Velg språk:
ST utstyret & Teknologi LLC (STET) tribo-elektrostatisk belte separator er ideelt egnet for å befeste veldig fint (<1µm) moderat grov (500µm) mineralpartikler, med svært høy gjennomstrømning. Eksperimentelle funn viste STET-separatorens evne til å beneficiate bauksittprøver ved å øke tilgjengelig alumina samtidig som reaktiv og total silika reduseres. STET-teknologi presenteres som en metode for oppgradering og prekonsentrat bauksittavsetninger for bruk i aluminaproduksjon. Tørrbehandling med STET separator vil resultere i en reduksjon i driftskostnadene for raffineri på grunn av lavere forbruk av kaustisk soda, energibesparelser på grunn av lavere volum av inertoksider og en reduksjon i volumet av aluminaraffinerirester (ARR eller rød gjørme). i tillegg, STET-teknologien kan tilby aluminaraffineratorer andre fordeler, inkludert økte steinbruddsreserver, forlengelse av red mud avhending stedet levetid, og forlenget levetid for eksisterende bauksittgruver ved å forbedre steinbruddsutnyttelsen og maksimere utvinningen. Det vannfrie og kjemikaliefrie biproduktet produsert av STET-prosessen kan brukes til fremstilling av sement i høye volumer uten forbehandling, i motsetning til rød gjørme som har begrenset gunstig gjenbruk.
1.0 Introduksjon
Aluminiumsproduksjon er av sentral betydning for gruve- og metallurgiindustrien og grunnleggende for en rekke bransjer [1-2]. Mens aluminium er det vanligste metalliske elementet som finnes på jorden, totalt ca. 8% av jordens skorpe, som et element er det reaktivt og forekommer derfor ikke naturlig [3]. Dermed, aluminium-rik malm må raffineres for å produsere alumina og aluminium, resulterer i betydelig generering av rester [4]. Etter hvert som kvaliteten på bauksittinnskudd globalt avtar, generering av rester øker, utgjør utfordringer for alumina- og aluminiumsindustrien når det gjelder behandlingskostnader, salgskostnader og innvirkning på miljøet [3].
Det primære startmaterialet for aluminiumraffinering er bauksitt, verdens viktigste kommersielle kilde til aluminium [5]. Bauksitt er en beriket aluminiumhydroksid sedimentær bergart, produsert fra laterisering og forvitring av bergarter rik på jernoksider, aluminiumoksider, eller begge vanlige inneholder kvarts og leire som kaolin [3,6]. Bauksitt bergarter består for det meste av aluminium mineraler Gibbsite (Al(Oh)3), boehmite (andre er i seg selv) (γ-AlO (γ-AlO)(Oh)) og diaspore (α-AlO (andre er i tromsø)(Oh)) (Tabell 1), og er vanligvis blandet med de to jernoksider goethite (Feo (andre er i så mange(Oh)) og hematitt (Fe2O3 (andre er i seg selv)), aluminium leire mineral kaolinitt, små mengder anatase og/eller titania (TiO2 (andre er i seg selv)), ilmenite (andre er i seg selv) (FeTiO3 (andre vil ha deg)) og andre urenheter i mindre eller spormengder [3,6,7].
Begrepene trihydrat og monohydrat brukes ofte av industrien for å skille ulike typer bauksitt. Bauksitt som er helt eller nesten alle gibbsite peiling kalles en trihydrat malm; hvis boehmite eller diaspore er de dominerende mineralene det kalles monohydrat malm [3]. Blandinger av gibbsite og boehmite er vanlige i alle typer bauksitt, boehmite og diaspore mindre vanlig, og gibbsite og diaspore sjeldne. Hver type bauksittmalm presenterer sine egne utfordringer når det gjelder mineralbehandling og velgjøring for generering av alumina [7,8].
Tabell 1. Kjemisk sammensetning av Gibbsite, Boehmite og Diaspore [3].
| Kjemisk sammensetning | Gibbsite AL(Oh)3 eller Al2O3.3H (andre)2O | Boehmite ALO(Oh) eller Al2O3.H2O | Diaspore ALO(Oh) eller Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt % | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Oh) wt % | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Bauksittforekomster spres over hele verden, for det meste forekommer i tropiske eller subtropiske regioner [8]. Bauksittgruvedrift av både metallurgiske og ikke-metallurgiske malmer er analogmed gruvedrift av andre industrielle mineraler. Normalt, beneficiation eller behandling av bauksitt er begrenset til å knuse, Sieving (andre er ireket), Vaske, og tørking av den rå malm [3]. Flotasjon er ansatt for oppgradering av visse lavverdige bauksittmalm, men det har ikke vist seg svært selektivt ved å avvise kaolinitt, en viktig kilde til reaktiv silika, spesielt hos trihydrater bauksitt [9].
Hovedtyngden av bauksitt produsert i verden brukes som fôr for produksjon av alumina via Bayer-prosessen, en våtkjemisk kaustisk-utvaskingsmetode der Al_2 O_3 oppløses ut av bauksittbergarten ved hjelp av en kaustisk sodarik løsning ved forhøyet temperatur og trykk [3,10,11]. Senere, hoveddelen av alumina benyttes som fôr for produksjon av aluminiummetall via Hall-Héroult-prosessen, som innebærer elektrolytisk reduksjon av alumina i et bad av kryolitter (Na3Alf6 (Nær Na3alf6)). Det tar ca 4-6 tonn tørket bauksitt for å produsere 2 t av alumina, som i sin tur gir 1 t av aluminium metall [3,11].
Bayer-prosessen initieres ved å blande vasket og finmalt bauksitt med leach-løsningen. Den resulterende slurry som inneholder 40-50% faste stoffer blir deretter trykksatt og oppvarmet med damp. På dette trinnet er noe av aluminaoppløst og danner løselig natriumaluminat (Naalo2 (andre er i slekt)), men på grunn av tilstedeværelsen av reaktiv silika, et komplekst natriumaluminiumsilikat også utløser som representerer et tap av både alumina og brus. Den resulterende slurry vaskes, og rester generert (I.e., rød gjørme) er dekantert. Natriumaluminat utløses deretter ut som aluminiumtrihydrat (Al(Oh)3) gjennom en seeding prosess. Den resulterende kaustiske brusløsningen resirkuleres i leach-løsningen. Endelig, filtrert og vasket solid alumina trihydrat er avfyrt eller kalsinert for å produsere alumina [3,11].
Utvaskingstemperaturen kan variere fra 105 °C til 290 °C, og tilsvarende trykk varierer fra 390 kPa til 1500 kPa (andre kan være på samme. Lavere temperaturer brukes til bauksitt der nesten alle tilgjengelige alumina er til stede som gibbsite. De høyere temperaturene er nødvendig for å gravepositsst bauksitt har en stor prosentandel av boehmite og diaspore. Ved temperaturer på 140 °C eller mindre er bare gibbsite- og kaolingrupper løselige i kaustisk brusvæske, og derfor foretrekkes en slik temperatur for behandling av trihydrat alumina . Ved temperaturer som er større enn 180 °C alumina til stede, da trihydrat og monohydrat kan gjenvinnes i oppløsning, og både leire og fri kvarts blir reaktive [3]. Driftsforhold som temperatur, trykk- og reagensdosering påvirkes av typen bauksitt, og derfor er hvert aluminaraffineri skreddersydd til en bestemt type bauksittmalm. Tapet av dyr kaustisk brus (Naoh) og generering av rød gjørme er begge relatert til kvaliteten på bauksitt som brukes i raffineringsprosessen. Generelt, den nedre Al_2 O_3 innholdet i bauksitt, jo større volumet av rød gjørme som vil bli generert, som ikke-Al_2 O_3 faser blir avvist som rød gjørme. i tillegg, jo høyere kaolinitt eller reaktivt silikainnhold av bauksitt, jo mer rød gjørme vil bli generert [3,8].
Høyverdig bauksitt inneholder opptil 61% Al_2 O_3, og mange driftsbauksittavleiringer - vanligvis referert som ikke-metallurgisk karakter- er godt under denne, av og til så lavt som 30-50% Al_2 O_3. Fordi det ønskede produktet er en høy renhet
Al_2 O_3, de resterende oksidene i bauksitt (Fe2O3 (andre er i seg selv), SiO2 (andre), TiO2 (andre er i seg selv), organisk materiale) er atskilt fra Al_2 O_3 og avvist som aluminaraffinerirester (Arr) eller rød gjørme via Bayer-prosessen. Generelt, den lavere kvaliteten bauksitt (I.e., lavere Al_2 O_3 innhold) mer rød gjørme som genereres per tonn aluminaprodukt. i tillegg, selv noen Al_2 O_3 bærende mineraler, spesielt kaolinitt, produsere uønskede bivirkninger under raffineringsprosessen og føre til en økning i rød gjørme generasjon, samt tap av dyre kaustiske brus kjemiske, en stor variabel kostnad i bauksittraffineringsprosessen [3,6,8].
Rød gjørme eller ARR representerer en stor og pågående utfordring for aluminiumindustrien [12-14]. Rød gjørme inneholder betydelig gjenværende kaustisk kjemisk rester fra raffineringsprosessen, og er svært alkalisk, ofte med en pH av 10 – 13 [15]. Det genereres i store volumer over hele verden - ifølge USGS, estimert global aluminaproduksjon var 121 millioner tonn i 2016 [16]. Dette resulterte i anslagsvis 150 millioner tonn rød gjørme generert i samme periode [4]. Til tross for pågående forskning, rød gjørme har i dag få kommersielt levedyktige veier til gunstig gjenbruk. Det er anslått at svært lite rød gjørme er gunstig gjenbrukt over hele verden [13-14]. Stedet, den røde gjørmen pumpes fra aluminaraffineriet til lagringsforring eller deponier, hvor den lagres og overvåkes til store kostnader [3]. Derfor, både et økonomisk og miljømessig argument kan gjøres for å forbedre kvaliteten på bauksitt før raffinering, spesielt hvis en slik forbedring kan gjøres gjennom lavenergi fysiske separasjonsteknikker.
Mens påviste reserver av bauksitt forventes å vare i mange år, kvaliteten på reservene som kan nås økonomisk, er fallende [1,3]. For raffinerier, som er i bransjen for behandling av bauksitt for å gjøre alumina, og til slutt aluminium metall, dette er en utfordring med både økonomiske og miljømessige implikasjoner
Tørre metoder som elektrostatisk separasjon kan være av hensyn til bauksittindustrien for pre-konsentrasjon av bauksitt før Bayer-prosessen. Elektrostatiske separasjonsmetoder som benytter kontakt, eller tribo-elektrisk, lading er spesielt interessant på grunn av deres potensial til å skille et bredt utvalg av blandinger som inneholder ledende, Isolerende, og halvledende partikler. Tribo-elektrisk lading oppstår når diskret, ulike partikler kolliderer med hverandre, eller med en tredje overflate, som resulterer i en overflateladningsforskjell mellom de to partikkeltypene. Skiltet og omfanget av ladeforskjellen avhenger delvis av forskjellen i elektronaffinitet (eller arbeidsfunksjon) mellom partikkeltypene. Separasjon kan deretter oppnås ved hjelp av et eksternt anvendt elektrisk felt.
Teknikken har blitt brukt industrielt i vertikale fritt fall type separatorer. I fritt fall separatorer, partiklene først erverve kostnad, deretter falle av tyngdekraften gjennom en enhet med motstridende elektroder som bruker et sterkt elektrisk felt for å avlede partiklenes bane i henhold til tegn og størrelsesorden av deres overflateladning [18]. Fritt fall separatorer kan være effektive for grove partikler, men er ikke effektive for håndtering av partikler som er finere enn ca. 0.075 til 0.1 mm [19-20]. En av de mest lovende nye utviklingene i tørre mineralseparasjoner er tribo-elektrostatisk belteseparator. Denne teknologien har utvidet partikkelstørrelsesområdet til finere partikler enn konvensjonelle elektrostatiske separasjonsteknologier, inn i området der bare flotasjon har vært vellykket i det siste.
Tribo-elektrostatisk separasjon benytter elektriske ladeforskjeller mellom materialer produsert av overflatekontakt eller triboelektrisk lading. På enkle måter, når to materialer er i kontakt, materialet med en høyere affinitet for elektrogevinster får elektroner, og endrer dermed negative, mens materiale med lavere elektronaffinitet lader positive.
ST utstyret & Teknologi (STET) tribo-elektrostatisk belteseparator tilbyr en ny beneficiation rute til pre-konsentrat bauksitt malm. STET tørrseparasjonsprosessen gir bauksittprodusenter eller bauksittraffinerier en mulighet til å utføre oppgradering av bauksittmalm før Bayer for å forbedre kvaliteten. Denne tilnærmingen har mange fordeler, Inkludert: Reduksjon i driftskostnadene for raffineri på grunn av lavere forbruk av kaustisk brus ved å redusere inndatareaktiv silika; besparelser i energi under raffinering på grunn av lavere volum av inerte oksider (Fe2O3, Tio2, Ikke-reaktiv SiO2) gå inn med bauksitt; mindre massestrøm av bauksitt til raffineri og derfor mindre energikrav til varme og trykk; reduksjon i rødt gjørmegenerasjonsvolum (I.e., rød gjørme til aluminaforhold) ved å fjerne reaktiv silika og inertoksid; og, strammere kontroll over inngangsbauksittkvalitet som reduserer prosessforstyrrelser og gjør det mulig for raffinerier å målrette ideelt reaktivt silikanivå for å maksimere urenhet avvisning. Forbedret kvalitetskontroll over bauksittfôr til raffineri et tillegg maksimerer også oppetid og produktivitet. Videre, reduksjon i rødt gjørmevolum betyr mindre behandlings- og avhendingskostnader og bedre utnyttelse av eksisterende deponier.
Forbehandling av bauksittmalm før Bayer-prosessen kan gi betydelige fordeler når det gjelder behandling og salg av tailings. I motsetning til rød gjørme, tailings fra en tørr elektrostatisk prosess inneholder ingen kjemikalier og representerer ikke et langsiktig miljølagringsansvar. I motsetning til rød gjørme, tørre biprodukter/tailings fra en bauksitt forbehandlingsoperasjon kan benyttes i sementproduksjon, da det ikke er krav om å fjerne natrium, som er skadelig for sementproduksjon. Faktisk - bauksitt er allerede et vanlig råstoff for Portland sement produksjon. Forlenge levetiden til eksisterende bauksittgruver kan også nås ved å forbedre steinbruddutnyttelsen og maksimere utvinningen.
2.0 Eksperimentelle
2.1 Materialer
STET gjennomførte pre-mulighetsstudier i over 15 forskjellige bauksittprøver fra forskjellige steder rundt om i verden ved hjelp av en benkskalaseparator. Av disse, 7 forskjellige prøver ble
Tabell 2. Resultat av kjemiske analysebauksittprøver.
2.2 Metoder
Eksperimenter ble utført ved hjelp av en benk-skala tribo-elektrostatisk belte separator, heretter referert som "benkeskilletegn". Testing på benkeskala er den første fasen av en trefaset teknologiimplementeringsprosess (Se tabell 3) inkludert evaluering av benkskala, pilot-skala testing og kommersiell skala implementering.
Benkeskilletegnet brukes til screening for tegn på tribo-elektrostatisk lading og for å avgjøre om et materiale er en god kandidat for elektrostatisk beneficiation. De viktigste forskjellene mellom hvert utstyr er presentert i tabell 3. Mens utstyret som brukes i hver fase, er forskjellig i størrelse, driftsprinsippet er fundamentalt det samme.
Tabell 3. Trefaseimplementeringsprosess ved hjelp av STET tribo-elektrostatisk belteseparatorteknologi
| Fase | Brukes til: | Elektroden Lengde cm | Type prosess |
|---|---|---|---|
| 1- Evaluering av benkskala | Kvalitativ evaluering | 250 | Satsvise |
| 2- Pilot skala Testing | Kvantitativ evaluering | 610 | Satsvise |
| 3- Implementering av kommersiell skala | Kommersiell produksjon | 610 | Kontinuerlig |
Som det fremgår av tabellen 3, hovedforskjellen mellom benkeplaten separator og pilot-skala og kommersielle skilletegn er at lengden på benkeplaten separator er ca. 0.4 ganger lengden på pilot-skala og kommersielle skala enheter. Siden separatoreffektiviteten er en funksjon av elektrodelengden, benk-skala testing kan ikke brukes som en erstatning for pilot-skala testing. Pilot-skala testing er nødvendig for å bestemme omfanget av separasjonen som STET-prosessen kan oppnå, og for å finne ut om STET-prosessen kan oppfylle produktmålene under gitte feedhastigheter. Stedet, benkeskilletegnet brukes til å utelukke kandidatmaterialer som er usannsynlig å demonstrere noen betydelig separasjon på pilotskalanivå. Resultater oppnådd på benkskalaen vil ikke være optimalisert, og separasjonen som er observert, er mindre enn det som vil bli observert på en kommersiell størrelse STET separator.
Testing ved pilotanlegget er nødvendig før kommersiell skala distribusjon, men, testing på benkskalaen oppmuntres som den første fasen av implementeringsprosessen for et gitt materiale. Videre, i tilfeller der materialtilgjengeligheten er begrenset, benkeskilletegnet gir et nyttig verktøy for screening av potensielle vellykkede prosjekter (I.e., prosjekter der kunde- og bransjekvalitetsmål kan oppfylles ved hjelp av STET-teknologi).
2.2.1 STET Triboelektrostatisk belte separator
I tribo-elektrostatisk belte separator (Figur 1 og Figur 2), materialet mates inn i det tynne gapet 0.9 – 1.5 cm mellom to parallelle planarelektroder. Partiklene lades triboelektroelektrisk ved interpartikkelkontakt. For eksempel, i tilfelle av en bauksittprøve som hovedbestanddeler er gibssite, kaolinitt og kvarts mineralpartikler, den positivt ladede (gibssite (andre betydninger)) og den negativt ladede (kaolinitt og kvarts) er tiltrukket av motsatte elektroder. Partiklene blir deretter feid opp av et kontinuerlig bevegelig åpent nettbelte og formidles i motsatt retning. Beltet beveger partiklene ved siden av hver elektrode mot motsatte ender av separatoren. Det elektriske feltet trenger bare å flytte partiklene en liten brøkdel av en centimeter for å flytte en partikkel fra en venstregående til en høyregående strøm. Motstrømsstrømmen til de separatrende partiklene og kontinuerlig triboelektrisk lading ved partikkelkollisjoner gir en flertrinns separasjon og resulterer i utmerket renhet og gjenoppretting i en enkeltpassenhet. Høy beltehastighet muliggjør også svært høye gjennomstrømninger, opptil 40 tonn per time på en enkelt separator. Ved å kontrollere ulike prosessparametere, enheten gjør det mulig å optimalisere mineralkvalitet og gjenoppretting.
Figur 1. Skjematisk triboelektrisk belteseparator
Separatordesignen er relativt enkel. Beltet og tilhørende valser er de eneste bevegelige delene. Elektrodene står stille og består av et passende holdbart materiale. Beltet er laget av plastmateriale. Separatorelektrodelengden er ca. 6 meter (20 Ft.) og bredden 1.25 meter (4 Ft.) for kommersielle enheter i full størrelse. Strømforbruket er mindre enn 2 kilowattime per tonn materiale behandlet med det meste av kraften som forbrukes av to motorer som kjører beltet.
Figur 2. Detalj av separasjonssone
Prosessen er helt tørr, krever ingen ekstra materialer og produserer ingen avløpsvann eller luftutslipp. For mineralseparasjoner gir separatoren en teknologi for å redusere vannforbruket, forlenge reservelevetiden og/eller gjenopprette og reprosessere halinger.
Systemets kompakthet gir fleksibilitet i installasjonsdesign. Tribo-elektrostatisk belteseparasjonsteknologi er robust og industrielt bevist og ble først brukt industrielt til behandling av kullforbrenningsflyaske i 1997. Teknologien er effektiv i å skille karbonpartikler fra ufullstendig forbrenning av kull, fra de glassaktige aluminosilikatmineralpartiklene i flyasken. Teknologien har vært medvirkende til å muliggjøre resirkulering av mineralrik flyaske som sementerstatning i betongproduksjon.
Siden 1995, over 20 millioner tonn produktflyaske er behandlet av STET-separatorene installert i USA. Den industrielle historien om fly aske separasjon er oppført i Tabell 4.
I mineraler behandling, triboelektrisk belteseparatorteknologi har blitt brukt til å skille et bredt spekter av materialer, inkludert calcite/quartz, talkum/magnesite, og baritt/kvarts.
Figur 3. Kommersiell tribo-elektrostatisk belteseparator
Tabell 4. Industriell anvendelse av tribo-elektrostatisk belteseparasjon for flyaske.
| Verktøyet / kraftverk | Plasseringen | Oppstart av kommersiell drift | Detaljer om fasilitetene |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro stasjon | Nord-Carolina Norge | 1997 | 2 Skilletegn |
| Talen energi- Brandon Kysten | Tore Norge | 1999 | 2 Skilletegn |
| Skotsk makt- Longannet stasjon | Skottland Storbritannia | 2002 | 1 Skilletegn |
| Jacksonville Elektrisk-St. Johns Kraftpark | Florida USA | 2003 | 2 Skilletegn |
| Sør Mississippi elektrisk kraft -R.D. Morrow | Mississippi Norge | 2005 | 1 Skilletegn |
| New Brunswick Power-Belledune | New Brunswick Norge | 2005 | 1 Skilletegn |
| RWE npower-Didcot stasjon | England Storbritannia | 2005 | 1 Skilletegn |
| Talen Energy-Brunner-stasjon | Usa (andre vil si) | 2006 | 2 Skilletegn |
| Tampa elektrisk-stor bend stasjon | Florida USA | 2008 | 3 Skilletegn |
| RWE npower-Aberthaw stasjon | Wales Storbritannia | 2008 | 1 Skilletegn |
| EDF Energy-West Burton stasjon | England Storbritannia | 2008 | 1 Skilletegn |
| ZGP (andre er i seg selv (Lafarge Sement /Ciech Janikosoda JV) | Polen | 2010 | 1 Skilletegn |
| Korea Sørøst-makt- Yeongheung (andre er i 2018 | Sør-Korea | 2014 | 1 Skilletegn |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polen | 2018 | 1 Skilletegn |
| Taiheiyo Sement Selskap-Chichibu | Japan | 2018 | 1 Skilletegn |
| Armstrong Fly Ash- Eagle Sement | Filippinene | 2019 | 1 Skilletegn |
| Korea Sørøst-makt- Samcheonpo (andre betydninger) | Sør-Korea | 2019 | 1 Skilletegn |
2.2.2 Testing på benkeskala
Standard prosessforsøk ble utført rundt det spesifikke målet om å øke konsentrasjonen Al_2 O_3 og redusere konsentrasjonen av ganguemineraler.. Tester ble utført på benkeplaten separator under batch forhold, med testing utført i duplikat for å simulere steady state, og sikre at enhver mulig overførselseffekt fra den forrige tilstanden ikke ble ansett som. Før hver test, en liten feed sub-prøve ble samlet inn (angitt som "Feed"). Ved innstilling av alle driftsvariabler, materialet ble matet inn i benkeplaten separator ved hjelp av en elektrisk vibratory mater gjennom midten av benkeplaten separator. Prøvene ble samlet inn på slutten av hvert eksperiment og vektene av produktets slutt 1 (utpekt som 'E1') og produktets slutt 2 (utpekt som 'E2') ble bestemt ved hjelp av en juridisk-for-handel telling skala. For bauksittprøver, 'E2' tilsvarer det bauksittrike produktet. For hvert sett med underprøver (I.e., Feed, E1 og E2) LOI, hovedoksider sammensetning av XRF, reaktiv silika og tilgjengelig alumina ble fastslått. XRD-karakterisering ble utført på utvalgte underprøver.
3.0 Resultater og diskusjon
3.1. Prøver Mineralogi
Resultatene av de kvantitative XRD-analysene for fôrprøver er inkludert i tabell 5. De fleste prøvene var hovedsakelig sammensatt av gibbsite og varierende mengder goethite, Hematitt, kaolinitt (andre betydninger), og kvarts. Ilmenite og anatase var også tydelige i mindre mengder i de fleste prøvene.
Det var en endring i mineralsammensetningen for S6 og S7 da disse fôrprøvene hovedsakelig var sammensatt av diaspore med mindre mengder kalorier, Hematitt, goethite (andre er i seg selv), boehmite (andre er i seg selv), kaolinitt (andre betydninger), Gibbsite (andre er), Kvarts, Anatase (andre er i seg selv), og rutil som oppdages. Det ble også påvist en amorf fase i S1 og S4 og varierte fra ca. 1 til 2 Prosent. Dette var sannsynligvis på grunn av enten tilstedeværelsen av et smektittmineral, eller ikke-krystallinsk materiale. Siden dette materialet ikke kunne måles direkte, resultatene for disse prøvene bør anses som omtrentlige.
3.2 Eksperimenter i benkeskala
En rekke testkjøringer ble utført på hver mineralprøve for å maksimere Al2O3 og redusere SiO_2 innhold. Arter som konsentrerer seg om det bauksittrike produktet, vil være et tegn på positiv ladeatferd. Resultatene vises i tabell 6
Tabell 5. XRD-analyse av feedprøver.
Tabell 6. Sammendragsresultater.
Testing med STET benkeplate separator viste signifikant bevegelse av Al2O3 for alle prøver. Separasjon av Al2O3 ble observert for S1-5 som hovedsakelig var gibbsite, og også for S6-7 som hovedsakelig var diaspore. i tillegg, de andre hovedelementene i Fe2O3, SiO2 og TiO2 viste i de fleste tilfeller signifikant bevegelse. For alle prøver, bevegelsen av tap på tenning (LOI) etterfulgt bevegelse av Al2O3. Når det gjelder reaktiv silika og tilgjengelig alumina, for S1-5 som er nesten alle Gibbsite (aluminium trihydrat) verdier bør vurderes ved 145 °C, mens for S6-7 hvor det dominerende mineralet er diaspore (aluminium monohydrat) verdier bør vurderes ved 235 °C. For alle prøver som testet med STET-topseparatoren viste en betydelig økning i tilgjengelig alumina og en signifikant reduksjon i reaktiv silika til produktet for både trihydrat- og monohydratbauksittprøver. Bevegelse av store mineralarter ble også observert og er grafisk vist nedenfor i figur 4.
Når det gjelder mineralogi, STET benkeplate separator demonstrerte konsentrasjonen av aluminabærende arter gibbsite og diaspore til bauksitt-rike produktet samtidig avviser andre gangue arter. Tall 5 og 6 viser selektivitet av mineralfaser til det bauksittrike produktet for trihydrat- og monohydratprøver, Henholdsvis. Selektivitet ble beregnet som forskjellen mellom massedeportasjon til produkt for hver mineralart og den generelle masseutvinningen til produktet. En positiv selektivitet indikerer mineralkonsentrasjon til det bauksittrike produktet, og av en generell positiv ladeatferd. Tvert imot, en negativ selektivitetsverdi indikerer konsentrasjon til det bauksitt-lean coproduct, og av en generell negativ ladeatferd.
For alle trihydrater lavtemperaturprøver (I.e., S1 (andre kan være på denne, S2 og S4) kaolinitt viste en negativ ladeatferd og konsentrert til det bauksitt-lean co-produkt mens Gibbsite konsentrert til bauksitt-rike produktet (Figur 5). For alle monohydrater høytemperaturprøver (I.e., S6 og S7) både reaktive silikabærende mineraler, kaolinitt og kvarts, viste en negativ ladeatferd. For sistnevnte, diaspore og boehmite rapportert til det bauksittrike produktet og viste en positiv ladeatferd (Figur 6).
Figur 5. Selektivitet av mineralfaser til produkt.
Figur 6. Selektivitet av mineralfaser til produkt.
Målinger av tilgjengelig alumina og reaktiv silika viser betydelig bevegelse. For lav temperatur bauksitt (S1-S5 (Andre)), mengden reaktiv silika tilstede per enhet tilgjengelig alumina ble redusert fra 10-50% på en relativ basis (Figur 7). En lignende reduksjon ble observert i de høye høytemperaturbauksittene (S6-S7 (Andre)) som det kan ses i Figur 7.
Bauksitt- og aluminaforholdet ble beregnet som den inverse av tilgjengelig alumina. Bauksitt-til-alumina-forholdet ble redusert med mellom 8 – 26% i forhold til alle prøver testet (Figur 8). Dette er meningsfylt da det representerer en tilsvarende reduksjon i massestrømmen av bauksitt som må mates til Bayer-prosessen.
Figur 7. Reaktiv SiO2 per enhet av Tilgjengelig Al2O3
Figur 8. Bauksitt til Alumina-forhold.
3.3 Diskusjon
De eksperimentelle dataene viser at STET-separatoren økte tilgjengelig Al2O3 samtidig som SiO_2 innhold. Figur 9 presenterer et konseptuelt diagram over de forventede fordelene knyttet til reduksjon av reaktiv silika og økning av tilgjengelig alumina før Bayer-prosessen. Forfatterne beregner at den økonomiske fordelen til et aluminaraffineri vil være i området $15-30 USD per tonn aluminaprodukt. Dette gjenspeiler unngått kostnader fra kaustisk brus tapt til de-silicaton produkt (Dsp), energibesparelser fra å redusere inngangen til bauksitt til raffineriet, reduksjon i rød gjørmegenerasjon og en liten inntektsstrøm generert fra å selge lavverdig bauksitt biprodukt til sementprodusenter. Figur 9 skisserer de forventede fordelene ved å implementere STET triboelektrostatisk teknologi som et middel til å pre-konsentrere bauksittmalm før Bayer-prosessen.
Installasjon av STET-separasjonsprosessen for bauksittforbehandling kan utføres enten ved aluminaraffineriet eller bauksittgruven selv. Men, STET-prosessen krever tørr sliping av bauksittmalm før separasjon, å frigjøre gangue, derfor logistikken av sliping og behandling av bauksitt ved raffineriet kan derfor være mer oversiktlig.
Som ett alternativ – tørrbauksitt ville være malt ved hjelp av veletablert tørrslipingteknologi, for eksempel en vertikal rullemølle eller slagmølle. Den finmalte bauksitten vil bli skilt av STET-prosessen, med høyaluminabauksittproduktet sendt til aluminaraffineriet. Installasjonen av tørrsliping ville tillate eliminering av våt sliping tradisjonelt brukt under Bayer prosessen. Det antas at driftskostnadene for tørrsliping vil være omtrent sammenlignbare med driftskostnadene for våt sliping, spesielt med tanke på våtsliping utført i dag utføres på en svært alkalisk blanding, fører til betydelige vedlikeholdskostnader.
Det tørre lavgradig bauksittkoproduktet (tailings (tailings)) fra separasjonsprosessen ville bli solgt til sement produksjon som en alumina kilde. Bauksitt er vanligvis lagt til sement produksjon, og det tørre koprodukt, i motsetning til rød gjørme, inneholder ikke natrium som ville hindre bruk i sementproduksjon. Dette gir raffineriet en metode for å verdsette materiale som ellers ville gå ut av raffineringsprosessen som rød gjørme, og ville kreve langsiktig lagring, representerer en kostnad.
En beregning av driftskostnader utført av forfatterne anslår en prosjektfordel for $27 USD per tonn alumina, med de store konsekvensene oppnådd gjennom reduksjon i kaustisk brus, reduksjon i rød gjørme, bruk av co-produkt- og drivstoffbesparelser på grunn av lavere volum av bauksitt til raffineriet. Derfor er en 800,000 tonn per år raffineriet kan forvente en økonomisk fordel av $21 M USD per år (Se figur 10). Denne analysen anser ikke potensielle besparelser ved å redusere import- eller logistikkkostnader for bauksitt, som ytterligere kan forbedre prosjektets retur.
Figur 10. Fordeler med reaktiv silikareduksjon og tilgjengelig aluminaøkning.
4.0 Konklusjoner
Oppsummert, tørr behandling med STET-separatoren gir muligheter til å generere verdi for bauksittprodusenter og raffinerier. Forbehandling av bauksitt før raffinering vil redusere kjemiske kostnader, redusere volumet av rød gjørme generert og minimere prosessen opprørt. STET-teknologi kan gjøre det mulig for bauksittprosessorer å gjøre ikke-metallurgisk karakter til metallurgisk grad bauksitt – noe som kan redusere behovet for importert bauksitt og/eller forlenge levetiden til utvinningsressurser. STET-prosessen kan også implementeres for å generere høyere kvalitet ikke-metallurgisk karakter og metallurgisk klasse bauksitt, og sement klasse bauksitt biprodukter før Bayer prosessen.
STET-prosessen krever lite forbehandling av mineralet og opererer med høy kapasitet – opptil 40 toner per time. Energiforbruket er mindre enn 2 kilowattimer per tonn materiale behandlet. Videre, STET-prosessen er en fullt kommersialisert teknologi innen mineraler som behandler, og krever derfor ikke utvikling av ny teknologi.
Referanser
1. Bergsdal (Nær Bergsdal), Håvard, Anders H. Strømman (andre er i verk), og Edgar G. Hertwich (andre er i hertwich) (2004), “Aluminiumindustrimiljøet, teknologi og produksjon”.
2. Das, Subodh K., og Weimin Yin (2007), “Den verdensomspennende aluminiumøkonomien: Den nåværende tilstanden i bransjen” JOM (andre er i gang med 59.11, PP. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke (andre er i seg selv) (2006), "Bauksitt", i industrielle mineraler & Steiner: Varer, Markeder, og bruker, Samfunn for gruvedrift, Metallurgi og Exploration Inc., Englewood (andre er i 19, Co, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Historien, Utfordringer, og nye utbygginger i forvaltning og bruk av bauksittrester”, Tidsskrift for bærekraftig metallurgi 2.4, PP. 316-331
5. Gendron (andre betydninger), Robin S., Mats Ingulstad, og Espen Storli (2013), "Aluminium malm: den politiske økonomien i den globale bauksittindustrien", UBC Trykk på UBC-pressen.
6. Slangen, H. R. (2016), “Bauksitt mineralogi”, Viktige avlesninger i lette metaller, Springer (andre er), Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”Mineralogien av bauksitt for produksjon av smelteverk-grade alumina", JOM (andre er i gang med 53.12, PP. 36-40.
8. Hill, V. G., og R. J. Robson (2016), “Klassifiseringen av bauksitt er fra Bayer-anleggets ståsted”, Viktige avlesninger i lette metaller, Springer (andre er), Cham, PP. 30-36.
9. Songqing (andre er i sin pris, Gu (2016). “Kinesisk bauksitt og dens påvirkninger på Alumina produksjon i Kina”, Viktige avlesninger i lette metaller, Springer (andre er), Cham, PP. 43-47.
10. Habashi (andre overnattingssteder), Fathi (andre er i dag) (2016) “Hundre år av Bayer prosessen for Alumina produksjon” Viktige avlesninger i lette metaller, Springer (andre er), Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore (andre er i seg selv), og A. R. Carr (2016) “Grunnleggende prinsipper for Bayer prosessdesign”, Viktige avlesninger i lette metaller, Springer (andre er), Cham, PP. 100-117.
12. Anich (andre er i seg selv, Ivan, et al. (2016), “Alumina teknologi veikart”, Viktige avlesninger i lette metaller. Springer (andre er), Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao (andre), et al. (2014), “Miljøvurdering, ledelse og utnyttelse av rød gjørme i Kina”, Journal of Cleaner Produksjon 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Historien, Utfordringer, og nye utbygginger i forvaltning og bruk av bauksittrester”, Tidsskrift for bærekraftig metallurgi 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, og Yonggui Wu (2007), “Karakterisering av rød gjørme avledet fra en kombinert Bayer Process og bauksittkalkingsmetode”, Journal of Hazardous materialer 146.1-2, PP. 255-261.
16. Amerikanske. Geologisk undersøkelse (Usgs) (2018), "Bauksitt og Alumina", i bauksitt- og aluminastatistikk og informasjon.
17. Paramguru (andre er i seg selv), R. K., P. C. Rath (andre er i, og V. N. Misra (andre er i seg selv) (2004), “Trender i rød gjørme utnyttelse–en gjennomgang”, Mineral behandling & Ekstrahert metall. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Gjennomgang av elektriske separasjonsmetoder, Del 1: Grunnleggende sider, Mineraler & Metallurgisk behandling", Vol. 17, nei. 1, I 1999 ble det etablert en egen avdeling i Sia1..
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Gjennomgang av elektriske separasjonsmetoder, Del 2: Praktiske hensyn, Mineraler & Metallurgisk behandling", Vol. 17, nei. 1, I 1999 ble det etablert en egen avdeling for.
20. Ralston O. (1961), Elektrostatisk separasjon av blandede granulære faste stoffer, Elsevier forlag, ikke skriveut.
