Izvēlieties valodu:
ST aprīkojums & Tehnoloģiju LLC (STET) triboelektrostatisko jostas atdalītājs ir ideāli piemērots ļoti smalkam labdāvtnei (<1µm) līdz vidēji rupjai (500µm) minerālu daļiņas, ar ļoti augstu caurlaidspēju. Eksperimentālie rezultāti parādīja STET separatora spēju iegūt boksīta paraugus, palielinot pieejamo alumīnija oksīdu, vienlaikus samazinot reaktīvo un kopējo silīcija dioksīdu.. STET tehnoloģija tiek piedāvāta kā metode boksīta nogulšņu jaunināšanai un pirmskoncentrēšanas izmantošanai alumīnija oksīda ražošanā. Sausā apstrāde ar STET separatoru samazinās pārstrādes rūpnīcu darbības izmaksas, jo samazināsies kaustiskās sodas patēriņš, enerģijas ietaupījums, jo ir mazāks inerto oksīdu tilpums un samazinās alumīnija oksīda pārstrādes rūpnīcu atlieku tilpums (ARR vai sarkanie dubļi). turklāt, STET tehnoloģija var piedāvāt alumīnija oksīda pārstrādātājiem citas priekšrocības, tostarp palielinātas karjeru rezerves, sarkano dubļu likvidēšanas vietas kalpošanas laika pagarināšana, un pagarināts esošo boksītu raktuvju ekspluatācijas laiks, uzlabojot karjera izmantošanu un maksimāli palielinot reģenerāciju. STET procesā ražotais bezūdens un ķīmiskais produkts ir izmantojams cementa ražošanai lielos apjomos bez pirmapstrādes, atšķirībā no sarkanajiem dubļiem, kuriem ir ierobežota lietderīga atkārtota izmantošana.
1.0 Ievads
Alumīnija ražošanai ir būtiska nozīme kalnrūpniecības un metalurģijas nozarē, un tā ir būtiska dažādām nozarēm. [1-2]. Lai gan alumīnijs ir visizplatītākais metāla elements, kas atrodams uz zemes, kopā par 8% no Zemes garozas, kā elements tas ir reaktīvs un tāpēc nenotiek dabiski [3]. Tādējādi, alumīnija bagāta rūdas ir jārafinē, lai ražotu alumīnija oksīdu un alumīniju, rezultātā rodas ievērojama atlieku rašanās [4]. Boksīta noguldījumu kvalitātei visā pasaulē samazinoties, palielinās atlieku rašanās, radīt problēmas alumīnija oksīda un alumīnija ražošanas nozarei apstrādes izmaksu ziņā;, apglabāšanas izmaksas un ietekme uz vidi [3].
Primārais izejmateriāls alumīnija rafinēšanai ir boksīts, pasaulē galvenais komerciālais alumīnija avots [5]. Boksīts ir bagātināts alumīnija hidroksīda nogulumiežu iezis, izgatavots no dzelzs oksīdiem bagātu iežu laterizācijas un laika apstākļu dēļ, alumīnija oksīdi, vai abi, kas parasti satur kvarcu un mālus, piemēram, kaolīnu [3,6]. Boksīta ieži sastāv galvenokārt no alumīnija minerālu gibbsite (Al(AK)3), boehmite (γ-AlO(AK)) un diaspore (α-AlO(AK)) (Tabula 1), un parasti to sajauc ar diviem dzelzs oksīdiem goetītu (FeO(AK)) un hematīts (Fe2O3 (Fe2O3)), alumīnija māla minerālu kaolinīts, neliels daudzums anatases un/vai titānijas (TiO2), ilmenīts (FeTio3) un citi piemaisījumi nelielos vai nelielos daudzumos [3,6,7].
Terminus trihidrāts un monohidrāts rūpniecībā parasti izmanto, lai diferencētu dažādus boksīta veidus.. Boksītu, kas ir pilnīgi vai gandrīz visi gibsīta gultņi, sauc par trihidrātarūdu; ja boehmīts vai diaspore ir dominējošie minerāli, to sauc par monohidrāta rūdu [3]. Gibsīta un boehmīta maisījumi ir izplatīti visu veidu boksītos, boehmīts un diaspore retāk sastopams, un gibsītu un diaspore retu. Katrs boksīta rūdas veids rada savas problēmas attiecībā uz minerālu apstrādi un labdarību alumīnija oksīda ražošanā. [7,8].
Tabula 1. Gibbsite ķīmiskais sastāvs, Boehmite un Diaspore [3].
| Ķīmiskais sastāvs | Gibbsite AL(AK)3 vai Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(AK) vai Al2O3.H2O | Diaspore ALO(AK) vai Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (AK) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Boksīta noguldījumi tiek izplatīti visā pasaulē, galvenokārt sastopama tropu vai subtropu reģionos [8]. Gan metalurģijas, gan nemetalurģiskās kvalitātes rūdu boksīta ieguve ir analoga citu rūpniecisko minerālu ieguvei. Parasti, boksīta labinājums vai apstrāde aprobežojas ar saspiešanu, sijāšana, mazgājot, un neapstrādātas rūdas žāvēšana [3]. Flotācija ir izmantota dažu zemas kvalitātes boksīta rūdu modernizācijai, tomēr tas nav izrādījies ļoti selektīvs, noraidot kaolinītu, galvenais reaktīvā silīcija dioksīda avots, īpaši trihidrāta boksītos [9].
Lielākā daļa pasaulē ražotā boksīta tiek izmantota kā barība alumīnija oksīda ražošanai Bayer procesā, mitras ķīmiskas kodīgas izskalojuma metode, kurā Al_2 O_3 izšķīdina no boksīta ieža, izmantojot kaustisko sodu bagātu šķīdumu paaugstinātā temperatūrā un spiedienā [3,10,11]. Pēc tam, lielākā daļa alumīnija oksīda tiek izmantota kā barība alumīnija metāla ražošanai, izmantojot Hall-Héroult procesu, kas ietver alumīnija oksīda elektrolītisko samazināšanu kriolīta vannā (Na3AlF6). Tas aizņem par 4-6 tonnas kaltēta boksīta , lai ražotu 2 t alumīnija oksīda, kas savukārt dod 1 t no alumīnija metāla [3,11].
Bayer procesu uzsāk, sajaucot mazgātu un smalki samalītu boksītu ar izskalošanās šķīdumu. Iegūtā virca, kas satur 40-50% cietās daļiņas pēc tam tiek saspiestas un sildītas ar tvaiku. Šajā posmā daži alumīnija oksīds tiek izšķīdināti un veido šķīstošo nātrija aluminātu (NaAlo2), bet reaktīvā silīcija dioksīda klātbūtnes dēļ, nogulsnes nogulsnē arī komplekss nātrija alumīnija silikāts, kas nozīmē gan alumīnija oksīda, gan sodas zudumu.. Iegūto vircu mazgā, un radušās atliekas (t.i., sarkani dubļi) tiek dekantēts. Nātrija aluminate pēc tam nogulsnē kā alumīnija trihidrātu (Al(AK)3) izmantojot sēšanas procesu. Iegūtais kaustiskās sodas šķīdums tiek recirkulēts izskalošanās šķīdumā. Beidzot, filtrēto un mazgāto cieto alumīnija oksīda trihidrātu apdedzina vai kalcinē, lai iegūtu alumīnija oksīdu [3,11].
Izskalošanās temperatūra var būt no 105 °C līdz 290 °C, un atbilstošais spiediens svārstās no 390 kPa līdz 1500 kPa. Boksītam izmanto zemākas temperatūras diapazonus, kuros gandrīz visi pieejamie alumīnija oksīds ir kā gibbsite. Augstāka temperatūra ir nepieciešama, lai digedepositsst boksītu, kam ir liels procents boehmite un diaspore. Temperatūrā 140°C vai mazāk tikai gibsīta un kaolīna grupas šķīst kaustiskā sodas atsārmā, tāpēc šāda temperatūra ir ieteicama trihidrāta alumīnija oksīda apstrādei. . Temperatūrā, kas augstāka par 180°C, trihidrāta un monohidrāta alumīnija oksīds ir reģenerējams šķīdumā, un gan māli, gan brīvais kvarcs kļūst reaktīvs [3]. Ekspluatācijas apstākļi, piemēram, temperatūra, spiediena un reaģenta devu ietekmē boksīta veids, tāpēc katra alumīnija oksīda pārstrādes rūpnīca ir pielāgota noteiktam boksīta rūdas tipam.. Dārgas kaustiskās sodas zudums (Naoh) un sarkano dubļu rašanās ir saistīta ar boksīta kvalitāti, ko izmanto rafinēšanas procesā. Kopumā, jo zemāks ir boksīta Al_2 O_3 saturs, jo lielāks būs sarkano dubļu apjoms, kas tiks ģenerēts, jo ne-Al_2 O_3 fāzes tiek noraidītas kā sarkanie dubļi. turklāt, jo augstāks ir kaolinīta vai reaktīvā silīcija dioksīda saturs boksītā, jo vairāk sarkano dubļu tiks ģenerēti [3,8].
Augstas kvalitātes boksīts satur līdz 61% Al_2 O_3, un daudzas darbojošās boksīta nogulsnes , ko parasti dēvē par nemetalurģisko kategoriju- ir krietni zem šī, reizēm tik zemu kā 30-50% Al_2 O_3. Tā kā vēlamais produkts ir augstas tīrības pakāpes
Al_2 O_3, atlikušos oksīdus boksītā (Fe2O3 (Fe2O3), SiO2 SiO2, TiO2, organisks materiāls) atdala no Al_2 O_3 un izbrāķē kā alumīnija oksīda pārstrādes rūpnīcu atliekas (ARR) vai sarkanos dubļus , izmantojot Bayer procesu. Kopumā, jo zemāka kvalitāte ir boksīta (t.i., zemāks Al_2 O_3 saturs) jo vairāk sarkano dubļu, kas tiek ģenerēti uz tonnu alumīnija oksīda produkta. turklāt, pat daži Al_2 O_3 minerāli, īpaši kaolinīts, rafinēšanas procesā izraisīt nevēlamas blakusparādības un palielināt sarkano dubļu ģenerēšanos;, kā arī dārgu kaustiskā sodas ķīmiskās vielas zudumu, lielas mainīgās izmaksas boksīta rafinēšanas procesā [3,6,8].
Sarkanie dubļi vai ARR ir liels un notiekošs izaicinājums alumīnija rūpniecībai [12-14]. Sarkanie dubļi satur ievērojamus atlikušos kodīgās ķīmiskās vielas pārpalikumus rafinēšanas procesā, un ir ļoti sārmains, bieži ar pH 10 - 13 [15]. Tas tiek radīts lielos apjomos visā pasaulē – saskaņā ar USGS, aplēstā alumīnija oksīda ražošana pasaulē bija 121 miljoni tonnu 2016 [16]. Tā rezultātā tika aplēsts, ka 150 miljons tonnu sarkano dubļu, kas radušies tajā pašā periodā [4]. Neraugoties uz notiekošajiem pētījumiem,, sarkanajiem dubļiem pašlaik ir maz komerciāli dzīvotspējīgu ceļu uz lietderīgu atkārtotu izmantošanu. Tiek lēsts, ka ļoti maz sarkano dubļu tiek lietderīgi atkārtoti izmantoti visā pasaulē [13-14]. Vietā, sarkanie dubļi tiek sūknēti no alumīnija oksīda pārstrādes rūpnīcas uzglabāšanas konfiscēšanas vai poligonos, kur to uzglabā un uzrauga par lielām izmaksām [3]. Tādēļ, gan ekonomisku, gan vides argumentu var izteikt, lai uzlabotu boksīta kvalitāti pirms rafinēšanas, jo īpaši, ja šādus uzlabojumus var veikt, izmantojot zemas enerģijas fiziskās atdalīšanas paņēmienus,.
Lai gan ir sagaidāms, ka pierādītās boksīta rezerves ilgs daudzus gadus, to rezervju kvalitāte, kurām var piekļūt ekonomiski, samazinās [1,3]. Rafinētājiem, kas nodarbojas ar boksīta apstrādi, lai izgatavotu alumīnija oksīdu, un galu galā alumīnija metāls, tā ir problēma, kas ietekmē gan finansiālo, gan vides
Sausās metodes, piemēram, elektrostatiskā atdalīšana, var interesēt boksīta ražošanas nozari boksīta iepriekšējai koncentrācijai pirms Bayer procesa. Elektrostatiskās atdalīšanas metodes, kas izmanto kontaktu, vai triboelektrisks, uzlāde ir interesanta, jo tā var atdalīt dažādus maisījumus, kas satur vadošus, Izolācijas, un pusvadītošas daļiņas. Tribo-elektriskā lādēšana notiek diskrētā, atšķirīgas daļiņas saduras viena ar otru, vai ar trešo virsmu, rezultātā rodas virsmas lādiņa atšķirība starp abiem daļiņu tipiem. Lādiņa starpības zīme un lielums daļēji ir atkarīgs no elektronu afinitātes atšķirības (vai darba funkcija) starp daļiņu tipiem. Pēc tam atdalīšanu var panākt, izmantojot ārēji izmantotu elektrisko lauku.
Tehnika ir rūpnieciski izmantota vertikālos brīvā kritiena tipa atdalītājos. Brīvā kritiena atdalītājos, daļiņas vispirms iegūst uzlādi, pēc tam gravitācijas ceļā nokrīt caur ierīci ar pretējiem elektrodiem, kas izmanto spēcīgu elektrisko lauku, lai novirzītu daļiņu trajektoriju atbilstoši to virsmas lādiņa zīmei un lielumam [18]. Brīvā kritiena separatori var būt efektīvi rupjām daļiņām, bet tie nav efektīvi, rīkojoties ar daļiņām smalkāk nekā aptuveni 0.075 lai 0.1 mm [19-20]. Viens no daudzsološākajiem jaunumiem sauso minerālu atdalīšanā ir triboelektrostatisko jostu atdalītājs. Šī tehnoloģija ir paplašinājusi daļiņu izmēru diapazonu līdz smalkākai daļiņai nekā parastās elektrostatiskās atdalīšanas tehnoloģijas, diapazonā, kur iepriekš ir bijusi veiksmīga tikai peldēšana.
Triboelektrostatiskā atdalīšana izmanto elektrisko lādiņu atšķirības starp materiāliem, kas radušies virsmas saskares vai triboelektriskās uzlādes procesā. Vienkāršotā veidā, , kad divi materiāli ir saskarē, materiāls ar augstāku afinitāti pret elektroiem iegūst elektronus, tādējādi mainot negatīvo, bet materiāls ar zemāku elektronu afinitāti uzlādē pozitīvus.
ST aprīkojums & Tehnoloģija (STET) triboelektrostatisko jostu atdalītājs piedāvā jaunu labvēlības ceļu uz boksīta rūdām pirms koncentrāta. STET sausās atdalīšanas process piedāvā boksīta ražotājiem vai boksīta pārstrādes uzņēmumiem iespēju veikt boksīta rūdas modernizāciju pirms Bayer procesa, lai uzlabotu kvalitāti. Šai pieejai ir daudz priekšrocību, Ieskaitot: Pārstrādes rūpnīcas darbības izmaksu samazinājums, jo mazāks kaustiskās sodas patēriņš, samazinot izejvielu reaktīvā silīcija dioksīda; enerģijas ietaupījums rafinēšanas laikā, jo inerto oksīdu tilpums ir mazāks (Fe2O3, TiO2, Nereaģējošs sio2) ieiešana ar boksītu; mazāka boksīta masas plūsma uz rafinēšanas rūpnīcu un līdz ar to mazāka enerģijas prasība, lai sildītu un saspiestu; sarkano dubļu ģenerēšanas apjoma samazināšana (t.i., sarkano dubļu un alumīnija oksīda attiecība) , noņemot reaktīvo silīcija dioksīdu un inerto oksīdu; un, stingrāka kontrole pār ieejas boksīta kvalitāti, kas samazina procesa traucējumus un ļauj rafinētājiem pievērsties ideālam reaktīvajam silīcija dioksīda līmenim, lai maksimāli palielinātu piemaisījumu noraidīšanu;. Uzlabota kvalitātes kontrole pār boksītu barību pārstrādes rūpnīcā arī palielina darbspējas laiku un produktivitāti. Turklāt, sarkano dubļu apjoma samazināšana nozīmē mazākas apstrādes un apglabāšanas izmaksas un labāku esošo poligonu izmantošanu.
Boksīta rūdas pirmapstrāde pirms Bayer procesa var sniegt ievērojamas priekšrocības attiecībā uz sārņu apstrādi un pārdošanu. Atšķirībā no sarkanajiem dubļiem, sausa elektrostatiskā procesa sārņi nesatur ķīmiskas vielas un nerada ilgtermiņa atbildību par glabāšanu vides jomā. Atšķirībā no sarkanajiem dubļiem, sausus blakusproduktus/sārņus no boksīta priekšapstrādes var izmantot cementa ražošanā, jo nav prasības atdalīt nātriju, kas kaitē cementa ražošanai. Faktiski – boksīts jau ir izplatīta izejviela portlandcementa ražošanai. Esošo boksītu raktuvju ekspluatācijas laika pagarināšanu var sasniegt arī, uzlabojot karjera izmantošanu un maksimāli palielinot reģenerāciju..
2.0 Eksperimenta
2.1 Materiāli
STET veica priekšizpēti vairāk nekā 15 dažādi boksīta paraugi no dažādām pasaules vietām, izmantojot stenda mēroga separatoru. No tiem, 7 dažādi paraugi tika
Tabula 2. Ķīmiskās analīzes rezultāts boksīta paraugi.
2.2 Metodes
Eksperimenti tika veikti, izmantojot stenda mēroga triboelektrostatisko jostas atdalītāju, turpmāk "stenda atdalītājs". Stenda mēroga testēšana ir trīsfāžu tehnoloģiju ieviešanas procesa pirmais posms (Skatīt tabulu 3) tostarp sola novērtējums, izmēģinājuma mēroga testēšana un komerciāla mēroga īstenošana.
Stenda separatoru izmanto triboelektrostatiskās uzlādes pierādījumu skrīningam un lai noteiktu, vai materiāls ir labs kandidāts elektrostatiskajam labumam. Galvenās atšķirības starp katru iekārtu ir norādītas tabulā 3. Lai gan katrā posmā izmantotais aprīkojums atšķiras pēc izmēra, darbības princips būtībā ir viens un tas pats.
Tabula 3. Trīsfāžu ieviešanas process, izmantojot STET triboelektrostatisko jostas atdalītāja tehnoloģiju
| Fāze | Izmanto: | Elektrods Garums cm | Procesa veids |
|---|---|---|---|
| 1- Stenda skalas novērtējums | Kvalitatīvais novērtējums | 250 | Partijas |
| 2- Pilota mērogs Testēšana | Kvantitatīvais novērtējums | 610 | Partijas |
| 3- Komerciāla mēroga īstenošana | Komerciālā ražošana | 610 | Nepārtrauktu |
Kā redzams tabulā 3, galvenā atšķirība starp stenda separatoru un pilota mēroga un komerciālā mēroga separatoriem ir tāda, ka stenda separatora garums ir aptuveni 0.4 kas ir reizes garāks par pilota mēroga un komerciāla mēroga vienībām. Tā kā separatora efektivitāte ir elektroda garuma funkcija, stenda mēroga testēšanu nevar izmantot kā pilota mēroga testēšanas aizstājēju. Izmēģinājuma mēroga testēšana ir nepieciešama, lai noteiktu, cik lielā mērā STET process var sasniegt, un noteikt, vai STET process var sasniegt produktu mērķus saskaņā ar likmi, kas noteikta. Vietā, stenda separatoru izmanto, lai izslēgtu kandidātmateriālus, kas, visticamāk, nepierādīs būtisku atdalīšanu pilota skalas līmenī.. Rezultāti, kas iegūti stenda mērogā, netiks optimizēti, un novērotā nošķiršana ir mazāka par to, kas būtu novērojama komerciāla izmēra STET separatorā.
Testēšana pilotiepludējumos ir nepieciešama pirms komerciāla mēroga ieviešanas, Tomēr, tiek veicināta testēšana stenda mērogā kā īstenošanas procesa pirmais posms attiecībā uz jebkuru konkrētu materiālu,. Turklāt, gadījumos, kad materiālu pieejamība ir ierobežota, stenda atdalītājs ir noderīgs instruments potenciālo veiksmīgo projektu pārbaudei (t.i., projekti, kuros var sasniegt klientu un nozares kvalitātes mērķus, izmantojot STET tehnoloģiju).
2.2.1 STET Triboelectrostatic Jostas atdalītājs
Triboelektrostatiskās jostas atdalītājā (Stāvs 1 un attēls 2), materiāls tiek ievadīts šaurajā spraugā 0.9 - 1.5 cm starp diviem paralēliem planārajiem elektrodiem. Daļiņas ir triboelektriski uzlādētas, saskaroties ar starpdaļiņām. Piemēram,, boksīta parauga gadījumā, kuru galvenās sastāvdaļas ir gibsīts, kaolinīta un kvarca minerālu daļiņas, pozitīvi uzlādēts (gibssite) un negatīvi uzlādētais (kaolinīts un kvarcs) pievelkas iepretim elektrodi. Pēc tam daļiņas tiek uzslaucītas ar nepārtrauktu, kustīgu sieta lenti un nogādātas pretējos virzienos. Josta virzās daļiņas, kas atrodas blakus katra elektroda pie pretējās galus atdalītāju. Elektriskajam laukam ir jāpārvieto daļiņas tikai neliela centimetra daļa, lai pārvietotu daļiņu no kreisās puses uz labo straumi. Atdalošo daļiņu pretstrāvas plūsma un nepārtraukta triboelektriskā uzlāde daļiņu sadursmēs nodrošina daudzpakāpju atdalīšanu un nodrošina lielisku tīrību un atjaunošanos viena caurlaides vienībā. Augstu lentes ātrums nodrošina arī ļoti augsts standartveidlapas un norādot, līdz 40 tonnām stundā par vienu atdalītāju. Kontrolējot dažādu procesu parametri, ierīce ļauj optimizēt minerālu kategoriju un reģenerāciju.
Stāvs 1. Triboelektrisko jostu atdalītāja shēma
Atdalītāja dizains ir salīdzinoši vienkāršs. Drošības josta un ar to saistītie veltņi ir vienīgās kustīgās daļas. Elektrodi ir nekustīgi un sastāv no atbilstoši izturīga materiāla. Josta ir izgatavota no plastmasas. Separatora elektroda garums ir aptuveni 6 metru (20 ft.) un platums 1.25 metru (4 ft.) pilna izmēra komerciālām vienībām. Enerģijas patēriņš ir mazāks par 2 kilovatstunda uz tonnu materiāla, kas pārstrādāts ar lielāko daļu jaudas, ko patērē divi motori, kas vada drošības jostu.
Stāvs 2. Atdalīšanas zonas detaļas
Process ir pilnīgi sauss, neprasa papildu materiālus un nerada notekūdeņus vai emisijas gaisā. Minerālu atdalīšanai separators nodrošina tehnoloģiju ūdens patēriņa samazināšanai, pagarināt rezerves kalpošanas laiku un/vai atgūt un pārstrādāt sārņus;.
Sistēmas kompaktums nodrošina elastību uzstādīšanas dizainos. Triboelektrostatiskās jostas atdalīšanas tehnoloģija ir izturīga un rūpnieciski pierādīta, un to vispirms rūpnieciski piemēroja ogļu sadegšanas mušu pelnu apstrādei 1997. Tehnoloģija ir efektīva oglekļa daļiņu atdalīšanai no nepilnīgas ogļu sadegšanas, no stiklainām alumosilikāta minerālu daļiņām mušu pelnos. Tehnoloģija ir palīdzējusi pārstrādāt ar minerāliem bagātos mušu pelnus kā cementa aizstājēju betona ražošanā.
kopš 1995, pāri 20 asv uzstādītie STET separatori ir pārstrādājuši miljoniem tonnu produktu mušu pelnu. Rūpniecisko vēsturi par mušu pelnu atdalīšanu ir 4.
Minerālu pārstrādē, triboelektrisko jostas separatora tehnoloģija ir izmantota, lai atdalītu plašu materiālu klāstu, tostarp kalcītu/kvarcu, talks/magnezāts, un barīts/kvarcs.
Stāvs 3. Komerciāls triboelektrostatisko siksnu atdalītājs
Tabula 4. Triboelektrostatiskās jostas atdalīšanas rūpnieciskais pielietojums mušu pelniem.
| Utilītu / spēkstacija | Atrašanās vietu | Komercdarbības sākums | Detalizēta informācija par iekārtu |
|---|---|---|---|
| Hercoga enerģija – Roxboro stacija | Ziemeļkarolīna ASV | 1997 | 2 Atdalītājiem |
| Talen enerģija- Brendons Šortss | Merilenda ASV | 1999 | 2 Atdalītājiem |
| Skotijas vara- dzelzceļa stacija Longannet | Skotija Uk | 2002 | 1 Atdalītāju |
| Džeksonvilas elektriskais-st. Džonsa upes elektroenerģijas parks | Florida ASV | 2003 | 2 Atdalītājiem |
| Dienvidu Misisipi elektroenerģija -R.D. Morrow | Misisipi ASV | 2005 | 1 Atdalītāju |
| Ņūbransvikas power-Belledune | Ņūbransvika Kanāda | 2005 | 1 Atdalītāju |
| dzelzceļa stacija RWE npower-Didcot | Anglija Lielbritānija | 2005 | 1 Atdalītāju |
| dzelzceļa stacija Talen Energy-Brunner Island | Pensilvānija ASV | 2006 | 2 Atdalītājiem |
| Tampa Electric-Big Bend stacija | Florida ASV | 2008 | 3 Atdalītājiem |
| dzelzceļa stacija RWE npower-Aberthaw | Velsa Apvienotā Karaliste | 2008 | 1 Atdalītāju |
| dzelzceļa stacija EDF Energy-West Burton | Anglija Lielbritānija | 2008 | 1 Atdalītāju |
| ZGP (ZGP) (Lafarge cements /Ciech Janikosoda JV) | Polija | 2010 | 1 Atdalītāju |
| Korejas dienvidaustrumu spēks- Yeongheung | Dienvidkoreja | 2014 | 1 Atdalītāju |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polija | 2018 | 1 Atdalītāju |
| Taiheiyo Cement Company-Chichibu | Japāna | 2018 | 1 Atdalītāju |
| Ārmstrongs Lido Pelni- Ērgļu cements | Filipīnas | 2019 | 1 Atdalītāju |
| Korejas dienvidaustrumu spēks- Samcheonpo | Dienvidkoreja | 2019 | 1 Atdalītāju |
2.2.2 Stenda mēroga testēšana
Tika veikti standarta procesa izmēģinājumi, lai palielinātu Al_2 O_3 koncentrāciju un samazinātu gangu minerālu koncentrāciju.. Tika veikti testi stenda separatoram partijas apstākļos, ar testēšanu, kas veikta divos eksemplāros, lai simulētu stabilu stāvokli, un nodrošinātu, ka netiek ņemta vērā iespējamā pārnešanas ietekme no iepriekšējā nosacījuma;. Pirms katra testa, tika savākts neliels barības apakšparauga paraugs (apzīmēts kā "Feed"). Iestatot visus darbības mainīgos, materiāls tika ievadīts sola separatorā, izmantojot elektrisko vibrācijas padevēju caur stenda separatora centru. Katra eksperimenta beigās tika savākti paraugi un produkta gala svars 1 (apzīmēts kā "E1") un produkta beigas 2 (apzīmēts kā "E2") tika noteiktas , izmantojot likumīgu tirdzniecības skaitīšanas skalu. Boksīta paraugiem, "E2" atbilst produktam ar boksītu. Katram apakšparaugu kopumam (t.i., Feed, E1 un E2) LOI, galveno oksīdu sastāvs pēc XRF, reaktīvais silīcija dioksīds un pieejamais alumīnija oksīds tika noteikts. XRD raksturojums tika veikts atsevišķiem apakšparaugiem.
3.0 Rezultāti un diskusija
3.1. Mineraloģija paraugi
Barības paraugu kvantitatīvo XRD analīžu rezultāti ir iekļauti tabulā 5. Lielākā daļa paraugu galvenokārt sastāvēja no gibsīta un dažāda daudzuma goetīta, hematīts, kaolinīts, un kvarcs. Ilmenīte un anatase bija redzamas arī nelielā daudzumā lielākajā daļā izlašu.
S6 un S7 minerālu sastāvs mainījās, jo šie barības paraugi galvenokārt sastāvēja no diaspora ar nelielu daudzumu kalcīta., hematīts, goetīts, boehmite, kaolinīts, gibbsite, Kvarca, anatase, un rutila atklāšana. Amorfa fāze tika konstatēta arī S1 un S4, un tā svārstījās no aptuveni 1 lai 2 Procentiem. Tas, iespējams, bija saistīts vai nu ar smectite minerālu klātbūtni, vai nekristālisks materiāls. Tā kā šo materiālu nevarēja tieši izmērīt, šo paraugu rezultāti jāuzskata par aptuveniem.
3.2 Stenda mēroga eksperimenti
Katram minerālu paraugam tika veikti vairāki testa braucieni, kuru mērķis bija maksimāli palielināt Al2O3 un samazināt SiO_2 saturu.. Sugas, kas koncentrējas uz ar boksītu bagātu produktu, liecinās par pozitīvu uzlādes uzvedību. Rezultāti ir parādīti tabulā 6
Tabula 5. Barības paraugu XRD analīze.
Tabula 6. Rezultātu kopsavilkums.
Testēšana ar STET stenda virsmas separatoru uzrādīja ievērojamu Al2O3 kustību visiem paraugiem.. Al2O3 atdalīšanu novēroja S1-5, kas galvenokārt bija gibsīts, un arī S6-7 , kas galvenokārt bija diaspore. turklāt, pārējos galvenos Fe2O3 elementus, SiO2 un TiO2 vairumā gadījumu uzrādīja ievērojamu kustību. Visiem paraugiem, zudumu kustība aizdegšanās laikā (LOI) sekoja Al2O3 kustība. Attiecībā uz reaktīvo silīcija dioksīdu un pieejamo alumīnija oksīdu, S1-5 , kas ir gandrīz visi gibbsite (alumīnija trihidrāts) vērtības jāņem vērā 145°C temperatūrā, bet S6-7, kam dominējošais minerāls ir diaspore (alumīnija monohidrāts) vērtības jānovērtē 235 °C temperatūrā. Visiem paraugiem, testējot stet stenda separatoru, tika ievērojami palielināts pieejamais alumīnija oksīds un ievērojami samazinājies reaktīvais silīcija dioksīds līdz produktam gan trihidrāta, gan monohidrāta boksīta paraugiem.. Tika novērota arī galveno minerālu sugu kustība, un tā ir grafiski parādīta zemāk attēlā. 4.
Runājot par mineraloģiju, STET stenda virsmas separators uzrādīja alumīnija oksīda nesošo sugu gibsīta un diaspore koncentrāciju ar boksītu bagātā produktā, vienlaikus noraidot citas gangu sugas. Skaitļi 5 un 6 parādīt minerālfāžu selektivitāti ar boksītu bagātam produktam trihidrāta un monohidrāta paraugiem, attiecīgi. Selektivitāte tika aprēķināta kā starpība starp masas deportāciju uz produktu katrai minerālu sugai un kopējo masas atjaunošanos uz produktu. Pozitīva selektivitāte liecina par minerālvielu koncentrāciju ar boksītu bagātā produktā, un vispārēju pozitīvu uzlādes uzvedību. Gluži pretēji, negatīvas selektivitātes vērtība norāda uz koncentrāciju boksīta-liesā koproduktā, un vispārēju negatīvu uzlādes uzvedību.
Visiem trihidrāta zemas temperatūras paraugiem (t.i., S1, S2 un S4) kaolinīts demonstrēja negatīvu uzlādes uzvedību un koncentrējās uz boksīta lieso līdzproduktu, bet gibsīts koncentrējās uz boksītu bagātu produktu (Stāvs 5). Visiem monohidrāta augstas temperatūras paraugiem (t.i., S6 un S7) abi reaktīvie silīcija dioksīds nes minerālus, kaolinīts un kvarcs, izrādīja negatīvu uzlādes uzvedību. Attiecībā uz pēdējo, diaspore un boehmite ziņoja ar boksītu bagātajam produktam un izrādīja pozitīvu uzlādes uzvedību (Stāvs 6).
Stāvs 5. Minerālu fāžu selektivitāte pret produktu.
Stāvs 6. Minerālu fāžu selektivitāte pret produktu.
Pieejamā alumīnija oksīda un reaktīvā silīcija dioksīda mērījumi uzrāda būtisku kustību. Zemas temperatūras boksītiem (S1-S5), reaktīvā silīcija dioksīda daudzums uz pieejamo alumīnija oksīda vienību tika samazināts no 10-50% relatīvā veidā (Stāvs 7). Līdzīgs samazinājums tika novērots augstas temperatūras boksītiem (S6-S7) , kā redzams attēlā 7.
Boksīta un alumīnija oksīda attiecība tika aprēķināta kā apgrieztā pieejamā alumīnija oksīda. Boksīta un alumīnija oksīda attiecība tika samazināta par 8 - 26% relatīvā izteiksmē visiem pārbaudītajiem paraugiem (Stāvs 8). Tas ir nozīmīgi, jo tas nozīmē līdzvērtīgu boksīta masas plūsmas samazinājumu, kas jāiegulda Bayer procesā..
Stāvs 7. Reaktīvs SiO2 uz pieejamo Al2O3 vienību
Stāvs 8. Boksīta un alumīnija oksīda attiecība.
3.3 Diskusija
Eksperimentālie dati liecina, ka STET separators palielināja pieejamo Al2O3, vienlaikus samazinot SiO_2 saturu. Stāvs 9 konceptuāli parāda paredzamos ieguvumus, kas saistīti ar reaktīvā silīcija dioksīda samazināšanu un pieejamā alumīnija oksīda palielināšanos pirms Bayer procesa.. Autori aprēķina, ka finansiālais ieguvums alumīnija oksīda pārstrādes rūpnīcai būtu diapazonā no $15-30 USD par tonnu alumīnija oksīda produkta. Tas atspoguļo novērstās izmaksas no kaustiskās sodas, kas zaudēta de-silikatona produktam (DSP), enerģijas ietaupījumus, samazinot boksīta ieeju pārstrādes rūpnīcā, sarkano dubļu ražošanas samazināšanās un neliela ieņēmumu plūsma, kas rodas, pārdodot zemas kvalitātes boksīta blakusproduktu cementa ražotājiem;. Stāvs 9 izklāstīti paredzamie ieguvumi no STET triboelektrostatiskās tehnoloģijas ieviešanas kā jēdziens boksīta rūdas priekškoncentrēt pirms Bayer procesa.
STET atdalīšanas procesa uzstādīšanu boksīta pirmapstrādei var veikt alumīnija oksīda pārstrādes rūpnīcā vai pašā boksīta raktuvēs.. Tomēr, STET process prasa boksīta rūdu sausu slīpēšanu pirms atdalīšanas, , lai atbrīvotu gangu, tāpēc boksīta slīpēšanas un pārstrādes loģistika pārstrādes rūpnīcā var būt vienkāršāka..
Kā viena iespēja – sausais boksīts tiktu samalts, izmantojot vispāratzītu sausās slīpēšanas tehnoloģiju, piemēram, vertikālas veltņu dzirnavas vai trieciendzirnavas. Smalki samalīto boksītu atdalītu STET process, ar augstas alumīnija oksīda bauxite produktu, kas nosūtīts uz alumīnija oksīda pārstrādes rūpnīcu. Sausās slīpēšanas uzstādīšana ļautu likvidēt slapjo slīpēšanu, ko tradicionāli izmanto Bayer procesā. Tiek pieņemts, ka sausās slīpēšanas ekspluatācijas izmaksas būtu aptuveni salīdzināmas ar mitrās slīpēšanas darbības izmaksām., īpaši ņemot vērā, ka šodien veiktā mitrā slīpēšana tiek veikta ar ļoti sārmainu maisījumu, kas rada ievērojamas uzturēšanas izmaksas.
Sausais zemas kvalitātes boksīta līdzprodukts (Sārņu) no atdalīšanas procesa tiktu pārdots cementa ražošanai kā alumīnija oksīda avots. Boksītu parasti pievieno cementa ražošanai, un sausais līdzprodukts, atšķirībā no sarkanajiem dubļiem, nesatur nātriju, kas kavētu tā izmantošanu cementa ražošanā. Tas nodrošina pārstrādes rūpnīcu ar valorizēšanas metodi, kas citādi izietu no rafinēšanas procesa kā sarkanie dubļi, un tai būtu nepieciešama ilgtermiņa krātuve, kas atspoguļo izmaksas.
Ekspluatācijas izmaksu aprēķins, ko veic autori, novērtē projekta ieguvumu no $27 USD par tonnu alumīnija oksīda, ar galveno ietekmi, kas panākta, samazinot kaustiskās sodas, sarkano dubļu samazināšana, līdzprodukta valorizācija un degvielas ietaupījums, jo naftas rafinēšanas rūpnīcā ir mazāks boksīta tilpums. Tāpēc 800,000 tonnu gadā pārstrādes rūpnīca varētu sagaidīt finansiālu labumu no $21 M USD gadā (Sk. 10). Šajā analīzē nav aplūkoti iespējamie ietaupījumi, ko varētu radīt boksīta importa vai loģistikas izmaksu samazināšana., kas var vēl vairāk uzlabot projekta atdevi.
Stāvs 10. Reaktīvā silīcija dioksīda samazināšanas un pieejamā alumīnija oksīda palielināšanas priekšrocības.
4.0 Secinājumi
Kopsavilkumā, sausā apstrāde ar STET separatoru piedāvā iespējas radīt vērtību boksīta ražotājiem un rafinētājiem. Boksīta pirmapstrāde pirms rafinēšanas samazinās ķīmiskās izmaksas, samazināt radīto sarkano dubļu daudzumu un samazināt procesa traucējumus. STET tehnoloģija varētu ļaut boksīta pārstrādātājiem pārvērst nemetalurģisko kategoriju metalurģijas kvalitātes boksītā, kas varētu samazināt vajadzību pēc importēta boksīta un/vai pagarināt karjera resursu kalpošanas laiku. STET procesu varētu īstenot arī, lai radītu augstākas kvalitātes nemetalurģisko kategoriju un metalurģijas kvalitātes boksītu, and cement grade bauxite by-products prior to the Bayer process.
The STET process requires little pre-treatment of the mineral and operates at high capacity – up to 40 tones per hour. Energy consumption is less than 2 kilowatt-hours per ton of material processed. Turklāt, the STET process is a fully commercialized technology in minerals processing, and therefore does not require the development of new technology.
Atsauces
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman, and Edgar G. Hertwich (2004), “The aluminium industry-environment, technology and production”.
2. Das, Subodh K., and Weimin Yin (2007), “The worldwide aluminum economy: The current state of the industry” JOM 59.11, PP. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke (2006), “Bauxite”, in Industrial Minerals & Rocks: Commodities, Markets, and Uses, Society for Mining, Metallurgy and Exploration Inc., Englewood, CO, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “The history, challenges, and new developments in the management and use of bauxite residue”, Journal of Sustainable Metallurgy 2.4, PP. 316-331
5. Gendron, Robin S., Mats Ingulstad, and Espen Storli (2013), “Aluminum ore: the political economy of the global bauxite industry”, UBC Press.
6. Hose, H. R. (2016), “Bauxite mineralogy”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”The mineralogy of bauxite for producing smelter-grade alumina”, JOM 53.12, PP. 36-40.
8. Hill, V. G., and R. J. Robson (2016), “The classification of bauxites from the Bayer plant standpoint”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, PP. 30-36.
9. Songqing, Gu (2016). “Chinese Bauxite and Its Influences on Alumina Production in China”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, PP. 43-47.
10. Habashi, Fathi (2016) “A Hundred Years of the Bayer Process for Alumina Production” Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore, and A. R. Carr (2016) “Basic principles of Bayer process design”, Essential Readings in Light Metals, Springer, Cham, PP. 100-117.
12. Anich, Ivan, et al. (2016), “The Alumina Technology Roadmap”, Essential Readings in Light Metals. Springer, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Environmental assessment, management and utilization of red mud in China”, Tīrākas ražošanas žurnāls 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “The history, challenges, and new developments in the management and use of bauxite residue”, Journal of Sustainable Metallurgy 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, and Yonggui Wu (2007), “Characterization of red mud derived from a combined Bayer Process and bauxite calcination method”, Journal of Hazardous materials 146.1-2, PP. 255-261.
16. ASV. Ģeoloģiskā izpēte (USGS) (2018), “Bauxite and Alumina”, in Bauxite and Alumina Statistics and information.
17. Paramguru, R. K., P. C. Rath, and V. N. Misra (2004), “Trends in red mud utilization–a review”, Mineral Processing & Extractive Metall. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), “Review of Electrical Separation Methods, Daļa 1: Pamataspekti, Minerālvielas & Metallurgical Processing”, Vol. 17, nē. 1, pp 23–36.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), “Review of Electrical Separation Methods, Daļa 2: Praktiski apsvērumi, Minerālvielas & Metallurgical Processing”, Vol. 17, nē. 1, pp 139–166.
20. Ralston O. (1961), Electrostatic Separation of Mixed Granular Solids, Elsevier Publishing Company, out of print.
