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El equipo de ST & Technology LLC (STET) separador de banda tribo-electrostática es ideal para beneficiar muy fino (<1μm) a moderadamente gruesa (500μm) partículas minerales, con un rendimiento muy alto. Los hallazgos experimentales demostraron la capacidad del separador STET para beneficiar a las muestras de bauxita al aumentar la alúmina disponible y, al mismo tiempo, reducir la sílice reactiva y total. La tecnología STET se presenta como un método para actualizar y preconsencen los depósitos de bauxita para su uso en la producción de alúmina. El procesamiento en seco con el separador STET resultará en una reducción en los costos operativos de la refinería debido al menor consumo de sosa cáustica, ahorro de energía debido a un menor volumen de óxidos inertes y una reducción en el volumen de residuos de refinería de alúmina (ARR o barro rojo). Además, la tecnología STET puede ofrecer a las refinerías de alúmina otros beneficios, incluido el aumento de las reservas de canteras, extensión de la vida en el sitio de eliminación de lodo rojo, y una mayor vida útil de las minas de bauxita existentes al mejorar la utilización de las canteras y maximizar la recuperación. El subproducto libre de agua y productos químicos producido por el proceso STET es utilizable para la fabricación de cemento en grandes volúmenes sin tratamiento previo, en contraste con el barro rojo que tiene una reutilización beneficiosa limitada.
1.0 Introducción
La producción de aluminio es de importancia central para la industria minera y metalúrgica y fundamental para una variedad de industrias [1-2]. Mientras que el aluminio es el elemento metálico más común que se encuentra en la tierra, en total alrededor de 8% de la corteza terrestre, como elemento es reactivo y por lo tanto no ocurre naturalmente [3]. por lo tanto, mineral rico en aluminio necesita ser refinado para producir alúmina y aluminio, resultando en una generación significativa de residuos [4]. A medida que la calidad de los depósitos de bauxita disminuye a nivel mundial, la generación de residuos aumenta, planteando desafíos a la industria de la alúmina y la fabricación de aluminio en términos de costos de procesamiento, los costos de eliminación y el impacto en el medio ambiente [3].
El material de partida principal para el refinado de aluminio es la bauxita, la principal fuente comercial de aluminio del mundo [5]. Bauxite es una roca sedimentaria de hidróxido de aluminio enriquecido, producidoa a partir de la laterización y el desgastamiento de rocas ricas en óxidos de hierro, óxidos de aluminio, o ambos comúnmente contienen cuarzo y arcillas como caolín [3,6]. Las rocas de bauxita consisten principalmente en los minerales de aluminio gibbsite (Al(Oh)3), boehmite (-AO(Oh)) y la diáspora (-AlO(Oh)) (Tabla 1), y por lo general se mezcla con los dos óxidos de hierro goethita (FeO(Oh)) y hematita (Fe2O3), la caolinida mineral de arcilla de aluminio, pequeñas cantidades de anatasa y/o titania (TiO2), Ilmenita (Fetio3) y otras impurezas en cantidades menores o trazas [3,6,7].
Los términos trihidrato y monohidrato son comúnmente utilizados por la industria para diferenciar varios tipos de bauxita. La bauxita que es total o casi todo el rodamiento gibbsite se llama mineral trihidrato; si la boehmito o la diáspora son los minerales dominantes a los que se conoce como mineral monohidrato [3]. Las mezclas de gibbsite y boehmite son comunes en todo tipo de bauxitas, boehmita y diáspora menos comunes, y gibbsite y diáspora raras. Cada tipo de mineral de bauxita presenta sus propios desafíos en términos de procesamiento mineral y beneficio para la generación de alúmina [7,8].
Tabla 1. Composición química de Gibbsite, Boehmite y diáspora [3].
| Composición química | Gibbsite AL(Oh)3 o Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(Oh) o Al2O3.H2O | Diáspora ALO(Oh) o Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Oh) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Los depósitos de bauxita se distribuyen en todo el mundo, principalmente en regiones tropicales o subtropicales [8]. La minería de bauxita de minerales metalúrgicos y no metalúrgicos es análoga a la minería de otros minerales industriales. Normalmente, la beneficio o el tratamiento de la bauxita se limita a triturar, Tamizado, Lavado, y el secado del mineral crudo [3]. Se ha empleado la flotación para la mejora de ciertos minerales de bauxita de bajo grado, sin embargo, no ha demostrado ser altamente selectivo en rechazar la caolinito, una fuente importante de sílice reactiva, especialmente en las bauxitas trihidratos [9].
La mayor parte de la bauxita producida en el mundo se utiliza como pienso para la fabricación de alúmina a través del proceso Bayer, un método de lixiviación cáustica química húmeda en el que el Al_2 O_3 se disuelve de la roca de bauxita mediante el uso de una solución rica en sosa cáustica a temperatura y presión elevadas [3,10,11]. Posteriormente, la mayor parte de la alúmina se utiliza como alimento para la producción de metal de aluminio a través del proceso Hall-Héroult, que implica la reducción electrolítica de la alúmina en un baño de criolita (Na3AlF6). Se necesita alrededor de 4-6 toneladas de bauxita seca para producir 2 t de alúmina, que a su vez rinde 1 t de metal de aluminio [3,11].
El proceso de Bayer se inicia mezclando la bauxita lavada y finamente molida con la solución de lixiviación. Los purines resultantes que contienen 40-50% sólidos se presuriza y se calienta con vapor. En este paso parte de la alúmina se disuelve y forma alúmina sódica soluble (NaAlO2), pero debido a la presencia de sílice reactiva, un complejo silicato de aluminio sódico también precipita que representa una pérdida de alúmina y soda. La suspensión resultante se lava, y el residuo generado (I.e., barro rojo) se decanta. El aluminato de sodio se precipita como trihidrato de aluminio (Al(Oh)3) a través de un proceso de sembración. La solución de sosa cáustica resultante se recircula en la solución de lixiviación. Finalmente, la alúmina sólida filtrada y lavada trihidrato se dispara o calcina para producir alúmina [3,11].
Las temperaturas de lixiviación pueden oscilar entre 105oC y 290oC y las presiones correspondientes oscilan entre 390 kPa a 1500 Kpa. Los rangos de temperaturas más bajos se utilizan para la bauxita en la que casi toda la alúmina disponible está presente como gibbsite. Las temperaturas más altas se requieren para cavar bauxita de edepositsst con un gran porcentaje de boehmita y diáspora. A temperaturas de 140 oC o menos sólo los grupos de gibbsite y caolín son solubles en el licor de soda cáustica y, por lo tanto, dicha temperatura se prefiere para el procesamiento de alúmina trihidrato . A temperaturas superiores a 180oC de alúmina presentes como trihidrato y monohidrato son recuperables en solución y tanto las arcillas como el cuarzo libre se vuelven reactivos [3]. Condiciones de funcionamiento como la temperatura, la dosificación de la presión y el reactivo están influenciadas por el tipo de bauxita y, por lo tanto, cada refinería de alúmina se adapta a un tipo específico de mineral de bauxita. La pérdida de sosa cáustica costosa (MalH) y la generación de barro rojo están relacionados con la calidad de la bauxita utilizada en el proceso de refinación. En general, cuanto menor sea el Al_2 O_3 contenido de bauxita, cuanto mayor sea el volumen de barro rojo que se generará, ya que las fases O_3 no Al_2 se rechazan como barro rojo. Además, cuanto mayor sea el contenido de sílice kaolinida o reactiva de la bauxita, más barro rojo se generará [3,8].
La bauxita de alto grado contiene hasta 61% Al_2 O_3, y muchos depósitos de bauxita en funcionamiento -normalmente denominados grado no metalúrgico- están muy por debajo de este, de vez en cuando tan bajo como 30-50% Al_2 O_3. Debido a que el producto deseado es una alta pureza
Al_2 O_3, los óxidos restantes en la bauxita (Fe2O3, SiO2, TiO2, material orgánico) se separan de la Al_2 O_3 y se rechazan como residuos de la refinería de alúmina (Arr) o barro rojo a través del proceso de Bayer. En general, la menor calidad de la bauxita (I.e., menor contenido Al_2 O_3) el barro más rojo que se genera por tonelada de producto de alúmina. Además, incluso algunos Al_2 O_3 que llevan minerales, en particular kaolinite, producir reacciones secundarias indeseables durante el proceso de refinación y conducir a un aumento en la generación de barro rojo, así como una pérdida de costosa sosa cáustica química, un gran costo variable en el proceso de refinación de bauxita [3,6,8].
El barro rojo o ARR representa un gran desafío en marcha para la industria del aluminio [12-14]. El barro rojo contiene importantes sobras químicas cáusticas residuales del proceso de refinación, y es altamente alcalino, a menudo con un pH de 10 – 13 [15]. Se genera en grandes volúmenes en todo el mundo – según el USGS, la producción mundial estimada de alúmina fue 121 millones de toneladas en 2016 [16]. Esto dio lugar a una estimación de 150 millones de toneladas de barro rojo generado durante el mismo período [4]. A pesar de la investigación en curso, barro rojo tiene actualmente pocos caminos comercialmente viables para la reutilización beneficiosa. Se estima que muy poco de barro rojo se reutiliza beneficiosamente en todo el mundo [13-14]. en lugar de, el barro rojo se bombea desde la refinería de alúmina en depósitos de almacenamiento o vertederos, donde se almacena y supervisa a gran costo [3]. Por lo tanto, se puede formular un argumento económico y medioambiental para mejorar la calidad de la bauxita antes de, en particular si dicha mejora puede hacerse a través de técnicas de separación física de baja energía.
Si bien se espera que las reservas probadas de bauxita duren muchos años, la calidad de las reservas a las que se puede acceder económicamente está disminuyendo [1,3]. Para refinadores, que están en el negocio de procesar la bauxita para hacer alúmina, y finalmente metal de aluminio, este es un desafío con implicaciones financieras y ambientales
Los métodos secos, como la separación electrostática, pueden ser de interés de la industria de la bauxita para la preconcentración de bauxita antes del proceso de Bayer. Métodos de separación electrostática que utilizan el contacto, o tribo-eléctrica, la carga es particularmente interesante debido a su potencial para separar una amplia variedad de mezclas que contienen, Aislante, y partículas semiconductoras. La carga triboeléctrica se produce cuando es discreta, partículas diferentes chocan entre sí, o con una tercera superficie, resultando en una diferencia de carga superficial entre los dos tipos de partículas. El signo y la magnitud de la diferencia de carga depende en parte de la diferencia en la afinidad de electrones (o función de trabajo) entre los tipos de partículas. La separación se puede lograr utilizando un campo eléctrico aplicado externamente.
La técnica se ha utilizado industrialmente en separadores verticales de tipo de caída libre. En separadores de caída libre, las partículas primero adquieren carga, luego caen por gravedad a través de un dispositivo con electrodos opuestos que aplican un campo eléctrico fuerte para desviar la trayectoria de las partículas de acuerdo con el signo y la magnitud de su carga superficial [18]. Los separadores de caída libre pueden ser eficaces para partículas gruesas, pero no son eficaces para manejar partículas más finas que 0.075 Para 0.1 mm [19-20]. Uno de los nuevos desarrollos más prometedores en separaciones de minerales secos es el separador de cinta tribo-electrostático. Esta tecnología ha ampliado la gama de tamaño de partícula a las partículas más finas que las tecnologías convencionales de separación electrostática, en la gama donde sólo flotación ha tenido éxito en el pasado.
La separación tribo-electrostática utiliza diferencias de carga eléctrica entre los materiales producidos por contacto con la superficie o la carga triboeléctrica. De manera simplista, cuando dos materiales están en contacto, el material con una mayor afinidad por los electros gana electrones por lo tanto cambia negativo, mientras que materiales con bajos cargos de afinidad electrónica positivos.
El equipo de ST & Tecnología (STET) El separador de correa tribo-electrostático ofrece una nueva ruta de beneficio a los minerales de bauxita preconcentrados. El proceso de separación en seco STET ofrece a los productores de bauxita o refinadores de bauxita la oportunidad de realizar la actualización previa al proceso de bauxita para mejorar la calidad. Este enfoque tiene muchos beneficios, Incluido: Reducción del costo operativo de la refinería debido al menor consumo de sosa cáustica al reducir la sílice reactiva de insumos; ahorro de energía durante el refinado debido a un menor volumen de óxidos inertes (Fe2O3, TiO2, SiO no reactivo2) entrar con bauxita; flujo de masa más pequeño de bauxita a la refinería y, por lo tanto, menos necesidad de energía para calentar y presurizar; reducción del volumen de generación de lodo rojo (I.e., relación de barro rojo a alúmina) eliminando sílice reactiva y óxido inerte; y, un control más estricto sobre la calidad de la bauxita de entrada, lo que reduce los trastornos del proceso y permite a los refinadores apuntar al nivel ideal de sílice reactiva para maximizar el rechazo de impurezas. El control de calidad mejorado sobre la alimentación de bauxita en la refinería también maximiza el tiempo de actividad y la productividad. Además, la reducción del volumen de lodo rojo se traduce en menos costes de tratamiento y eliminación y una mejor utilización de los vertederos existentes.
El preprocesamiento del mineral de bauxita antes del proceso de Bayer puede ofrecer ventajas significativas en términos de procesamiento y venta de relaves. A diferencia del barro rojo, relaves de un proceso electrostático seco no contienen productos químicos y no representan una responsabilidad de almacenamiento ambiental a largo plazo. A diferencia del barro rojo, subproductos/relaves secos de una operación de preprocesamiento de bauxita se pueden utilizar en la fabricación de cemento, ya que no hay ningún requisito para eliminar el sodio, que es perjudicial para la fabricación de cemento. De hecho, la bauxita ya es una materia prima común para la fabricación de cemento Portland. También se puede alcanzar la prolongación de la vida útil de las minas de bauxita existentes mejorando la utilización de las canteras y maximizando la recuperación.
2.0 Experimental
2.1 Materiales
STET realizó estudios de prefactibilidad en más de 15 diferentes muestras de bauxita de diferentes lugares del mundo utilizando un separador de banco. De estos, 7 diferentes muestras fueron
Tabla 2. Resultado de muestras de bauxita de análisis químico.
2.2 Métodos
Los experimentos se llevaron a cabo utilizando un separador de cinta tribo-electrostático a escala de banco, en lo sucesivo denominado «separador de sobremesa». Las pruebas a escala de banco son la primera fase de un proceso de implementación de tecnología trifásica (Ver tabla 3) incluyendo la evaluación a escala de banco, pruebas a escala piloto e implementación a escala comercial.
El separador de sobremesa se utiliza para el cribado de evidencia de carga tribo-electrostática y para determinar si un material es un buen candidato para el beneficio electrostático. Las principales diferencias entre cada pieza de equipo se presentan en la Tabla 3. Mientras que el equipo utilizado dentro de cada fase difiere en tamaño, el principio de funcionamiento es fundamentalmente el mismo.
Tabla 3. Proceso de implementación trifásica con tecnología de separador de banda tribo-electrostático STET
| Fase | Utilizado para: | Electrodo Largo cm | Tipo de proceso |
|---|---|---|---|
| 1- Evaluación de básculas de sobremesa | Evaluación cualitativa | 250 | Lote |
| 2- Escala piloto Prueba | Evaluación cuantitativa | 610 | Lote |
| 3- Implementación de escala comercial | Producción comercial | 610 | Continua |
Como puede verse en la tabla 3, la principal diferencia entre el separador de benchtop y separadores de escala piloto y escala comercial es que la longitud del separador de benchtop es aproximadamente 0.4 veces la longitud de las unidades a escala piloto y comercial. Como la eficiencia del separador es una función de la longitud del electrodo, las pruebas a escala de banco no se pueden utilizar como sustituto de las pruebas a escala piloto. Las pruebas a escala piloto son necesarias para determinar el alcance de la separación que el proceso STET puede lograr, y determinar si el proceso STET puede cumplir los objetivos del producto en determinadas velocidades de alimentación. en lugar de, el separador de sobremesa se utiliza para descartar materiales candidatos que es poco probable que demuestren una separación significativa a nivel piloto. Los resultados obtenidos en la báscula de sobremesa no serán optimizados, y la separación observada es menor que la que se observaría en un separador STET de tamaño comercial.
Las pruebas en la planta piloto son necesarias antes del despliegue a escala comercial, sin embargo, pruebas a escala de banco se alienta como la primera fase del proceso de implementación de cualquier material dado. Además, en los casos en que la disponibilidad de material es limitada, el separador de sobremesa proporciona una herramienta útil para la detección de posibles proyectos exitosos (I.e., proyectos en los que los objetivos de calidad del cliente y de la industria pueden cumplirse utilizando la tecnología STET).
2.2.1 Separador de Correa Triboelectrostática STET
En el separador de cinta tribo-electrostática (Figura 1 y Figura 2), material se alimenta en la brecha fina 0.9 – 1.5 cm entre dos electrodos planos paralelos. Las partículas triboelectrically se cargan por contacto entre partículas. Por ejemplo, en el caso de una muestra de bauxita cuyos componentes principales son gibssite, kaolinito y partículas minerales de cuarzo, los cargados positivamente (gibssite) y los acusados negativamente (kaolinite y cuarzo) se sienten atraídos por enfrente de los electrodos. Las partículas entonces se barrió por un continuo movimiento cinturón de malla abierta y transmitidas en direcciones opuestas. La correa mueve las partículas adyacentes a cada electrodo hacia extremos opuestos del separador de. El campo eléctrico sólo necesita mover las partículas de una pequeña fracción de un centímetro para mover una partícula de una izquierda que avanza en una secuencia de movimiento por el derecho. El flujo de corriente de contador de las partículas de separación y la carga triboeléctrica continua por colisiones de partículas proporciona una separación multietapa y da como resultado una excelente pureza y recuperación en una unidad de paso único. La velocidad alta de la banda también permite rendimientos muy altos, hasta 40 toneladas por hora en un solo separador. Mediante el control de varios parámetros de proceso, el dispositivo permite la optimización del grado mineral y la recuperación.
Figura 1. Diagrama esquemático del separador triboeléctrico correa
El diseño del separador es relativamente simple. La correa y rodillos de asociados son las únicas partes móviles. Los electrodos son inmóviles y compuesto de un material apropiado resistente. El cinturón está hecho de material plástico. La longitud del electrodo de separador es aproximadamente 6 metros (20 ft.) y el ancho 1.25 metros (4 ft.) unidades comerciales de tamaño completo. El consumo de energía es menos de 2 kilovatios por tonelada de material procesado con la mayoría de la energía consumida por dos motores de la banda de conducción.
Figura 2. Detalle de la zona de separación
El proceso es totalmente seco, no requiere ningún material adicional y no produce emisiones residuos de agua o aire. Para las separaciones de minerales, el separador proporciona una tecnología para reducir el uso de agua, prolongar la vida de reserva y/o recuperar y reprocesar relaves.
La compacidad del sistema permite la flexibilidad en los diseños de instalación. La tecnología de separación de correas tribo-electrostáticas es robusta y está probada industrialmente y se aplicó por primera vez industrialmente al procesamiento de cenizas volantes de combustión de carbón en 1997. La tecnología es eficaz para separar las partículas de carbono de la combustión incompleta del carbón, de las partículas minerales de aluminosilicatos vidriosa en las cenizas volantes. La tecnología ha sido fundamental para permitir el reciclaje de las cenizas ricas en minerales como sustituto del cemento en la producción de concreto.
Desde 1995, sobre 20 millones de toneladas de cenizas volantes de productos han sido procesadas por los separadores STET instalados en los EE.UU.. La historia industrial de separación de las cenizas volantes se muestra en tabla 4.
En el procesamiento de minerales, la tecnología de separador de correa triboeléctrica se ha utilizado para separar una amplia gama de materiales, incluyendo calcita/cuarzo, talco/magnesita, y barita/cuarzo.
Figura 3. Separador comercial de correa tribo-electrostática
Tabla 4. Aplicación industrial de la separación tribo-electrostática de la correa para cenizas volantes.
| Utilidad / central eléctrica | Ubicación | Inicio de operaciones comerciales | Detalles de la instalación |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – estación de Roxboro | Carolina del Norte USA | 1997 | 2 Separadores |
| Energía de Talen- Orillas de Brandon | Maryland USA | 1999 | 2 Separadores |
| Scottish Power- Estación de Longannet | Escocia Reino Unido | 2002 | 1 Separador de |
| Eléctrica de Jacksonville-St. Johns River Power Park | Florida Estados Unidos | 2003 | 2 Separadores |
| Energía eléctrica del sur de Mississippi -R.D.. Mañana | Estados Unidos Mississippi | 2005 | 1 Separador de |
| New Brunswick Power-Belledune | Nuevo Brunswick Canadá | 2005 | 1 Separador de |
| RWE npower-Didcot estación | Inglaterra Reino Unido | 2005 | 1 Separador de |
| Estación Talen Energy-Brunner Island | Pensilvania Estados Unidos | 2006 | 2 Separadores |
| Estación de plegado eléctrico grande de Tampa | Florida Estados Unidos | 2008 | 3 Separadores |
| RWE npower Aberthaw estación | País de Gales Reino Unido | 2008 | 1 Separador de |
| Estación de energía-West Burton FED | Inglaterra Reino Unido | 2008 | 1 Separador de |
| ZGP (Cemento Lafarge /Ciech Janikosoda JV) | Polonia | 2010 | 1 Separador de |
| Poder suroriental de Corea- Yeongheung | Corea del sur | 2014 | 1 Separador de |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polonia | 2018 | 1 Separador de |
| Taiheiyo Cement Company-Chichibu | Japón | 2018 | 1 Separador de |
| Armstrong Fly Ash- Cemento de águila | Filipinas | 2019 | 1 Separador de |
| Poder suroriental de Corea- Samcheonpo | Corea del sur | 2019 | 1 Separador de |
2.2.2 Pruebas a escala de banco
Se realizaron ensayos de proceso estándar en torno al objetivo específico de aumentar la concentración de Al_2 O_3 y reducir la concentración de minerales de ganga. Las pruebas se llevaron a cabo en el separador de sobremesa en condiciones de lote, con pruebas realizadas en duplicado para simular el estado estacionario, y asegurarse de que no se considerara ningún posible efecto de arrastre de la condición anterior. Antes de cada prueba, se recogió una pequeña submuestra de piensos (designado como 'Alimentación'). Al establecer todas las variables de operación, el material se introducía en el separador de sobremesa utilizando un alimentador vibratorio eléctrico a través del centro del separador de sobremesa. Las muestras se recogieron al final de cada experimento y los pesos de los 1 (designado como 'E1') y el fin del producto 2 (designado como 'E2') se determinaron utilizando una escala de conteo legal para el comercio. Para muestras de bauxita, 'E2' corresponde al producto rico en bauxita. Para cada conjunto de submuestras (I.e., Alimentación, E1 y E2) LOI, composición de óxidos principales por XRF, sílice reactiva y alúmina disponible se determinó. La caracterización XRD se realizó en submuestras seleccionadas.
3.0 Resultados y discusión
3.1. Muestras Mineralogía
Los resultados de los análisis XRD cuantitativos de las muestras de piensos se incluyen en la Tabla 5. La mayoría de las muestras estaban compuestas principalmente de gibbsite y cantidades variables de goethita, Hematites, caolinita, y cuarzo. La ilmenita y la anatasa también eran evidentes en cantidades menores en la mayoría de las muestras.
Hubo un cambio en la composición mineral para S6 y S7 ya que estas muestras de piensos se componían principalmente de diáspora con pequeñas cantidades de calcita, Hematites, Goethita, boehmite, caolinita, gibbsita, Cuarzo, Anatasa, y rutilo que se detecta. También se detectó una fase amorfa en S1 y S4 y varió 1 Para 2 Por ciento. Esto se debió probablemente a la presencia de un mineral smectite, o material no cristalino. Dado que este material no se podía medir directamente, resultados de estas muestras deben considerarse.
3.2 Experimentos Balanzas
Se realizaron una serie de pruebas en cada muestra mineral destinadas a maximizar el Al2O3 y disminuir SiO_2 contenido. Las especies que se concentren en el producto rico en bauxita serán indicativos de un comportamiento de carga positivo. Los resultados se muestran en la Tabla 6
Tabla 5. Análisis XRD de muestras de piensos.
Tabla 6. Resultados resumidos.
Las pruebas con el separador de sobremesa STET demostraron un movimiento significativo de Al2O3 para todas las muestras. Se observó la separación de Al2O3 para S1-5, que eran principalmente gibbsite, y también para s6-7 que eran principalmente diásporas. Además, los otros elementos principales de Fe2O3, SiO2 y TiO2 demostraron un movimiento significativo en la mayoría de los casos. Para todas las muestras, el movimiento de la pérdida en la ignición (LOI) seguido del movimiento de Al2O3. En términos de sílice reactiva y alúmina disponible, para S1-5 que son casi todos gibbsite (trihidrato de aluminio) valores deben ser considerados a 145oC mientras que para S6-7 para el cual el mineral dominante es la diáspora (monohidrato de aluminio) los valores deben evaluarse a 235 oC. Para todas las muestras de prueba con el separador de sobremesa STET demostró un aumento sustancial en la alúmina disponible y una reducción significativa de la sílice reactiva al producto para muestras de bauxita trihidrato y monohidrato. También se observó el movimiento de las principales especies minerales y se muestra gráficamente a continuación en la Figura 4.
En términos de mineralogía, El separador de sobremesa STET demostró la concentración de la especie de rodamiento de alúmina gibbsite y diáspora al producto rico en bauxita, al mismo tiempo que rechazaba otras especies de gangu. Figuras 5 y 6 mostrar selectividad de las fases minerales al producto rico en bauxita para muestras trihidrato sorhidrato y monohidrato, Respectivamente. La selectividad se calculó como la diferencia entre la deportación en masa al producto para cada especie mineral y la recuperación total de la masa al producto. Una selectividad positiva es indicativa de la concentración mineral al producto rico en bauxita, y de un comportamiento de carga positivo en general. Contrario, un valor de selectividad negativo es indicativo de concentración al coproducto de bauxita-lean, y de un comportamiento de carga negativo general.
Para todas las muestras trihidratos a baja temperatura (I.e., S1, S2 y S4) la kaolinite exhibió un comportamiento de carga negativo y se concentró en el coproducto de bauxite-lean mientras gibbsite se concentraba en el producto rico en bauxita (Figura 5). Para todas las muestras monohidratos de alta temperatura (I.e., S6 y S7) minerales reactivos que llevan sílice, kaolinite y cuarzo, exhibió un comportamiento de carga negativo. Para este último, diáspora y boehmita informaron al producto rico en bauxita y mostraron un comportamiento de carga positivo (Figura 6).
Figura 5. Selectividad de las fases minerales al producto.
Figura 6. Selectividad de las fases minerales al producto.
Las mediciones de alúmina disponible y sílice reactiva demuestran un movimiento sustancial. Para bauxitas a baja temperatura (S1-S5), la cantidad de sílice reactiva presente por unidad de alúmina disponible se redujo de 10-50% sobre una base relativa (Figura 7). Se observó una reducción similar en las bauxitas de alta temperatura (S6-S7) como se puede ver en la Figura 7.
La relación bauxita a alúmina se calculó como la inversa de la alúmina disponible. La relación bauxita a alúmina se redujo entre 8 – 26% en términos relativos para todas las muestras analizadas (Figura 8). Esto es significativo, ya que representa una reducción equivalente en el flujo masivo de bauxita que debe ser alimentada al proceso de Bayer.
Figura 7. SiO2 reactivo por unidad de Al2O3 disponible
Figura 8. Relación Bauxita a Alúmina.
3.3 Discusión
Los datos experimentales demuestran que el separador STET aumentó el Al2O3 disponible y al mismo tiempo reduce SiO_2 contenido. Figura 9 presenta un diagrama conceptual de los beneficios esperados asociados a la reducción de la sílice reactiva y el aumento de la alúmina disponible antes del Proceso de Bayer. Los autores calculan que el beneficio financiero para un refinador de alúmina estaría en el rango de $15-30 USD por tonelada de producto de alúmina. Esto refleja el costo evitado de la soda cáustica perdida al producto de desilicaton (Dsp), ahorro de energía de la reducción de la entrada de bauxita a la refinería, reducción de la generación de lodo rojo y una pequeña fuente de ingresos generada por la venta del subproducto de bauxita de bajo grado a los productores de cemento. Figura 9 describe los beneficios esperados de la implementación de la tecnología triboelectrostática STET como medio para preconcentrar el mineral de bauxita antes del proceso de Bayer.
La instalación del proceso de separación STET para el preprocesamiento de bauxita podría realizarse en la refinería de alúmina o en la propia mina de bauxita. Sin embargo, el proceso STET requiere la molienda en seco de los minerales de bauxita antes de la separación, para liberar a la ganga, por lo tanto, la logística de moler y procesar la bauxita en la refinería puede ser más sencilla.
Como una opción – la bauxita seca sería molida utilizando tecnología de molienda seca bien establecida, por ejemplo, un molino de rodillos vertical o un molino de impacto. La bauxita finamente molida estaría separada por el proceso STET, con el producto de bauxita de alta alúmina enviado a la refinería de alúmina. La instalación de molienda en seco permitiría la eliminación de la molienda húmeda utilizada tradicionalmente durante el proceso de Bayer. Se supone que el costo de operación de la molienda en seco sería aproximadamente comparable al costo de operación de la molienda húmeda, especialmente teniendo en cuenta la molienda húmeda realizada hoy en día se realiza en una mezcla altamente alcalina, que conducen a considerables costos de mantenimiento.
El co-producto seco de bauxita de bajo grado (Relaves) del proceso de separación se vendería a la fabricación de cemento como fuente de alúmina. La bauxita se añade comúnmente a la fabricación de cemento, y el coproducto seco, a diferencia del barro rojo, no contiene sodio que impida su uso en la fabricación de cemento. Esto proporciona a la refinería un método de valorización de material que de otro modo saldría del proceso de refinación como barro rojo, y requeriría almacenamiento a largo plazo, representando un costo.
Un cálculo del costo operativo realizado por los autores estima un beneficio del proyecto de $27 USD por tonelada de alúmina, con los principales impactos logrados a través de la reducción de la soda cáustica, reducción del barro rojo, valorización del coproducto y el ahorro de combustible debido al menor volumen de bauxita a la refinería. Por lo tanto, un 800,000 toneladas por año de refinería podría esperar un beneficio financiero de $21 M USD por año (Ver figura 10). Este análisis no considera posibles ahorros de la reducción de los costos de importación o logística de la bauxita, lo que puede mejorar aún más el retorno del proyecto.
Figura 10. Beneficios de la reducción reactiva de sílice y aumento de alúmina disponible.
4.0 Conclusiones
En resumen,, el procesamiento en seco con el separador STET ofrece oportunidades para generar valor para los productores y refinadores de bauxita. El preprocesamiento de bauxita antes del refinación reducirá los costos químicos, reducir el volumen de barro rojo generado y minimizar los trastornos del proceso. La tecnología STET podría permitir a los procesadores de bauxita convertir la calidad no metalúrgica en bauxita de grado metalúrgico, lo que podría reducir la necesidad de bauxita importada y/o prolongar la vida útil de los recursos de la cantera de salida. El proceso STET también podría implementarse para generar bauxita de grado no metalúrgico y grado metalúrgico de mayor calidad, y subproductos de bauxita de grado cemento antes del proceso De Bayer.
El proceso STET requiere poco pretratamiento del mineral y funciona a alta capacidad , hasta 40 tonos por hora. El consumo de energía es inferior a 2 kilovatios-hora por tonelada de material procesado. Además, el proceso STET es una tecnología totalmente comercializada en el procesamiento de minerales, y por lo tanto no requiere el desarrollo de nuevas tecnologías.
Referencias
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