Valitse kieli:
ST-laitteet & Technology LLC (STET) triboelektrostaattinen vyön erotin sopii erinomaisesti erittäin hienon (<1µm) jotta kohtalaisen karkea (500µm) mineraalihiukkaset, erittäin suurella nopeudella. Kokeelliset havainnot osoittivat STET-erottimen kyvyn antaa bauksiittinäytteitä lisäämällä saatavilla olevia alumiinioksidia ja vähentämällä samalla reaktiivista ja kokonaissiilioksidia. STET-tekniikka esitetään menetelmänä bauksiittiesiintymien päivittämiseksi ja esikonsentraattimiseksi alumiinioksidin tuotantoon. Kuivakäsittely STET-erottimella johtaa jalostamon käyttökustannusten alenemiseen syövyttävän soodan pienemmän kulutuksen vuoksi, energiansäästö inerttioksidien pienemmän määrän ja alumiinioksidin jalostamojäämien määrän vähenemisen vuoksi (ARR tai punainen muta). Lisäksi, STET-teknologia voi tarjota alumiinioksidin jalostajille muita etuja, kuten louhosvarantojen, punaisen mudan hävittämispaikan käyttöiän pidentäminen, ja nykyisten bauksiittikaivosten käyttöiän pidentäminen parantamalla louhosten käyttöä ja maksimoimalla. STET-prosessissa tuotettua vesivapaata ja kemikaalitonta osatuotetta voidaan valmistaa sementtiä suurina määrinä ilman esikäsittelyä, toisin kuin punainen muta, joka on rajoittanut hyödyllistä uudelleenkäyttöä.
1.0 Johdanto
Alumiinin tuotanto on keskeisen tärkeää kaivos- ja metallurgiateollisuudelle ja olennaisen tärkeää monille teollisuudenaloille [1-2]. Vaikka alumiini on yleisin metallielementti, joka löytyy maapallolta, yhteensä noin 8% maankuoresta, elementtinä se on reaktiivinen, joten sitä ei tapahdu luonnollisesti [3]. Siten, alumiinipitoista oria on hiottava alumiinioksidin ja alumiinin tuottamiseksi, mikä johtaa merkittävään jäämien sukupolveen [4]. Bauksiittiesiintymien laadun laskiessa maailmanlaajuisesti, jäämien syntyminen lisääntyy, alumiinioksidi- ja alumiiniteollisuuden haasteita jalostuskustannusten osalta, hävittämiskustannukset ja ympäristövaikutukset [3].
Alumiinin jalostinten ensisijainen lähtöaine on bauksiitti, maailman tärkein kaupallinen alumiinin lähde [5]. Bauksiitti on rikastettu alumiinihydroksidin sedimenttikive, valmistettu rautaoksideja runsaasti rautaoksideja täynnä kivien laterisaatiosta ja säästä, alumiinioksidit, tai molemmat sisältävät yleisesti kvartsia ja savea, kuten kaoliinia [3,6]. Bauksiittikivet koostuvat enimmäkseen alumiinimineraalien gibbsiitistä (Al(Voi)3), boehmite (γ-AlO(Voi)) ja diaspore (α-AlO(Voi)) (Taulukko 1), ja sekoitetaan yleensä kahden rautaoksidin goetiitin kanssa (FeO-niminen(Voi)) ja hematiitti (Kävi koulua Fe2O3), alumiinisavi mineraalikaoliniitti, pieniä määriä anataasia ja/tai titaania (Kävi koulua TiO2), ilmeniitin (FeTiO3) ja muut epäpuhtaudet vähäisinä tai pieninä määrinä [3,6,7].
Teollisuus käyttää yleisesti termejä trihydraatti ja monohydraatti eri bauksiittityyppien erottamiseksi. Bauksiittia, joka on kokonaan tai lähes kaikki gibbsite-laakerit, kutsutaan trihydraattimäiseksi; jos boehmite tai diaspore ovat hallitsevia mineraaleja, sitä kutsutaan monohydraattimädäksi [3]. Gibbsite- ja boehmite-seokset ovat yleisiä kaikentyyppisissä bauksiiteissa, boehmite ja diaspore harvinaisempia, ja gibbsite ja diaspore harvinainen. Jokaisella bauksiitti-orityypillä on omat haasteensa mineraalien jalostuksessa ja alumiinioksidin syntymisen benefiaatiossa [7,8].
Taulukko 1. Gibbsiten kemiallinen koostumus, Boehmite ja Diaspore [3].
| Kemiallinen koostumus | Gibbsite AL(Voi)3 tai Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(Voi) tai Al2O3.H2O | Diaspore ALO(Voi) tai Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Voi) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Bauksiittiesiintymät leviävät maailmanlaajuisesti, esiintyy enimmäkseen trooppisilla tai subtrooppisilla alueilla [8]. Sekä metallurgisten että ei-metallurgisten laajuisten laamien bauksiittikaivostoiminta vastaa muiden teollisuusmineraalien louhintaa. Yleensä, bauksiitin hyväntasauksen tai käsittelyn rajoittaminen, seulominen, Pesu, ja raakamädän kuivaus [3]. Flotationia on käytetty tiettyjen heikkolaatuisten bauksiitti-orien parantamiseen, se ei kuitenkaan ole osoittautunut kovin valikoivaksi kaoliiniitin, merkittävä reaktiivisen piidioksidin lähde erityisesti trihydraatti bauksiiteissa [9].
Suurin osa maailmassa tuotetusta bauksiitista käytetään alumiinioksidin valmistukseen Bayerin prosessin kautta, märkäkemikaalinen syövyttävä-huuhtoutumismenetelmä, jossa Al_2 O_3 liuotetaan bauksiittikivästä käyttämällä syövyttävää soodapitoista liuosta korkeassa lämpötilassa ja paineessa [3,10,11]. Myöhemmin, suurin osa alumiinioksidista käytetään rehuna alumiinimetallin tuotantoon Hall-Héroult-prosessin kautta, johon kuuluu alumiinioksidin elektrolyyttinen vähentäminen kryoliittikylvyssä (Na3AlF6). Se vaatii noin 4-6 tonneja kuivattua bauksiittia 2 t alumiinioksidia, joka vuoroin tuottaa 1 t alumiinimetallia [3,11].
Bayer-prosessi aloitetaan sekoittamalla pesty ja hienoksi jauhettu bauksiitti huuhtelemisliuokseen. Tuloksena oleva liete, joka sisältää 40-50% tämän jälkeen kiintoainta paineistetaan ja kuumennetaan höyryllä. Tässä vaiheessa osa alumiinioksidista liukenee ja muodostaa liukoista natriumaluminaattia (NaAlO2 -niminen), mutta reaktiivisen piidioksidin läsnäolon vuoksi, monimutkainen natriumalumiinisilikaatti saostuu myös, mikä merkitsee sekä alumiinioksidin että soodan menetystä. Tuloksena oleva liete pestään, ja syntyvät jäämät (eli, punainen muta) dekanteded. Natriumalumiini saostetaan alumiinitrihydraattina (Al(Voi)3) kylvämisen kautta. Tuloksena oleva syövyttävä soodaliuos rekuloituu uudelleen huuhtoutumaliuokseen. Lopuksi, suodatettu ja pesty kiinteä alumiinioksiditrihydraatti ammutaan tai kalsinoidaan alumiinioksidin tuottamiseksi [3,11].
Huuhtoutumislämpötilat voivat vaihdella 105–290 °C:sta ja vastaavat paineet vaihtelevat 390 kPa– 1500 Kpa. Alhaisempia lämpötiloja käytetään bauksiitille, jossa lähes kaikki saatavilla oleva alumiinioksidi on gibbsite. Korkeampia lämpötiloja tarvitaan, jotta voidaan kaivaa paras bauksiitti, jossa on suuri prosenttiosuus boehmitea ja diaspoloria. Enint. 140 °C:n lämpötilassa vain gibbsiitti- ja kaoliiniryhmät liukenevat syövyttävään soodaliuokseen, joten tällainen lämpötila on suositeltava trihydraattialumiinan käsittelyssä. . Yli 180 °C:n lämpötilassa trihydraattina ja monohydraattina oleva alumiinioksidi on talteenotettava liuoksessa ja sekä savesta että vapaasta kvartsista tulee reaktiivisia [3]. Käyttöolosuhteet, kuten lämpötila, bauksiitin tyyppi vaikuttaa paineeseen ja reagenssiannonnon, joten jokainen alumiinioksidijalostamo on räätälöity tietyntyyppiseen bauksiitti-oriin. Kalliin syövyttävän soodan menetys (Naoh) ja punaisen mudan syntyminen liittyvät molemmat jalostusprosessissa käytettävän bauksiitin laatuun. Yleensä, sitä alhaisempi Al_2 O_3 bauksiitin pitoisuus, sitä suurempi on syntyvä punaisen mudan määrä, koska muut Al_2 O_3 hylätään punaisena mutana. Lisäksi, suurempi bauksiitin kaoliniitti- tai reaktiivinen piidioksidipitoisuus, mitä enemmän punaista mutaa syntyy [3,8].
Korkealaatuinen bauksiitti sisältää enintään 61% Al_2 O_3, ja monet bauksiittiesiintymät , joita kutsutaan tyypillisesti ei-metallurgiseksi- ovat selvästi tämän alapuolella, joskus niinkin pieni kuin 30-50% Al_2 O_3. Koska haluttu tuote on erittäin puhdas
Al_2 O_3, bauksiitin jäljellä olevat oksidit (Kävi koulua Fe2O3, SiO2, Kävi koulua TiO2, orgaaninen aines) erotetaan Al_2 O_3 hylätään alumiinioksidijalostamon jääminä (Arr) tai punaista mutaa Bayerin prosessin kautta. Yleensä, bauksiitin huonolaatuimpi laatu (eli, pienempi Al_2 O_3 sisältö) enemmän punaista mutaa, joka syntyy tonnia alumiinioksidituotetta kohti. Lisäksi, jopa jotkut Al_2 O_3 kantavat mineraalit, erityisesti kaoliniitti, aiheuttaa ei-toivottuja sivureaktioita jalostusprosessin aikana ja johtaa punaisen mudan syntymisen lisääntymiseen, sekä kalliin kaustisen soodakemikaalin häviäminen, bauksiitin jalostusprosessissa suuret muuttuvat kustannukset [3,6,8].
Punainen muta tai ARR on suuri ja menevä haaste alumiiniteollisuudelle [12-14]. Punainen muta sisältää merkittäviä jalostusprosessista jäljelle jäävää syövyttävää kemiallista jäännöstä, ja on erittäin emäksinen, usein pH:lla 10 - 13 [15]. Sitä syntyy suuria määriä maailmanlaajuisesti – USGS:n mukaan, arvioitu maailmanlaajuinen alumiinioksidin tuotanto oli 121 miljoonaa tonnia 2016 [16]. Tämä johti arviolta 150 miljoonaa tonnia samana aikana syntyvää punaista mutaa [4]. Meneillään olevasta tutkimuksesta huolimatta, punaisella mudalla on tällä hetkellä vain vähän kaupallisesti kannattavia polkuja hyödylliseen uudelleenkäyttöön. On arvioitu, että hyvin vähän punaista mutaa käytetään hyödyllisesti uudelleen maailmanlaajuisesti [13-14]. Sen sijaan, punainen muta pumpataan alumiinioksidin jalostamosta varastotallenteille tai kaatopaikoille, jossa sitä säilytetään ja valvotaan suurilla kustannuksilla [3]. Siksi, bauksiitin laadun parantamiseksi ennen jalostusta voidaan tehdä sekä taloudellisia että ympäristöön liittyviä perusteluja, erityisesti, jos tällainen parannus voidaan tehdä vähäenergiaisten fysikaalisten erottelutekniikoiden avulla.
Vaikka todistetun bauksiittivarannon odotetaan kestävän useita vuosia, taloudellisesti käyttöönteltavien varantojen laatu heikkenee [1,3]. Jalostajien, jotka jalostavat bauksiittia alumiinioksidin, ja lopulta alumiinimetallia, Tämä on haaste, jolla on sekä taloudellisia että ympäristöön liittyviä vaikutuksia
Kuivat menetelmät, kuten sähköstaattinen erottelu, voivat kiinnostaa bauksiittiteollisuutta bauksiitin esipitoisuuden osalta ennen Bayerin prosessia. Sähköstaattiset erottelumenetelmät, jotka hyödyntävät kosketusta, tai Tribo-sähkö, lataus on erityisen mielenkiintoista, koska ne voivat erottaa laajan valikoiman seoksia, jotka sisältävät, Eristys, ja puolijohtavat hiukkaset. Tribo-sähköinen lataus tapahtuu, kun erillinen, eri hiukkaset törmissä toistensa kanssa, tai kolmannen pinnan, tuloksena on pinta kulujen ero kahden hiukkas tyyppien välillä. Veloitus eron merkki ja suuruus riippuu osittain elektronin affiniteetin erosta (tai työtehtävä) hiukkas tyyppien välissä. Erottelu voidaan sitten saavuttaa käyttämällä ulkoisesti sovelletun sähkö kentän.
Tekniikkaa on käytetty teollisesti pystysuorassa vapaassa putoamis tyypissä erottimia. Vapaassa lasku erottimet, hiukkaset ensin hankkia lataus, sitten putoavat painovoimalla laitteen läpi, jossa on vastakkaisia elektrodeja, jotka soveltavat vahvaa sähkökenttää hiukkasten lentoradan kääntämiseen niiden pintalatauksen merkin ja suuruuden mukaan [18]. Vapaasti putoavat erottimet voivat olla tehokkaita karkeille hiukkasille, mutta ne eivät ole tehokkaita käsittelemään hiukkasia, jotka ovat 0.075 jotta 0.1 mm [19-20]. Yksi lupaavimmista uusista kehityssuunnista kuivien mineraalien erottelussa on triboelektrostaattinen vyöerotin. Tämä tekniikka on laajentanut hiukkanen kokoluokan hienompaa hiukkaset kuin perinteiset Sähköstaattinen erottaminen tekniikat, alueelle, jossa vain vaahdotus on ollut aiempia.
Triboelektrostaattinen erottelu hyödyntää sähkövarauseroja pintakosketin tai tribosähköisen latauksen tuottamien materiaalien välillä. Yksinkertaista tapaa, kun kaksi materiaalia on kosketuksissa, materiaali, jolla on suurempi affiniteetti elektroihin, saa elektroneja, mikä muuttuu negatiiviseksi, raaka electron affiniteetti halvemmat positiivinen.
ST-laitteet & Tekniikka (STET) triboelektrostaattinen vyöerotin tarjoaa uuden hyväntahtoisen reitin bauksiitti-oreihin. STET:n kuivaerotteluprosessi tarjoaa bauksiitin tuottajille tai bauksiitin jalostajille mahdollisuuden parantaa bauksiittimäkeä ennen Bayer-prosessia laadun parantamiseksi. Tällä lähestymistavalla on monia etuja, Mukaan lukien: Jalostamon toimintakustannusten aleneminen syövyttävän soodan pienemmän kulutuksen vuoksi vähentämällä syöttöreaktiivista piidioksidia; energiansäästöä jalostessaan inerttien oksidien pienemmän tilavuuden vuoksi (Fe2O3, Tio2, Ei-reaktiivinen SiO2) syöttäminen bauksiitin kanssa; pienempi bauksiitin massavirta jalostamoon ja siten vähemmän energiantarvetta lämmittää ja paineistaa; punaisen mudan tuotantomäärän väheneminen (eli, punaisen mudan ja alumiinioksidin suhde) poistamalla reaktiivista piidioksidia ja inerttiä oksidia; ja, syöttö bauksiitin laadun tiukempi valvonta, joka vähentää prosessien jäljille ja antaa jalostajille mahdollisuuden kohdistaa ihanteellinen reaktiivinen piidioksiditaso epäpuhtaus hylkäämisen maksimoimiseksi. Bauksiittirehujen parempi laadunvalvonta jalostamolle maksimoi myös käyttöajan ja tuottavuuden. Lisäksi, punaisen mudan määrän väheneminen vähentää käsittely- ja hävittämiskustannuksia ja parantaa olemassa olevien kaatopaikkojen käyttöä.
Bauksiittimajan esikäsittely ennen Bayerin prosessia voi tarjota merkittäviä etuja rikastusjätteiden jalostuksessa ja myynnissä. Toisin kuin punainen muta, kuivan sähköstaattisen prosessin rikastusjätteet eivät sisällä kemikaaleja eivätkä edusta pitkäaikaista ympäristön varastointivastuuta. Toisin kuin punainen muta, bauksiitin esikäsittelyn kuivia sivutuotteita/rikastusjätkiä voidaan käyttää sementinvalmistuksessa, koska natriumin, joka haittaa sementin valmistusta. Itse asiassa – bauksiitti on jo yleinen raaka-aine Portlandin sementinvalmistuksessa. Olemassa olevien bauksiittikaivosten käyttöiän pidentäminen voidaan saavuttaa myös parantamalla louhosten käyttöä ja maksimoimalla hyödyntäminen.
2.0 Kokeellinen
2.1 Materiaalit
STET teki toteutettavuustutkimuksia 15 eri bauksiittinäytteitä eri paikoista ympäri maailmaa käyttämällä penkkivaa'an erotinta. Näistä, 7 eri näytteitä
Taulukko 2. Kemiallisen analyysin tulokset bauksiittinäytteistä.
2.2 Menetelmiä
Kokeet suoritettiin käyttäen pienen mittakaavan tribo Sähköstaattinen vyö erotin, Seuraavassa työtaso erottimena. Pienen mittakaavan testaukseen on kolmivaiheinen tekniikka täytäntöönpanoprosessin ensimmäinen vaihe (Katso taulukko 3) pienen mittakaavan arvioida, Pilot-mittakaavan ja kaupallisen mittakaavan.
Työtaso tuhaterottimen käyttäminen seulontaan tribo sähköstaattisen latauksen ja onko materiaali on hyvä ehdokas Sähköstaattinen rikastus. Tärkeimmät erot jokaiseen laitteeseen on esitetty taulukossa 3. Vaikka jokaisessa vaiheessa laitteita on erilainen kooltaan, Toimintaperiaate on pohjimmiltaan sama.
Taulukko 3. Kolmivaiheinen täytäntöönpanoprosessin STET tribo Sähköstaattinen vyö erotin tekniikan avulla
| Vaihe | Käytetään: | Elektrodi Pituus cm | Prosessin tyyppi |
|---|---|---|---|
| 1- Penkkiasteikon arviointi | Laadullinen arviointi | 250 | Erä |
| 2- Pilotin mittakaava Testaus | Määrällinen arviointi | 610 | Erä |
| 3- Kaupallisen mittakaavan toteutus | Kaupallinen tuotanto | 610 | Jatkuva |
Kuten taulukossa 3, työtaso erotin ja pilot-asteikko ja kaupallisen mittakaavan erottimet suurin ero on, että työtaso-erotin pituus on noin 0.4 kertaa pilot-mittakaavan ja kaupallisen mittakaavan pitkä. Erottimena hyötysuhde on tehtävä elektrodin pituus, penkki-asteikko testaus ei voida käyttää korvaavana pilottimittakaavassa testaus. Pilotti-asteikkotestaus on tarpeen sen erottelun laajuuden määrittämiseksi, jonka STET-prosessi voi saavuttaa, ja määrittää, pystyykö STET-prosessi saavuttamaan tuotetavoitteet tietyissä rehunopeuksissa. Sen sijaan, penkkierotinta käytetään sulkemaan pois ehdokasmateriaalit, jotka eivät todennäköisesti osoita merkittävää erottelua pilottiasteikolla. Penkkiasteikolla saadut tulokset eivät ole optimoituja, ja havaittu on alle joka havaituista kaupallinen kokoinen STET erotin.
Testauksia kokeilulaitoksen tarvitaan ennen kaupallisessa laajuudessa käyttöönottoa, kuitenkin, pienen mittakaavan testausta suositellaan ensimmäisen vaiheen täytäntöönpanon annetaan materiaalia. Lisäksi, aineiston saatavuus on rajoitettu, työtaso erotin tarjoaa hyödyllinen väline seulonta mahdolliset onnistuneita hankkeita (eli, projektit, joissa asiakas- ja toimialan laatutavoitteet voidaan täyttää STET-tekniikalla).
2.2.1 STET Triboelectrostatic vyön erotin
Kaupungissa tribo Sähköstaattinen vyö erotin (Kuva 1 ja kuva 2), materiaali syötetään ohut aukko 0.9 - 1.5 cm kahden rinnakkaisen planar elektrodia. Hiukkaset majoittuvat triboelectrically interparticle yhteyttä. Esimerkiksi, jos kyseessä on bauksiittinäyte, jonka pääaineosat ovat gibssiittiä, kaoliniitti ja kvartsi mineraalihiukkaset, positiivisesti veloitettu (gibssite-niminen) ja negatiivisesti veloitettu (kaoliniitti ja kvartsi) houkuttelevat vastapäätä elektrodit. Hiukkaset sitten pyyhkäissyt jatkuvan liikkuvan avoimen verkko hihnan ja välittää vastakkaisiin suuntiin. Hihna liikkuu vieressä kunkin elektrodin kohti vastakkaisissa päissä erottimen hiukkasia. Sähkö kenttä tarvitsee vain siirtää hiukkaset pieni murto sentti metri siirtää partikkelia vasemmalta liikkuvat oikealle liikkuva Stream. Erotushiukkasten vastavirtavirta ja jatkuva tribosähköinen lataus hiukkastörmäyksillä mahdollistaa monivaiheisen erottelun ja johtaa erinomaiseen puhtaudeseen ja palautumiseen yksivaiheyksikössä. Korkea hihnannopeus mahdollistaa erittäin tarkkuudessa, jopa 40 tonnia tunnissa yhden erotin. Ohjaamalla eri prosessin parametrit, laite mahdollistaa mineraalilaadun optimoinnin ja talteenotto.
Kuva 1. Kaaviokuva triboelectric vyö erotin
Erotin malli on melko yksinkertainen. Vyö ja siihen liittyvät rullat ovat vain liikkuvat osat. Elektrodit ovat paikallaan ja koostuu asianmukaisesti kestävä materiaali. Vyö tehty muovista. Erotin elektrodin pituus on noin 6 metriä (20 metrin.) ja leveys 1.25 metriä (4 metrin.) täysikokoinen kaupallista yksikköä. Virrankulutus on pienempi kuin 2 kilowattituntia tonnilta useimmat kuluttamaan kaksi moottorit vyö-aineen.
Kuva 2. Yksityiskohtaisuuden erottaminen zone
Prosessi on täysin kuiva, vaatii muita materiaaleja ja tuottaa ei veden tai ilman epäpuhtauspäästöjen. Mineraalierotteluissa erotin tarjoaa teknologian vedenkäytön vähentämiseksi, pidentää reservi elämää ja/tai periä ja prosessoi uudelleen rikastuksia.
Järjestelmän tiiviys mahdollistaa asennus mallien joustavuuden. Triboelektrostaattisten hihnojen erotustekniikka on vankka ja teollisesti todistettu, ja sitä sovellettiin ensin teollisesti hiilenpolttolentotuhkan käsittelyyn 1997. Teknologia on tehokas erottamalla hiili hiukkaset epätäydellisestä hiilen poltosta, lasimainen aluminosilikaatti mineraali hiukkaset lentää tuhkaa. Teknologia on vaikuttanut ratkaisevasti mineraalipitoisen lentää tuhkan kierrätykseen sementti korviksi betoni tuotannossa.
Koska 1995, yli 20 miljoonaa tonnia tuotelentotuhkaa on käsitelty Yhdysvaltoihin asennetuilla STET-erottimilla. Lentotuhkaerottelun teollisuushistoria on lueteltu taulukossa 4.
Mineraalien käsittelyssä, tribosähköistä hihnanerotintekniikkaa on käytetty erottamaan toisistaan monenlaisia materiaaleja, kuten kalsiittia/kvartsia, talkki ja magnesiitti, ja baryyttia/quartz.
Kuva 3. Kaupallinen triboelektrostaattinen hihnaerotin
Taulukko 4. Teollisen soveltamisen Tribo-Sähköstaattinen vyö erottaminen lentää tuhka.
| Apuohjelma / Power Station | Sijainti | Kaupallisen toiminnan aloittaminen | Tilojen tiedot |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro Station | North Carolina USA | 1997 | 2 Erottimet |
| Talen energia- Brandon Shores | Maryland USA | 1999 | 2 Erottimet |
| Scottish Power- Longannet Station | Skotlanti Suomi | 2002 | 1 Erotin |
| Jacksonville Electric-St. Johns River Power Park | Florida USA | 2003 | 2 Erottimet |
| South Mississippi Electric Power-R. D. Morrow | Mississippi Yhdysvallat | 2005 | 1 Erotin |
| New Brunswick Power-Belledune | Uusi Brunswick Kanada | 2005 | 1 Erotin |
| RWE npower-Didcot -asema | Englanti Uk | 2005 | 1 Erotin |
| Talen Energy-Brunner Island -asema | Pennsylvania Yhdysvallat | 2006 | 2 Erottimet |
| Tampa Electric-Big Bend -asema | Florida USA | 2008 | 3 Erottimet |
| RWE npower-Aberthaw -asema | Wales UK | 2008 | 1 Erotin |
| EDF Energy-West Burtonin asema | Englanti Uk | 2008 | 1 Erotin |
| ZGP (Lafarge Sementti / Ciech Janikosoda JV) | Puola | 2010 | 1 Erotin |
| Korea Kaakkois Power- Kävi koulua Yeongheung | Etelä-Korea | 2014 | 1 Erotin |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Puola | 2018 | 1 Erotin |
| Taiheiyo Sementti Company-Chichibu | Japani | 2018 | 1 Erotin |
| Armstrong Lentää Tuhkaa- Kotka sementti | Filippiinit | 2019 | 1 Erotin |
| Korea Kaakkois Power- Kävi koulua Samcheonpo | Etelä-Korea | 2019 | 1 Erotin |
2.2.2 Penkin mittakaavan testaus
Vakioprosessikokeita tehtiin sen tavoitteen ympärille, että Al_2 O_3 pitoisuuden lisäämiseksi ja ganguemineraalien pitoisuuden vähentämiseksi. Testaukseen työtaso erotin erän olosuhteissa, kaksoiskappaleina suoritettavalla testauksella, joka simuloi vakaata tilaa, ja varmistettava, että aiemmasta edellytyksestä mahdollisesti mahdollisesti peräisin olevan siirtovaikutuksen ei katsota. Ennen jokaista testiä, pieni rehun osanäyte kerättiin (nimetty ”rehu”). Kun kaikki toiminta muuttujien asettaminen, aineisto syötettiin työtaso erotinta käyttäen electric tärylevyt syöttölaite työtaso erotin keskustan läpi. Näytteet kerättiin jokaisen kokeen lopussa ja painot tuote loppu 1 (nimetty ”E1”) ja tuotteen 2 (nimetty ”E2”) määritettiin oikeudellinen kauppaa laskenta asteikolla. Bauksiittinäytteet, "E2" vastaa bauksiittipitoista tuotetta. Kutakin näytteiden (eli, Syötteen, E1 ja E2) LOI, XRF:n pääoksidikoostumus, reaktiivinen piidioksidi ja saatavilla oleva alumiinioksidi määritettiin. XRD-luonnehdinta suoritettiin valituille alinäytteille.
3.0 Tulokset ja keskustelu
3.1. Näytteet mineralogia
Rehunäytteiden kvantitatiivisten XRD-analyysien tulokset sisältyvät taulukkoon 5. Suurin osa näytteistä koostui pääasiassa gibbsiitistä ja vaihtelevia määriä goetiittia., Hematiitti, kaoliniitista, ja kvartsi. Ilmeniittiä ja anataasia näkyi myös vähäisinä määrinä suurimmassa osassa.
S6: n ja S7: n mineraalikoostumus oli muutos, koska nämä rehunäytteet koostivat pääasiassa diaspoorista, jossa oli vähäisiä määriä kalsiittia., Hematiitti, götiitti, boehmite, kaoliniitista, Gibbsite, kvartsi, anatase, ja rutiili havaitaan. Amorfinen faasi havaittiin myös S1: ssä ja S4: ssä, ja se vaihteli noin 1 jotta 2 Prosenttia. Tämä johtui todennäköisesti joko smectite-mineraalin läsnäolosta, tai ei-kiteinen materiaali. Koska tätä materiaalia ei voitu suoraan mitata, näiden näytteiden tuloksia on pidettävä likimääräisenä.
3.2 Pienen mittakaavan kokeita
Kullekin mineraalinäytteelle suoritettiin sarja testiajoja, joiden tarkoituksena oli maksimoida Al2O3 ja vähentää SiO_2 pitoisuutta. Bauksiittipitoiseen tuotteeseen keskittyvät lajit kertovat positiivisesta latauskäyttäytymisestä. Tulokset näkyvät taulukossa 6
Taulukko 5. XRD-analyysi rehunäytteistä.
Taulukko 6. Yhteenvedon tulokset.
Testaus STET-penkkierottimella osoitti Al2O3:n liikettä merkittävästi kaikkien näytteiden. Al2O3: n erottelua havaittiin S1- 5: llä, jotka olivat pääasiassa gibbsiittiä, ja myös S6-7:lle, jotka olivat pääasiassa diaskoorisia. Lisäksi, fe2O3:n muut pääkohdat, SiO2 ja TiO2 osoittivat useimmissa tapauksissa merkittävää. Kaikille näytteille, syttymishäviön liikkuminen (LOI) seurasi liikkumista Al2O3. Reaktiivisen piidioksidin ja saatavilla olevien alumiinioksidien osalta, S1-5: lle, jotka ovat lähes kaikki gibbsite (alumiinitrihydraatti) arvot on otettava huomioon 145 °C:ssa, kun taas S6-7:ssä, jonka hallitseva mineraali on diaspoorinen (alumiinimonohydraatti) arvot on arvioitava 235 °C:ssa. Kaikissa STET-penkkierottimella testattavissa näytteissä alumiinioksidin määrä on kasvanut huomattavasti ja reaktiivinen piidioksidi on merkittävästi pienentynyt tuotteeseen sekä trihydraatti- että monohydraatti bauksiittinäytteiden osalta.. Myös merkittävien mineraalilajien liikettä havaittiin, ja se on esitetty graafisesti jäljempänä kuvassa 4.
Mineralogian osalta, STET-penkkierotin osoitti alumiinioksidia kantavan gibbsite- ja diaspore-lajin pitoisuuden bauksiittipitoiseen tuotteeseen ja hylkäsi samalla muut ganguelajit. Luvut 5 ja 6 osoittaa mineraali faasien sektiivisyys bauksiittipitoisen tuotteen kanssa trihydraatti- ja monohydraattinäytteitä varten, vastaavasti. Valikoivuus laskettiin kunkin mineraalilajin tuotteeseen karkottamisen ja tuotteen kokonaismassan talteenottojen erotuksena.. Positiivinen sektiivisyys viittaa mineraalipitoisuuteen bauksiittipitoisen tuotteen, ja yleisesti ottaen positiivinen latauskäyttäytyminen. Päinvastoin, negatiivinen sektiivisyysarvo on osoitus bauksiitin vähärasvaisen yhteistuotteen pitoisuudesta, ja kaiken kaikkiaan negatiivinen latauskäyttäytyminen.
Kaikille trihydraateille matalan lämpötilan näytteille (eli, S1-ylle, S2 ja S4) kaoliniitti käyttäytyi negatiivisesti ja keskittyi bauksiitti-lean-rinnakkaistuotteeseen, kun taas gibbsite keskittyi bauksiittipitoista tuotetta (Kuva 5). Kaikille monohydraateille korkean lämpötilan näytteille (eli, S6 ja S7) molemmat reaktiiviset piidioksidipitoiset mineraalit, kaoliniitti ja kvartsi, latauskäyttäytyminen oli negatiivinen. Viimeksi mainittujen osalta, diaspore ja boehmite raportoivat bauksiittipitoista tuotetta ja osoittivat positiivista latauskäyttäytymistä (Kuva 6).
Kuva 5. Mineraalivaiheiden valikoivuus tuotteeseen.
Kuva 6. Mineraalivaiheiden valikoivuus tuotteeseen.
Käytettävissä olevan alumiinioksidin ja reaktiivisen piidioksidin mittaukset osoittavat huomattavaa liikettä. Matalan lämpötilan bauksiitit (S1-S5), käytettävissä olevan alumiinioksidin yksikköä kohti läsnä olevan reaktiivisen piidioksidin määrä vähennettiin 10-50% suhteellisesti (Kuva 7). Samanlainen väheneminen havaittiin korkean lämpötilan bauksiiteissa (S6-S7) kuten kuvassa näkyy 7.
Bauksiitin ja alumiinioksidin suhde laskettiin käytettävissä olevan alumiinioksidin käänteisenä. Bauksiitin ja alumiinioksidin suhde pieneni 8 - 26% suhteellisesti kaikkien testattujen näytteiden osalta (Kuva 8). Tämä on merkityksellistä, koska se merkitsee vastaavaa bauksiitin massavirran vähenemistä, joka on syötettävä Bayerin prosessiin..
Kuva 7. Reaktiivinen SiO2 käytettävissä olevaa Al2O3-yksikköä kohti
Kuva 8. Bauksiitin ja alumiinioksidin suhde.
3.3 Keskustelu
Kokeelliset tiedot osoittavat, että STET-erotin lisäsi saatavilla olevaa Al2O3:a ja vähensi samalla SiO_2. Kuva 9 esittää käsitteellisen kaavion odotettavissa olevista hyödyistä, jotka liittyvät reaktiivisen piidioksidin vähentämiseen ja käytettävissä olevan alumiinioksidin lisääntymiseen ennen Bayerin prosessia. Kirjoittajat laskevat, että alumiinioksidin jalostajalle taloudellinen hyöty olisi $15-30 USD alumiinioksidituotetta tonnilta. Tämä kuvastaa välttäviä kustannuksia, jotka ovat peräisin piidioksidin poistamiseen menetetystä syövyttävästä soodasta (Dsp), energiansäästöä vähentämällä bauksiitin syöttöä jalostamoon, punaisen mudan syntymisen väheneminen ja pieni tulovirta, joka syntyy matalalaatuisen bauksiitin osatuotteen myynnistä sementintuottajille. Kuva 9 hahmottelee STET-triboelektrostaattisen teknologian toteuttamisen odotetut hyödyt bauksiitti-orin esikonsentraattina ennen Bayerin prosessia.
STET-erotusprosessi bauksiitin esikäsittelyä varten voitaisiin suorittaa joko alumiinioksidijalostamolla tai itse bauksiittikaivoksessa. Kuitenkin, STET-prosessi vaatii bauksiittimalmisten kuivahiontaa ennen erottamista, vapauttamaan jengin, siksi bauksiitin hionnan ja käsittelyn logistiikka jalostamolla voi olla.
Yhtenä vaihtoehtona – kuiva bauksiitti jauhetaan vakiintuneella kuivahiontatekniikalla, esimerkiksi pystysuuntainen rullamylly tai iskumylly. Hienoksi jauhettu bauksiitti erotettaisiin STET-prosessilla, alumiinioksidin bauksiittituotteen kanssa, joka lähetetään alumiinioksidijalostamolle. Kuivahionnan asennus mahdollistaisi Bayerin prosessin aikana perinteisesti käytetyn märkähionnan poistamisen. Kuivahionnan käyttökustannusten oletetaan olevan suunnilleen verrattavissa märkähionnan käyttökustannuksiin., erityisesti ottaen huomioon, että tänään suoritettu märkähionta suoritetaan erittäin emäksisen seoksen, johtavat huomattaviin ylläpitokustannuksiin.
Kuiva matala-alainen bauksiitti co-product (rikastuspyrstöt) erotteluprosessista myytäisiin sementin valmistukseen alumiinioksidilähteenä. Bauksiittia lisätään yleisesti sementin valmistukseen, ja kuiva rinnakkaistuote, toisin kuin punainen muta, ei sisällä natriumia, joka estäisi sen käytön sementinvalmistissa. Tämä tarjoaa jalostamolle menetelmän materiaalin arvostamiseksi, joka muuten poistuisi jalostusprosessista punaisena mutana., ja se edellyttäisi pitkäaikaista varastointia, joka edustaa kustannusta.
Tekijöiden suorittamassa toimintakustannuslaskelmassa arvioidaan hankkeen hyöty $27 USD per tonni alumiinioksidia, merkittävät vaikutukset, jotka saavutetaan vähentämään syövyttävää soodaa, punaisen mudan väheneminen, yhteistuotteen ja polttoaineen säästöjen käyttö bauksiitin pienemmän määrän vuoksi jalostamolle. Näin ollen 800,000 tonni vuodessa jalostamo voisi odottaa saavansa taloudellista hyötyä $21 Miljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuodessa (Katso kuva 10). Tässä analyysissä ei ole otettava huomioon mahdollisia säästöjä bauksiitin tuonti- tai logistiikkakustannusten alentamisesta, jotka voivat edelleen parantaa hankkeen tuottoa.
Kuva 10. Reaktiivisen piidioksidin vähentämisen ja saatavilla olevan alumiinioksidin kasvun edut.
4.0 Päätelmät
Yhteenvetona, kuivakäsittely STET-erottimella tarjoaa mahdollisuuksia tuottaa arvoa bauksiitin tuottajille ja jalostajille. Bauksiitin esikäsittely ennen jalostusta vähentää kemiallisia kustannuksia, vähentää syntyvän punaisen mudan määrää ja minimoida prosessien häiriöt. STET-teknologian avulla bauksiittiprosessorit voisivat muuttaa ei-metallurgisen luokan metallurgiseksi bauksiitiksi – mikä voisi vähentää tuonti bauksiitin tarvetta ja/tai pidentää poistuvan louhoksen resurssin käyttöiän. STET-prosessi voitaisiin toteuttaa myös laadukkaan ei-metallurgisen laadun ja metallurgisen laatuisen bauksiitin tuottamiseksi, ja sementtilaatuisia bauksiitin sivutuotteita ennen Bayerin prosessia.
STET-prosessi vaatii vain vähän mineraalin esikäsittelyä ja toimii suurella kapasiteetilla – jopa 40 sävyjä tunnissa. Energiankulutus on pienempi kuin 2 kilowattitunteja jalostettua materiaalia tonnia kohti. Lisäksi, STET-prosessi on täysin kaupallinen teknologia mineraalien käsittelyssä, sen vuoksi se ei edellytä uuden teknologian kehittämistä.
Viitteet
1. Bergsdal, Håvard maakunta, Anders H. Strømman, ja Edgar G. Hertwichin alue (2004), “Alumiiniteollisuuden ympäristö, teknologia ja tuotanto”.
2. Das, Subodh K., ja Weimin Yin (2007), “Maailmanlaajuinen alumiinitalous: Toimialan nykytila” JOM 59.11, PP. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke, mitä nyt? (2006), "Bauksiitti", sisään Teollisuusmineraalit & Kiviä: Hyödykkeiden, Markkinoilla, ja käyttö, Kaivostoiminnan yhteiskunta, Metallurgia ja Exploration Inc., Englewood, Co, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Historia, Haasteita, ja bauksiittijäämien hallinnan ja käytön uusi kehitys”, Kestävän metallurgian lehti 2.4, PP. 316-331
5. Gendronin kanssa., Robin S., Matot Ingulstad, ja Espen Storli (2013), "Alumiininen ori: maailmanlaajuisen bauksiittiteollisuuden poliittinen talous", UBC-paina.
6. Letku, H. R. (2016), “Bauksiitin mineralogia”, Olennaiset lukemat kevytmetalleissa, Springer, Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”Bauksiitin mineralogia sulattolaatuisen alumiinioksidin valmistukseen", JOM 53.12, PP. 36-40.
8. Hill, V. G., ja R. J. Robson (2016), “Bauksiittien luokittelu Bayerin kasvin näkökulmasta”, Olennaiset lukemat kevytmetalleissa, Springer, Cham, PP. 30-36.
9. Songqing-laulu, Gu (2016). “Kiinalainen bauksiitti ja sen vaikutteet alumiinioksidin tuotantoon Kiinassa”, Olennaiset lukemat kevytmetalleissa, Springer, Cham, PP. 43-47.
10. Habashi, Fathi (2016) “Sata vuotta Bayerin prosessia alumiinioksidin tuotantoon” Olennaiset lukemat kevytmetalleissa, Springer, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore, ja A. R. Carr (2016) “Bayerin prosessisuunnittelun perusperiaatteet”, Olennaiset lukemat kevytmetalleissa, Springer, Cham, PP. 100-117.
12. Anich, Ivan, et al. (2016), “Alumiinioksiditeknologian etenemissuunnitelma”, Olennaiset lukemat kevytmetalleissa. Springer, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Ympäristövaikutusten arviointi, punaisen mudan hallinta ja käyttö Kiinassa”, Puhtaampaa tuotantoa koskeva kirjaus kansio 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Historia, Haasteita, ja bauksiittijäämien hallinnan ja käytön uusi kehitys”, Kestävän metallurgian lehti 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxian lin, ja Yonggui Wu (2007), “Bayer-prosessista ja bauksiitin kalsinointimenetelmästä johdetun punaisen mudan luonnehdinta”, Vaarallisten aineiden päiväkirja 146.1-2, PP. 255-261.
16. Us. Geologian tutkimuskeskus (Usgs) (2018), "Bauksiitti ja alumiinioksidi", sisään Bauxite ja Alumiinioksidi Tilastot ja tiedot.
17. Paramguru, R. K., P. C. Rath, ja V. N. Misra (2004), “Punaisen mudan hyödyntämisen trendit – katsaus”, Mineraalien käsittely & Kaivannaismetalli. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Sähköerottelumenetelmien tarkastelu, Osa 1: Keskeisiä näkökohtia, Kivennäisaineita & Metallurginen käsittely", Vol. 17, Ei. 1, 23–36.10.2010.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Sähköerottelumenetelmien tarkastelu, Osa 2: Käytännön huomioitavaa, Kivennäisaineita & Metallurginen käsittely", Vol. 17, Ei. 1, 139–166..
20. Ralston O. (1961), Sähköstaattinen erottaminen sekarakeisista kiinteistä aineista, Elsevier Kustantamo, loppunut tuloste.
