Επιλέξτε γλώσσα:
Ο εξοπλισμός του ST & Τεχνολογία LLC (STET) τριβο-ηλεκτροστατικό διαχωριστής ζώνης είναι ιδανικό για να είναι ευνόητα πολύ ωραία (<1µm) για μέτρια χοντρή (500µm) ορυκτά σωματίδια, με πολύ υψηλή διαπερατίωση. Πειραματικά ευρήματα κατέδειξαν την ικανότητα του διαχωριστή STET να ευεργετήσει δείγματα βωξίτη αυξάνοντας παράλληλα τη διαθέσιμη αλουμίνα, μειώνοντας ταυτόχρονα το αντιδραστικό και ολικό διοξείδιο του πυριτίου. Η τεχνολογία STET παρουσιάζεται ως μέθοδος αναβάθμισης και προ-συμπύκνωσης εναποθέσεων βωξίτη για χρήση στην παραγωγή αλουμίνας. Η ξηρή επεξεργασία με διαχωριστή STET θα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του λειτουργικού κόστους του διυλιστηρίου λόγω της χαμηλότερης κατανάλωσης καυστικής σόδας, εξοικονόμηση ενέργειας λόγω του χαμηλότερου όγκου αδρανών οξειδίων και της μείωσης του όγκου των καταλοίπων διυλιστηρίων αλουμίνας (ARR ή κόκκινη λάσπη). Επιπλέον, η τεχνολογία STET μπορεί να προσφέρει στα διυλιστήρια αλουμίνας άλλα οφέλη, συμπεριλαμβανομένων των αυξημένων αποθεμάτων λατομείων, επέκταση της ζωής του χώρου διάθεσης της κόκκινης λάσπης, και την παράταση της διάρκειας λειτουργίας των υφιστάμενων ορυχείων βωξίτη με τη βελτίωση της χρήσης λατομείων και τη μεγιστοποίηση της ανάκτησης. Το υποπροϊόν χωρίς νερό και χωρίς χημικά που παράγεται από τη διαδικασία STET μπορεί να χρησιμοποιείται για την κατασκευή τσιμέντου σε μεγάλους όγκους χωρίς προεπεξεργασία, σε αντίθεση με την κόκκινη λάσπη που έχει περιορισμένη ευεργετική επαναχρησιμοποίηση.
1.0 Εισαγωγή
Η παραγωγή αλουμινίου είναι κεντρικής σημασίας για τη βιομηχανία εξόρυξης και μεταλλουργίας και θεμελιώδους σημασίας για μια ποικιλία βιομηχανιών [1-2]. Ενώ το αλουμίνιο είναι το πιο κοινό μεταλλικό στοιχείο που βρίσκεται στη γη, συνολικά περίπου 8% του φλοιού της Γης, ως στοιχείο είναι αντιδραστικό και ως εκ τούτου δεν εμφανίζεται φυσικά [3]. Ως εκ τούτου, αλουμίνιο-πλούσιο μετάλλευμα πρέπει να τελειοποιηθεί για να παραγάγει την αλουμίνα και το αργίλιο, με αποτέλεσμα τη σημαντική παραγωγή καταλοίπων [4]. Καθώς η ποιότητα των καταθέσεων βωξίτη σε παγκόσμιο επίπεδο μειώνεται, η παραγωγή υπολειμμάτων αυξάνεται, θέτοντας προκλήσεις για την αλουμίνα και τη βιομηχανία παραγωγής αλουμινίου όσον αφορά το κόστος επεξεργασίας, κόστος διάθεσης και των επιπτώσεων στο περιβάλλον [3].
Το κύριο αρχικό υλικό για τη διύλιση αργιλίου είναι βωξίτης, κύρια εμπορική πηγή αλουμινίου στον κόσμο [5]. Ο βωξίτης είναι ένας εμπλουτισμένος ιζηματογενής βράχος υδροξειδίου αργιλίου, που παράγονται από την τελειοποίηση και την διάβρωση των βράχων πλούσια σε οξείδια του σιδήρου, οξείδια αλουμινίου, ή και οι δύο που περιέχουν συνήθως χαλαζία και άργιλοι όπως καολίνη [3,6]. Βωξίτης βράχους αποτελείται κυρίως από τα ορυκτά αλουμινίου gibbsite (Al(Ω)3), μποεχμίτης (γ-Άλο(Ω)) και διασπών (α-Αλο(Ω)) (Πίνακας 1), και αναμιγνύεται συνήθως με τα δύο οξείδια σιδήρου goethite (Feo(Ω)) και αιματίτης (Fe2O3), ο άργιλος αλουμινίου ορυκτό καολινίτης, μικρές ποσότητες ανατάσεως ή/και τιτανίας (TiO2), ιλμενίτης (Φετιό3) και άλλες προσμείξεις σε ήσσονος σημασίας ή ίχνη [3,6,7].
Οι όροι τριένυδρο και μονοϋδρικό χρησιμοποιούνται συνήθως από τη βιομηχανία για να διαφοροποιήσουν τους διάφορους τύπους βωξίτη. Βωξίτης που είναι εντελώς ή σχεδόν όλα gibbsite ρουλεμάν ονομάζεται trihydrate μετάλλευμα; εάν ο μποεχμίτης ή ο διασπώρτης είναι τα κυρίαρχα ορυκτά, αναφέρεται ως μονοϋδρικό μετάλλευμα [3]. Μείγματα γίβσιτιτ και μποεχμίτη είναι κοινά σε όλους τους τύπους bauxites, boehmite και διασπώμενο λιγότερο συχνές, και gibbsite και διασπών σπάνια. Κάθε τύπος μεταλλεύματος βωξίτη παρουσιάζει τις δικές του προκλήσεις όσον αφορά την επεξεργασία ορυκτών και την ευεργετία για τη δημιουργία αλουμίνας [7,8].
Πίνακας 1. Χημική σύνθεση του Gibbsite, Μποεχμίτη και Διασπώρη [3].
| Χημική Σύνθεση | Γκιμπιέτ AL(Ω)3 ή Αλ2O3.3H2O | Μποεμίτη ALO(Ω) ή Αλ2O3.H2O | Διασπορός ALO(Ω) ή Αλ2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Ω) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Οι καταθέσεις βωξίτη κατανέμονται σε όλο τον κόσμο, εμφανίζονται κυρίως σε τροπικές ή υποτροπικές περιοχές [8]. Η εξόρυξη βωξίτη τόσο μεταλλουργικών όσο και μη μεταλλουργικών μεταλλευτικών μεταλλευτικών μεταλλευτικών μεταλλευτικών μεταλλευτικών μεταλλευμάτων είναι ανάλογη με την εξόρυξη άλλων βιομηχανικών ορυκτών. Κανονικά, η ευεργετία ή η θεραπεία του βωξίτη περιορίζεται στη σύνθλιψη, Κοσκίνισμα, Πλύσιμο, και ξήρανση του ακατέργαστου σιδηρομεταλλεύματος [3]. Για την αναβάθμιση ορισμένων ήρθη βωξίτη χαμηλής ποιότητας χρησιμοποιήθηκε επίπλευση, Ωστόσο, δεν έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα επιλεκτική κατά την απόρριψη καολινίτη, σημαντική πηγή αντιδραστικού πυριτίου ειδικά σε τριϋδρικά bauxites [9].
Το μεγαλύτερο μέρος του βωξίτη που παράγεται στον κόσμο χρησιμοποιείται ως τροφή για την κατασκευή αλουμίνας μέσω της διαδικασίας bayer, μια υγρή-χημική μέθοδο καυστικής έκπλυσης στην οποία η Al_2 O_3 διαλύεται από το βράχο βωξίτη χρησιμοποιώντας ένα πλούσιο σε καυστική σόδα διάλυμα σε αυξημένη θερμοκρασία και πίεση [3,10,11]. Στη συνέχεια, ο όγκος της αλουμίνας χρησιμοποιείται ως τροφή για την παραγωγή του μετάλλου αργιλίου μέσω της διαδικασίας αίθουσα-Héroult, η οποία περιλαμβάνει ηλεκτρολυτική μείωση της αλουμίνας σε ένα λουτρό κρυολίτη (Να3αλΦ6). Χρειάζεται περίπου 4-6 τόνους αποξηραμένου βωξίτη για την παραγωγή 2 t της αλουμίνας, η οποία με τη σειρά αποδόσεις 1 t από μέταλλο αλουμινίου [3,11].
Η διαδικασία της Bayer ξεκινά με ανάμειξη πλυμένου και λεπτοαλεσμένου βωξίτη με το διάλυμα έκπλυσης. Η προκύπτουσα υδαρής κοπριά που περιέχει 40-50% στερεά στη συνέχεια υπό πίεση και θερμαίνεται με ατμό. Σε αυτό το βήμα μερικοί από την αλουμίνα διαλύονται και σχηματίζει διαλυτό αλουμινικό νάτριο (Νααλό2), αλλά λόγω της παρουσίας αντιδραστικού πυριτίου, ένα σύνθετο πυριτικό αργίλιο νατρίου κατακρημνίζει επίσης που αντιπροσωπεύει μια απώλεια και της αλουμίνας και της σόδας. Η προκύπτονσα υδαρής κοπριά πλένεται, και το υπόλειμμα που παράγεται (Δηλαδή., κόκκινη λάσπη) μετανοείται. Το αλουμινικό νάτριο κατακρημνίζεται έπειτα έξω ως τριένυδρο αργιλίου (Al(Ω)3) μέσω μιας διαδικασίας σποράς. Το προκύπτον διάλυμα καυστικής σόδας ανακυκλώνεται στο διάλυμα έκπλυσης. Τέλος, η φιλτραρισμένη και πλυμένη τριέντη στερεάς αλουμίνας τίθεται σε καύση ή πυρίτιζεται για την παραγωγή αλουμίνας [3,11].
Οι θερμοκρασίες έκπλυσης μπορεί να κυμαίνονται από 105°C έως 290°C και οι αντίστοιχες πιέσεις κυμαίνονται από 390 kPa να 1500 Kpa. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες κυμαίνονται για βωξίτη στην οποία σχεδόν όλα τα διαθέσιμα αλουμίνα είναι παρούσα ως gibbsite. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες απαιτούνται για να σκάψουνεεεοσοσγκοσξίτη που έχει ένα μεγάλο ποσοστό του βοεχίτη και των διασπορών. Σε θερμοκρασίες 140°C ή λιγότερο μόνο gibbsite και kaolin οι ομάδες είναι διαλυτές στο ποτό καυστικής σόδας και επομένως η θερμοκρασία αυτή προτιμάται για την επεξεργασία της τριυδρικής αλουμίνας . Σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 180°C η αλουμίνα είναι παρούσα καθώς η τριένυδρο και μονοϋδρική είναι ανακτήσιμη σε διάλυμα και τόσο οι άργιλοι όσο και ο ελεύθερος χαλαζίας αντιδράζονται [3]. Συνθήκες λειτουργίας όπως η θερμοκρασία, η πίεση και η δοσολογία αντιδραστηρίων επηρεάζονται από τον τύπο του βωξίτη και επομένως κάθε διυλιστήριο αλουμίνας είναι προσαρμοσμένο σε έναν συγκεκριμένο τύπο σιδηρομεταλλεύματος βωξίτη. Η απώλεια ακριβών καυστική σόδα (Naoh) και η παραγωγή της κόκκινης λάσπης και οι δύο σχετίζονται με την ποιότητα του βωξίτη που χρησιμοποιείται στη διαδικασία διύλισης. Σε γενικές γραμμές, όσο χαμηλότερη είναι η Al_2 O_3 περιεκτικότητα του βωξίτη, όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος της κόκκινης λάσπης που θα παραχθεί, καθώς οι μη Al_2 O_3 φάσεις απορρίπτονται ως κόκκινη λάσπη. Επιπλέον, όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα του βωξίτη βωξίτη σε καολινίτη ή αντιδραστικό διοξείδιο του πυριτίου, η περισσότερη κόκκινη λάσπη θα παραχθεί [3,8].
Ο υψηλής ποιότητας βωξίτης περιέχει μέχρι 61% Al_2 O_3, και πολλές λειτουργικές καταθέσεις βωξίτη -συνήθως αναφέρονται ως μη μεταλλουργική ποιότητα- είναι πολύ κάτω από αυτό, περιστασιακά τόσο χαμηλά όσο 30-50% Al_2 O_3. Επειδή το επιθυμητό προϊόν είναι μια υψηλή καθαρότητα
Al_2 O_3, τα υπόλοιπα οξείδια του βωξίτη (Fe2O3, Sio2, TiO2, οργανικό υλικό) διαχωρίζονται από το Al_2 O_3 και απορρίπτονται ως υπολείμματα διυλιστηρίων αλουμίνας (Arr) ή κόκκινη λάσπη μέσω της διαδικασίας της Bayer. Σε γενικές γραμμές, χαμηλότερη ποιότητα ο βωξίτης (Δηλαδή., χαμηλότερο περιεχόμενο Al_2 O_3) η περισσότερη κόκκινη λάσπη που παράγεται ανά τόνο του προϊόντος αλουμίνας. Επιπλέον, ακόμη και ορισμένα Al_2 O_3 ορυκτά που φέρουν, κυρίως καολινίτης, ανεπιθύμητες πλευρές κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διύλισης και οδηγούν σε αύξηση της παραγωγής κόκκινης λάσπης, καθώς και απώλεια ακριβών χημικών καυστική σόδα, ένα μεγάλο μεταβλητό κόστος στη διαδικασία διύλισης βωξίτη [3,6,8].
Κόκκινη λάσπη ή ARR αντιπροσωπεύει μια μεγάλη και συνεχή πρόκληση για τη βιομηχανία αλουμινίου [12-14]. Η κόκκινη λάσπη περιέχει σημαντικό υπόλοιπο καυστική χημική ουσία που έχει απομείνει από τη διαδικασία διύλισης, και είναι ιδιαίτερα αλκαλικό, συχνά με pH 10 – 13 [15]. Παράγεται σε μεγάλους όγκους σε όλο τον κόσμο - σύμφωνα με το USGS, εκτιμώμενη παγκόσμια παραγωγή αλουμίνας 121 εκατομμύρια τόνους σε 2016 [16]. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα μια εκτιμώμενη 150 εκατομμύρια τόνους κόκκινης λάσπης που παράγονται κατά την ίδια περίοδο [4]. Παρά τη συνεχιζόμενη έρευνα, κόκκινη λάσπη έχει επί του παρόντος λίγες εμπορικά βιώσιμες διαδρομές για την ευεργετική επαναχρησιμοποίηση. Εκτιμάται ότι πολύ λίγη κόκκινη λάσπη επαναχρησιμοποιείται ευεργετικά σε όλο τον κόσμο [13-14]. Αντί, η κόκκινη λάσπη αντλείται από το διυλιστήριο αλουμίνας σε κατασχέσεις αποθήκευσης ή χώρους υγειονομικής ταφής, όπου αποθηκεύεται και παρακολουθείται με μεγάλο κόστος [3]. Ως εκ τούτου, τόσο ένα οικονομικό όσο και περιβαλλοντικό επιχείρημα μπορεί να προβεί στη βελτίωση της ποιότητας του βωξίτη πριν από τη διύλιση, ιδίως εάν η βελτίωση αυτή μπορεί να επιτευχθεί μέσω τεχνικών φυσικού διαχωρισμού χαμηλής ενέργειας.
Ενώ τα αποδεδειγμένα αποθέματα βωξίτη αναμένεται να διαρκέσουν για πολλά χρόνια, η ποιότητα των αποθεμάτων στα οποία μπορεί να επιτευχθεί οικονομικά [1,3]. Για διυλιστήρια, που είναι στην επιχείρηση της επεξεργασίας βωξίτη για να κάνουν αλουμίνα, και τελικά μέταλλο αργιλίου, αυτό αποτελεί πρόκληση τόσο με οικονομικές όσο και με περιβαλλοντικές επιπτώσεις
Ξηρές μέθοδοι όπως ο ηλεκτροστατικός διαχωρισμός μπορεί να παρουσιάζουν ενδιαφέρον για τη βιομηχανία βωξίτη για την προσυγκέντρωση βωξίτη πριν από τη διαδικασία της Bayer. Ηλεκτροστατικές μέθοδοι διαχωρισμού που χρησιμοποιούν επαφή, ή tribo-ηλεκτρικό, η φόρτιση είναι ενδιαφέρουσα λόγω της δυνατότητάς τους να διαχωρίσουν μια ευρεία ποικιλία μειγμάτων που περιέχουν αγώγιμα, Μονωτικά, και ημι-αγώγιμου σωματίδια. TRIBO-ηλεκτρική φόρτιση παρουσιάζεται όταν διακριτά, ανόμοια σωματίδιά της συγκρούονται με ένα άλλο, ή με το ένα τρίτο της επιφάνειας, με αποτέλεσμα ένα φορτίο επιφάνειας διαφορά μεταξύ των δύο σωματιδίων τύπων. Το πρόσημο και τις διαστάσεις της χρέωση διαφοράς εξαρτάται εν μέρει από τη διαφορά στην συγγένεια ηλεκτρονίων (ή συνάρτηση εργασίας) μεταξύ των τύπων σωματιδίων. Διαχωρισμός μπορεί να επιτευχθεί στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ένα εξωτερικά εφαρμόζονται ηλεκτρικό πεδίο.
Η τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί βιομηχανικά στην κάθετη free-fall διαχωριστές τύπου. Σε ελεύθερη πτώση διαχωριστικά, τα σωματίδια αποκτούν πρώτη χρέωση, κατόπιν πτώση από τη βαρύτητα μέσω μιας συσκευής με τα αντιτιθέμενα ηλεκτρόδια που εφαρμόζουν ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο για να εκτρέψουν την τροχιά των μορίων σύμφωνα με το σημάδι και το μέγεθος της δαπάνης επιφάνειάς τους [18]. Οι διαχωριστές ελεύθερης πτώσης μπορούν να είναι αποτελεσματικοί για τα χονδροειδή μόρια αλλά δεν είναι αποτελεσματικοί στο χειρισμό των μορίων λεπτότερων από περίπου 0.075 για να 0.1 mm [19-20]. Μια από τις πιο ελπιδοφόρες νέες εξελίξεις στους ξηρούς διαχωρισμούς ορυκτών είναι ο τριβο-ηλεκτροστατικός διαχωριστής ζώνης. Αυτή η τεχνολογία έχει επεκτείνει το φάσμα μεγέθους σωματιδίων στα λεπτότερα σωματίδια από συμβατικά ηλεκτροστατικό διαχωρισμό τεχνολογίες, στην περιοχή όπου έχει επιτυχημένο στο παρελθόν μόνο επίπλευσης.
Ο tribo-ηλεκτροστατικός χωρισμός χρησιμοποιεί τις ηλεκτρικές διαφορές δαπανών μεταξύ των υλικών που παράγονται από την επαφή επιφάνειας ή triboelectric τη φόρτιση. Με απλοϊκούς τρόπους, όταν δύο υλικά είναι σε επαφή, το υλικό με μια υψηλότερη συγγένεια για τα ηλεκτρόνια κέρδη ηλεκτρόνια αλλάζει έτσι αρνητικό, ενώ το υλικό με τη χαμηλότερη συγγένεια ηλεκτρονίων χρεώνει θετικό.
Ο εξοπλισμός του ST & Τεχνολογία (STET) tribo-ηλεκτροστατικόδιαχωριστικό ζώνης προσφέρει μια νέα διαδρομή ευεργετοποίησης για να προ-συμπυκνώσει τα μετάλλευμα βωξίτη. Η διαδικασία ξηρού διαχωρισμού STET προσφέρει στους παραγωγούς βωξίτη ή στα εργοστάσια ραφιναρίσματος βωξίτη την ευκαιρία να εκτελέσουν την προ-Bayer-process αναβάθμιση του σιδηρομεταλλεύματος βωξίτη για τη βελτίωση της ποιότητας. Η προσέγγιση αυτή έχει πολλά οφέλη, συμπεριλαμβανομένων των: Μείωση του λειτουργικού κόστους του διυλιστηρίου λόγω της χαμηλότερης κατανάλωσης καυστικής σόδας με τη μείωση του αντιδραστικού πυριτίου εισόδου; εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη διάρκεια της διύλισης λόγω του χαμηλότερου όγκου αδρανών οξειδίων (Fe2O3, Tio2, Μη αντιδραστικό SiO2) είσοδος με βωξίτη; μικρότερη ροή μάζας βωξίτη στο διυλιστήριο και επομένως λιγότερη ενεργειακή απαίτηση για τη θέρμανση και την πίεση; μείωση του όγκου παραγωγής κόκκινης λάσπης (Δηλαδή., αναλογία κόκκινης λάσπης προς αλουμίνα) με την αφαίρεση του αντιδραστικού πυριτίου και του αδρανούς οξειδίου; και, αυστηρότερο έλεγχο της ποιότητας βωξίτη εισόδου που μειώνει τις ανατροπές της διαδικασίας και επιτρέπει στα διυλιστήρια να στοχεύουν το ιδανικό αντιδραστικό επίπεδο πυριτίου για να μεγιστοποιήσουν την απόρριψη προσμείξεων. Ο βελτιωμένος ποιοτικός έλεγχος της τροφής βωξίτη στο διυλιστήριο μεγιστοποιεί επίσης το χρόνο λειτουργίας και την παραγωγικότητα. Επιπλέον, η μείωση του όγκου της κόκκινης λάσπης μεταφράζεται σε λιγότερο κόστος επεξεργασίας και διάθεσης και καλύτερη αξιοποίηση των υφιστάμενων χώρων υγειονομικής ταφής.
Η προεπεξεργασία του σιδηρομεταλλεύματος βωξίτη πριν από τη διαδικασία της Bayer μπορεί να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά την επεξεργασία και τις πωλήσεις απορριμμάτων. Σε αντίθεση με την κόκκινη λάσπη, από ξηρή ηλεκτροστατική διαδικασία δεν περιέχουν χημικές ουσίες και δεν αντιπροσωπεύουν μακροπρόθεσμη ευθύνη περιβαλλοντικής αποθήκευσης. Σε αντίθεση με την κόκκινη λάσπη, τα ξηρά υποπροϊόντα/tailings από μια λειτουργία προεπεξεργασίας βωξίτη μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή τσιμέντου δεδομένου ότι δεν υπάρχει καμία απαίτηση να αφαιρεθεί το νάτριο, η οποία είναι επιζήμια για την κατασκευή τσιμέντου. Στην πραγματικότητα - βωξίτης είναι ήδη μια κοινή πρώτη ύλη για την κατασκευή τσιμέντου Πόρτλαντ. Η παράταση της διάρκειας ζωής των υφιστάμενων ορυχείων βωξίτη μπορεί επίσης να επιτευχθεί με τη βελτίωση της χρησιμοποίησης λατομείων και τη μεγιστοποίηση της ανάκτησης.
2.0 Πειραματική
2.1 Υλικά
Η STET διεξήγαγε μελέτες προ-σκοπιμότητας σε 15 διαφορετικά δείγματα βωξίτη από διαφορετικές τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιώντας ένα διαχωριστικό κλίμακας πάγκου. Από αυτές τις, 7 διαφορετικά δείγματα ήταν
Πίνακας 2. Αποτέλεσμα δειγμάτων βωξίτη χημικής ανάλυσης.
2.2 Μεθόδους
Πειράματα πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση ενός πάγκου κλίμακας tribo-ηλεκτροστατικό διαχωριστή ζώνης, εφεξής «διαχωριστής πάγκου». Οι δοκιμές σε κλίμακα πάγκου είναι η πρώτη φάση μιας τριφασικής διαδικασίας εφαρμογής τεχνολογίας (Δείτε τον πίνακα 3) συμπεριλαμβανομένης της αξιολόγησης σε κλίμακα πάγκου, πιλοτικής κλίμακας δοκιμές και εφαρμογή εμπορικής κλίμακας.
Ο διαχωριστής που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των αποδεικτικών στοιχείων της τριμπο-ηλεκτροστατικής φόρτισης και για να προσδιοριστεί εάν ένα υλικό είναι καλός υποψήφιος για ηλεκτροστατική επωφεληση. Οι κύριες διαφορές μεταξύ κάθε εξοπλισμού παρουσιάζονται στον πίνακα 3. Ενώ ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται σε κάθε φάση διαφέρει σε μέγεθος, αρχή της λειτουργίας είναι ουσιαστικά η ίδια.
Πίνακας 3. Τριφασική διαδικασία υλοποίησης με χρήση τεχνολογίας διαχωριστικού ζώνης STET tribo-ηλεκτροστατικής ζώνης
| Φάση | Χρησιμοποιείται για: | Ηλεκτρόδιο Μήκος cm | Τύπος διεργασίας |
|---|---|---|---|
| 1- Αξιολόγηση κλίμακας πάγκου | Ποιοτική Αξιολόγηση | 250 | Παρτίδα |
| 2- Πιλοτική κλίμακα Δοκιμές | Ποσοτική αξιολόγηση | 610 | Παρτίδα |
| 3- Εφαρμογή εμπορικής κλίμακας | Εμπορική Παραγωγή | 610 | Συνεχή |
Όπως φαίνεται στον πίνακα 3, η κύρια διαφορά μεταξύ του διαχωριστή πάγκου και των διαχωριστών πιλοτικής κλίμακας και εμπορικής κλίμακας είναι ότι το μήκος του διαχωριστή πάγκου είναι περίπου 0.4 φορές το μήκος των μονάδων πιλοτικής κλίμακας και εμπορικής κλίμακας. Καθώς η απόδοση διαχωριστικού είναι μια λειτουργία του μήκους ηλεκτροδίου, Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο των δοκιμών πιλοτικής κλίμακας. Οι δοκιμές πιλοτικής κλίμακας είναι απαραίτητες για να προσδιοριστεί η έκταση του διαχωρισμού που η διαδικασία STET μπορεί να επιτύχει, και να προσδιοριστεί εάν η διαδικασία STET μπορεί να ανταποκριθεί στους στόχους του προϊόντος. Αντί, ο διαχωριστής που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των υποψήφιων υλικών που είναι απίθανο να αποδείξουν κάθε σημαντική διάσπαση σε επίπεδο πιλοτικής κλίμακας. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται στην κλίμακα του πάγκο θα είναι μη βελτιστοποιημένα, και ο διαχωρισμός που παρατηρήθηκε είναι μικρότερος από αυτόν που θα παρατηρόταν σε εμπορικό.
Οι δοκιμές στην πιλοτική μονάδα είναι απαραίτητες πριν από την ανάπτυξη εμπορικής κλίμακας, Ωστόσο, δοκιμών σε κλίμακα πάγκου ενθαρρύνεται ως η πρώτη φάση της διαδικασίας υλοποίησης για. Επιπλέον, σε περιπτώσεις στις οποίες η διαθεσιμότητα υλικών είναι περιορισμένη, ο διαχωριστής πάγκου παρέχει ένα χρήσιμο εργαλείο για τον έλεγχο των πιθανών επιτυχημένων έργων (Δηλαδή., έργα στα οποία οι ποιοτικοί στόχοι των πελατών και του κλάδου μπορούν να επιτευχθούν με τη χρήση της τεχνολογίας STET).
2.2.1 Διαχωριστής τριβοηλεκτροστατικής ζώνης STET
Στο διαχωριστή tribo-ηλεκτροστατική ζώνη (Σχήμα 1 και το σχήμα 2), υλικό τροφοδοτείται στο λεπτό κενό 0.9 – 1.5 cm μεταξύ δύο παράλληλες planar ηλεκτροδίων. Τα σωματίδια triboelectrically χρεώνονται από Διασωματιδιακές επαφή. Για παράδειγμα, στην περίπτωση δείγματος βωξίτη, τα κύρια συστατικά του, καολινίτη και μεταλλικά σωματίδια χαλαζία, το θετικό (gibssite) και το αρνητικά χρεώνονται (καολινίτης και χαλαζίας) έλκονται από αντίθετα ηλεκτρόδια. Τα σωματίδια είναι στη συνέχεια σάρωσε από μια συνεχή ζώνη κινείται open-mesh και μεταφέρεται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Ο ιμάντας κινείται δίπλα σε κάθε ηλεκτρόδιο προς αντίθετες άκρες του διαχωριστή σωματιδίων. Το ηλεκτρικό πεδίο πρέπει μόνο να μετακινήσετε τα σωματίδια σε ένα μικρό κλάσμα του ένα εκατοστό για να μετακινήσετε ένα σωματίδιο από ένα αριστερό-που διακινούνται σε ένα ρεύμα κινείται δεξιά. Η αντίθετη τρέχουσα ροή των διαχωριστικών μορίων και η συνεχής triboelectric χρέωση από τις συγκρούσεις μορίων παρέχουν έναν πολυβάθμια χωρισμό και οδηγεί στην άριστη αγνότητα και την αποκατάσταση σε μια μονάδα ενιαίος-περασμάτων. Η υψηλή ταχύτητα της ζώνης επιτρέπει επίσης πολύ υψηλή, έως 40 τόνους ανά ώρα σε ένα μεμονωμένο διαχωριστικό. Ελέγχοντας διάφορες παραμέτρους διεργασίας, η συσκευή επιτρέπει τη βελτιστοποίηση του ορυκτού βαθμού και την ανάκτηση.
Σχήμα 1. Σχηματική του τριβοηλεκτρικού διαχωριστή ζώνης
Ο Διαχωριστικός σχεδιασμός είναι σχετικά απλός. Η ζώνη και οι συνδετήρες είναι τα μόνα κινούμενα μέρη. Τα ηλεκτρόδια είναι εν στάσει και αποτελείται από ένα κατάλληλα ανθεκτικό υλικό. Η ζώνη είναι φτιαγμένη από πλαστικό υλικό. Το μήκος του διαχωρισμού ηλεκτροδίου είναι περίπου 6 μέτρα (20 Ft.) και το πλάτος 1.25 μέτρα (4 Ft.) για εμπορικές μονάδες πλήρους μεγέθους. Η κατανάλωση ενέργειας είναι μικρότερη από 2 κιλοβάτ-ώρα ανά τόνο υλικού που επεξεργάζεται με το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος που καταναλώνεται από δύο κινητήρες που οδηγούν τη ζώνη.
Σχήμα 2. Λεπτομέρεια της ζώνης διαχωρισμού
Η διαδικασία είναι εντελώς στεγνή, Δεν απαιτεί πρόσθετα υλικά και δεν παράγει εκπομπές λυμάτων ή ατμοσφαιρικών. Για διαχωρισμούς ορυκτών, ο διαχωριστής παρέχει μια τεχνολογία για τη μείωση της χρήσης νερού, παρατείνετε τη διάρκεια ζωής ή/και να ανακτήσετε και να αναεπεξεργαστείτε τα υπολείμματα.
Η συμπύκνωση του συστήματος επιτρέπει την ευελιξία στα σχέδια εγκατάστασης. Η τεχνολογία διαχωρισμού τριβο-ηλεκτροστατικών ζωνών είναι ισχυρή και βιομηχανικά αποδεδειγμένη και εφαρμόστηκε για πρώτη φορά βιομηχανικά στην επεξεργασία της ιπτάμενης τέφρας καύσης άνθρακα σε 1997. Η τεχνολογία είναι αποτελεσματική στον διαχωρισμό των σωματιδίων άνθρακα από την ατελή καύση του άνθρακα, από τα γυάλινα υαλόπυριτα ορυκτά σωματίδια στη μύγα τέφρα. Η τεχνολογία έχει αποτελέσει καθοριστικό στοιχείο για την ανακύκλωση της πλούσιας σε ορυκτά τέφρας, ως αντικατάστασης τσιμέντου σε σκυρόδεμα παραγωγής.
Από 1995, κατά τη διάρκεια 20 εκατομμύρια τόνοι ιπτάμενης τέφρας προϊόντος έχουν υποστεί επεξεργασία από τους διαχωριστές STET που είναι εγκατεστημένοι στις ΗΠΑ. Η βιομηχανική ιστορία του διαχωρισμού της ιπτάμενης τέφρας παρατίθεται στον πίνακα 4.
Στην επεξεργασία ορυκτών, η τεχνολογία διαχωριστή τριβοηλεκτρικής ζώνης έχει χρησιμοποιηθεί για το διαχωρισμό ενός ευρέος φάσματος υλικών, συμπεριλαμβανομένου του ασβεστίτη/χαλαζία, τάλκης/μαγνησίτη, και βαρύτης/χαλαζία.
Σχήμα 3. Εμπορικός τριβο-ηλεκτροστατικός διαχωριστής ζώνης
Πίνακας 4. Βιομηχανική εφαρμογή tribo-ηλεκτροστατική ζώνη διαχωρισμού για την ιπτάμενη τέφρα.
| Το βοηθητικό πρόγραμμα / Σταθμός παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος | Τοποθεσία | Έναρξη των εμπορικών δραστηριοτήτων | Λεπτομέρειες εγκατάστασης |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro σταθμός | Βόρεια Καρολίνα ΗΠΑ | 1997 | 2 Διαχωριστικά |
| Talen ενέργειας- Brandon ακτές | Maryland ΗΠΑ | 1999 | 2 Διαχωριστικά |
| Scottish Power- Longannet σταθμός | Ηνωμένο Βασίλειο Σκωτία | 2002 | 1 Διαχωριστικό |
| Τζάκσονβιλ ηλεκτρικό-St. Πάρκου ισχύος του Johns ποταμού | Φλόριντα ΗΠΑ | 2003 | 2 Διαχωριστικά |
| Νότο Μισισιπή ηλεκτρικού ρεύματος - ΒΔ. Το προσεχές μέλλον | Μισισιπή ΗΠΑ | 2005 | 1 Διαχωριστικό |
| Νιού Μπρούνγουικ ισχύς-Belledune | Νιού Μπρούνγουικ Καναδά | 2005 | 1 Διαχωριστικό |
| Ο Didcot Ομίλου npower σταθμός RWE | Αγγλία UK | 2005 | 1 Διαχωριστικό |
| Ο σταθμός talen ενέργειας-Brunner νησί | Ηνωμένες Πολιτείες Πενσυλβάνια | 2006 | 2 Διαχωριστικά |
| Σταθμός ηλεκτρικού-μεγάλη κάμψη Τάμπα | Φλόριντα ΗΠΑ | 2008 | 3 Διαχωριστικά |
| Ο σταθμός Ομίλου npower-Aberthaw RWE | Ουαλία Ηνωμένο Βασίλειο | 2008 | 1 Διαχωριστικό |
| Ο σταθμός ενέργειας-West Burton ΕΤΑ | Αγγλία UK | 2008 | 1 Διαχωριστικό |
| ZGP (Κε Ciech Janikosoda Lafarge τσιμέντου) | Πολωνία | 2010 | 1 Διαχωριστικό |
| Κορέα νοτιοανατολικά ισχύος- Γιον Γκουνούνγκ | Νότια Κορέα | 2014 | 1 Διαχωριστικό |
| Τερμίκα | Πολωνία | 2018 | 1 Διαχωριστικό |
| Taiheiyo εταιρεία τσιμέντου-Chichibu | Ιαπωνία | 2018 | 1 Διαχωριστικό |
| Ο ' ρμστρονγκ Fly Ash- Τσιμέντο αετού | Φιλιππίνες | 2019 | 1 Διαχωριστικό |
| Κορέα νοτιοανατολικά ισχύος- Σατσόνπο | Νότια Κορέα | 2019 | 1 Διαχωριστικό |
2.2.2 Δοκιμές κλίμακας πάγκου
Πραγματοποιήθηκαν τυποποιημένες δοκιμές διεργασιών γύρω από τον συγκεκριμένο στόχο για την αύξηση της συγκέντρωσης Al_2 O_3 και τη μείωση της συγκέντρωσης ορυκτών γάγγραιων. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στο διαχωριστή πάγκου κάτω από συνθήκες παρτίδας, με τη δοκιμή που εκτελείται εις διπλούν για να μιμηθεί τη σταθερή κατάσταση, και να διασφαλίσει ότι οποιαδήποτε πιθανή επίδραση μεταφοράς από την προηγούμενη κατάσταση δεν. Πριν από κάθε δοκιμή, ένα μικρό υποδείγμα ζωοτροφών συλλέχθηκε (που ορίζονται ως «ζωοτροφές»). Κατά τον ορισμό όλων των μεταβλητών λειτουργίας, το υλικό τροφοδοτήθηκε στο διαχωριστή benchtop χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρικό δονητικό τροφοδότη μέσω του κέντρου του διαχωριστή benchtop. Τα δείγματα συλλέχθηκαν στο τέλος κάθε πειράματος και τα βάρη του τέλους του προϊόντος 1 (ορίζεται ως «Ε1») και τέλος προϊόντος 2 (ορίζεται ως «Ε2») καθορίστηκαν με τη χρήση μιας νομικής κλίμακας μέτρησης. Για δείγματα βωξίτη, Το «E2» αντιστοιχεί στο πλούσιο σε βωξίτη προϊόν. Για κάθε σύνολο δευτερευόμενα δείγματα (Δηλαδή., Ζωοτροφές, Ε1 και Ε2) LOI, κύρια σύνθεση οξειδίων από XRF, αντιδραστικό διοξείδιο του πυριτίου και η διαθέσιμη αλουμίνα προσδιορίστηκε. Ο χαρακτηρισμός XRD εκτελέστηκε σε επιλεγμένα υποδείγματα.
3.0 Αποτελέσματα και συζήτηση
3.1. Δείγματα Ορυκτολογία
Τα αποτελέσματα των ποσοτικών αναλύσεων XRD για δείγματα ζωοτροφών 5. Η πλειονότητα των δειγμάτων αποτελούνταν κυρίως από γίμπσι και ποικίλες ποσότητες goethite, Αιματίτης, καολινίτη, και χαλαζία. Η ιλμενίτη και η ανατάση ήταν επίσης εμφανείς σε μικρές ποσότητες στην πλειονότητα των δειγμάτων.
Υπήρξε μια αλλαγή στη σύνθεση ορυκτών για S6 και S7 δεδομένου ότι αυτά τα δείγματα τροφών αποτελούνταν πρώτιστα από το diaspore με τα δευτερεύοντα ποσά ασβεστίτη, Αιματίτης, γαιτίτης, μποεχμίτης, καολινίτη, Γιββσίτης, Χαλαζία, ανατάσε, και ρουτιλών που ανιχνεύονται. Μια άμορφη φάση ανιχνεύθηκε επίσης στα S1 και S4 και κυμαινόταν από περίπου 1 για να 2 Τοις εκατό. Αυτό οφειλόταν πιθανώς είτε στην παρουσία ενός μεταλλευμάτων smectite, ή μη κρυσταλλικό υλικό. Δεδομένου ότι το υλικό αυτό δεν μπορούσε να μετρηθεί άμεσα, αποτελέσματα για τα δείγματα αυτά θα πρέπει να θεωρούνται κατά προσέγγιση.
3.2 Πειράματα κλίμακας πάγκου
Σε κάθε ανόργανο δείγμα πραγματοποιήθηκε μια σειρά δοκιμών με στόχο τη μεγιστοποίηση του Al2O3 και τη μείωση της SiO_2 περιεκτικότητας. Τα είδη που συγκεντρώνονται στο πλούσιο σε βωξίτη προϊόν θα είναι ενδεικτικά της θετικής συμπεριφοράς φόρτισης. Τα αποτελέσματα εμφανίζονται στον πίνακα 6
Πίνακας 5. Ανάλυση XRD δειγμάτων ζωοτροφών.
Πίνακας 6. Συνοπτικά αποτελέσματα.
Οι δοκιμές με το διαχωριστή πάγκου STET κατέδειξαν σημαντική κίνηση του Al2O3 για όλα τα δείγματα. Ο διαχωρισμός του Al2O3 παρατηρήθηκε για το S1-5, οι οποίοι ήταν κυρίως, και επίσης για s6-7 που ήταν κυρίως diaspore. Επιπλέον, τα άλλα σημαντικά στοιχεία της Fe2O3, SiO2 και TiO2 έδειξαν σημαντική κίνηση στις περισσότερες περιπτώσεις. Για όλα τα δείγματα, την κίνηση της απώλειας κατά την ανάφλεξη (LOI) ακολουθούμενη κίνηση του Al2O3. Όσον αφορά το αντιδραστικό διοξείδιο του πυριτίου και τη διαθέσιμη αλουμίνα, για S1-5 που είναι σχεδόν όλα gibbsite (τριένυδρο αλουμίνιο) τιμές θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στους 145°C, ενώ για το S6-7 για το οποίο το κυρίαρχο ορυκτό είναι το (μονοϋδρικό αλουμίνιο) τιμές θα πρέπει να αξιολογούνται στους 235°C. Για όλα τα δείγματα που διεκπεραιώνονται με τον διαχωριστή πάγκου STET κατέδειξαν σημαντική αύξηση της διαθέσιμης αλουμίνας και σημαντική μείωση του αντιδραστικού πυριτίου σε προϊόν τόσο για τα δείγματα τριυδρικού όσο και για μονοϋδρικό βωξίτη. Παρατηρήθηκε επίσης κίνηση των μεγάλων ορυκτών ειδών και παρουσιάζεται γραφικά παρακάτω στο σχήμα 4.
Όσον αφορά την ορυκτολογία, STET benchtop διαχωριστής κατέδειξε συγκέντρωση των ειδών ρουλεμάν αλουμίνας gibbsite και διασπορός στο βωξίτη-πλούσιο προϊόν, ενώ ταυτόχρονα απορρίπτει άλλα είδη gangue. Στοιχεία 5 και 6 παρουσιάζουν επιλεκτικότητα των ορυκτών φάσεων στο πλούσιο σε βωξίτη προϊόν για τριυδρικά και μονουδρικά δείγματα, Αντίστοιχα. Η επιλεκτικότητα υπολογίστηκε ως η διαφορά μεταξύ της μαζικής απέλασης στο προϊόν για κάθε ορυκτό είδος και της συνολικής μαζικής ανάκτησης στο προϊόν. Μια θετική επιλεκτικότητα είναι ενδεικτική της συγκέντρωσης ορυκτών στο πλούσιο σε βωξίτη προϊόν, και μιας συνολικής θετικής συμπεριφοράς φόρτισης. Αντίθετα, μια αρνητική τιμή επιλεκτικότητας είναι ενδεικτική της συγκέντρωσης στο, και μιας συνολικής αρνητικής συμπεριφοράς χρέωσης.
Για όλα τα τριενδριωμένα δείγματα χαμηλής θερμοκρασίας (Δηλαδή., S1, S2 και S4) ο καολινίτης παρουσίασε μια αρνητική συμπεριφορά χρέωσης και συγκεντρώθηκε στο βωξίτη-άπαχο ομο-προϊόν ενώ gibbsite συγκεντρωμένο στο βωξίτη-πλούσιο προϊόν (Σχήμα 5). Για όλα τα μονοϋδρικά δείγματα υψηλής θερμοκρασίας (Δηλαδή., S6 και S7) και τα δύο αντιδραστικά ορυκτά που φέρουν πυρίτιο, καολινίτης και χαλαζίας, παρουσίασε αρνητική συμπεριφορά φόρτισης. Για την τελευταία, diaspore και boehmite αναφέρθηκαν στο προϊόν πλούσιο σε βωξίτη και παρουσίασαν μια θετική συμπεριφορά χρέωσης (Σχήμα 6).
Σχήμα 5. Επιλεκτικότητα των ορυκτών φάσεων στο προϊόν.
Σχήμα 6. Επιλεκτικότητα των ορυκτών φάσεων στο προϊόν.
Οι μετρήσεις της διαθέσιμης αλουμίνας και του αντιδραστικού πυριτίου καταδεικνύουν ουσιαστική κίνηση. Για χαμηλή θερμοκρασία bauxites (S1-S5), η ποσότητα αντιδραστικού πυριτίου ανά μονάδα διαθέσιμης αλουμίνας μειώθηκε από 10-50% σε σχετική βάση (Σχήμα 7). Παρόμοια μείωση παρατηρήθηκε και στα bauxites υψηλής θερμοκρασίας (S6-S7) όπως φαίνεται στο σχήμα 7.
Ο λόγος βωξίτη προς αλουμίνα υπολογίστηκε ως το αντίστροφο της διαθέσιμης αλουμίνας. Ο λόγος βωξίτη προς αλουμίναμεμε 8 – 26% σε σχετικούς όρους για όλα τα δείγματα που ελέγχθηκαν (Σχήμα 8). Αυτό έχει νόημα, καθώς αντιπροσωπεύει ισοδύναμη μείωση της ροής μάζας βωξίτη που πρέπει να τροφοδοτηθεί με τη διαδικασία της Bayer.
Σχήμα 7. Αντιδραστικό SiO2 ανά μονάδα διαθέσιμου Al2O3
Σχήμα 8. Αναλογία βωξίτη προς αλουμίνα.
3.3 Συζήτηση
Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι ο διαχωριστής STET αύξησε το διαθέσιμο Al2O3, μειώνοντας ταυτόχρονα SiO_2. Σχήμα 9 παρουσιάζει ένα εννοιολογικό διάγραμμα των αναμενόμενων οφελών που συνδέονται με τη μείωση του αντιδραστικού πυριτίου και την αύξηση της διαθέσιμης αλουμίνας πριν από τη διαδικασία της Bayer. Οι συγγραφείς υπολογίζουν ότι το οικονομικό όφελος για ένα διυλιστήριο αλουμίνας θα είναι $15-30 USD ανά τόνο προϊόντος αλουμίνας. Αυτό απεικονίζει το αποφευκταίο κόστος από την καυστική σόδα που χάνεται στο προϊόν de-πυριτιατόνων (Dsp), εξοικονόμηση ενέργειας από τη μείωση της εισόδου βωξίτη στο διυλιστήριο, μείωση της παραγωγής κόκκινης λάσπης και μια μικρή ροή εσόδων που παράγεται από την πώληση του υποπροϊόντος βωξίτη χαμηλής ποιότητας σε παραγωγούς τσιμέντου. Σχήμα 9 περιγράφει τα αναμενόμενα οφέλη από την εφαρμογή της τριβοηλεκτροστατικής τεχνολογίας STET ως μέσο για την προσυγκέντρωση του σιδηρομεταλλεύματος βωξίτη πριν από τη διαδικασία της Bayer.
Η εγκατάσταση της διαδικασίας διαχωρισμού STET για την προεπεξεργασία βωξίτη θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί είτε στο διυλιστήριο αλουμίνας είτε στο ίδιο το ορυχείο βωξίτη. Ωστόσο, η διαδικασία STET απαιτεί ξηρή άλεση των oree βωξίτη πριν από το διαχωρισμό, για να ελευθερώσει το gangue, ως εκ τούτου, η εφοδιαστική της άλεσης και της επεξεργασίας του βωξίτη στο διυλιστήριο μπορεί να είναι πιο απλή.
Ως μία επιλογή – ο ξηρός βωξίτης θα αλέθεται χρησιμοποιώντας την καθιερωμένη ξηρά τεχνολογία λείανσης, Παραδείγματος χάριν ένας κάθετος μύλος κυλίνδρων ή ένας μύλος αντίκτυπου. Ο λεπτοαλεσμένος βωξίτης θα διαχωρίζεται από τη διαδικασία STET, με το προϊόν βωξίτη υψηλής αλουμίνας που αποστέλλεται στο διυλιστήριο αλουμίνας. Η εγκατάσταση ξηρής άλεσης θα επιτρέψει την εξάλειψη της υγρής λείανσης που χρησιμοποιείται παραδοσιακά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της Bayer. Θεωρείται ότι το λειτουργικό κόστος της ξηρής άλεσης θα είναι περίπου συγκρίσιμο με το κόστος λειτουργίας της, λαμβάνοντας ιδιαίτερα υπόψη την υγρή λείανση που εκτελείται σήμερα εκτελείται σε ένα εξαιρετικά αλκαλικό μείγμα, που οδηγούν σε σημαντικό κόστος συντήρησης.
Το ξηρό χαμηλής ποιότητας συνπροϊόν βωξίτη (ουρές) από τη διαδικασία διαχωρισμού θα πωλούνταν στην κατασκευή τσιμέντου ως πηγή αλουμίνας. Ο βωξίτης προστίθεται συνήθως στην κατασκευή τσιμέντου, και το ξηρό συνπροϊόν, σε αντίθεση με την κόκκινη λάσπη, δεν περιέχει νάτριο που θα εμπόδιζε τη χρήση του στην. Αυτό παρέχει στο διυλιστήριο μια μέθοδο αξιοποίησης του υλικού που διαφορετικά θα έβγαινε από τη διαδικασία διύλισης ως κόκκινη λάσπη, και θα απαιτούσε μακροπρόθεσμη αποθήκευση, αντιπροσωπεύει ένα κόστος.
Ένας υπολογισμός λειτουργικού κόστους που εκτελείται από τους συγγραφείς εκτιμά ένα όφελος του έργου $27 USD ανά τόνο αλουμίνας, με τις σημαντικότερες επιπτώσεις που επιτυγχάνονται μέσω της μείωσης της καυστικής σόδας, μείωση της κόκκινης λάσπης, αξιοποίηση του προϊόντος και της εξοικονόμησης καυσίμου λόγω του χαμηλότερου όγκου βωξίτη στο διυλιστήριο. Ως εκ τούτου, 800,000 ετησίως διυλιστήριο θα μπορούσε να αναμένει οικονομικό όφελος από $21 M USD ανά έτος (Δείτε εικόνα 10). Η ανάλυση αυτή δεν εξετάζει το ενδεχόμενο εξοικονόμησης από τη μείωση του κόστους εισαγωγής ή εφοδιαστικής του βωξίτη, που μπορεί να ενισχύσει περαιτέρω την απόδοση του έργου.
Σχήμα 10. Οφέλη της αντιδραστικής μείωσης πυριτίου και της διαθέσιμης αύξησης αλουμίνας.
4.0 Συμπεράσματα
Συνοπτικά, η ξηρή μεταποίηση με το διαχωριστικό STET προσφέρει ευκαιρίες για τη δημιουργία αξίας για τους παραγωγούς βωξίτη και τα εργοστάσια ραφιναρίσματος. Η προεπεξεργασία του βωξίτη πριν από τον εξευγενισμό θα μειώσει το χημικό κόστος, μειώστε τον όγκο της κόκκινης λάσπης που παράγεται και ελαχιστοποιήστε τις αναστατώσεις διαδικασίας. Η τεχνολογία STET θα μπορούσε να επιτρέψει στους επεξεργαστές βωξίτη για να μετατρέψει το μη-μεταλλουργικό βαθμό στο μεταλλουργικό βωξίτη βαθμού - που θα μπορούσε να μειώσει την ανάγκη για τον εισαγόμενο βωξίτη ή/και να επεκτείνει την έξοδο από τη ζωή πόρων λατομείων. Η διαδικασία STET θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί για να παραγάγει τον υψηλότερη ς ποιότητας μη-μεταλλουργικό βωξίτη βαθμού και μεταλλουργικού βαθμού, και υποπροϊόντα βωξίτη βαθμού τσιμέντου πριν από τη διαδικασία της Bayer.
Η διαδικασία STET απαιτεί μικρή προεπεξεργασία του ορυκτού και λειτουργεί σε υψηλή 40 τόνοι ανά ώρα. Η κατανάλωση ενέργειας είναι μικρότερη από 2 κιλοβατώρα ανά τόνο επεξεργασμένου υλικού. Επιπλέον, η διαδικασία STET είναι μια πλήρως εμπορευματοποιημένη τεχνολογία στην επεξεργασία ορυκτών, και, ως εκ τούτου, δεν απαιτεί την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών.
Αναφορές
1. Μπέργκνταλ, Χεβάρντ, Άντερς Χ. Στρόμαν, και Edgar G. Χέρτγουιτς (2004), “Η βιομηχανία αλουμινίου-περιβάλλον, τεχνολογία και παραγωγή”.
2. Das, Σουβόντ Κ., και Γουέιμίν Γιν (2007), “Η παγκόσμια οικονομία αλουμινίου: Η τρέχουσα κατάσταση του κλάδου” JOM 59.11, PP. 57-63.
3. Βίνσεντ Γ. Λόφο & Έρολ Δ. Σενκέ (2006), "Ο βωξίτης", σε Βιομηχανικά Ορυκτά & Βράχους: Εμπορεύματα, Αγορές, και Χρήσεις, Κοινωνία για την Εξόρυξη, Μεταλλουργία και Εξερεύνηση Α.Ε., Ένγκλγουντ, Co, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Η ιστορία, Προκλήσεις, και νέες εξελίξεις στη διαχείριση και τη χρήση υπολειμμάτων βωξίτη”, Εφημερίδα της Βιώσιμης Μεταλλουργίας 2.4, PP. 316-331
5. Τζέντρων, Ρόμπιν Σ., Ματς Ίνγκολσταντ, και Έσπεν Στορλί (2013), "Μετάλλευμα αλουμινίου: την πολιτική οικονομία της παγκόσμιας βιομηχανίας βωξίτη", Τύπος UBC.
6. Σωλήνα, H. R. (2016), “Ορυκτολογία βωξίτη”, Βασικές αναγνώσεις στα ελαφριά μέταλλα, Άλτης, Cham, PP. 21-29.
7. Απθιερ-Μάρτιν, Monique, et al. (2001),”Η ορυκτολογία του βωξίτη για την παραγωγή αλουμίνας μεταλλουργίας ποιότητας μεταλλουργίας", JOM 53.12, PP. 36-40.
8. Λόφο, V. Γ., και R. J. Robson (2016), “Η ταξινόμηση των bauxites από την άποψη του φυτού της Bayer”, Βασικές αναγνώσεις στα ελαφριά μέταλλα, Άλτης, Cham, PP. 30-36.
9. Τραγούδι, Gu (2016). “Κινεζικός βωξίτης και οι επιρροές του στην παραγωγή αλουμίνας στην Κίνα”, Βασικές αναγνώσεις στα ελαφριά μέταλλα, Άλτης, Cham, PP. 43-47.
10. Χαμπάσι, Φατί (2016) “Εκατό χρόνια της διαδικασίας της Bayer για την παραγωγή αλουμίνας” Βασικές αναγνώσεις στα ελαφριά μέταλλα, Άλτης, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, Α. N., Ε. J. Μπλόρε, και Α. R. Carr (2016) “Βασικές αρχές του σχεδιασμού της διαδικασίας της Bayer”, Βασικές αναγνώσεις στα ελαφριά μέταλλα, Άλτης, Cham, PP. 100-117.
12. Άνιχ, Ιβάν, et al. (2016), “Ο χάρτης πορείας τεχνολογίας αλουμίνας”, Βασικές αναγνώσεις στα ελαφριά μέταλλα. Άλτης, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Γουάντσαο, et al. (2014), “Περιβαλλοντική αξιολόγηση, διαχείριση και αξιοποίηση της κόκκινης λάσπης στην Κίνα”, Εφημερίδα της καθαρότερη παραγωγή 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Η ιστορία, Προκλήσεις, και νέες εξελίξεις στη διαχείριση και τη χρήση υπολειμμάτων βωξίτη”, Εφημερίδα της Βιώσιμης Μεταλλουργίας 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Τσούξια Λιν, και Γιονγκγκουι Γου (2007), “Χαρακτηρισμός της κόκκινης λάσπης που προέρχεται από μια συνδυασμένη διαδικασία της Bayer και μέθοδος ασβεστοποίησης βωξίτη”, Εφημερίδα επικίνδυνων υλικών 146.1-2, PP. 255-261.
16. ΗΠΑ. Γεωλογική Έρευνα (Usgs) (2018), "Βωξίτης και Αλουμίνα", σε βωξίτη και αλουμίνα Στατιστικές και πληροφορίες.
17. Παραγκουρούα, R. K., P. C. Rath, και V. N. Μίσρα (2004), “Τάσεις στην αξιοποίηση της κόκκινης λάσπης-μια αναθεώρηση”, Επεξεργασία Ορυκτών & Ορυκτογμάθη Metall. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Χανουάννα Ιρόα, K, & Forssberg, K (2000), "Αναθεώρηση των μεθόδων ηλεκτρολογικού διαχωρισμού, Μέρος 1: Θεμελιώδεις πτυχές, Ανόργανα άλατα & Μεταλλουργική Επεξεργασία", vol. 17, Όχι. 1, PP 23 – 36.
19. Manouchehri, H, Χανουάννα Ιρόα, K, & Forssberg, K (2000), "Αναθεώρηση των μεθόδων ηλεκτρολογικού διαχωρισμού, Μέρος 2: Πρακτικά θέματα, Ανόργανα άλατα & Μεταλλουργική Επεξεργασία", vol. 17, Όχι. 1, PP 139 – 166.
20. Ανώνυμος. (1961), Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός μεικτών κοκκώδης στερεών, Elsevier εκδοτική εταιρεία, εκτός εκτύπωσης.
