorth manouchehri, H, Cymorth hanumantha mo, K, & Forssberg, K (2000), "Adolygiad o ddulliau gwahanu trydanol, Rhan 2: Ystyriaethau ymarferol, Mwynau & Prosesu metelegol ", Cyfrol. 17, Na. 1, PP 139 – 166.
20. Ralston O. (1961), Gwahanu electrostatig o solidau gronynnog cymysg, Elsevier cwmni cyhoeddi, allan o brint.
