Pasirinkite kalbą:
ST įranga & Technologijos UAB (STET) tribo-elektrostatinis diržų separatorius idealiai tinka labai gerai (<1µm) vidutiniškai šiurkštus (500µm) mineralinės dalelės, su labai dideliu pralaidumu. Eksperimentiniai duomenys parodė STET separatoriaus gebėjimą gauti naudos iš boksito mėginių didinant turimą aliuminio oksidą ir tuo pačiu sumažinant reaktyvųjį ir bendrą silicio dioksidą. STET technologija pateikiama kaip būdas atnaujinti ir iš anksto koncentruoti boksito nuosėdas, skirtas naudoti aliuminio oksido gamyboje. Sausas perdirbimas STET separatoriumi sumažins naftos perdirbimo gamyklos veiklos sąnaudas dėl mažesnio kaustinės sodos suvartojimo, energijos taupymas dėl mažesnio inertinių oksidų kiekio ir aliuminio oksido perdirbimo gamyklų likučių kiekio sumažėjimo (ARR arba raudonas purvas). be to, STET technologija gali pasiūlyti aliuminio oksido rafinavimo įmonėms kitą naudą, įskaitant padidėjusius karjerų rezervus, raudono purvo šalinimo vietos gyvavimo pratęsimas, ir pailginti esamų boksito kasyklų eksploatavimo laiką, gerinant karjerų naudojimą ir maksimaliai padidinant regeneravimą. STET proceso metu pagamintas be vandens ir cheminių medžiagų pagamintas paruošiamosios medžiagos produktas gali būti naudojami cemento gamybai dideliais kiekiais be išankstinio apdorojimo, priešingai nei raudonasis purvas, kurio naudingas pakartotinis.
1.0 Įvadas
Aliuminio gamyba yra labai svarbi kasybos ir metalurgijos pramonei ir labai svarbi įvairioms pramonės šakoms [1-2]. Nors aliuminis yra labiausiai paplitęs metalinis elementas, randamas žemėje, iš viso apie 8% žemės plutos, kaip elementas jis yra reaktyvus ir todėl neatsiranda natūraliai [3]. Taigi, aliuminio turtinga rūda turi būti rafinuota, kad būtų galima gaminti aliuminio oksidą ir aliuminį, dėl to susidaro daug likučių [4]. Kadangi boksito telkinių kokybė pasaulyje mažėja, likučių susidarymas didėja, kelia iššūkių aliuminio oksido ir aliuminio gamybos pramonei perdirbimo sąnaudų požiūriu, šalinimo išlaidos ir poveikis aplinkai [3].
Pagrindinė pradinė aliuminio rafinavimo medžiaga yra boksitas, pagrindinis pasaulyje komercinis aliuminio šaltinis [5]. Boksitas yra prisodrinta aliuminio hidroksido nuosėdinė uoliena, pagaminti iš uolienų, turinčių daug geležies oksidų, laterizacijos ir oro sąlygų, aliuminio oksidai, arba abu, kurių sudėtyje yra kvarco ir molio, pvz., kaolino [3,6]. Boksito uolienos daugiausia susideda iš aliuminio mineralų gibbsite (Al(OH)3), boehmite (γ-AlO(OH)) ir diaspora (α-AlO(OH)) (Lentelė 1), ir paprastai sumaišomas su dviem geležies oksidais goethite (Feo(OH)) ir hematitas (Fe2O3 (Netoli 2004 02), aliuminio molio mineralinis kaolinitas, nedideli anatazės ir (arba) titanijos kiekiai (TiO2), ilmenitas (FeTiO3) ir kitos priemaišos nedideliais arba mikroelementų kiekiais [3,6,7].
Terminai trihidratas ir monohidratas paprastai vartojami pramonėje, siekiant atskirti įvairių rūšių boksitą. Boksitas, kuris yra visiškai arba beveik visi gibbsite guolis vadinamas trihidrato rūdos; jei boehmite arba diaspora yra dominuojantys mineralai, tai vadinama monohidrato rūda [3]. Gibbsite ir boehmite mišiniai yra paplitę visų tipų boksiuose, boehmite ir diaspora rečiau, ir gibbsite ir diaspore retas. Kiekvienas boksito rūdos tipas kelia savų iššūkių, susijusių su naudingųjų iškasenų perdirbimu ir naudingu aliuminio oksido susidarymu [7,8].
Lentelė 1. Gibbsite cheminė sudėtis, Boehmite ir Diaspore [3].
| Cheminė sudėtis | Gibbsite AL(OH)3 arba Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(OH) arba Al2O3.H2O | Diaspora ALO(OH) arba Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (OH) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Boksito indėliai plinta visame pasaulyje, dažniausiai pasitaiko atogrąžų ar subtropikų regionuose [8]. Metalurgijos ir ne metalurgijos rūšies rūdų boksito kasyba yra analogiška kitų pramoninių mineralų kasybai. Paprastai, boksito nauda arba gydymas apsiriboja gniuždymu, Sijojimo, Skalbimo, ir žalios rūdos džiovinimas [3]. Flotacija buvo naudojama tam tikroms žemos kokybės boksito rūdoms atnaujinti, tačiau ji neįrodė labai selektyviai atmesti kaolinite, pagrindinis reaktyviojo silicio dioksido šaltinis, ypač trihidrato boksitai [9].
Didžioji dalis pasaulyje pagaminto boksito naudojama kaip pašaras aliuminio oksido gamybai per "Bayer" procesą, drėgno cheminio šarminio išplovimo metodas, kai Al_2 O_3 ištirpinamas iš boksito uolienos, naudojant kaustinės sodos turtingą tirpalą esant aukštesnei temperatūrai ir slėgiui [3,10,11]. Vėliau, didžioji aliuminio oksido dalis naudojama kaip pašaras aliuminio metalo gamybai per Hall-Héroult procesą, kuris apima elektrolitinį aliuminio oksido sumažinimą kriolito vonioje (Na3AlF6). Tai užtrunka apie 4-6 tonų džiovinto boksito gaminti 2 t aliuminio oksido, kuris savo ruožtu duoda 1 t aliuminio metalo [3,11].
"Bayer" procesas pradedamas sumaišant nuplautą ir smulkiai sumaltą boksitą su išplovimo tirpalu. Gautos srutos, kuriose yra 40-50% kietosios medžiagos tada spaudžiamos ir šildomos garais. Šiame etape kai kurie aliuminio oksidai ištirpinami ir sudaro tirpų natrio aluminatą (NaAlo2), tačiau dėl reaktyviojo silicio dioksido, sudėtingas natrio aliuminio silikatas taip pat nusodina, o tai reiškia aliuminio oksido ir sodos praradimą. Gautos srutos plaunamos, ir susidariusių likučių (t. y., raudonas purvas) yra dekantuotas. Tada natrio aliuminis nusodinamas kaip aliuminio trihidratas (Al(OH)3) sėjos būdu. Gautas kaustinės sodos tirpalas pakartotinai apcirkuojamas į išplovimo tirpalą. Galiausiai, filtruotas ir plaunamas kietojo aliuminio oksido trihidratas kūrenamas arba kalcinuojamas aliuminio oksidui gaminti [3,11].
Išplovimo temperatūra gali svyruoti nuo 105 °C iki 290 °C, o atitinkamas slėgis svyruoja nuo 390 kPa į 1500 kPa. Žemesnės temperatūros intervalai naudojami boksitui, kuriame beveik visi turimi aliuminio oksidai yra kaip gibbsite. Aukštesnė temperatūra yra reikalinga kastiepositsst boksitas, turintis didelį procentą boehmite ir diaspore. Esant 140 °C ar žemesnei temperatūrai, šarminiame sodos tirpale tirpsta tik gibbsite ir kaolinų grupės, todėl tokia temperatūra yra tinkamiausia trihidrato aliuminio oksido apdorojimui . Esant aukštesnei kaip 180 °C temperatūrai aliuminio oksidas, esantis kaip trihidratas ir monohidratas, yra regeneruojamas tirpale ir molis bei laisvas kvarcas tampa reaktyvūs [3]. Veikimo sąlygos, pvz., temperatūra, slėgio ir reagento dozavimui įtakos turi boksito tipas, todėl kiekviena aliuminio oksido perdirbimo įmonė yra pritaikyta tam tikro tipo boksito rūdai.. Brangios kaustinės sodos praradimas (Naoh) raudonojo purvo susidarymas yra susijęs su rafinavimo procese naudojamo boksito kokybe.. Apskritai, kuo mažesnis Al_2 O_3 kiekis boksite, kuo didesnis raudonojo purvo kiekis, kuris bus generuojamas, kadangi ne Al_2 O_3 fazės atmetamos kaip raudonas purvas. be to, kuo didesnis kaolinito arba reaktyviojo silicio dioksido kiekis boksite, daugiau raudonojo purvo bus sukurta [3,8].
Aukštos kokybės boksite yra iki 61% Al_2 O_3, ir daugelis veikiančių boksito nuosėdų , paprastai vadinamų ne metalurgijos- yra gerokai žemiau šio, kartais taip mažai, kaip 30-50% Al_2 O_3. Kadangi norimas produktas yra didelio grynumo
Al_2 O_3, likę boksito oksidai (Fe2O3 (Netoli 2004 02, SiO2 (Netoli s, kad, TiO2, organinė medžiaga) atskiriami nuo Al_2 O_3 ir atmetami kaip aliuminio oksido perdirbimo gamyklos likučiai (ARR) arba raudonas purvas per "Bayer" procesą. Apskritai, žemesnės kokybės boksitas (t. y., mažesnis Al_2 O_3 turinys) daugiau raudonojo purvo, kuris susidaro vienai aliuminio oksido produkto tonai. be to, net kai kurie Al_2 O_3 turintys mineralų, ypač kaolinitas, sukelti nepageidaujamas šalutinis reakcijas rafinavimo proceso metu ir padidinti raudonojo purvo susidarymą, taip pat brangios kaustinės sodos cheminės medžiagos praradimas, didelės kintamos išlaidos boksito rafinavimo procese [3,6,8].
Raudonasis purvas arba ARR yra didelis ir teirmetis iššūkis aliuminio pramonei [12-14]. Raudoname purve yra daug liekamosios šarminės cheminės medžiagos, likusios rafinavimo procese, ir yra labai šarminis, dažnai su pH 10 – 13 [15]. Jis generuojamas dideliais kiekiais visame pasaulyje - pagal USGS, apskaičiuota pasaulinė aliuminio oksido gamyba buvo 121 milijonai tonų 2016 [16]. Dėl to apskaičiuota, kad 150 tonų raudonojo purvo, susidarančio per tą patį laikotarpį [4]. Nepaisant vykdomų mokslinių tyrimų, raudonasis purvas šiuo metu turi mažai komerciškai perspektyvių kelių naudingam pakartotiniam naudojimui. Apskaičiuota, kad labai mažai raudonojo purvo yra naudingai pakartotinai naudojama visame pasaulyje [13-14]. Vietoj to, raudonasis purvas pumpuojamas iš aliuminio oksido perdirbimo gamyklos į saugojimo talpas arba sąvartynus, kur jis saugomas ir stebimas didelėmis sąnaudomis [3]. Todėl, galima pateikti ir ekonominį, ir aplinkosauginį argumentą dėl boksito kokybės gerinimo prieš rafinuojant, visų pirma, jei tokį pagerėjimą galima atlikti taikant mažai energijos naudojančius fizinio atskyrimo metodus,.
Nors manoma, kad boksito atsargos truks daugelį metų, mažėja rezervų, kurie gali būti ekonomiškai pasiekiami, kokybė [1,3]. Rafinavimo įmonėms, kurie apdoroja boksitą, kad aliuminio oksidas, ir galiausiai aliuminio metalas, tai yra iššūkis, turintis tiek finansinį poveikį, tiek poveikį aplinkai
Sausi metodai, pvz., elektrostatinis atskyrimas, gali būti įdomūs boksito pramonei prieš boksito išankstinę koncentraciją prieš Bayer procesą. Elektrostatinio atskyrimo metodai, naudojanti kontaktą, arba tribo-elektrinis, apmokestinimas yra ypač įdomus, nes jie gali atskirti įvairius mišinius, kurių sudėtyje yra laidžių, Izoliacinės, ir pusiau laidžių dalelių. Tribo-elektrinis įkrovimas įvyksta, kai atskiras, nepanašios dalelės susiduria viena su kita, arba su trečiuoju paviršiumi, dėl to atsiranda paviršiaus krūvio skirtumas tarp dviejų dalelių tipų. Įkrovimo skirtumo ženklas ir dydis iš dalies priklauso nuo elektronų afiniteto skirtumo (arba darbo funkcija) tarp dalelių tipų. Atskyrimas gali būti pasiektas naudojant išorėje taikomą elektrinį lauką.
Šis metodas buvo naudojamas pramoniniu būdu vertikaliuose laisvo kritimo tipo separatoriuose. Laisvo kritimo separatoriuose, dalelės pirmą kartą įgyja įkrovą, tada sumažėja gravitacija per įtaisą su priešingais elektrodais, kurie taiko stiprų elektrinį lauką, kad nukreiptų dalelių trajektoriją pagal jų paviršiaus krūvio ženklą ir dydį [18]. Laisvo kritimo separatoriai gali būti veiksmingi šiurkščioms dalelėms, tačiau nėra veiksmingi tvarkant smulkeseses 0.075 į 0.1 mm [19-20]. Vienas iš perspektyviausių naujų pokyčių sausų mineralų atskyrimo yra tribo-elektrostatinis diržo separatorius. Ši technologija išplėtė dalelių dydžio diapazoną iki smulkesnių dalelių nei įprastos elektrostatinio atskyrimo technologijos, į diapazoną, kuriame praeityje buvo sėkminga tik flotacija.
Tribo-elektrostatinis atskyrimas naudoja elektros krūvio skirtumus tarp medžiagų, pagamintų dėl paviršiaus sąlyčio arba triboelektrinio įkrovimo. Supaprastintais būdais, kai dvi medžiagos liečiasi, medžiaga, turinti didesnį afinitetą elektrosui, gauna elektronus, todėl pasikeičia neigiamai, o medžiaga su mažesniu elektronų afinitetu įkrauna teigiamą.
ST įranga & Technologijos (STET) tribo-elektrostatinis diržo separatorius siūlo naują naudos būdą iš anksto koncentruoti boksito rūdas. STET sauso atskyrimo procesas suteikia boksito gamintojams arba boksito rafinavimo įmonėms galimybę atlikti boksito rūdos modernizavimą prieš Bayer procesą, siekiant pagerinti kokybę. Šis metodas turi daug privalumų, Įskaitant: Naftos perdirbimo įmonės veiklos sąnaudų sumažėjimas dėl mažesnio kaustinės sodos suvartojimo mažinant sąnaudų reaktyviojo silicio dioksido kiekį; energijos taupymas rafinavimo metu dėl mažesnio inertinių oksidų kiekio (Fe2O3, Tio2, Ne reaktyvus SiO2) įėjimas su boksitu; mažesnis boksito masės srautas į naftos perdirbimo gamyklą, todėl mažesnis energijos poreikis šildyti ir spausti; raudonojo purvo susidarymo apimties sumažėjimas (t. y., raudonojo purvo ir aliuminio oksido santykis) pašalinant reaktyvųjį silicio dioksidą ir inertinį oksidą; ir, griežtesnė įvesties boksito kokybės kontrolė, kuri sumažina proceso sutrikimus ir leidžia rafinavimo įmonėms nukreipti idealų reaktyviojo silicio dioksido kiekį, kad būtų maksimaliai padidintas priemaišų atmetimas. Geresnė boksito pašarų kokybės kontrolė naftos perdirbimo gamykloje taip pat maksimaliai padidina veikimo laiką ir produktyvumą. Be to, sumažėjus raudonojo purvo kiekiui, sumažėja apdorojimo ir šalinimo išlaidos ir geriau panaudojami esami sąvartynai.
Išankstinis boksito rūdos apdorojimas prieš "Bayer" procesą gali suteikti didelių pranašumų perdirbant ir parduodant uodegas. Skirtingai nuo raudono purvo, sauso elektrostatinio proceso uodegose nėra cheminių medžiagų ir tai nėra ilgalaikė atsakomybė už aplinkos saugojimą. Skirtingai nuo raudono purvo, sausi paruošiamieji produktai ir (arba) uodegos iš boksito pirminio apdorojimo operacijos gali būti naudojami cemento gamyboje, nes nereikalaujama pašalinti natrio, kuris kenkia cemento gamybai. Tiesą sakant – boksitas jau yra bendra portlandcementio gamybos žaliava. Esamų boksito kasyklų eksploatavimo trukmės pratęsimas taip pat gali būti pasiektas gerinant karjerų naudojimą ir maksimaliai padidinant regeneravimą.
2.0 Eksperimentinės
2.1 Medžiagų
STET atliko išankstines galimybių studijas 15 skirtingų boksito mėginių iš skirtingų pasaulio vietų, naudojant stendo skalės separatorių. Iš šių, 7 skirtingi mėginiai buvo
Lentelė 2. Cheminės analizės rezultatas boksito mėginiai.
2.2 Metodai
Eksperimentai buvo atlikti naudojant stendo skalės tribo-elektrostatinio diržo separatorių, toliau vadinamas "stendo separatoriumi". Stendo masto bandymai yra pirmasis trifazio technologijų diegimo proceso etapas (Žiūrėkite lentelę 3) įskaitant stendo masto vertinimą, bandomieji bandymai ir komercinio masto įgyvendinimas.
Stendo separatorius naudojamas tribo-elektrostatinio įkrovimo įrodymams patikrinti ir nustatyti, ar medžiaga yra geras elektrostatinės naudos kandidatas. Pagrindiniai kiekvienos įrangos skirtumai pateikti lentelėje 3. Nors kiekviename etape naudojama įranga skiriasi dydžiu,, veikimo principas iš esmės yra tas pats.
Lentelė 3. Trifazis įgyvendinimo procesas naudojant STET tribo-elektrostatinio diržo separatoriaus technologiją
| Fazė | Naudojamas: | Elektrodas Ilgis cm | Proceso tipas |
|---|---|---|---|
| 1- Stendo skalės vertinimas | Kokybinis vertinimas | 250 | Paketinę |
| 2- Bandomoji skalė Testavimas | Kiekybinis vertinimas | 610 | Paketinę |
| 3- Komercinio masto įgyvendinimas | Komercinė gamyba | 610 | Nuolat |
Kaip matyti iš lentelės 3, pagrindinis skirtumas tarp stendo separatoriaus ir bandomojo masto bei komercinio masto separatorių yra tas, kad stendo separatoriaus ilgis yra maždaug 0.4 didesnis už bandomojo masto ir komercinio masto vienetų ilgį. Kadangi separatoriaus efektyvumas yra elektrodo ilgio funkcija, stendo masto bandymai negali būti naudojami kaip bandomojo masto bandymų pakaitalas. Bandomieji bandymai yra būtini siekiant nustatyti atskyrimo mastą, kurį STET procesas gali pasiekti, ir nustatyti, ar STET procesas gali atitikti produkto tikslus pagal nurodytas pašarų. Vietoj to, stendo separatorius naudojamas atmesti kandidatines medžiagas, kurios greičiausiai neįrodys jokio reikšmingo atskyrimo bandomojo masto lygmeniu. Rezultatai, gauti stendo skalėje, nebus optimizuoti, ir stebimas atskyrimas yra mažesnis, nei būtų laikomasi komercinio dydžio STET separatoriuje.
Bandymai bandomajame įrenginiuose yra būtini prieš diegiant komerciniu mastu, Tačiau, bandymas stendo skalėje skatinamas kaip pirmasis bet kurios konkrečios medžiagos įgyvendinimo proceso etapas. Be to, tais atvejais, kai medžiagų prieinamumas yra ribotas, stendo separatorius yra naudinga priemonė galimiems sėkmingiems projektams tikrinti (t. y., projektai, kuriuose klientų ir pramonės kokybės tikslai gali būti pasiekti naudojant STET technologiją).
2.2.1 STET Triboelectrostatic diržo separatorius
Tribo-elektrostatinio diržo separatoriuje (Paveikslas 1 ir paveikslas 2), medžiaga patenka į ploną tarpą 0.9 – 1.5 cm tarp dviejų lygiagrečių obliavimo elektrodų. Dalelės triboelectrically įkraunamos tarpdalelių sąlyčio. Pavyzdžiui, boksito mėginio, kurio pagrindinės sudedamosios dalys yra gibssite, atveju, kaolinito ir kvarco mineralinės dalelės, teigiamai įkrautas (gibssite) ir neigiamai įkrautas (kaolinitas ir kvarcas) traukia į elektrodai priešais. Tada dalelės nuvalomos nuolat judančio atviro tinklo diržu ir perduodamos priešingomis kryptimis. Juosta juda greta kiekvieno elektrodo link priešingose galų separatoriaus dalelių. Elektrinis laukas turi perkelti daleles tik nedidelę centimetro dalį, kad perkeltų dalelę iš kairės į dešinę judantį srautą. Atsvaros srovės srautas skiriamųjų dalelių ir nuolatinis triboelektrinis įkrovimas dalelių susidūrimų metu užtikrina daugiapakopį atskyrimą ir užtikrina puikų grynumą ir atsigavimą vieno praėjimo įrenginyje. Didelis juostos greitis leidžia taip pat labai aukšto našumo, iki 40 tonos per valandą ant vieno skyriklį. Reguliuojant įvairių proceso parametrų, prietaisas leidžia optimizuoti mineralinę rūšį ir regeneravimą.
Paveikslas 1. Triboelektrinio diržo separatoriaus schema
Separatoriaus dizainas yra gana paprastas. Diržas ir susijusios volai yra vos judančias. Į elektrodai yra stacionarus ir kurį sudaro atitinkamai tvirtos medžiagos. Diržas pagamintas iš plastikinės medžiagos. Separatoriaus elektrodo ilgis yra maždaug 6 matuokliai (20 metrų.) ir plotis 1.25 matuokliai (4 metrų.) viso dydžio komerciniams vienetams. Energijos suvartojimas yra mažesnis nei 2 kilovatvalandžių už toną perdirbtą su dauguma du variklius, važiavimo juostos suvartojama galia.
Paveikslas 2. Išsami informacija apie atskyrimo zoną
Šis procesas yra visiškai sausas, nereikalauja jokių papildomų medžiagų ir negamina jokių nuotekų ar oro teršalų. Mineralinių medžiagų atskyrimo separatorius suteikia technologiją vandens naudojimui sumažinti, pratęsti rezervo galiojimo laiką ir (arba) susigrąžinti ir perdirbti atliekų.
Sistemos kompaktiškumas leidžia lanksčiai projektuoti montavimo dizainą. Tribo-elektrostatinė diržų atskyrimo technologija yra tvirta ir pramoniniu požiūriu įrodyta ir pirmą kartą buvo taikoma pramoniniu būdu apdorojant akmens anglių degimo lakiuosius pelenus 1997. Ši technologija veiksmingai atskiria anglies daleles nuo nepilno anglies deginimo, iš stiklinių aliuminio mineralų dalelių lakiosiose pelenuose. Ši technologija padėjo perdirbti mineralų turinčius lakiuosius pelenus kaip cemento pakaitalą betono gamyboje.
Nuo 1995, per 20 jav įrengtuose STET separatoriuose buvo perdirbta milijonai tonų produkto lakiųjų pelenų. Pramoninis skraidančio pelenų atskyrimo istorija yra nurodytas lentelėje 4.
Mineralų perdirbime, triboelektrinio diržo separatoriaus technologija buvo naudojama įvairioms medžiagoms atskirti, įskaitant kalcitą ir (arba) kvarcą, talkas /magnezitas, ir baritas /kvarcas.
Paveikslas 3. Komercinis tribo-elektrostatinis diržo separatorius
Lentelė 4. Pramoninis tribo-elektrostatinio diržo atskyrimo taikymas lakiesiems pelenams.
| Įrankis / elektrinė | Vieta | Komercinės veiklos pradžia | Išsami įrenginio informacija |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro stotis | Šiaurės Karolina Jungtinės Amerikos Valstijos | 1997 | 2 Separatoriai |
| Talen energijos- Brandono krantai | Merilendas Jungtinės Amerikos Valstijos | 1999 | 2 Separatoriai |
| Škotijos galia- Longannet stotis | Škotija Lietuva | 2002 | 1 Separatorius |
| Jacksonville Electric-St. Džonso upės galios parkas | Floridos Jungtinės Amerikos Valstijos | 2003 | 2 Separatoriai |
| Pietų Misisipės elektros energija -R.D. Rytoj | Mississippi Jungtinės Amerikos Valstijos | 2005 | 1 Separatorius |
| Naujasis Brunswick Power-Belledune | Naujoji Brunsviko Kanada | 2005 | 1 Separatorius |
| RWE npower-Didcot stotis | Anglija Lietuva | 2005 | 1 Separatorius |
| Talen Energy-Brunner salos stotis | Pennsylvania Jungtinės Amerikos Valstijos | 2006 | 2 Separatoriai |
| Tampa Elektros-Big Bend stotis | Floridos Jungtinės Amerikos Valstijos | 2008 | 3 Separatoriai |
| RWE npower-Aberthaw stotis | Velsas Lietuva | 2008 | 1 Separatorius |
| EDF Energy-West Burton stotis | Anglija Lietuva | 2008 | 1 Separatorius |
| ZGP (Lafarge Cement /Ciech Janikosoda JV) | Lenkija | 2010 | 1 Separatorius |
| Korėja Pietryčių galia- Yeongheung | Pietų Korėja | 2014 | 1 Separatorius |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Lenkija | 2018 | 1 Separatorius |
| Taiheiyo cemento kompanija-Chichibu | Japonija | 2018 | 1 Separatorius |
| Armstrongas Skristi Pelenai- Erelio cementas | Filipinai | 2019 | 1 Separatorius |
| Korėja Pietryčių galia- Samcheonpo | Pietų Korėja | 2019 | 1 Separatorius |
2.2.2 Stendo masto bandymai
Siekiant padidinti Al_2 O_3 koncentraciją ir sumažinti gangue mineralų koncentraciją, buvo atlikti standartiniai proceso bandymai. Bandymai buvo atlikti stendo separatoriuje partijos sąlygomis, bandymai atliekami dviem egzemplioriais, siekiant imituoti pastovią būseną, ir užtikrinti, kad nebūtų atsižvelgta į bet kokį galimą perkėlimo iš ankstesnės sąlygos poveikį,. Prieš kiekvieną bandymą, buvo paimtas nedidelis pašarų parae mėginys (pavadintas "Pašarai"). Nustatę visus operacijos kintamuosius, medžiaga buvo tiekiama į stendo separatorių naudojant elektrinį vibracinį tiektuvą per stendo separatoriaus centrą. Mėginiai buvo paimti kiekvieno eksperimento pabaigoje, o produkto 1 (pavadinta "E1") ir produkto pabaiga 2 (pavadinta "E2") buvo nustatyti taikant teisinio prekybos skaičiavimo skalę. Boksito mėginiams, "E2" atitinka daug boksito turinčio produkto. Kiekvienam pavyzdžių rinkiniui (t. y., Pašarų, E1 ir E2) LOI, pagrindinių oksidų sudėtis XRF, reaktyvusis silicio dioksidas ir galimas aliuminio oksidas buvo nustatyti. XRD apibūdinimas buvo atliktas su pasirinktais antriniais pavyzdžiais.
3.0 Rezultatai ir diskusija
3.1. Mėginiai Mineralogija
Pašarų mėginių kiekybinių KSD tyrimų rezultatai įtraukti į lentelę 5. Daugumą mėginių visų pirma sudarė gibbsite ir įvairaus kiekio goethite, Hematitas, kaolinitas, ir kvarcas. Ilmenitas ir anatazė taip pat buvo akivaizdūs nedideliais kiekiais daugumoje mėginių.
Pasikeitė S6 ir S7 mineralinė sudėtis, nes šiuos pašarų mėginius visų pirma sudarė diasporos su nedideliais kalcito kiekiais, Hematitas, goethite, boehmite, kaolinitas, gibbsite, kvarcas, anatazė, ir rutile aptinkamas. Amorfinė fazė taip pat buvo aptikta S1 ir S4 ir svyravo nuo maždaug 1 į 2 Procentų. Taip tikriausiai buvo dėl to, kad yra smectite mineralų, arba nekristalinė medžiaga. Kadangi šios medžiagos nebuvo galima tiesiogiai išmatuoti, šių mėginių rezultatai turėtų būti laikomi apytiksliais.
3.2 Stendo masto eksperimentai
Kiekvienam mineraliniam mėginiui buvo atlikta keletas bandymų, kuriais siekta maksimaliai padidinti Al2O3 kiekį ir sumažinti SiO_2 kiekį. Rūšys, sutelktos į boksito turtingą produktą, rodys teigiamą įkrovimo elgesį. Rezultatai rodomi lentelėje 6
Lentelė 5. Pašarų mėginių XRD analizė.
Lentelė 6. Suvestinės rezultatai.
Bandymai su STET stendo separatoriumi parodė didelį Al2O3 judėjimą visuose mėginiuose. Al2O3 atskyrimas buvo pastebėtas S1-5, kurie daugiausia buvo gibbsite, taip pat S6-7, kurie daugiausia buvo diasporos. be to, kiti pagrindiniai Fe2O3 elementai, SiO2 ir TiO2 daugeliu atvejų parodė didelį judėjimą. Visiems mėginiams, uždegimo nuostolių judėjimas (LOI) stebimas Al2O3 judėjimas. Kalbant apie reaktyvųjį silicio dioksidą ir turimą aliuminio oksidą, S1-5, kurie yra beveik visi gibbsite (aliuminio trihidratas) vertės turėtų būti vertinamos 145 °C temperatūroje, o S6-7, kuriam dominuojantis mineralas yra išsaicinė (aliuminio monohidratas) vertės turėtų būti vertinamos esant 235 °C. Visų mėginių bandymai su STET stendo separatoriumi parodė, kad žymiai padidėjo turimas aliuminio oksidas ir žymiai sumažėjo reaktyvusis silicio dioksidas, taikomas produktui, tiek trihidrato, tiek monohidrato boksito mėginiams. Taip pat buvo pastebėtas pagrindinių mineralinių rūšių judėjimas, kuris grafiškai parodytas toliau 4.
Kalbant apie mineralogiją, STET stendo separatorius parodė aliuminio oksido turinčių rūšių gibbsite ir diasporos koncentraciją su daug boksito turinčiu produktu, tuo pačiu metu atmesdamas kitas gangue rūšis. Skaičiai 5 ir 6 rodyti mineralinių fazių selektyvumą daug boksito turinčio produkto trihidrato ir monohidrato mėginiams, Atitinkamai. Selektyvumas buvo apskaičiuotas kaip skirtumas tarp kiekvienos mineralinės rūšies masinio deportavimo į produktą ir bendro masės regeneravimo į produktą. Teigiamas selektyvumas rodo mineralų koncentraciją daug boksito turinčio produkto, ir bendrą teigiamą įkrovimo elgesį. Priešingai, neigiama selektyvumo vertė rodo koncentraciją boksito liesos koprodukto, ir bendrą neigiamą įkrovimo elgesį.
Visiems trihidrato žemos temperatūros mėginiams (t. y., S1, S2 ir S4) kaolinitas demonstravo neigiamą įkrovimo elgesį ir sutelkė dėmesį į boksito liesą bendrą produktą, o gibbsite sutelktas į boksito turtingą produktą (Paveikslas 5). Visiems monohidrato aukštos temperatūros mėginiams (t. y., S6 ir S7) ir reaktyvusis silicio dioksidas, turintis mineralų, kaolinitas ir kvarcas, demonstravo neigiamą įkrovimo elgseną. Pastariesiems, diaspora ir boehmite pranešė apie boksito turtingą produktą ir demonstravo teigiamą įkrovimo elgesį (Paveikslas 6).
Paveikslas 5. Mineralinių fazių selektyvumas produktui.
Paveikslas 6. Mineralinių fazių selektyvumas produktui.
Turimo aliuminio oksido ir reaktyviojo silicio dioksido matavimai rodo didelį judėjimą. Žemos temperatūros boksititai (S1-S5), reaktyviojo silicio dioksido kiekis turimo aliuminio oksido vienete buvo sumažintas nuo 10-50% santykinai (Paveikslas 7). Panašus sumažėjimas buvo pastebėtas ir aukštos temperatūros boksituose (S6-S7) kaip matyti iš paveikslo 7.
Boksito ir aliuminio oksido santykis buvo apskaičiuotas kaip atvirkštinis turimas aliuminio oksidas. Boksito ir aliuminio oksido santykis sumažėjo 8 – 26% santykinai visiems ištirtiems mėginiams (Paveikslas 8). Tai prasminga, nes tai yra lygiavertis boksito masės srauto sumažėjimas, kurį reikia šerti "Bayer" procesu.
Paveikslas 7. Reaktyvusis SiO2 už turimo Al2O3 vienetą
Paveikslas 8. Boksito ir aliuminio oksido santykis.
3.3 Diskusija
Eksperimentiniai duomenys rodo, kad STET separatorius padidino turimą Al2O3, tuo pačiu sumažindamas SiO_2 turinį. Paveikslas 9 pateikia koncepcinę numatomos naudos, susijusios su reaktyviojo silicio dioksido mažinimu ir turimų aliuminio oksidų padidėjimu prieš "Bayer" procesą, diagramą. Autoriai apskaičiavo, kad finansinė nauda aliuminio oksido perdirbėjui būtų $15-30 USD už toną aliuminio oksido produkto. Tai atspindi išvengtas išlaidas, susijusias su kaustine soda, prarasta de silicio dioksido produktu (DSP), energijos taupymas mažinant boksito patekimą į naftos perdirbimo gamyklą, raudonojo purvo gamybos sumažėjimas ir nedidelis pajamų srautas, gaunamas pardavus žemos kokybės boksito ilgalaikį produktą cemento gamintojams. Paveikslas 9 apibūdina tikėtiną STET triboelektrostatinės technologijos įgyvendinimo naudą, kaip reiškiančią iš anksto koncentruoti boksito rūdą prieš Bayer procesą.
STET atskyrimo proceso įrengimas boksito išankstiniam apdorojimui gali būti atliekamas aliuminio oksido perdirbimo gamykloje arba pačioje boksito kasykloje. Tačiau, STET procesas reikalauja sauso boksito rūdų šlifavimo prieš atskyrimą, išlaisvinti gangue, todėl boksito šlifavimo ir apdorojimo rafinavimo įmonėje logistika gali būti paprastesnė.
Kaip vieną iš variantų – sausas boksitas būtų sumaltas naudojant nusistovėjusią sauso šlifavimo technologiją, pavyzdžiui, vertikalus ritininis malūnas arba smūginis malūnas. Smulkiai sumaltas boksitas būtų atskirtas STET procesu, su aliuminio oksido boksito produktu, išsiųstu į aliuminio oksido perdirbimo gamyklą. Sauso šlifavimo įrengimas leistų pašalinti šlapią šlifavimą, tradiciškai naudojamą "Bayer" proceso metu. Daroma prielaida, kad sauso malimo veiklos sąnaudos būtų maždaug panašios į šlapiojo malimo veiklos sąnaudas, ypač atsižvelgiant į šiandien atliekamą drėgną šlifavimą, atliekamas su labai šarminiu mišiniu, dėl to patiriama didelių priežiūros išlaidų.
Sausas žemos kokybės boksito bendras produktas (uodegos) atskyrimo proceso metu būtų parduodama cemento gamybai kaip aliuminio oksido šaltinis. Boksitas paprastai pridedamas prie cemento gamybos, ir sausas bendras produktas, Skirtingai nuo raudono purvo, sudėtyje nėra natrio, kuris neleistų jo naudoti cemento gamyboje. Tai suteikia naftos perdirbimo gamyklai medžiagos vertinimo metodą, kuris priešingu atveju išeitų iš rafinavimo proceso kaip raudonas purvas, ir tam reikėtų ilgalaikio saugojimo, išlaidų atstovavimas.
Autorių atliktas veiklos sąnaudų skaičiavimas įvertina projekto naudą $27 USD už toną aliuminio oksido, su dideliu poveikiu, pasiektu mažinant kaustinę soda, Raudono purvo sumažėjimas, bendro produkto valorizavimas ir degalų taupymas dėl mažesnio boksito kiekio naftos perdirbimo gamykloje. Todėl 800,000 tonų per metus naftos perdirbimo gamykla galėtų tikėtis finansinės naudos iš $21 M USD per metus (Žr pav. 10). Šioje analizėje neatsižvelgiama į galimas santaupas mažinant boksito importo ar logistikos išlaidas., kuris gali dar labiau padidinti projekto grąžą.
Paveikslas 10. Reaktyvaus silicio dioksido mažinimo ir turimos aliuminio oksidos nauda didėja.
4.0 Išvados
Apibendrinant, sausas apdorojimas STET separatoriumi suteikia galimybių boksito gamintojams ir naftos perdirbimo įmonėms sukurti vertę. Išankstinis boksito perdirbimas prieš rafinavimą sumažins chemines išlaidas, sumažinkite susidarančių raudonojo purvo tūrį ir sumažinkite proceso sutrikimus. STET technologija galėtų leisti boksito perdirbėjams paversti ne metalurgijos klasę metalurgijos klasės boksitu, o tai galėtų sumažinti importuojamo boksito poreikį ir (arba) pailginti karjerų išteklių tarnavimo laiką.. STET procesas taip pat galėtų būti įgyvendintas siekiant sukurti aukštesnės kokybės ne metalurgijos ir metalurgijos klasės boksitą., ir cemento klasės boksito priešaliniai produktai prieš "Bayer" procesą.
STET procesas reikalauja mažai išankstinio mineralo apdorojimo ir veikia dideliu pajėgumu – iki 40 tonų per valandą. Energijos suvartojimas yra mažesnis nei 2 kilovatvalandės už toną apdorotos medžiagos. Be to, STET procesas yra visiškai komercializuota mineralų perdirbimo technologija, todėl nereikia kurti naujų technologijų.
Nuorodos
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman, ir Edgaras G.. Hertwich (2004), “Aliuminio pramonės aplinka, technologijos ir gamyba”.
2. Das, Subodh K., Ir Weimin Yin (2007), “Pasaulinė aliuminio ekonomika: Dabartinė pramonės padėtis” JOM 59.11, PP. 57-63.
3. Vincentas G.. Kalnas & Errol D. Sehnke (2006), "Boksitas", pramoniniai mineralai & Uolų: Prekių, Rinkų, ir naudoja, Kalnakasybos draugija, Metalurgija ir tyrinėjimo inc., Englewood, BENDRAI, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Istorija, Iššūkius, ir nauji boksito likučių valdymo ir naudojimo pokyčiai”, Tvarios metalurgijos žurnalas 2.4, PP. 316-331
5. Gendronas, Robinas S., Kilimėliai Ingulstad, ir Espen Storli (2013), "Aliuminio rūda: Pasaulinės boksito pramonės politinė ekonomika", UBC spauda.
6. Žarna, H. R. (2016), “Boksitų mineralogija”, Esminiai šviesos metalų rodmenys, Springer, Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”Boksito mineralogija lydyklų klasės aliuminio oksidui gaminti", JOM 53.12, PP. 36-40.
8. Kalnas, V. G., ir R. J. Robson (2016), “Boksitų klasifikacija "Bayer" gamyklos požiūriu”, Esminiai šviesos metalų rodmenys, Springer, Cham, PP. 30-36.
9. Dainų ėmimas, Gu (2016). “Kinijos boksitas ir jo įtaka aliuminio oksido gamybai Kinijoje”, Esminiai šviesos metalų rodmenys, Springer, Cham, PP. 43-47.
10. Habashi, Fathi (2016) “100 metų "Bayer" aliuminio oksido gamybos proceso” Esminiai šviesos metalų rodmenys, Springer, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore, ir A. R. Carr (2016) “Pagrindiniai "Bayer" proceso projektavimo principai”, Esminiai šviesos metalų rodmenys, Springer, Cham, PP. 100-117.
12. Anich, Ivanas, et al. (2016), “Aliuminio oksido technologijų planas”, Esminiai šviesos metalų rodmenys. Springer, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Poveikio aplinkai vertinimas, Raudonojo purvo valdymas ir panaudojimas Kinijoje”, Švaresnės gamybos žurnalas 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Istorija, Iššūkius, ir nauji boksito likučių valdymo ir naudojimo pokyčiai”, Tvarios metalurgijos žurnalas 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, ir Yonggui Wu (2007), “Raudonojo purvo, gauto iš kombinuoto "Bayer" proceso ir boksito kalcinacijos metodo, apibūdinimas”, Pavojingų medžiagų žurnalas 146.1-2, PP. 255-261.
16. Jav. Geologijos tarnyba (USGS) (2018), "Boksitas ir aliuminio oksidas", Boksito ir Aliuminio oksido statistika ir informacija.
17. Paramguru, R. K., P. C. Rath, ir V. N. Misra (2004), “Raudonojo purvo panaudojimo tendencijos - apžvalga”, Mineralinis apdorojimas & Išgaunamasis metalas. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Elektros atskyrimo metodų apžvalga, Dalis 1: Pagrindiniai aspektai, Mineralinės medžiagos & Metalurgijos apdirbimas", Vol. 17, ne. 1, 23–36 psl..
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Elektros atskyrimo metodų apžvalga, Dalis 2: Praktiniai svarstymai, Mineralinės medžiagos & Metalurgijos apdirbimas", Vol. 17, ne. 1, 139–166 psl..
20. Ralston O. (1961), Elektrostatinis mišrių granuliuotų kietųjų dalelių atskyrimas, Elsevier leidybos įmonė, nebespausdinama.
