Taal selecteren:
De ST-apparatuur & Technologie LLC (STET) tribo-elektrostatische bandafscheider is bij uitstek geschikt voor het be-beteren van zeer fijne (<1µm) tot matig grof (500µm) minerale deeltjes, met een zeer hoge doorvoer. Experimentele bevindingen toonden het vermogen van de STET-separator aan om bauxietmonsters te bebeneficieren door het beschikbare aluminiumoxide te vergroten en tegelijkertijd reactief en totaal silica te verminderen. STET-technologie wordt gepresenteerd als een methode om bauxietafzettingen te upgraden en voor te concentreren voor gebruik bij de productie van aluminiumoxide. Droge verwerking met de STET-separator zal resulteren in een verlaging van de bedrijfskosten van de raffinaderij als gevolg van een lager verbruik van natronloog, besparingen in energie door een lager volume inerte oxiden en een vermindering van het volume van residuen van aluminiumoxideraffinaderijen (ARR of rode modder). Bovendien, de STET-technologie kan aluminiumoxideraffinaderijen andere voordelen bieden, waaronder verhoogde steengroevereserves, verlenging van de levensduur van de rode modderafvoerlocatie, en verlengde levensduur van bestaande bauxietmijnen door verbetering van het gebruik van de steengroeve en maximale terugwinning. Het watervrije en chemicaliënvrije bijproduct dat door het STET-proces wordt geproduceerd, is bruikbaar voor de vervaardiging van cement in grote volumes zonder voorbehandeling, in tegenstelling tot rode modder die beperkt nuttig hergebruik heeft.
1.0 Introductie
De productie van aluminium is van cruciaal belang voor de mijnbouw- en metallurgieindustrie en van fundamenteel belang voor een verscheidenheid aan industrieën [1-2]. Terwijl aluminium is de meest voorkomende metalen element gevonden op aarde, in totaal ongeveer 8% van de aardkorst, als element is het reactief en komt daarom niet van nature voor [3]. Vandaar, aluminiumrijk erts moet worden verfijnd om aluminiumoxide en aluminium te produceren, resulterend in een aanzienlijke generatie residuen [4]. Naarmate de kwaliteit van bauxietdeposito's wereldwijd afneemt, het ontstaan van residu neemt toe, uitdagingen voor de aluminiumoxide- en aluminiumindustrie in termen van verwerkingskosten, kosten van verwijdering en de impact op het milieu [3].
Het primaire uitgangsmateriaal voor aluminiumraffinage is bauxiet, 's werelds belangrijkste commerciële bron van aluminium [5]. Bauxiet is een verrijkt aluminium hydroxide sedimentair gesteente, geproduceerd uit de laterisatie en verwering van rotsen die rijk zijn aan ijzeroxiden, aluminiumoxiden, of beide vaak met kwarts en klei zoals kaolien [3,6]. Bauxiet rotsen bestaat meestal uit de aluminium mineralen gibbsite (Al(Oh)3), boehmite boehmite (γ-AlO(Oh)) en diaspore (α-AlO(Oh)) (Tabel 1), en wordt meestal gemengd met de twee ijzeroxiden goethiet (Feo(Oh)) en hematiet (Fe2O3), de aluminium klei minerale kaoliniet, kleine hoeveelheden anatase en/of titania (TiO2), ilmenite (FeTiO3 FeTiO3) en andere onzuiverheden in kleine of sporenbedragen [3,6,7].
De termen trihydraat en monohydraat worden vaak gebruikt door de industrie om verschillende soorten bauxiet te onderscheiden. Bauxiet dat volledig of bijna alle gibbsietlager is, wordt een trihydraaterts genoemd; als boehmite of diaspore de dominante mineralen zijn die het monohydraaterts wordt genoemd [3]. Mengsels van gibbsiet en boehmite komen vaak voor in alle soorten bauxieten, boehmite en diaspore minder vaak voor, en gibbsite en diaspore zeldzame. Elk type bauxieterts presenteert zijn eigen uitdagingen op het gebied van minerale verwerking en beneficiation voor de generatie van aluminiumoxide [7,8].
Tabel 1. Chemische samenstelling van Gibbsite, Boehmite en Diaspore [3].
| Chemische samenstelling | Gibbsite AL(Oh)3 of Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(Oh) of Al2O3.H2O | Diaspore ALO(Oh) of Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Oh) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Bauxietdeposito's worden wereldwijd verspreid, meestal in tropische of subtropische gebieden [8]. Bauxietwinning van zowel metallurgische als niet-metallurgische ertsen is analoog aan de winning van andere industriële mineralen. Normaal, de weldadigheid of behandeling van bauxiet beperkt tot, zeven, Wassen, en drogen van het ruwe erts [3]. Flotatie is gebruikt voor de opwaardering van bepaalde laagwaardige bauxietertsen, het heeft echter niet bewezen zeer selectief bij het afwijzen van kaoliniet, een belangrijke bron van reactief silica, vooral bij trihydraatbauxieten [9].
Het grootste deel van het bauxiet dat in de wereld wordt geproduceerd, wordt gebruikt als diervoeder voor de productie van aluminiumoxide via het Bayer-proces, een nat-chemische bijtende uitlogingsmethode waarbij de Al_2 O_3 uit het bauxietgesteente wordt opgelost met behulp van een bijtende sodarijke oplossing bij verhoogde temperatuur en druk [3,10,11]. Vervolgens, het grootste deel van aluminiumoxide wordt gebruikt als voer voor de productie van aluminiummetaal via het Hall-Héroult-proces, waarbij elektrolytische reductie van aluminiumoxide in een bad van cryoliet (Na3AlF6). Het duurt ongeveer 4-6 ton gedroogd bauxiet om te produceren 2 t van aluminiumoxide, die op zijn beurt levert 1 t van aluminiummetaal [3,11].
Het Bayer-proces wordt geïnitieerd door gewassen en fijn gemalen bauxiet te mengen met de uitloogoplossing. De resulterende drijfmest die 40-50% vaste stoffen worden vervolgens onder druk en verwarmd met stoom. Bij deze stap wordt een deel van de aluminiumoxide opgelost en vormt oplosbare natriumaluminaat (NaAlO2), maar door de aanwezigheid van reactieve silica, een complex natrium aluminiumsilicaat ook neerslaat, wat een verlies van zowel aluminiumoxide als soda vertegenwoordigt. De resulterende drijfmest wordt gewassen, en het gegenereerde residu (D.w.z., rode modder) wordt gedecanteerd. Natriumaluminaat wordt dan neergeslagen als aluminiumtrihydraat (Al(Oh)3) door middel van een zaaiproces. De resulterende bijtende sodaoplossing wordt gerecirculeerd in de uitloogoplossing. Tot slot, het gefilterde en gewassen vaste aluminiumoxide trihydraat wordt afgevuurd of gecalcineerd om aluminiumoxide te produceren [3,11].
De uitlogingstemperaturen kunnen variëren van 105°C tot 290°C en de bijbehorende druk varieert van 390 kPa naar 1500 Kpa. Lagere temperaturen worden gebruikt voor bauxiet waarbij bijna alle beschikbare aluminiumoxide aanwezig is als gibbsite. De hogere temperaturen zijn nodig om te gravenedepositsst bauxiet met een groot percentage boehmiet en diaspore. Bij temperaturen van 140°C of minder zijn alleen gibbsite- en kaoliengroepen oplosbaar in de bijtende sodalikeur en daarom heeft een dergelijke temperatuur de voorkeur voor de verwerking van trihydraatalumina . Bij temperaturen van meer dan 180°C zijn aluminiumoxide aanwezig als trihydraat en monohydraat terugwinbaar in oplossing en worden zowel klei als vrij kwarts reactief [3]. Bedrijfsomstandigheden zoals temperatuur, druk en reagens dosering worden beïnvloed door het type bauxiet en daarom elke aluminiumoxide raffinaderij is afgestemd op een specifiek type bauxiet erts. Het verlies van dure bijtende soda (Naoh) en de generatie van rode modder zijn beide gerelateerd aan de kwaliteit van bauxiet gebruikt in het raffinageproces. In het algemeen, hoe lager het Al_2 O_3 gehalte aan bauxiet, hoe groter het volume van de rode modder die zal worden gegenereerd, als de niet-Al_2 O_3 fasen worden afgewezen als rode modder. Bovendien, hoe hoger de kaoliniet of reactief silicagehalte van bauxiet, hoe meer rode modder zal worden gegenereerd [3,8].
Hoogwaardig bauxiet bevat tot 61% Al_2 O_3, en veel operationele bauxietafzettingen - meestal aangeduid als niet-metallurgische kwaliteit- zijn ver onder deze, af en toe zo laag als 30-50% Al_2 O_3. Omdat het gewenste product een hoge zuiverheid is
Al_2 O_3, de resterende oxiden in het bauxiet (Fe2O3, SiO2, TiO2, organisch materiaal) worden gescheiden van de Al_2 O_3 en worden afgewezen als residuen van aluminiumoxideraffinaderij (Arr) of rode modder via het Bayer-proces. In het algemeen, de lagere kwaliteit van het bauxiet (D.w.z., lager Al_2 O_3 gehalte) hoe meer rode modder die wordt gegenereerd per ton aluminiumoxide product. Bovendien, zelfs sommige Al_2 O_3 met mineralen, met name kaoliniet, ongewenste bijwerkingen veroorzaken tijdens het raffinageproces en leiden tot een toename van de rode moddergeneratie, evenals een verlies van dure bijtende soda chemische, een grote variabele kosten in het bauxietraffinageproces [3,6,8].
Rode modder of ARR is een grote en voortdurende uitdaging voor de aluminiumindustrie [12-14]. Rode modder bevat aanzienlijke reststofresten restanten van het raffinageproces, en is zeer alkalisch, vaak met een pH van 10 – 13 [15]. Het wordt wereldwijd in grote volumes gegenereerd – volgens de USGS, geschatte wereldwijde aluminiumoxideproductie werd 121 miljoen ton in 2016 [16]. Dit resulteerde in een geschatte 150 miljoen ton rode modder gegenereerd in dezelfde periode [4]. Ondanks lopend onderzoek, rode modder heeft momenteel weinig commercieel levensvatbare paden naar gunstige hergebruik. Er wordt geschat dat zeer weinig van rode modder wordt gunstig hergebruikt wereldwijd [13-14]. In plaats daarvan, de rode modder wordt gepompt van de raffinaderij van aluminiumoxide in opslagbeslag of stortplaatsen, waar het wordt opgeslagen en gecontroleerd tegen grote kosten [3]. Daarom, zowel een economisch als milieuargument kan worden gemaakt om de kwaliteit van bauxiet te verbeteren voordat, met name als een dergelijke verbetering kan worden gedaan door middel van energiezuinige fysische scheidingstechnieken.
Hoewel de aantoonbare reserves van bauxiet naar verwachting vele jaren zullen duren, de kwaliteit van de reserves die economisch toegankelijk zijn, neemt af [1,3]. Voor raffinaderijen, die zich bezighouden met de verwerking van bauxiet om aluminiumoxide te maken, en uiteindelijk aluminium metaal, dit is een uitdaging met zowel financiële als milieu-implicaties
Droge methoden zoals elektrostatische scheiding kunnen van belang zijn voor de bauxietindustrie voor de preconcentratie van bauxiet voorafgaand aan het Bayer-proces. Elektrostatische scheidingsmethoden die gebruik maken van contact, of tribo-elektrisch, opladen is bijzonderheid interessant vanwege hun potentieel om een breed scala van mengsels met geleidende, isolerende, en semi-geleidend deeltjes. Tribo-elektrisch opladen treedt op wanneer discrete, ongelijke deeltjes botsen met elkaar, of met een derde oppervlakte, wat resulteert in een oppervlakte kosten verschil tussen de twee partikeltypen. Het teken en de omvang van het kosten verschil is deels afhankelijk van het verschil in elektronenaffiniteit (of werk functie) tussen de partikeltypen. Scheiding kan vervolgens worden bereikt gebruikend een extern toegepast elektrisch veld.
De techniek is industrieel gebruikt in verticale vrije val type scheidingstekens. In vrije val scheidingstekens, de deeltjes verwerven eerst kosten, dan vallen door de zwaartekracht door middel van een apparaat met tegengestelde elektroden die een sterk elektrisch veld van toepassing om de baan van de deeltjes af te buigen volgens teken en omvang van hun oppervlakte lading [18]. Vrije valafscheiders kunnen effectief zijn voor grove deeltjes, maar zijn niet effectief in het hanteren van deeltjes fijner dan ongeveer 0.075 Aan 0.1 mm [19-20]. Een van de meest veelbelovende nieuwe ontwikkelingen in droge minerale scheidingen is de tribo-elektrostatische riemafscheider. Deze technologie heeft uitgebreid de groottewaaier van de deeltjes naar fijnere deeltjes dan conventionele elektrostatische scheiding technologieën, in het bereik waar alleen beursgang succesvol is geweest in het verleden.
Tribo-elektrostatische scheiding maakt gebruik van elektrische ladingsverschillen tussen materialen die worden geproduceerd door oppervlaktecontact of tribo-elektrisch opladen. Op simplistische manieren, wanneer twee materialen in contact zijn, het materiaal met een hogere affiniteit voor elektros wint elektronen dus verandert negatief, terwijl het materiaal met lagere elektron affiniteit lasten positieve.
De ST-apparatuur & Technologie (STET) tribo-elektrostatische riemafscheider biedt een nieuwe weldadige route naar pre-concentraat bauxietertsen. Het STET droge scheidingsproces biedt bauxietproducenten of bauxietveraffinaffinaderijen de mogelijkheid om pre-Bayer-procesverbetering van bauxieterts uit te voeren om de kwaliteit te verbeteren. Deze aanpak heeft vele voordelen, met inbegrip van: Verlaging van de bedrijfskosten van raffinaderij als gevolg van een lager verbruik van bijtende soda door vermindering van de input reactieve silica; energiebesparing tijdens raffinage door een lager volume inerteoxiden (Fe2O3, Wil Wil2, Niet-reactieve sio2) invoeren met bauxiet; kleinere massastroom van bauxiet naar raffinaderij en dus minder energiebehoefte om te verwarmen en onder druk te zetten; vermindering van het volume van de rode moddergeneratie (D.w.z., rode modder naar aluminiumoxide verhouding) door het verwijderen van reactief silica en inert oxide; en, strengere controle over de kwaliteit van het invoerbauxiet, waardoor procesklachten worden vermindert en raffinaderijen het ideale reactieve silicaniveau kunnen targeten om onzuiverheidsafstoting te maximaliseren. Verbeterde kwaliteitscontrole over bauxietvoer naar raffinaderij maximaliseert ook de uptime en productiviteit. Bovendien, vermindering van het volume van rode modder vertaalt zich in minder behandelings- en verwijderingskosten en een beter gebruik van bestaande stortplaatsen.
De voorverwerking van bauxieterts voorafgaand aan het Bayer-proces kan aanzienlijke voordelen opleveren voor de verwerking en verkoop van tailings. In tegenstelling tot rode modder, tailings van een droog elektrostatisch proces bevatten geen chemicaliën en vertegenwoordigen geen lange termijn milieuopslagaansprakelijkheid. In tegenstelling tot rode modder, droge bijproducten/tailings van een bauxietvoorbewerking kunnen worden gebruikt bij de cementproductie, aangezien er geen verplichting is om het natrium te verwijderen, dat schadelijk is voor de cementproductie. In feite - bauxiet is al een gemeenschappelijke grondstof voor Portland cement productie. Verlenging van de levensduur van bestaande bauxietmijnen kan ook worden bereikt door het gebruik van steengroeves te verbeteren en het herstel te maximaliseren.
2.0 Experimentele
2.1 Materialen
STET voerde pre-haalbaarheidsstudies uit in meer dan 15 verschillende bauxietmonsters van verschillende locaties over de hele wereld met behulp van een bench-scale separator. Van deze, 7 verschillende monsters werden
Tabel 2. Resultaat van chemische analyse bauxietmonsters.
2.2 Methoden
Experimenten werden uitgevoerd met behulp van een bank-tijdschaallagen tribo-elektrostatische riem, hierna genoemd 'benchtop scheidingsteken'. Het testen van de Bank-schaal is de eerste fase van een implementatieproces Driefase technologie (Zie tabel 3) met inbegrip van evaluatie van de Bank-schaal, piloot-schaal beproevingen en de tenuitvoerlegging van de commerciële schaal.
Het benchtop scheidingsteken wordt gebruikt voor de screening voor bewijs van tribo-elektrostatisch opladen en om te bepalen als een materiaal een goede kandidaat voor elektrostatische beneficiation is. De belangrijkste verschillen tussen elk apparaat worden gepresenteerd in 3. Terwijl de apparatuur die in elke fase wordt gebruikt, in omvang verschilt, het werkingsbeginsel is fundamenteel hetzelfde.
Tabel 3. Driefasenimplementatieproces met STET tribo-elektrostatische bandafscheidertechnologie
| Fase | Gebruikt voor: | Elektrode Lengte cm | Type proces |
|---|---|---|---|
| 1- Evaluatie van de bankschaal | Kwalitatieve evaluatie | 250 | Batch |
| 2- Proefschaal Testen | Kwantitatieve evaluatie | 610 | Batch |
| 3- Implementatie van commerciële schaal | Commerciële productie | 610 | Continu |
Zoals te zien is in Tabel 3, het belangrijkste verschil tussen de separator van de benchtop en de separatoren op proefschaal en op commerciële schaal is dat de lengte van de bankafscheider ongeveer 0.4 keer de lengte van de piloot-schaal en commerciële schaal eenheden. Als het scheidingsteken is efficiëntie een functie van de lengte van de elektrode, bench-scale testen kunnen niet worden gebruikt als vervanging voor pilot-schaal testen. Proeftesten zijn noodzakelijk om de omvang van de scheiding te bepalen die het STET-proces kan, en om te bepalen of het STET-proces de productdoelstellingen onder bepaalde voersnelheden kan halen. In plaats daarvan, de benchtop separator wordt gebruikt om kandidaatmateriaal uit te sluiten dat waarschijnlijk geen significante scheiding zal aantonen op pilootschaalniveau. De behaalde resultaten op de bankschaal worden niet geoptimaliseerd, en de waargenomen scheiding is kleiner dan die zou worden waargenomen op een commerciële stet separator.
Testen in de proeffabriek is noodzakelijk voorafgaand aan de commerciële schaalimplementatie, echter, testen op de bankschaal wordt aangemoedigd als de eerste fase van het implementatieproces voor een bepaald materiaal. Bovendien, in gevallen waarin de beschikbaarheid van materiaal beperkt is, de benchtop separator is een nuttig hulpmiddel voor het screenen van potentiële succesvolle projecten (D.w.z., projecten waarin klant- en industriekwaliteitsdoelstellingen kunnen worden gehaald met stet-technologie).
2.2.1 STET Triboelectrostatic Belt Separator
In het scheidingsteken tribo-elektrostatische riem (Figuur 1 en figuur 2), materiaal wordt ingevoerd in de dunne kloof 0.9 – 1.5 cm tussen twee parallelle vlakke elektroden. De deeltjes triboelectrically betalen door interparticle contact. Bijvoorbeeld, in het geval van een bauxietmonster waarvan de belangrijkste bestanddelen gibssite zijn, kaoliente en kwartsmineraaldeeltjes, de positief geladen (gibssite) en de negatief in rekening gebrachte (kaolien en kwarts) zich aangetrokken voelen tot tegenover elektroden. De deeltjes worden vervolgens opgeveegd door een continue bewegende open-mesh gordel en overgebracht in tegengestelde richtingen. De band beweegt de deeltjes grenzend aan elke elektrode naar de tegenovergestelde einden van het scheidingsteken. Het elektrische veld hoeft de deeltjes slechts een kleine fractie van een centimeter te verplaatsen om een deeltje van een links bewegende naar een rechts bewegende stroom te verplaatsen. De tegenstroom van de scheidende deeltjes en het voortdurende tribo-elektrische opladen door deeltjesbotsingen zorgt voor een meertrapsscheiding en resulteert in een uitstekende zuiverheid en herstel in een single-pass unit. De gordel van de hoge snelheid maakt het ook mogelijk zeer hoge doorvoercapaciteit, tot 40 ton per uur op een enkele scheidingsteken. Door het beheersen van diverse procesparameters, het apparaat zorgt voor optimalisatie van minerale kwaliteit en herstel.
Figuur 1. Schematische voorstelling van tribo riem scheidingsteken
Het scheidingsteken ontwerp is relatief eenvoudig. De riem en de bijbehorende rollen zijn de enige bewegende delen. De elektroden zijn stationaire en bestaat uit een op de juiste manier duurzaam materiaal. De riem is gemaakt van kunststof. Het scheidingsteken elektrode lengte is ongeveer 6 meter (20 ft.) en de breedte 1.25 meter (4 ft.) voor de volledige grootte commerciële eenheden. Het stroomverbruik is lager dan 2 kilowattuur per ton materiaal verwerkt met het merendeel van het energieverbruik door twee motoren rijden de gordel.
Figuur 2. Detail van scheiding zone
Het proces is volledig droog, vereist geen extra materialen en produceert geen afval water of lucht emissies. Voor minerale scheidingen biedt de separator een technologie om het waterverbruik te verminderen, de levensduur van de reserve verlengen en/of nalopen en opnieuw verwerken.
De compactheid van het systeem zorgt voor flexibiliteit in de ontwerpen van de installatie. De tribo-elektrostatische riemscheidingstechnologie is robuust en industrieel bewezen en werd voor het eerst industrieel toegepast op de verwerking van kolenverbrandingsvliegas in 1997. De technologie is effectief in het scheiden van koolstof deeltjes van de onvolledige verbranding van steenkool, uit de glazig aluminosilicaat minerale deeltjes in de vliegas. De technologie heeft bijgedragen in de Prullenbak van de vliegas mineraalrijke inschakelen als een vervanging van cement in beton productie.
Sinds 1995, over 20 miljoen ton van het product vliegas zijn verwerkt door de STET separators geïnstalleerd in de VS. De industriële geschiedenis van vliegas scheiding wordt vermeld in tabel 4.
In de verwerking van mineralen, de tribo-elektrische bandafscheidingstechnologie is gebruikt om een breed scala aan materialen te scheiden, waaronder calciet/kwarts, Talk/magnesiet, en bariet/quartz.
Figuur 3. Commerciële tribo-elektrostatische riemafscheider
Tabel 4. Industriële toepasbaarheid van tribo-elektrostatische riem scheiding voor vliegas.
| Hulpprogramma / Elektriciteitscentrale | Locatie | Begin van de commerciële exploitatie | Details van de faciliteit |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro Station | North Carolina vs | 1997 | 2 Scheidingstekens |
| Talen energie- Brandon Shores | Maryland Verenigde Staten | 1999 | 2 Scheidingstekens |
| Scottish Power- Longannet Station | UK Schotland | 2002 | 1 Scheidingsteken |
| Jacksonville elektrische-St. Park van de macht van Johns River | Florida USA | 2003 | 2 Scheidingstekens |
| Zuid-Mississippi Electric Power - R.D. Morrow | Mississippi, USA | 2005 | 1 Scheidingsteken |
| New Brunswick Power-Belledune | New Brunswick, Canada | 2005 | 1 Scheidingsteken |
| RWE afgekort-Didcot Station | Engeland UK | 2005 | 1 Scheidingsteken |
| Talen energie-Brunner eiland Station | Pennsylvania, USA | 2006 | 2 Scheidingstekens |
| Tampa elektrische-Big Bend Station | Florida USA | 2008 | 3 Scheidingstekens |
| RWE afgekort-Aberthaw Station | Wales UK | 2008 | 1 Scheidingsteken |
| EOF energie-West Burton Station | Engeland UK | 2008 | 1 Scheidingsteken |
| ZGP (Lafarge Cement Ciech Janikosoda JV) | Polen | 2010 | 1 Scheidingsteken |
| Korea Zuidoost-Power- Yeongheung | Zuid-Korea | 2014 | 1 Scheidingsteken |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polen | 2018 | 1 Scheidingsteken |
| Taiheiyo Cement Company-Chichibu | Japan | 2018 | 1 Scheidingsteken |
| Armstrong vliegas- Eagle Cement | Filippijnen | 2019 | 1 Scheidingsteken |
| Korea Zuidoost-Power- Samcheonpo | Zuid-Korea | 2019 | 1 Scheidingsteken |
2.2.2 Bench-scale testen
Standaard procesproeven werden uitgevoerd rond het specifieke doel om Al_2 O_3 concentratie te verhogen en de concentratie van ganguemineralen te verminderen. Tests werden uitgevoerd op de benchtop separator onder batch omstandigheden, met tests uitgevoerd in tweevoud om steady state te simuleren, en ervoor te zorgen dat een eventueel overdrachtseffect van de vorige voorwaarde niet in aanmerking werd genomen. Voorafgaand aan elke test, een klein submonster van de voeders werd verzameld (aangeduid als 'Feed'). Bij het instellen van alle bewerkingsvariabelen, het materiaal werd in de benchtop separator gevoerd met behulp van een elektrische trilfeeder door het midden van de benchtop separator. Monsters werden verzameld aan het einde van elk experiment en de gewichten van het product einde 1 (aangeduid als "E1") en producteinde 2 (aangeduid als "E2") werden bepaald met behulp van een legal-for-trade telschaal. Voor bauxietmonsters, 'E2' komt overeen met het bauxietrijke product. Voor elke set submonsters (D.w.z., Feed, E1 en E2) LOI, de samenstelling van de belangrijkste oxiden door XRF, reactieve silica en beschikbare aluminiumoxide werd bepaald. XRD-karakterisering werd uitgevoerd op geselecteerde subsamples.
3.0 Resultaten en discussie
3.1. Monsters Mineralogy
De resultaten van de kwantitatieve XRD-analyses voor voedermonsters zijn opgenomen in tabel 5. De meeste monsters bestonden voornamelijk uit gibbsite en verschillende hoeveelheden goethiet, Hematiet, kaoliniet, en kwarts. Ilmenite en anatase waren ook duidelijk in kleine hoeveelheden in de meerderheid van de monsters.
Er was een verandering in de minerale samenstelling voor S6 en S7, omdat deze voermonsters voornamelijk bestonden uit diaspore met kleine hoeveelheden calciet, Hematiet, goethiet, boehmite boehmite, kaoliniet, Gibbsiet, kwarts, anatase anatase, en rutile wordt gedetecteerd. Een amorfe fase werd ook gedetecteerd in S1 en S4 en varieerde van ongeveer 1 Aan 2 Procent. Dit was waarschijnlijk te wijten aan de aanwezigheid van een smectite mineraal, of niet-kristallijn materiaal. Aangezien dit materiaal niet direct kon worden gemeten, resultaten voor deze monsters moeten worden beschouwd als.
3.2 Experimenten op bankschaal
Op elk mineraalmonster werden testritten uitgevoerd om al2O3 te maximaliseren en het SiO_2 gehalte te verlagen. Soorten die zich concentreren op het bauxietrijke product zullen wijzen op positief laadgedrag. Resultaten worden weergegeven in tabel 6
Tabel 5. XRD-analyse van toevoermonsters.
Tabel 6. Overzichtsresultaten.
Testen met de STET benchtop separator toonden significante beweging van Al2O3 voor alle monsters. Scheiding van Al2O3 werd waargenomen voor S1-5 die voornamelijk gibbsite, en ook voor S6-7 die voornamelijk diaspore. Bovendien, de andere belangrijke elementen van Fe2O3, SiO2 en TiO2 aangetoond belangrijke beweging in de meeste gevallen. Voor alle monsters, het verkeer van gewichtsverlies bij gloeien (LOI) gevolgd verkeer van Al2O3. In termen van reactieve silica en beschikbare aluminiumoxide, voor S1-5 die bijna alle gibbsite (aluminium trihydraat) waarden moeten worden beschouwd bij 145°C, terwijl voor S6-7 waarvoor het dominante mineraal diaspore is (aluminium monohydraat) waarden moeten worden beoordeeld op 235°C. Voor alle monsters bleek uit het testen met de STET benchtop separator een aanzienlijke toename van de beschikbare aluminiumoxide en een aanzienlijke vermindering van reactieve silica tot product voor zowel trihydraat- als monohydraat bauxietmonsters.. Beweging van belangrijke minerale soorten werd ook waargenomen en is hieronder grafisch weergegeven in figuur 4.
In termen van mineralogie, STET benchtop separator toonde concentratie van de aluminiumoxide dragende soorten gibbsiet en diaspore aan op het bauxietrijke product, terwijl tegelijkertijd andere ganguesoorten. Cijfers 5 en 6 selectiviteit van minerale fasen tonen aan het bauxietrijke product voor trihydraat- en monohydraatmonsters, Respectievelijk. Selectiviteit werd berekend als het verschil tussen de massadeportatie naar het product voor elke minerale soort en het totale massaterugwinning. Een positieve selectiviteit is indicatief voor de minerale concentratie op het bauxietrijke product, en van een algemeen positief laadgedrag. Integendeel, een negatieve selectiviteitswaarde is indicatief voor concentratie op het bauxiet-magere coproduct, en van een algemeen negatief laadgedrag.
Voor alle trihydraat lage temperatuur monsters (D.w.z., S1 S1, S2 en S4) kaoliniet vertoonde een negatief oplaadgedrag en concentreerde zich op het bauxiet-mager co-product, terwijl gibbsiet zich concentreerde op het bauxietrijke product (Figuur 5). Voor alle monohydraatmonsters op hoge temperatuur (D.w.z., S6 en S7) zowel reactieve silicadragende mineralen, kaolien en kwarts, vertoonde een negatief laadgedrag. Voor de laatste, diaspore en boehmite gemeld aan de bauxiet-rijke product en vertoonde een positief oplaadgedrag (Figuur 6).
Figuur 5. Selectiviteit van minerale fasen naar product.
Figuur 6. Selectiviteit van minerale fasen naar product.
Metingen van de beschikbare aluminiumoxide en reactieve silica tonen een aanzienlijke beweging aan. Voor lage temperatuur bauxieten (S1-S5), de hoeveelheid reactief silica per eenheid beschikbaar aluminiumoxide werd 10-50% op relatieve basis (Figuur 7). Een soortgelijke daling werd waargenomen in de hoge temperatuur bauxieten (S6-S7) zoals te zien is in Figuur 7.
De bauxiet-alumina-verhouding werd berekend als het omgekeerde van de beschikbare aluminiumoxide. De bauxiet-alumina-verhouding werd 8 – 26% relatief gezien voor alle geteste monsters (Figuur 8). Dit is zinvol omdat het een gelijkwaardige vermindering van de massastroom van bauxiet vertegenwoordigt die aan het Bayer-proces moet worden gevoerd.
Figuur 7. Reactieve SiO2 per beschikbare eenheid Al2O3
Figuur 8. Bauxiet naar alumina verhouding.
3.3 Discussie
De experimentele gegevens tonen aan dat de STET separator de beschikbare Al2O3 verhoogde en tegelijkertijd SiO_2 inhoud. Figuur 9 geeft een conceptueel diagram van de verwachte voordelen in verband met de vermindering van reactief silica en de toename van de beschikbare aluminiumoxide voorafgaand aan het Bayer-proces. De auteurs berekenen dat het financiële voordeel van een aluminiumoxideraffinader $15-30 USD per ton aluminiumoxideproduct. Dit weerspiegelt vermeden kosten van bijtende soda verloren aan de-silicaton product (Dsp), energiebesparing van het verminderen van de input van bauxiet naar de raffinaderij, vermindering van de productie van rode modder en een kleine inkomstenstroom die voortvloeit uit de verkoop van het laagwaardige bauxiet bijproduct aan cementproducenten. Figuur 9 schetst de verwachte voordelen van de implementatie van STET triboelectrostatische technologie als een gemiddelde om bauxieterts vóór het Bayer-proces te concentreren.
De installatie van het STET-scheidingsproces voor bauxietvoorverwerking kan worden uitgevoerd in de aluminiumoxideraffinaderij of de bauxietmijn zelf. Echter, het STET-proces vereist droog malen van de bauxietertsen vóór de scheiding, om de gangue te bevrijden, daarom kan de logistiek van het slijpen en verwerken van het bauxiet op de raffinaderij eenvoudiger.
Als één optie – het droge bauxiet zou worden gemalen met behulp van gevestigde droge slijptechnologie, bijvoorbeeld een verticale rolmolen of botsmolen. De fijn gemalen bauxiet zou worden gescheiden door het STET-proces, met het hoge aluminiumoxide bauxietproduct dat naar de aluminiumoxideraffinaderij wordt verzonden. De installatie van droog slijpen zou het mogelijk maken om nat malen dat traditioneel tijdens het Bayer-proces wordt gebruikt, te elimineren. Aangenomen wordt dat de bedrijfskosten van droog slijpen ongeveer vergelijkbaar zouden zijn met de bedrijfskosten van nat slijpen, vooral gezien de natte slijpen uitgevoerd vandaag wordt uitgevoerd op een zeer alkalisch mengsel, leidt tot aanzienlijke onderhoudskosten.
Het droge laagwaardige bauxietcoproduct (tailings) van het scheidingsproces zou worden verkocht aan cement productie als een aluminiumoxide bron. Bauxiet wordt vaak toegevoegd aan de cementproductie, en het droge co-product, in tegenstelling tot rode modder, bevat geen natrium dat het gebruik ervan bij de cementproductie zou verhinderen. Dit voorziet de raffinaderij van een methode van valoriserend materiaal dat anders het raffinageproces als rode modder zou verlaten, en zou langdurige opslag vereisen, een kostenpost.
Een door de auteurs uitgevoerde berekening van de bedrijfskosten schat een projectvoordeel van $27 USD per ton aluminiumoxide, met de grote gevolgen van een vermindering van de bijtende soda, vermindering van rode modder, valorisatie van het co-product en de brandstofbesparing als gevolg van een lager volume bauxiet naar de raffinaderij. Daarom is een 800,000 ton per jaar raffinaderij kon verwachten dat een financieel voordeel van $21 M USD per jaar (Zie figuur 10). Bij deze analyse wordt geen rekening gehouden met mogelijke besparingen als het verlagen van de import- of logistieke kosten van, die het projectrendement verder kunnen verbeteren.
Figuur 10. Voordelen van reactieve silicareductie en beschikbare aluminiumoxide nemen toe.
4.0 Conclusies
Samengevat, droge verwerking met de STET-separator biedt mogelijkheden om waarde te genereren voor bauxietproducenten en raffinaderijen. De voorverwerking van bauxiet voorafgaand aan raffinage zal de chemische kosten, lager het volume van rode modder gegenereerd en minimaliseren proces verstoort. STET-technologie zou bauxietverwerkers in staat kunnen stellen om niet-metallurgische kwaliteit om te zetten in metallurgisch bauxiet van metaalkwaliteit – wat de behoefte aan geïmporteerd bauxiet zou kunnen verminderen en/of de levensduur van de uitgangsgroevebronnen zou kunnen verlengen. STET-proces kan ook worden uitgevoerd om een hogere kwaliteit niet-metallurgische kwaliteit en metallurgische kwaliteit bauxiet te genereren, en bauxietproducten van cementkwaliteit voorafgaand aan het Bayer-proces.
Het STET-proces vereist weinig voorbehandeling van het mineraal en werkt op hoge capaciteit – tot 40 tonen per uur. Het energieverbruik is minder dan 2 kilowattuur per verwerkte ton materiaal. Bovendien, het STET-proces is een volledig gecommercialiseerde technologie in de verwerking van mineralen, en vereist daarom niet de ontwikkeling van nieuwe technologie.
Verwijzingen
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman (Strømman), en Edgar G. Hertwich Hertwich (2004), “De aluminium industrie-omgeving, technologie en productie”.
2. Das, Subodh K., en Weimin Yin (2007), “De wereldwijde aluminiumeconomie: De huidige stand van de industrie” JOM JOM 59.11, PP. 57-63.
3. Vincent G.. Hill & Errol D. Sehnke Sehnke (2006), "Bauxiet", in industriële mineralen & Rotsen: Grondstoffen, Markten, en gebruikt, Maatschappij voor Mijnbouw, Metallurgie en Exploration Inc., Englewood, CO, PP. 227-261.
4. Evans, Ken Ken (Ken) (2016), “De geschiedenis, Uitdagingen, en nieuwe ontwikkelingen in het beheer en gebruik van bauxietresidu”, Tijdschrift van Duurzame Metallurgie 2.4, PP. 316-331
5. Gendron Gendron Gendron, Robin S., Mats Ingulstad, en Espen Storli (2013), "Aluminium erts: de politieke economie van de wereldwijde bauxietindustrie", UBC Pers.
6. Slang, H. R. (2016), “Bauxiet mineralogie”, Essentiële metingen in lichte metalen, Springer, Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin (Authier-Martin), Monique, et al.. (2001),”De mineralogie van bauxiet voor de productie van smelterij-grade aluminiumoxide", JOM JOM 53.12, PP. 36-40.
8. Hill, V. G., en R. J. Robson (2016), “De indeling van bauxieten vanuit het standpunt van de Bayer-fabriek”, Essentiële metingen in lichte metalen, Springer, Cham, PP. 30-36.
9. Songqing Songqing, Gu (2016). “Chinees Bauxiet en zijn invloeden op de productie van aluminiumoxide in China”, Essentiële metingen in lichte metalen, Springer, Cham, PP. 43-47.
10. Habashi Habashi, Fathi (2016) “Honderd jaar van het Bayer-proces voor de productie van aluminiumoxide” Essentiële metingen in lichte metalen, Springer, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore Bloore, en A. R. Carr (2016) “Basisprincipes van bayer-procesontwerp”, Essentiële metingen in lichte metalen, Springer, Cham, PP. 100-117.
12. Anich Anich, Ivan, et al.. (2016), “De Roadmap voor alumina-technologie”, Essentiële metingen in lichte metalen. Springer, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao (Wanchao), et al.. (2014), “Milieubeoordeling, beheer en gebruik van rode modder in China”, Dagboek van schonere productie 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken Ken (Ken) (2016), “De geschiedenis, Uitdagingen, en nieuwe ontwikkelingen in het beheer en gebruik van bauxietresidu”, Tijdschrift van Duurzame Metallurgie 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, en Yonggui Wu (2007), “Karakterisering van rode modder afgeleid van een gecombineerd Bayer-proces en bauxietcalcatiemethode”, Dagboek van gevaarlijke stoffen 146.1-2, PP. 255-261.
16. U.S. Geologisch onderzoek (Usgs) (2018), "Bauxiet en aluminiumoxide", in Bauxiet en Aluminiumoxide Statistieken en informatie.
17. Paramguru (Paramguru), R. K., P. C. Rath, en V. N. Misra (2004), “Trends in rode modder gebruik-een review”, Minerale verwerking & Winningsmetall. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Herziening van elektrische scheidingsmethoden, Deel 1: Fundamentele aspecten, Mineralen & Metallurgische verwerking", vol. 17, geen. 1, pp 23–36.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Herziening van elektrische scheidingsmethoden, Deel 2: Praktische overwegingen, Mineralen & Metallurgische verwerking", vol. 17, geen. 1, pp 139–166.
20. Ralston O. (1961), Elektrostatische scheiding van gemengde korrelvaste vaste stoffen, Uitgeverij Elsevier, uit print.
