زبان را انتخاب کنید:
سنت تجهیزات & فناوری LLC (STET) جداکننده کمربند تریبو الکترواستاتیک is ideally suited for beneficiating very fine (<1میکرومتر) به نسبتا درشت (500میکرومتر) mineral particles, with very high throughput. Experimental findings demonstrated the capability of the STET separator to beneficiate bauxite samples by increasing available alumina while simultaneously reducing reactive and total silica. STET technology is presented as a method to upgrade and pre-concentrate bauxite deposits for use in alumina production. Dry processing with the STET separator will result in a reduction in operating costs of refinery due to lower consumption of caustic soda, savings in energy due to lower volume of inert oxides and a reduction in volume of alumina refinery residues (ARR or red mud). علاوه بر این, the STET technology may offer alumina refiners other benefits including increased quarry reserves, extension of red mud disposal site life, and extended operating life of existing bauxite mines by improving quarry utilization and maximizing recovery. The water-free and chemical-free by-product produced by the STET process is usable for manufacture of cement in high volumes without pre-treatment, در مقابل گل قرمز است که استفاده مجدد مفید محدود.
1.0 معرفی
Aluminum production is of central importance for the mining and metallurgy industry and fundamental for a variety of industries [1-2]. While aluminum is the most common metallic element found on earth, in total about 8% of the Earth’s crust, as an element it is reactive and therefore does not occur naturally [3]. از این رو, aluminum-rich ore needs to be refined to produce alumina and aluminum, resulting in significant generation of residues [4]. As the quality of bauxite deposits globally decline, the generation of residue increases, posing challenges to the alumina and aluminum-making industry in terms of processing costs, costs of disposal and the impact on the environment [3].
ماده اولیه شروع برای پالایش آلومینیوم, the world’s main commercial source of aluminum [5]. Bauxite is an enriched aluminum hydroxide sedimentary rock, produced from the laterization and weathering of rocks rich in iron oxides, aluminum oxides, or both commonly containing quartz and clays like kaolin [3,6]. Bauxite rocks consists mostly of the aluminum minerals gibbsite (همکاران(آه)3), boehmite (γ-AlO(آه)) and diaspore (α-AlO(آه)) (جدول 1), and is usually mixed with the two iron oxides goethite (FeO(آه)) and hematite (Fe2O3), the aluminum clay mineral kaolinite, small amounts of anatase and/or titania (TiO2), ilmenite (FeTiO3) and other impurities in minor or trace amounts [3,6,7].
The terms trihydrate and monohydrate are commonly used by industry to differentiate various types of bauxite. Bauxite that is totally or nearly all gibbsite bearing is called a trihydrate ore; if boehmite or diaspore are the dominant minerals it is referred to as monohydrate ore [3]. Mixtures of gibbsite and boehmite are common in all types of bauxites, boehmite and diaspore less common, and gibbsite and diaspore rare. Each type of bauxite ore presents its own challenges in terms of mineral processing and beneficiation for the generation of alumina [7,8].
جدول 1. Chemical composition of Gibbsite, Boehmite and Diaspore [3].
| Chemical Composition | Gibbsite AL(آه)3 or Al2O3.3H2اميد | Boehmite ALO(آه) or Al2اميد3.H2اميد | Diaspore ALO(آه) or Al2اميد3.H2اميد |
|---|---|---|---|
| همکاران2اميد3 درصد وزنی | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (آه) درصد وزنی | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Bauxite deposits are spread worldwide, mostly occurring in tropical or subtropical regions [8]. استخراج بوکسیت از هر دو سنگ معدن گرید متالورژی و غیر متالورژی با استخراج سایر کانی های صنعتی تمثیلی است. معمولا, استفاده یا درمان بوکسیت محدود به خرد کردن است, الک کردن, شستشو, و خشک شدن از مواد خام [3]. Flotation شده است برای ارتقاء برخی از سنگ های بوکسیت درجه پایین به کار گرفته شده است, با این حال آن را به شدت انتخابی در رد kaolinite ثابت نشده است, منبع عمده ای از سیلیکا واکنشی به خصوص در بوکسیت های تری هیدرات [9].
بخش عمده بوکسیت تولید شده در جهان به عنوان خوراک برای ساخت آلومینا از طریق فرایند بایر استفاده می شود, یک روش سوستیک-لیچ مرطوب شیمیایی که در آن Al_2 O_3 با استفاده از یک محلول غنی از سودای سوستیک در دما و فشار بالا از سنگ بوکسیت حل می شود [3,10,11]. متعاقبا, بخش عمده ای از آلومینا به عنوان خوراک برای تولید فلز آلومینیوم از طریق فرایند Hall-Héroult استفاده می شود, که شامل کاهش الکترولیتی آلومینا در حمام کریولیت (Na3AlF6). طول می کشد در مورد 4-6 تن بوکسیت خشک برای تولید 2 t از آلومینا, که به نوبه خود بازده 1 t از فلز آلومینیوم [3,11].
فرایند بایر با مخلوط کردن بوکسیت شسته شده و ریز زمین با محلول آبشویی آغاز می شود. دوغاب حاصل شامل 40-50% سپس جامد تحت فشار قرار می گیرد و با بخار گرم می شود. در این مرحله برخی از آلومینا حل می شود و آلومینیوم سدیم محلول را تشکیل می دهد (ناال او۲), اما با توجه به وجود سیلیکا واکنشی, یک سیلیکات آلومینیومی پیچیده سدیم نیز بارش می کند که نشان دهنده از دست دادن هر دو آلومینا و سودا است. دوغاب حاصل شسته می شود, و بقایای تولید شده (یعنی., گل قرمز) decanted است. Sodium aluminate is then precipitated out as aluminum trihydrate (همکاران(آه)3) through a seeding process. The resulting caustic soda solution is recirculated into the leach solution. سرانجام, the filtered and washed solid alumina trihydrate is fired or calcined to produce alumina [3,11].
Leaching temperatures may range from 105°C to 290°C and corresponding pressures range from 390 kPa to 1500 kPa. Lower temperatures ranges are used for bauxite in which nearly all the available alumina is present as gibbsite. The higher temperatures are required to digedepositsst bauxite having a large percentage of boehmite and diaspore. At temperatures of 140°C or less only gibbsite and kaolin groups are soluble in the caustic soda liquor and therefore such temperature is preferred for the processing of trihydrate alumina . در دماهای بیشتر از ۱۸۰ درجه سانتی گراد آلومینا در حال حاضر به عنوان تری هایدرات و مونوهیدرات در محلول قابل بازیابی هستند و هم خاک رس ها و هم کوارتز آزاد واکنش پذیر می شوند [3]. شرایط عملیاتی مانند دما, فشار و مواد مخدر تحت تاثیر نوع بوکسیت هستند و بنابراین هر پالایشگاه آلومینا متناسب با نوع خاصی از سنگ سنگ بوکسیت است. از دست دادن سودای گران قیمت سوستیک (سود) و نسل گل قرمز هر دو مربوط به کیفیت بوکسیت مورد استفاده در فرایند پالایش. به طور کلی, هر چه محتوای Al_2 O_3 بوکسیت پایین تر باشد, هر چه حجم گل قرمز بزرگتر باشد که تولید خواهد شد, همانطور که فازهای غیر Al_2 O_3 به عنوان گل قرمز رد می شوند. علاوه بر این, هر چه محتوای کاولینیت یا سیلیکای واکنشی بوکسیت بیشتر باشد, هر چه گل قرمز بیشتری تولید شود [3,8].
بوکسیت درجه بالا شامل تا 61% Al_2 O_3, and many operating bauxite deposits -typically referred as non-metallurgical grade- are well below this, occasionally as low as 30-50% Al_2 O_3. Because the desired product is a high purity
Al_2 O_3, the remaining oxides in the bauxite (Fe2O3, به SiO2, TiO2, organic material) are separated from the Al_2 O_3 and rejected as alumina refinery residues (ARR) or red mud via the Bayer process. به طور کلی, the lower quality the bauxite (یعنی., lower Al_2 O_3 content) the more red mud that is generated per ton of alumina product. علاوه بر این, even some Al_2 O_3 bearing minerals, notably kaolinite, produce undesirable side reactions during the refining process and lead to an increase in red mud generation, as well as a loss of expensive caustic soda chemical, a large variable cost in the bauxite refining process [3,6,8].
Red mud or ARR represents a large and on-going challenge for the aluminum industry [12-14]. Red mud contains significant residual caustic chemical leftover from the refining process, and is highly alkaline, often with a pH of 10 - 13 [15]. It is generated in large volumes worldwide – according to the USGS, estimated global alumina production was 121 million tons in 2016 [16]. This resulted in an estimated 150 million tons of red mud generated during the same period [4]. Despite ongoing research, red mud currently has few commercially viable paths to beneficial re-use. It is estimated that very little of red mud is beneficially re-used worldwide [13-14]. در عوض, the red mud is pumped from the alumina refinery into storage impoundments or landfills, where it is stored and monitored at large cost [3]. از این رو, both an economic and environmental argument can be made for improving the quality of bauxite prior to refining, in particular if such improvement can be done through low-energy physical separation techniques.
While proven reserves of bauxite are expected to last for many years, the quality of the reserves that can be economically accessed is declining [1,3]. For refiners, who are in the business of processing bauxite to make alumina, and eventually aluminum metal, this is a challenge with both financial and environmental implications
Dry methods such as electrostatic separation may be of interest of the bauxite industry for the pre-concentration of bauxite prior to the Bayer process. Electrostatic separation methods that utilize contact, یا tribo-الکتریکی, charging is particularity interesting because of their potential to separate a wide variety of mixtures containing conductive, عایق, و ذرات نیمه رسانا. Tribo-شارژ الکتریکی رخ می دهد که گسسته, ذرات متفاوت با یکدیگر برخورد می کنند, یا با سطح سوم, در نتیجه اختلاف سطح بین دو نوع ذرات. نشانه و قدر تفاوت شارژ بستگی به تفاوت در میل الکترونی دارد (یا عملکرد کار) بین انواع ذرات. جداسازی و سپس می تواند به دست آورد با استفاده از یک میدان الکتریکی کاربردی در خارج.
روش شده است صنعتی مورد استفاده در عمودی نوع سقوط جداکننده های آزاد. در جدا پاییز, ذرات برای اولین بار به دست آوردن اتهام, then fall by gravity through a device with opposing electrodes that apply a strong electric field to deflect the trajectory of the particles according to sign and magnitude of their surface charge [18]. Free-fall separators can be effective for coarse particles but are not effective at handling particles finer than about 0.075 به 0.1 میلی متر [19-20]. One of the most promising new developments in dry mineral separations is the tribo-electrostatic belt separator. این تکنولوژی تا به گسترش محدوده اندازه ذرات به ذرات ظریف از فن آوری های متعارف الکترواستاتیک جدایی است, را در محدوده که در آن تنها شناوری در گذشته موفق بوده است.
Tribo-electrostatic separation utilizes electrical charge differences between materials produced by surface contact or triboelectric charging. در راه ساده, when two materials are in contact, the material with a higher affinity for electros gains electrons thus changes negative, در حالی که مواد با پایین تر میل الکترونی هزینه مثبت.
سنت تجهیزات & تکنولوژی (STET) tribo-electrostatic belt separator offers a novel beneficiation route to pre-concentrate bauxite ores. فرایند جداسازی خشک STET ارائه می دهد تولید کنندگان بوکسیت و یا تصفیه کننده بوکسیت فرصتی برای انجام قبل از بایر فرایند ارتقاء سنگ بوکسیت برای بهبود کیفیت. این رویکرد مزایای زیادی دارد, شامل: کاهش هزینه عملیاتی پالایشگاه به دلیل مصرف کمتر سودای سوستیک با کاهش سیلیکای واکنش پذیر ورودی; صرفه جویی در انرژی در طول پالایش به دلیل حجم کمتر از اکسیدهای بی اثر (آهن2اميد3, Tio2, SiO غیر واکنشی2) ورود با بوکسیت; جریان جرمی کوچکتر بوکسیت به پالایشگاه و در نتیجه نیاز به انرژی کمتر برای گرم کردن و تحت فشار قرار دادن; کاهش حجم تولید گل قرمز (یعنی., نسبت گل قرمز به آلومینا) با از بین بردن سیلیکا واکنشی و اکسید بی اثر; و, کنترل تنگ تر بر کیفیت بوکسیت ورودی که ناراحت فرایند را کاهش می دهد و اجازه می دهد تا تصفیه کننده ها به هدف قرار دادن سطح سیلیکا واکنشی ایده آل به حداکثر رساندن رد نقص. Improved quality control over bauxite feed to refinery also maximizes uptime and productivity. علاوه بر این, reduction in red mud volume translates into less treatment and disposal costs and better utilization of existing landfills.
The preprocessing of bauxite ore prior to the Bayer process may offer significant advantages in terms of processing and sales of tailings. Unlike red mud, tailings from a dry electrostatic process contain no chemicals and do not represent a long-term environmental storage liability. Unlike red mud, dry by-products/tailings from a bauxite pre-processing operation can be utilized in cement manufacture as there is no requirement to remove the sodium, which is detrimental to cement manufacture. In fact – bauxite is already a common raw material for Portland cement manufacturing. Extending operating life of existing bauxite mines may also be reached by improving quarry utilization and maximizing recovery.
2.0 تجربی
2.1 مواد
STET conducted pre-feasibility studies in over 15 different bauxite samples from different locations around the world using a bench-scale separator. از این, 7 different samples were
جدول 2. Result of chemical analysis bauxite samples.
2.2 مواد و روش ها
آزمايش انجام شد با استفاده از مقياس جداکننده کمربند tribo الکترواستاتیک, آخرت عنوان 'سانتریفیوژ جداکننده'. تست مقياس است مرحله اول فرآیند پیاده سازی تکنولوژی های سه فاز (جدول 3) از جمله مقياس ارزيابي, آزمایش در مقیاس پایلوت و پیاده سازی در مقیاس تجاری.
جدا کننده سانتریفیوژ برای غربالگری برای شواهد از شارژ tribo الکترواستاتیک و برای تعیین اگر مواد کاندیدای خوبی برای بهره دهی الکترواستاتیک استفاده شده است. تفاوت های اصلی بین هر قطعه از تجهیزات در جدول ارائه شده است 3. در حالی که تجهیزات مورد استفاده در هر مرحله در اندازه متفاوت, اصل عملیات اساسا همان است.
جدول 3. روند اجرای سه فاز با استفاده از تکنولوژی جداکننده کمربند tribo الکترواستاتیک STET
| فاز | مورد استفاده برای: | الکترود Length cm | نوع فرآیند |
|---|---|---|---|
| 1- Bench Scale Evaluation | Qualitative Evaluation | 250 | دسته |
| 2- مقیاس پایلوت آزمایش کردن | Quantitative evaluation | 610 | دسته |
| 3- Commercial Scale Implementation | Commercial Production | 610 | مستمر |
همانطور که در جدول دیده می شود 3, تفاوت اصلی بین سانتریفیوژ جداکننده و دستگاه های جداساز مواد در مقیاس پایلوت و مقیاس تجاری است که طول سانتریفیوژ جداکننده حدود است 0.4 طول واحد مقیاس پایلوت و مقیاس تجاری بار. به عنوان جدا کننده بهره وری است تابعی از طول الکترود, تست نیمکت مقیاس نمی تواند به عنوان یک جایگزین برای آزمایش در مقیاس پایلوت استفاده. تست خلبان در مقیاس برای تعیین میزان جدایی است که می تواند دستیابی به فرایند STET است, و برای تعیین اگر STET فرآیند می تواند محصول را برآورده اهداف زیر با توجه به نرخ اشتراک. در عوض, سانتریفیوژ جدا کننده استفاده شده است برای رد کردن مواد نامزد است که بعید است که برای نشان دادن هر جدایی قابل توجهی در سطح پایلوت و مقیاس. نتایج به دست آمده در مقياس خواهد بود غیر بهینه سازی شده, و جداسازی مشاهده شده کمتر از آن خواهد بود که در یک به اندازه یک تفکیک کننده های تجاری مشاهده می شود.
آزمایش در کارخانه پایلوت قبل از استقرار مقیاس تجاری ضروری است, با این حال, تست در مقیاس نیمکت به عنوان اولین مرحله از فرایند پیاده سازی برای هر ماده داده شده تشویق. علاوه بر این, در مواردی که در دسترس بودن مواد محدود است, جداکننده های مورد آزمایش یک ابزار مفید برای غربالگری پروژه های موفق بالقوه را فراهم می کند (یعنی., پروژه های که در آن مشتری و صنعت اهداف کیفیت را می توان با استفاده از فن آوری STET ملاقات).
2.2.1 جدا کننده تسمه Triboelectrostatic
در جدا کننده کمربند tribo الکترواستاتیک (شکل 1 و شکل 2), مواد به شکاف نازک تغذیه 0.9 - 1.5 سانتی متر بین دو الکترود مسطح موازی. ذرات triboelectrically اتهام توسط تماس interparticle. به عنوان مثال, in the case of a bauxite sample which main constituents are gibssite, kaolinite and quartz mineral particles, به اتهام مثبت (gibssite) and the negatively charged (kaolinite and quartz) به مقابل الکترود جذب می شوند. سپس ذرات توسط یک کمربند باز مش مداوم حرکت و منتقل در جهت مخالف جاروب. تسمه حرکت ذرات مجاور به هر الکترود به سمت انتهای مخالف جدا کننده. میدان الکتریکی نیاز به حرکت ذرات بخش کوچکی از یک سانتی متر برای حرکت یک ذره از سمت چپ حرکت به جریان راست حرکت. The counter current flow of the separating particles and continual triboelectric charging by particle collisions provides for a multi-stage separation and results in excellent purity and recovery in a single-pass unit. سرعت بالای تسمه همچنین قادر می سازد بسیار بالا throughputs, تا 40 تن در ساعت در یک جداکننده تکی. توسط کنترل مراحل مختلف, دستگاه اجازه می دهد تا برای بهینه سازی درجه مواد معدنی و بازیابی.
شکل 1. شماتیک جداکننده کمربند triboelectric
جدا کننده طرح نسبتا ساده است. کمربند و غلطک مرتبط هستند تنها قطعات متحرک. الکترود ثابت و متشکل از یک ماده مناسب با دوام. کمربند ساخته شده از مواد پلاستیکی. جدا کننده طول الکترود است حدود 6 متر (20 مربع.) و عرض 1.25 متر (4 مربع.) برای اندازه واقعی واحدهای تجاری. مصرف برق کمتر از 2 کیلووات ساعت در هر تن از مواد پردازش با بسیاری از قدرت مصرف شده توسط دو موتور رانندگی کمربند.
شکل 2. جزئیات جدايی
فرایند کاملا خشک است, نیاز به هیچ مواد اضافی و بدون ضایعات آب یا هوا تولید گازهای گلخانه ای را تولید می کند. For mineral separations the separator provides a technology to reduce water usage, گسترش عمر ذخیره و/یا بازیافت باطله ها و بازپردازش.
درحد سیستم اجازه می دهد تا انعطاف پذیری در طراحی نصب و راه اندازی. فن آوری جداسازی کمربند tribo-الکترواستاتیک قوی و صنعتی ثابت شده است و برای اولین بار از صنعتی به پردازش زغال سنگ خاکستر پرواز در استفاده 1997. فن آوری در جداسازی ذرات کربن از احتراق ناقص زغال سنگ موثر است, از ذرات معدنی آلونوسیلیکات شیشه ای در خاکستر پرواز. فن آوری در قادر به بازیافت خاکستر غنی از مواد معدنی پرواز به عنوان جایگزینی سیمان در تولید بتن بوده است.
از 1995, روی 20 میلیون تن از محصولات خاکستر پرواز شده اند توسط جدا STET نصب شده در ایالات متحده آمریکا پردازش. تاریخچه صنعتی از جدایی خاکستر در جدول ذکر شده است 4.
در پردازش مواد معدنی, فن آوری جدا کننده کمربند triboelectric استفاده شده است برای جدا کردن طیف گسترده ای از مواد از جمله کلسیت/کوارتز, تالک/مگنزیت, و باریت/کوارتز.
شکل 3. Commercial tribo-electrostatic belt separator
جدول 4. کاربرد های صنعتی تریبو-الکترواستاتیک جداسازی کمربند برای پرواز خاکستر.
| سودمند / ایستگاه برق | محل | شروع عملیات تجاری | جزئیات امکانات |
|---|---|---|---|
| دوک انرژی--Roxboro ایستگاه | کارولینای شمالی ایالات متحده آمریکا | 1997 | 2 جدا کننده |
| تالین انرژی- براندون سواحل | مریلند ایالات متحده آمریکا | 1999 | 2 جدا کننده |
| اسکاتلند قدرت- ایستگاه longannet | اسکاتلند بریتانیا | 2002 | 1 جدا کننده |
| جکسون الکتریک-خیابان. رودخانه جانز قدرت پارک | فلوریدا ایالات متحده آمریکا | 2003 | 2 جدا کننده |
| برق-R. D میسیسیپی. فرداى | میسیسیپی ایالات متحده آمریکا | 2005 | 1 جدا کننده |
| نیوبرانزویک قدرت-Belledune | نیوبرانزویک کانادا | 2005 | 1 جدا کننده |
| راما npower-ایستگاه دیدcot | انگلستان | 2005 | 1 جدا کننده |
| Talen انرژی-ایستگاه Brunner جزیره | ایالت پنسیلوانیا ایالات متحده آمریکا | 2006 | 2 جدا کننده |
| تمپا الکتریک-بزرگ ایستگاه خم | فلوریدا ایالات متحده آمریکا | 2008 | 3 جدا کننده |
| نیروگاه Aberthaw | ویلز بریتانیا | 2008 | 1 جدا کننده |
| EDF انرژی-ایستگاه غرب برتون | انگلستان | 2008 | 1 جدا کننده |
| ZGP (سیمان لافج/سیچ جیسودا JV) | لهستان | 2010 | 1 جدا کننده |
| جنوب کره جنوبی- یگانه قبله | کره جنوبی | 2014 | 1 جدا کننده |
| پوگگ ترمیکا-سیارکیرکی | لهستان | 2018 | 1 جدا کننده |
| شرکت سیمان تایهیبو | ژاپن | 2018 | 1 جدا کننده |
| آرمسترانگ خاکستر- سیمان عقاب | فیلیپین | 2019 | 1 جدا کننده |
| جنوب کره جنوبی- سامچونپو | کره جنوبی | 2019 | 1 جدا کننده |
2.2.2 تست مقیاس مشخصه
Standard process trials were performed around the specific goal to increase Al_2 O_3 concentration and to reduce the concentration of gangue minerals. آزمون در سانتریفیوژ جداکننده شرايط دسته انجام شد, with testing performed in duplicate to simulate steady state, and ensure that any possible carryover effect from the previous condition was not considered. قبل از هر آزمون, a small feed sub-sample was collected (تعیین شده به عنوان ' خوراک '). پس از تنظیم تمام متغیرهای عملیاتی, این مواد با استفاده از یک فیدر ارتعاشی الکتریکی از طریق مرکز جداکننده های مورد مطالعه به جداکننده های یک بار تغذیه شد.. نمونه ها در پایان هر آزمایش و وزن پایان محصول جمع آوری شد. 1 (تعیین شده به عنوان ' E1 ') و پایان محصول 2 (تعیین شده به عنوان ' E2 ') با استفاده از مقیاس شمارش قانونی برای تجارت تعیین شد. For bauxite samples, ‘E2’ corresponds to the bauxite-rich product. برای هر یک از مجموعه های زیر نمونه (یعنی., خوراک, E1 و E2) قانون, main oxides composition by XRF, سیلیکا واکنش پذیر و آلومینا در دسترس تعیین شد. مشخصه پردازی XRD بر روی نمونه های فرعی انتخاب شده انجام شد.
3.0 نتایج و بحث
3.1. نمونه های کانی شناسی
نتایج تجزیه و تحلیل های کمی XRD برای نمونه های خوراک در جدول گنجانده شده است 5. اکثریت نمونه ها در درجه اول از گیبسیت و مقادیر مختلف گوتیت تشکیل شده بودند, هماتیت, کائولينيت, و کوارتز. ایلمنیت و آناتاز نیز در مقادیر جزئی در اکثریت نمونه ها مشهود بودند.
تغییر در ترکیب معدنی برای S6 و S7 وجود داشت چرا که این نمونه های خوراک در درجه اول از دیاسپور با مقادیر جزئی کلسیت تشکیل شده بودند, هماتیت, goethite, boehmite, کائولينيت, gibbsite, کوارتز, آناتاز, و روتیل در حال تشخیص. یک فاز بی شکل نیز در S1 و S4 شناسایی شد و از حدود محدوده 1 به 2 درصد. این احتمالا به دلیل یا وجود یک ماده معدنی اسمکتیت بود, یا مواد غیر بلوری. از آنجا که این ماده را نمی توان به طور مستقیم اندازه گیری کرد, results for these samples should be considered approximate.
3.2 آزمایش های مقیاس مشخصه
A series of test runs were performed on each mineral sample aimed at maximizing Al2O3 and decreasing SiO_2 content. Species concentrating to the bauxite-rich product will be indicative of positive charging behavior. Results are shown in Table 6
جدول 5. XRD analysis of feed samples.
جدول 6. Summary Results.
Testing with the STET benchtop separator demonstrated significant movement of Al2O3 for all samples. Separation of Al2O3 was observed for S1-5 which were mainly gibbsite, and also for S6-7 which were mainly diaspore. علاوه بر این, دیگر عناصر عمده Fe2O3, SiO2 و TiO2 نشان داد حرکت قابل توجهی در اکثر موارد. For all samples, حرکت از دست دادن در احتراق (قانون) به دنبال حرکت Al2O3. In terms of reactive silica and available alumina, for S1-5 which are nearly all gibbsite (aluminum trihydrate) values should be considered at 145°C while for S6-7 for which the dominant mineral is diaspore (aluminum monohydrate) values should be assessed at 235°C. For all samples testing with the STET benchtop separator demonstrated a substantial increase in available alumina and a significant reduction in reactive silica to product for both trihydrate and monohydrate bauxite samples. Movement of major mineral species was also observed and is graphically shown below in Figure 4.
In terms of mineralogy, STET benchtop separator demonstrated concentration of the alumina bearing species gibbsite and diaspore to the bauxite-rich product while simultaneously rejecting other gangue species. آمار و ارقام 5 و 6 show selectivity of mineral phases to the bauxite-rich product for trihydrate and monohydrate samples, ترتيب. انتخاب به عنوان تفاوت بین اخراج انبوه به محصول برای هر گونه معدنی و بازیابی جرم کلی به محصول محاسبه شد. انتخاب مثبت نشان دهنده غلظت مواد معدنی به محصول غنی از بوکسیت است, و از یک رفتار شارژ مثبت کلی. بر خلاف, مقدار انتخاب منفی نشان دهنده غلظت به تولید مشترک بوکسیت بدون چربی است, و از یک رفتار کلی شارژ منفی.
برای تمام نمونه های تری هایدرات کم دما (یعنی., اس ۱, اس ۲ و اس۴) kaolinite به نمایش گذاشته رفتار شارژ منفی و متمرکز به بوکسیت بدون چربی محصول مشترک در حالی که گیبسیت متمرکز به محصول غنی از بوکسیت (شکل 5). برای تمام نمونه های مونوهیدرات با دمای بالا (یعنی., اس۶ و اس۷) هر دو واکنش سیلیکا یاتاقان مواد معدنی, kaolinite and quartz, به نمایش گذاشته رفتار شارژ منفی. برای دومی, diaspore and boehmite reported to the bauxite-rich product and exhibited a positive charging behavior (شکل 6).
شکل 5. Selectivity of mineral phases to product.
شکل 6. Selectivity of mineral phases to product.
Measurements of available alumina and reactive silica demonstrate substantial movement. For low temperature bauxites (S1-S5), the amount of reactive silica present per unit of available alumina was reduced from 10-50% on a relative basis (شکل 7). A similar reduction was observed in the high temperature bauxites (S6-S7) as can be seen in Figure 7.
The bauxite to alumina ratio was calculated as the inverse of the available alumina. The bauxite to alumina ratio was decreased by between 8 - 26% in relative terms for all samples tested (شکل 8). This is meaningful as it represents an equivalent reduction in mass flow of bauxite that needs to be fed to the Bayer process.
شکل 7. Reactive SiO2 per unit of Available Al2O3
شکل 8. Bauxite to Alumina ratio.
3.3 بحث
The experimental data demonstrates that the STET separator increased available Al2O3 while simultaneously reducing SiO_2 content. شکل 9 presents a conceptual diagram of the expected benefits associated to the reduction of reactive silica and the increase of available alumina prior to the Bayer Process. The authors calculate that the financial benefit to an alumina refiner would be in the range of $15-30 USD per ton of alumina product. This reflects avoided cost from caustic soda lost to de-silicaton product (DSP), energy savings from reducing the input of bauxite to the refinery, reduction in red mud generation and a small revenue stream generated from selling the low-grade bauxite by-product to cement producers. شکل 9 طرح کلی مزایای مورد انتظار از پیاده سازی STET triboelectrostatic فن آوری به عنوان یک میانگین به سنگ سنگ بوکسیت قبل از کنسانتره قبل از فرایند بایر.
نصب فرایند جداسازی STET برای پیش پردازش بوکسیت می تواند چه در پالایشگاه آلومینا و چه خود معدن بوکسیت انجام شود. با این حال, فرایند STET نیاز به آسیاب خشک سنگ های بوکسیت قبل از جدایی, تا گانگو را آزاد کند, بنابراین تدارکات سنگ زنی و پردازش بوکسیت در پالایشگاه ممکن است سرراست تر باشد.
به عنوان یک گزینه – بوکسیت خشک خواهد بود زمین با استفاده از فن آوری آسیاب خشک به خوبی تثبیت شده, به عنوان مثال یک آسیاب غلتک عمودی یا آسیاب ضربه. بوکسیت زمین ریز خواهد بود توسط فرایند STET از هم جدا, با بالا آلومینا بوکسیت محصول ارسال شده به پالایشگاه آلومینا. The installation of dry grinding would allow for the elimination of wet grinding traditionally used during the Bayer process. It is assumed that the operating cost of dry grinding would be roughly comparable to the operating cost of wet grinding, especially considering the wet grinding performed today is performed on a highly alkaline mixture, leading to considerable maintenance costs.
The dry low-grade bauxite co-product (tailings) from the separation process would be sold to cement manufacture as an alumina source. Bauxite is commonly added to cement manufacture, and the dry co-product, unlike red mud, does not contain sodium which would prevent its use in cement manufacture. This provides the refinery with a method of valorizing material that would otherwise exit the refining process as red mud, and would require long term storage, representing a cost.
An operating cost calculation performed by the authors estimates a project benefit of $27 USD per ton of alumina, with the major impacts achieved through reduction in caustic soda, reduction in red mud, valorization of the co-product and fuel savings due to lower volume of bauxite to the refinery. Therefore an 800,000 ton per year refinery could expect a financial benefit of $21 M USD per year (شکل 10). This analysis does not consider potential savings from reducing import or logistics costs of bauxite, which may further enhance the project return.
شکل 10. Benefits of Reactive Silica Reduction and Available Alumina increase.
4.0 نتیجه گیری
In summary, dry processing with the STET separator offers opportunities to generate value for bauxite producers and refiners. The pre-processing of bauxite prior to refining will reduce chemical costs, lower the volume of red mud generated and minimize process upsets. STET technology could allow bauxite processors to turn non-metallurgical grade into metallurgical grade bauxite – which could reduce need for imported bauxite and/or extend exiting quarry resource life. STET process could also be implemented to generate higher quality non-metallurgical grade and metallurgical grade bauxite, and cement grade bauxite by-products prior to the Bayer process.
The STET process requires little pre-treatment of the mineral and operates at high capacity – up to 40 tones per hour. Energy consumption is less than 2 kilowatt-hours per ton of material processed. علاوه بر این, the STET process is a fully commercialized technology in minerals processing, and therefore does not require the development of new technology.
منابع
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman, and Edgar G. Hertwich (2004), “The aluminium industry-environment, technology and production”.
2. داس, Subodh K., and Weimin Yin (2007), “The worldwide aluminum economy: The current state of the industry” JOM 59.11, ص. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke (2006), “Bauxite”, in Industrial Minerals & Rocks: کالاها, بازارهای, and Uses, Society for Mining, Metallurgy and Exploration Inc., Englewood, شرکت, ص. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “The history, challenges, and new developments in the management and use of bauxite residue”, Journal of Sustainable Metallurgy 2.4, ص. 316-331
5. Gendron, Robin S., Mats Ingulstad, and Espen Storli (2013), “Aluminum ore: the political economy of the global bauxite industry”, UBC Press.
6. Hose, H. R. (2016), “Bauxite mineralogy”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, ص. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”The mineralogy of bauxite for producing smelter-grade alumina”, JOM 53.12, ص. 36-40.
8. Hill, V. G., and R. J. Robson (2016), “The classification of bauxites from the Bayer plant standpoint”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, ص. 30-36.
9. Songqing, Gu (2016). “Chinese Bauxite and Its Influences on Alumina Production in China”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, ص. 43-47.
10. Habashi, Fathi (2016) “A Hundred Years of the Bayer Process for Alumina Production” Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, ص. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore, and A. R. Carr (2016) “Basic principles of Bayer process design”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, ص. 100-117.
12. Anich, Ivan, et al. (2016), “The Alumina Technology Roadmap”, Essential Readings in Light Metals. Springer, Cham, ص. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Environmental assessment, management and utilization of red mud in China”, مجله تولید پاک کن 84, ص. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “The history, challenges, and new developments in the management and use of bauxite residue”, Journal of Sustainable Metallurgy 2.4, ص. 316-331.
15. Liu, یونگ, Chuxia Lin, and Yonggui Wu (2007), “Characterization of red mud derived from a combined Bayer Process and bauxite calcination method”, Journal of Hazardous materials 146.1-2, ص. 255-261.
16. ایالات متحده قرار گرفت. بررسی زمین شناسی (USGS) (2018), “Bauxite and Alumina”, in Bauxite and Alumina Statistics and information.
17. Paramguru, R. كاظم., پ. C. رات, and V. N. Misra (2004), “Trends in red mud utilization–a review”, Mineral Processing & Extractive Metall. Rev. 2, ص. 1-29.
18. منوچهری, H, Hanumantha Roa, K, & FORS کوه, K (2000), “Review of Electrical Separation Methods, بخش 1: جنبه های اساسی, مواد معدنی & Metallurgical Processing”, ج. 17, خیر. 1, pp 23 – 36.
19. منوچهری, H, Hanumantha Roa, K, & FORS کوه, K (2000), “Review of Electrical Separation Methods, بخش 2: ملاحظات عملی, مواد معدنی & Metallurgical Processing”, ج. 17, خیر. 1, pp 139 – 166.
20. Ralston O. (1961), جداسازی الکترواستاتیک مواد جامد گرانول مخلوط, شرکت انتشارات Elsevier, از چاپ.
