Odaberite jezik:
ST oprema & Tehnologija D.O.O. (STET) tribo-elektrostatski separator remena je idealan za dobročiniti (<1µm) za umjereno gruba (500µm) mineralne čestice, s vrlo visokom propusnosti. Eksperimentalni nalazi pokazali su sposobnost separatora STET-a da benefikificira uzorke boksita povećanjem dostupne glinice uz istodobno smanjenje reaktivnog i ukupnog silicijevog dioksida. STET tehnologija predstavljena je kao metoda nadogradnje i predkoncentratnih ležišta boksita za uporabu u proizvodnji glinice. Suha obrada sa STET separatorom rezultirat će smanjenjem operativnih troškova rafinerije zbog manje potrošnje kaustične sode, uštede energije zbog manjeg volumena inertnih oksida i smanjenja volumena ostataka rafinerije glinice (ARR ili crveno blato). osim toga, stet tehnologija može ponuditi rafinerijama glinice druge pogodnosti, uključujući povećane rezerve kamenoloma, produljenje vijeka trajanja odlagališta crvenog blata, i produljeni radni vijek postojećih rudnika boksita poboljšanjem korištenja kamenoloma i maksimiziranjem oporavka. Nusproizvod bez vode i kemikalija proizveden postupkom STET može se unošeti za proizvodnju cementa u velikim količinama bez prethodne obrade, za razliku od crvenog blata koje ima ograničenu korisnu ponovnu.
1.0 Uvod
Proizvodnja aluminija od središnje je važnosti za rudarsku i metalurgijšku industriju i temeljna za različite industrije [1-2]. Dok je aluminij najčešći metalni element pronađen na zemlji, ukupno o 8% Zemljine kore, kao element je reaktivna i stoga se ne pojavljuje prirodno [3]. Stoga, oradu bogatu aluminijem treba rafinirati za proizvodnju aluminija i aluminija, što je rezultiralo značajnom generacijom ostataka [4]. Kako kvaliteta ležišta boksita na globalnoj razini opada, povećava se generacija ostataka, izazovi za industriju proizvodnje glinice i aluminija u smislu troškova prerade, troškova zbrinjavanja i utjecaja na okoliš [3].
Primarni početni materijal za rafiniranje aluminija je boksit, glavni svjetski komercijalni izvor aluminija [5]. Boksit je obogaćena aluminijska hidroksidna sedimentna stijena, proizvedene od laterizacije i vremenske prognoze stijena bogatih željeznim oksidima, aluminijevih oksida, ili obje obično sadrže kvarc i gline poput kaolina [3,6]. Boksitne stijene se uglavnom sastoje od aluminijskih minerala koji brbljaju (Al(Oh)3), boehmite (γ-AlO(Oh)) i dijaspore (α-AlO(Oh)) (Tablica 1), i obično se miješa s dva željezna oksida goethite (FeO (feO)(Oh)) i hematit (Fe2O3), mineral aluminija gline kaolinit, male količine anatase i/ili titanije (TiO2), ilmenite (2019.) (FeTiO3) i druge nečistoće u manjim ili tragovima [3,6,7].
Pojmovi trihidrirati i monohidrat se obično koriste od strane industrije za diferencijat različitih vrsta boksita. Boksit koji je potpuno ili gotovo sav nerazgovumljiv ležaj naziva se trihiratna ora; ako su boehmite ili diaspore dominantni minerali koje se nazivaju monohidratna orada [3]. Mješavine gibbsite i boehmite su česte u svim vrstama boksita, boehmite i diaspore rjeđi, i gibbsite i diaspore rijetki. Svaka vrsta boksitne ilije predstavlja vlastite izazove u smislu prerade minerala i dobročinitelja za proizvodnju glinice [7,8].
Tablica 1. Kemijski sastav Gibbsitea, Boehmite i Diaspore [3].
| Kemijski sastav | Gibbsite AL(Oh)3 ili Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(Oh) ili Al2O3.H2O | Diaspore ALO(Oh) ili Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% (19998. | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Oh) wt% (19998. | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Depoziti boksita šire se diljem svijeta, uglavnom se javljaju u tropskim ili suptropskim regijama [8]. Rudarenje boksita metalurških i nemetalurških ora analogno je rudarenju drugih industrijskih minerala. Normalno, dobročiniteljski tretman ili liječenje boksita ograničeno je na drobljenje, sieving (sieving), Pranje, i sušenje sirove ore [3]. Flotacija je zaposlena za nadogradnju određenih niskokvalnog boksitnog ora, međutim, nije se pokazao vrlo selektivnim u odbacivanju kaolinita, glavni izvor reaktivnog silicijevog dioksida osobito u trihidratnim boksitima [9].
Većina boksita proizvedenog u svijetu koristi se kao hrana za proizvodnju glinice putem Bayer procesa, mokro-kemijska metoda ispiranja kaustičnog izlučivanja u kojoj se Al_2 O_3 otopi iz boksitne stijene pomoću otopine bogate kaustičnom sodom pri povišenoj temperaturi i tlaku [3,10,11]. Naknadno, većina glinice koristi se kao hrana za proizvodnju aluminijskog metala putem Hall-Héroult procesa, koja uključuje elektrolitičku redukciju glinice u kadi kriolita (Na3AlF6). Potrebno je oko 4-6 tone sušenog boksita za proizvodnju 2 t od glinice, što pak daje prinose 1 t od aluminijskog metala [3,11].
Bayer proces započinje miješanjem opranog i fino mljevenog boksita s otopinom za ispiranje. Nastala gnojnica koja sadrži 40-50% krute tvari zatim se pod tlakom i zagrijavaju parom. Na ovom koraku dio glinice je otopljen i tvori topljivi natrijev glian (NaAlO2 (1998.)), ali zbog prisutnosti reaktivnog silicijevog dioksida, složeni natrijev aluminijski silikat također taloži što predstavlja gubitak i glinice i sode. Dobivena kaša se pere, i nastali ostaci (Tj., crveno blato) je dekantirani. Natrijev glinat se zatim taloži kao aluminijski trihidrat (Al(Oh)3) kroz postupak smješavanja. Dobivena otopina uzročne sode recirkulirana je u otopinu ispiranja. Konačno, filtrirani i oprani čvrsti aluminijski trihidrat se ispušuje ili kalcira za proizvodnju glinice [3,11].
Temperature ispiranja mogu se kretati od 105 °C do 290 °C, a odgovarajući pritisci kreću se od 390 kPa do 1500 Kpa. Niži rasponi temperatura koriste se za boksit u kojem je gotovo sva dostupna glinice prisutna kao gibbsite. Više temperature su potrebne za digedepositsst boksit koji ima veliki postotak boehmite i diaspore. Na temperaturama od 140°C ili manje samo su skupine gibbsita i kaolina topive u kaustičnom likeru sode i stoga je takva temperatura poželjna za preradu trihidratne glinice. . Na temperaturama većim od 180°C glinica prisutna kao trihidrat i monohidrat mogu se oporaviti u otopini, a glina i slobodni kvarc postaju reaktivni [3]. Radni uvjeti kao što su temperatura, tlaka i doziranja reagensa pod utjecajem su vrste boksita i stoga je svaka rafinerija glinice prilagođena određenoj vrsti boksitne rude. Gubitak skupe kaustične sode (Naoh) a stvaranje crvenog blata povezano je s kvalitetom boksita koji se koristi u procesu rafiniranja. Općenito, što je manji Al_2 O_3 sadržaj boksita, veći volumen crvenog blata koji će se generirati, jer se ne-Al_2 O_3 faze odbacuju kao crveno blato. osim toga, što je veći sadržaj kaolinita ili reaktivnog silicijevog dioksida boksita, više crveno blato će se generirati [3,8].
Visokokvalitetni boksit sadrži do 61% Al_2 O_3, i mnoge operativne naslage boksita - obično se nazivaju nemetalnelurgičke- znatno su ispod toga, povremeno tako nisko kao 30-50% Al_2 O_3. Budući da je željeni proizvod visoke čistoće
Al_2 O_3, preostalih oksida u boksitni (Fe2O3, SiO2, TiO2, organski materijal) odvojeni su od Al_2 O_3 i odbačeni kao ostaci rafinerije glinice (ARR) ili crveno blato putem Bayer procesa. Općenito, niže kvalitete boksit (Tj., niži Al_2 O_3 sadržaj) više crvenog blata koje se stvara po toni proizvoda od glinice. osim toga, čak i neki Al_2 O_3 koji nose minerale, prije svega kaolinit, neželjene nuspojave tijekom procesa rafiniranja i dovesti do povećanja stvaranja crvenog blata, kao i gubitak skupe kaustičke sode kemijske, veliki varijabilni trošak u postupku rafiniranja boksita [3,6,8].
Crveno blato ili ARR predstavlja veliki i u retki izazov za aluminijsku industriju [12-14]. Crveno blato sadrži značajne rezidualne kaustične kemijske ostatke iz procesa rafiniranja, i vrlo je alkalna, često s pH od 10 – 13 [15]. Generira se u velikim količinama širom svijeta – prema USGS-u, procijenjena globalna proizvodnja aluminija bila je 121 milijun tona u 2016 [16]. To je rezultiralo procijenjenim 150 milijun tona crvenog blata generiranog tijekom istog razdoblja [4]. Unatoč tekućim istraživanjima, crveno blato trenutno ima malo komercijalno održivih puteva do korisne ponovnog korištenja. Procjenjuje se da se vrlo malo crvenog blata blagotvorano ponovno koristi diljem svijeta [13-14]. Umjesto, crveno blato se pumpa iz rafinerije glinice u skladišne zapljene ili odlagališta, gdje se pohranjuje i prati uz velike troškove [3]. Stoga, ekonomski i ekološki argument mogu se dati za poboljšanje kvalitete boksita prije rafiniranja, posebno ako se takvo poboljšanje može postići tehnikama fizičkog odvajanja niske energije.
Iako se očekuje da će dokazane rezerve boksita trajati dugi niz godina, kvaliteta rezervi kojima se ekonomski može pristupiti opada [1,3]. Za rafinere, koji su u poslovanju prerade boksita kako bi aluminij, i na kraju aluminijski metal, to je izazov i s financijskim i ekološkim implikacijama
Suhe metode kao što je elektrostatičko odvajanje mogu biti zanimljive industriji boksita za predkonte koncentraciju boksita prije Bayerova procesa. Elektrostatske metode odvajanja koje koriste kontakt, ili tribo-električni, posebnost naplate zanimljiva je zbog njihova potencijala da odvoje širok raspon smjesa koje sadrže vodljive, izolacioni, i poluvodljive čestice. Triboelektrično punjenje nastaje kada diskretno, različite čestice sudaraju se jedna s drugom, ili s trećom površinom, što rezultira razlikom u površinskom naboju između dva tipa čestica. Znak i veličina razlike u naboju djelomično ovise o razlici u afinitetima elektrona (ili radna funkcija) između vrsta čestica. Odvajanje se zatim može postići vanjskim primijenjenim električnim poljem.
Tehnika je industrijski korištena u vertikalnim separatorima tipa slobodnog pada. U separatorima slobodnog pada, čestice prvo dobivaju naboj, zatim pada gravitacijom kroz uređaj s suprotnim elektrodama koje primjenjuju snažno električno polje kako bi skrenule putanju čestica prema znaku i veličini njihovog površinskog naboja. [18]. Separatori slobodnog pada mogu biti učinkoviti za grube čestice, ali nisu učinkoviti u rukovanju česticama finijim od otprilike 0.075 da 0.1 mm [19-20]. Jedan od najperspektivnijih novih dostignuća u separacijama suhih minerala je tribo-elektrostatički separator remena. Ova tehnologija je proširio čestica veličine za sitnije čestice nego konvencionalni elektrostatski odvajanje tehnologije, u područje gdje samo plutanje je bio uspješan u prošlosti.
Tribo-elektrostatičko odvajanje koristi razlike u električnom naboju između materijala proizvedenih površinskim kontaktom ili triboelektričnim punjenjem. Na pojednostavljene načine, kada su dva materijala u kontaktu, materijal s većim afinitetom prema elektros dobiva elektrone, čime se mijenjaju negativni, dok je materijal niže elektronski afinitet optužbama pozitivne.
ST oprema & Tehnologija (STET) tribo-elektrostatični separator remena nudi novi benefikcijski put za predkoncentratne boksitne rude. STET proces suhog razdvajanja proizvođačima boksita ili prefiniteljima boksita nudi priliku za obavljanje nadogradnje boksitne ore pre Bayer za poboljšanje kvalitete. Taj pristup ima mnoge prednosti, Uključujući: Smanjenje operativnih troškova rafinerije zbog manje potrošnje kaustične sode smanjenjem ulaznog reaktivnog silika; uštede energije tijekom rafiniranja zbog manjeg volumena inertnih oksida (Fe2O3, Tio2, Neaktivni SiO2) ulaska s boksitom; manji masovni dotok boksita u rafineriju, a time i manje potrebe za energijom za grijanje i pritisak; smanjenje volumena stvaranja crvenog blata (Tj., omjer crvenog blata i aluminija) uklanjanjem reaktivnog silicijevog dioksida i inertnog oksida; i, stroža kontrola kvalitete ulaznog boksita koja smanjuje poremećaje u procesu i omogućuje rafinerijama da ciljaju idealnu reaktivnu razinu silicijevog dioksida kako bi se maksimiziralo odbacivanje nečistoće. Poboljšana kontrola kvalitete nad hranom za boksit u rafineriju također maksimizira produženje rada i produktivnost. Osim toga, smanjenje volumena crvenog blata dovodi do manjih troškova obrade i zbrinjavanja te boljeg korištenja postojećih odlagališta.
Predobrada boksitne rude prije Bayerova postupka može ponuditi značajne prednosti u smislu obrade i prodaje repova. Za razliku od crvenog blata, repovi iz suhog elektrostatičkog procesa ne sadrže kemikalije i ne predstavljaju dugoročnu odgovornost za skladištenje okoliša. Za razliku od crvenog blata, suhi ostrenjači/repovi iz operacije predobrađivanja boksita mogu se koristiti u proizvodnji cementa jer ne postoji zahtjev za uklanjanje natrija, što je štetno za proizvodnju cementa. Zapravo – boksit je već uobičajena sirovina za proizvodnju portland cementa. Produljenje radnog vijeka postojećih rudnika boksita može se postići i poboljšanjem korištenja kamenoloma i maksimiziranjem oporavka.
2.0 Eksperimentalnim
2.1 Materijala
STET je proveo studije izvedivosti u 15 različitih uzoraka boksita s različitih lokacija diljem svijeta pomoću separatora stolne skale. Od tih, 7 različiti uzorci bili su
Tablica 2. Rezultat kemijske analize uzoraka boksita.
2.2 Metode
Pokusi su provedeni pomoću tribo-elektrostatskog separatora remena na klupi, u daljnjem tekstu "separator klupa". Ispitivanje stolnih razmjera prva je faza trofaznog procesa implementacije tehnologije (Vidi tablicu 3) uključujući evaluaciju na klupskim ljestvicama, pilot-testiranje i provedba komercijalnih razmjera.
Separator klupe koristi se za probir kao dokaz tribo-elektrostatičkog punjenja i za utvrđivanje je li materijal dobar kandidat za elektrostatičko dobročinstveno. Glavne razlike između svakog komada opreme prikazane su u tablici 3. Iako se oprema koja se koristi unutar svake faze razlikuje po veličini, princip operacije u osnovi je isti.
Tablica 3. Trofazni postupak implementacije pomoću STET tribo-elektrostatičke tehnologije separatora remena
| Faza | Koristi se za: | Elektroda Duljina cm | Vrsta procesa |
|---|---|---|---|
| 1- Procjena klupske vage | Kvalitativna evaluacija | 250 | Gomila |
| 2- Pilot ljestvica Testiranje | Kvantitativna procjena | 610 | Gomila |
| 3- Implementacija komercijalnog opsega | Komercijalna proizvodnja | 610 | Kontinuiran |
Kao što se može vidjeti u tablici 3, glavna razlika između separatora na stolu i separatora pilotske i komercijalne ljestvice je u tome što je duljina separatora na stolu približno 0.4 duljine pilot-razmjera i komercijalnih jedinica. Budući da je učinkovitost separatora funkcija duljine elektrode, ispitivanje na stolnim skalama ne može se koristiti kao zamjena za testiranje na pilot-ljestvici. Pilot-testiranje je potrebno kako bi se utvrdio opseg odvajanja koji stet proces može postići, i utvrditi može li stet proces ispuniti ciljeve proizvoda u skladu s danim stopama hrane za životinje. Umjesto, separator klupe upotrebljava se za odbacivanje materijala kandidata za koje je malo vjerojatno da će dokazati znatno odvajanje na pilot-razini. Rezultati dobiveni na klupi neće biti optimizirani, a uočeno odvajanje manje je od kojeg bi se opazilo na separatoru STET-a komercijalne veličine.
Ispitivanje u pilot postrojenju potrebno je prije uvođenja komercijalnih razmjera, Međutim, ispitivanja na stolnoj skali potiče se kao prva faza postupka provedbe za bilo koji materijalni. Nadalje, u slučajevima u kojima je dostupnost materijala ograničena, stolni separator pruža koristan alat za provjeru potencijalnih uspješnih projekata (Tj., projekti u kojima se ciljevi kvalitete kupaca i industrije mogu ostvariti pomoću STET tehnologije).
2.2.1 STET triboelektronstatski separator remena
U tribo-elektrostatskom separatoru remena (Slika 1 i slika 2), materijal je hranjen u tanke jaz 0.9 – 1.5 cm između dvije paralelne ravne ravne elektrode. Čestice triboelectrically naplaćuje se po interparticle kontakt. Na primjer, u slučaju uzorka boksita čiji su glavni sastojci gibssite, kaolinit i kvarcne mineralne čestice, pozitivno naplaćeno (gibssite) i negativno naplaćene (kaolinit i kvarc) privlači nasuprot elektrode. Čestice se zatim pomiču kontinuiranom pokretnom otvorenom mrežastom trakom i prenose u suprotnim smjerovima. Pojas potezi čestice uz svake elektrode prema suprotnim stranama razdjelnika. Električno polje treba samo pomicati čestice mali dio centimetra kako bi se čestica pomaknula s lijevog na desni tok.. Protustrujni protok čestica razdvajanja i kontinuirano triboelektrično punjenje sudarima čestica osigurava višestupanjsko odvajanje i rezultira izvrsnom čistoćom i oporavkom u jedinici s jednim prolazom.. Visoki pojas brzinom omogućuje vrlo visoku propusnost, do 40 tona na sat na jednom razdjelnika. Kontroliranjem raznih parametara procesa, uređaj omogućuje optimizaciju mineralne kvalitete i oporavak.
Slika 1. Shematski triboelectric trake razdjelnika
Razdjelnik je relativno jednostavna. Pojas i povezan valjci su jedini dijelovi. Elektrode su stacionarni i sastoji se od odgovarajuće izdržljivog materijala. Pojas se sastoji od plastičnog materijala. Separatora elektroda dužina je oko 6 metara (20 FT.) i širina 1.25 metara (4 FT.) za punu veličinu poslovne jedinice. Potrošnja energije manja je od 2 radne cijene po toni materijala obrađuju s većinom energije utrošene dva motora vožnje pojas.
Slika 2. Detalj odvajanje zona
Proces je potpuno suha, zahtijeva nijedan dodatni materijali i proizvodi bez otpadnih voda ili zrak emisija. Za odvajanje minerala separator pruža tehnologiju za smanjenje potrošnje vode, produljiti vijek trajanja pričuve i/ili oporaviti i ponovno obraditi repove.
Kompaktnost sustav omogućuje fleksibilnost u instalaciju dizajna. Tehnologija odvajanja tribo-elektrostatskog pojasa robusna je i industrijski dokazana te je prvi put industrijski primijenjena na preradu pepela muhe s izgaranjem ugljena u 1997. Tehnologija je učinkovita u odvajanju čestica ugljika od nepotpunog izgaranja ugljena, od staklene alumosilikatnih mineralnih čestica u letećeg pepela. Tehnologija je bila ključna u omogućavanju recikliranja pepela bogatog mineralnog muha kao zamjene cementa u betonskom proizvodnji.
Od 1995, preko 20 milijun tona pepela za muhe proizvoda prerađeno je separatorima STET-a instaliranima u SAD-u. Industrijska povijest pepela odvajanje naveden je u tablici 4.
U preradi minerala, tehnologija separatora triboelektričnog pojasa korištena je za odvajanje širokog raspona materijala, uključujući kalcit/kvarc, Talk/magnezita, i barita/kvarc.
Slika 3. Komercijalni tribo-elektrostatski separator remena
Tablica 4. Industrijska primjena odvajanja tribo-elektrostatskog pojasa za leteći pepeo.
| Korisni programi / elektrane | Lokacija | Početak komercijalnog poslovanja | Pojedinosti o objektu |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro stanice | Sjeverna Karolina SAD | 1997 | 2 Razdjelnici |
| Talen energije- Brandon Shores | Maryland SAD | 1999 | 2 Razdjelnici |
| Škotska sila- Longannet kolodvor | Škotska Velika Britanija | 2002 | 1 Razdjelnik |
| Jacksonville Electric-St.. Energetski park rijeke Johns | Florida SAD | 2003 | 2 Razdjelnici |
| Električna energija Južnog Mississippija -R.D. Sutra | Mississippi SAD | 2005 | 1 Razdjelnik |
| Novi Brunswick Power-Belledune | Novi Brunswick Kanada | 2005 | 1 Razdjelnik |
| RWE npower-Didcot stanica | Engleska Velika Britanija | 2005 | 1 Razdjelnik |
| Otok Talen Energy-Brunner | Pennsylvania SAD | 2006 | 2 Razdjelnici |
| Tampa Električno-Big Bend Stanica | Florida SAD | 2008 | 3 Razdjelnici |
| RWE npower-Aberthaw Stanica | Wales UK | 2008 | 1 Razdjelnik |
| EDF Energy-West Burton Station | Engleska Velika Britanija | 2008 | 1 Razdjelnik |
| ZGP (Lafarge Cement /Ciech Janikosoda JV) | Poljska | 2010 | 1 Razdjelnik |
| Koreja Jugoistočna Snaga- Jeongheung | Južna Koreja | 2014 | 1 Razdjelnik |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Poljska | 2018 | 1 Razdjelnik |
| Taiheiyo cementna tvrtka-Chichibu | Japan | 2018 | 1 Razdjelnik |
| Armstrong Fly Ash- Cement orla | Filipini | 2019 | 1 Razdjelnik |
| Koreja Jugoistočna Snaga- Samcheonpo | Južna Koreja | 2019 | 1 Razdjelnik |
2.2.2 Bench-scale testiranje
Provedena su standardna ispitivanja procesa oko specifičnog cilja povećanja koncentracije Al_2 O_3 i smanjenja koncentracije minerala gangue. Ispitivanja su provedena na separatoru klupe u uvjetima serije, s testiranjem provedenim u duplikatu za simulaciju stabilnog stanja, i osigurati da se svaki mogući učinak prijenosa iz prethodnog uvjeta ne smatra. Prije svakog testa, prikupljen je mali pod-uzorak sažetka sadržaja (označeno kao "Feed"). Nakon postavljanja svih varijabli operacije, materijal je ubačen u separator klupe pomoću električnog vibracijskog dodavača kroz središte separatora klupe. Uzorci su prikupljeni na kraju svakog pokusa, a težina kraja proizvoda 1 (označeno kao "E1") i kraj proizvoda 2 (označeno kao "E2") utvrđeni su na temelju ljestvice brojanja pravnih za trgovinu. Za uzorke boksita, "E2" odgovara proizvodu bogatom boksitom. Za svaki skup pod-uzoraka (Tj., Hraniti, E1 i E2) LOI, sastav glavnih oksida XRF-a, reaktivni silicijev dioksid i dostupna glinica. XRD karakterizacija provedena je na odabranim pod-uzorcima.
3.0 Rezultati i rasprava
3.1. Mineralogija uzoraka
Rezultati kvantitativnih analiza XRD-a za uzorke hrane za životinje uključeni su u tablicu 5. Većina uzoraka prvenstveno se sastojala od gibbsita i različitih količina goetite, hematit, kaolinita, i kvarc. Ilmenit i anataza također su bili vidljivi u manjim količinama u većini uzoraka.
Došlo je do promjene u sastavu minerala za S6 i S7 jer su se ti uzorci hrane za životinje prvenstveno sastojali od dijaspore s manjim količinama kalcita., hematit, Getit, boehmite, kaolinita, gibbsite, kvarc, anataza, i rutil se otkriva. Amorfna faza također je otkrivena u S1 i S4 i kretala se od približno 1 da 2 posto. To je vjerojatno bilo zbog prisutnosti smektita minerala, ili nekristalni materijal. Budući da se taj materijal nije mogao izravno izmjeriti, rezultate za te uzorke trebalo bi smatrati približnima.
3.2 Eksperimenti na klupi
Na svakom uzorku minerala proveden je niz pokusnih vožnji s ciljem maksimiziranja Al2O3 i smanjenja sadržaja SiO_2. Vrste koje se koncentriraju na proizvod bogat boksitom ukazivat će na pozitivno ponašanje punjenja. Rezultati su prikazani u tablici 6
Tablica 5. XRD analiza uzoraka hrane za životinje.
Tablica 6. Rezultati sažetka.
Ispitivanje sa STET stolnim separatorom pokazalo je značajno kretanje al2O3 za sve uzorke. Odvajanje al2O3 opaženo je za S1-5 koji su uglavnom bili gibbsite, i za S6-7 koji su uglavnom bili diaspore. osim toga, ostale glavne elemente Fe2O3, SiO2 i TiO2 pokazali su značajno kretanje u većini slučajeva. Za sve uzorke, kretanje gubitka pri paljenju (LOI) uslijedilo je kretanje Al2O3. Što se tiče reaktivnog silicijevog dioksida i dostupne glinice, za S1-5 koji su gotovo svi gibbsite (aluminijski trihidrat) vrijednosti treba uzeti u obzir na 145°C, dok za S6-7 za koji je dominantni mineral diaspora (aluminijski monohidrat) vrijednosti treba procijeniti na 235°C. Za sva ispitivanja uzoraka sa STET stolnim separatorom pokazalo se znatno povećanje dostupne glinice i značajno smanjenje reaktivnog silicijevog dioksida na proizvod za uzorke trihidrata i monohidratnog boksita. Uočeno je i kretanje glavnih mineralnih vrsta te je u nastavku grafički prikazano na slici 4.
Što se tiče mineralogije, STET stolni separator pokazao je koncentraciju vrste koja nosi glinice gibbsite i diaspore na proizvod bogat boksitom, istodobno odbacujući druge vrste gangua. Figure 5 i 6 pokazati selektivnost mineralnih faza na proizvod bogat boksitom za uzorke trihidrata i monohidrata, odnosno. Selektivnost je izračunana kao razlika između masovnog deportiranja proizvoda za svaku mineralnu vrstu i ukupnog masovnog oporavka proizvoda. Pozitivna selektivnost ukazuje na koncentraciju minerala na proizvod bogat boksitom, i cjelokupnog pozitivnog ponašanja pri punjenju. Suprotno, negativna vrijednost selektivnosti ukazuje na koncentraciju na koprodukt sklon boksitu, i cjelokupnog negativnog ponašanja pri punjenju.
Za sve trihidratne niskotemperaturne uzorke (Tj., S1, S2 i S4) kaolinit je pokazivao negativno ponašanje punjenja i bio je koncentriran na koproizvod s boksitom, dok je gibbsite bio koncentriran na proizvod bogat boksitom (Slika 5). Za sve monohidratne visokotemperaturne uzorke (Tj., S6 i S7) reaktivni minerali koji nose silicicij, kaolinit i kvarc, pokazalo je negativno ponašanje pri punjenju. Za potonje, dijaspore i boemita prijavljenih proizvodu bogatom boksitom i pokazali pozitivno ponašanje pri punjenju (Slika 6).
Slika 5. Selektivnost mineralnih faza na proizvod.
Slika 6. Selektivnost mineralnih faza na proizvod.
Mjerenja dostupne glinice i reaktivnog silicijevog dioksida pokazuju značajno kretanje. Za boksite niske temperature (S1-S5), količina reaktivnog silicijeva dioksida prisutnog po jedinici dostupne glinice smanjena je s 10-50% na relativnoj osnovi (Slika 7). Slično smanjenje uočeno je u boksitima visoke temperature (S6-S7) kao što se može vidjeti na slici 7.
Omjer boksita i glinice izračunat je kao inverzija dostupne glinice. Omjer boksita i glinice smanjen je između 8 – 26% u relativnom smislu za sve uzorke testirane (Slika 8). To je smisleno jer predstavlja jednako smanjenje masenog protoka boksita koje treba uvesti u Bayer proces..
Slika 7. Reaktivni SiO2 po jedinici dostupnog Al2O3
Slika 8. Omjer boksita i glinice.
3.3 Rasprava
Eksperimentalni podaci pokazuju da je STET separator povećao raspoloživi Al2O3, istovremeno smanjujući SiO_2 sadržaj. Slika 9 predstavlja konceptualni dijagram očekivanih koristi povezanih sa smanjenjem reaktivnog silicijevog dioksida i povećanjem dostupne glinice prije Bayer procesa. Autori računaju da bi financijska korist za rafineriju glinice bila u rasponu od $15-30 USD po toni proizvoda glinice. To odražava izbjegnutu cijenu kaustične sode izgubljene zbog de-silikatonskog proizvoda (DSP), ušteda energije od smanjenja unosa boksita u rafineriju, smanjenje proizvodnje crvenog blata i mali tok prihoda ostvaren prodajom nusitnog nusitnog nusproizvoda niskog stupnja proizvođačima cementa. Slika 9 navodi očekivane prednosti implementacije STET triboelektrostatske tehnologije kao sredine za predkoncentrataciju boksitne rude prije Bayerovog procesa.
Ugradnja postupka odvajanja STET-a za predobradu boksita mogla bi se provesti u rafineriji glinice ili u samom rudniku boksita. Međutim, STET proces zahtijeva suho mljevenje boksitnih ruda prije odvajanja, osloboditi gangue, stoga logistika brušenja i prerade boksita u rafineriji može biti jednostavnija.
Kao jednu od mogućnosti – suhi boksit bi se meljeo pomoću dobro uspostavljene tehnologije suhog mljevenja, na primjer vertikalni valjak mlin ili udarna mlin. Fino mljeveni boksit bio bi odvojen STET procesom, s proizvodom boksita visoke glinice poslanim u rafineriju glinice. Ugradnja suhog brušenja omogućila bi uklanjanje mokrog brušenja koje se tradicionalno koristi tijekom Bayerovog procesa. Pretpostavlja se da bi operativni trošak suhog brušenja bio otprilike usporediv s operativnim troškovima mokrog brušenja, pogotovo s obzirom da se mokro mljevenje koje se danas izvodi izvodi na vrlo alkalnoj smjesi, što dovodi do znatnih troškova održavanja.
Suhi niskokvalitetni boksit co-product (repovi) iz postupka odvajanja prodavao bi se proizvodnji cementa kao izvor glinice. Boksit se obično dodaje proizvodnji cementa, i suhi suproizvod, za razliku od crvenog blata, ne sadrži natrij koji bi spriječio njegovu uporabu u proizvodnji cementa. To rafineriji pruža metodu valorizacije materijala koji bi inače izašao iz procesa rafiniranja kao crveno blato, i zahtijevalo bi dugotrajno skladištenje, predstavljajući trošak.
Izračun operativnih troškova koji provode autori procjenjuje korist projekta od $27 USD po toni glinice, s glavnim utjecajima postignutim smanjenjem kaustične sode, smanjenje crvenog blata, valorizacija koproizvoda i ušteda goriva zbog manjeg volumena boksita u rafineriji. Stoga 800,000 tona godišnje rafinerija bi mogla očekivati financijsku korist od $21 M USD godišnje (Vidi sliku 10). Ovom se analizom ne uzimaju u obzir potencijalne uštede od smanjenja uvoznih ili logističkih troškova boksita, što bi moglo dodatno poboljšati povrat projekta.
Slika 10. Prednosti reaktivnog smanjenja silicijevog dioksida i dostupnog povećanja glinice.
4.0 Zaključci
U sažetom, suha obrada s STET separatorom nudi mogućnosti za generiranje vrijednosti za proizvođače boksita i rafinere. Predobrada boksita prije rafiniranja smanjit će kemijske troškove, sniziti volumen generiranog crvenog blata i minimizirati procesne uznemire. STET tehnologija mogla bi omogućiti boksitnim prerađivačima da nemetalurški razred pretvore u boksit metalurškog stupnja - što bi moglo smanjiti potrebu za uvezenim boksitom i/ili produljiti vijek trajanja resursa kamenoloma. Stet proces bi se također mogao provesti za stvaranje kvalitetnijeg nemeturškog stupnja i metalurškog boksita, i nusitnih nusproizvoda klase cementa prije Bayerovog procesa.
Stet proces zahtijeva malu predobradu minerala i radi s velikim kapacitetom – do 40 tonovi na sat. Potrošnja energije manja je od 2 kilovatsati po toni obrađenog materijala. Nadalje, STET proces je potpuno komercijalizirana tehnologija u preradi minerala, stoga ne zahtijeva razvoj nove tehnologije.
Reference
1. Bergsdal, Håvard, Anders H.. Strømman, i Edgar G.. Hertwich (2004), “Aluminijska industrija-okoliš, tehnologija i proizvodnja”.
2. Ba5, Subodh K., i Weimin Yin (2007), “Svjetska aluminijska ekonomija: Trenutno stanje industrije” JOM 59.11, pp. 57-63.
3. Vincent G.. Brežuljak & Errol D. Sehnke (2006), "Boksit", u industrijskim mineralima & Stijene: Roba, Tržišta, i koristi, Društvo za rudarstvo, Metalurgija i istraživanje d.d., Englewood, CO, pp. 227-261.
4. Evans, Znanje (2016), “Povijest, Izazove, i novi razvoj u upravljanju i uporabi ostataka boksita”, Časopis za održivu metalurgiju 2.4, pp. 316-331
5. Gendron, Robin S., Mats Ingulstad, i Espen Storli (2013), "Aluminijska ruda: političko gospodarstvo globalne industrije boksita", UBC tisak.
6. Crijevo, H. R. (2016), “Mineralogija boksita”, Osnovna očitanja u lakim metalima, Springer, Cham, pp. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, i dr.. (2001),”Mineralogija boksita za proizvodnju talionice", JOM 53.12, pp. 36-40.
8. Brežuljak, V. G., i R. J. Robson (2016), “Klasifikacija boksita sa stajališta tvornice Bayer”, Osnovna očitanja u lakim metalima, Springer, Cham, pp. 30-36.
9. Songqing, Gu (2016). “Kineski boksit i njegovi utjecaji na proizvodnju glinice u Kini”, Osnovna očitanja u lakim metalima, Springer, Cham, pp. 43-47.
10. Habashi, Fathi (2016) “Sto godina Bayer procesa za proizvodnju glinice” Osnovna očitanja u lakim metalima, Springer, Cham, pp. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore, i A. R. Carr (2016) “Osnovna načela Bayer dizajna procesa”, Osnovna očitanja u lakim metalima, Springer, Cham, pp. 100-117.
12. Anich, Ivan, i dr.. (2016), “Tehnološki plan za glinice”, Osnovna očitanja u lakim metalima. Springer, Cham, pp. 94-99.
13. Liu, Wanchao, i dr.. (2014), “Procjena utjecaja na okoliš, upravljanje i korištenje crvenog blata u Kini”, Časopis za čišću proizvodnju 84, pp. 606-610.
14. Evans, Znanje (2016), “Povijest, Izazove, i novi razvoj u upravljanju i uporabi ostataka boksita”, Časopis za održivu metalurgiju 2.4, pp. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, i Yonggui Wu (2007), “Karakterizacija crvenog blata izvedena iz kombiniranog Bayer procesa i metode kalcinacije boksita”, Časopis za opasne materijale 146.1-2, pp. 255-261.
16. SAD. Geološko istraživanje (USGS) (2018), "Boksit i glinica", u Statistici boksita i glinice te informacije.
17. Paramguru, R. K., P. C. Rath, i V.. N. Misra (2004), “Trendovi u korištenju crvenog blata - pregled”, Prerada minerala & Ekstraktivni metal. Rev. 2, pp. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Pregled metoda električnog odvajanja, Dio 1: Temeljni aspekti, Minerala & Metalurška obrada", Vol. 17, ne. 1, str. 23–36.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Pregled metoda električnog odvajanja, Dio 2: Praktična razmatranja, Minerala & Metalurška obrada", Vol. 17, ne. 1, str. 139–166.
20. Ralston O. (1961), Elektrostatsko odvajanje miješanih granularnih krutih tvari, Izdavačka kuća Elsevier, bez ispisa.
