Wybierz język:
Sprzęt ST & Technologia LLC (STET) separator pasa tribo-elektrostatycznego idealnie nadaje się do wzbogacania bardzo drobnych (<1µm) do umiarkowanie grubej (500µm) cząstki mineralne, o bardzo wysokiej przepustowości. Wyniki eksperymentu wykazały zdolność separatora STET do wzbogacania próbek boksytu poprzez zwiększenie dostępnego tlenku glinu przy jednoczesnej redukcji reaktywnej i całkowitej krzemionki. Technologia STET jest prezentowana jako metoda ulepszania i wstępnego zagęszczania złóż boksytu do stosowania w produkcji tlenku glinu. Sucha obróbka za pomocą separatora STET spowoduje obniżenie kosztów eksploatacji rafinerii dzięki mniejszemu zużyciu sody kaustycznej, oszczędność energii dzięki mniejszej objętości tlenków obojętnych i zmniejszeniu objętości pozostałości rafineryjnych tlenku glinu (ARR lub czerwone błoto). W dodatku, technologia STET może zaoferować rafineriom tlenku glinu inne korzyści, w tym zwiększone rezerwy kamieniołomów, wydłużenie żywotności składowiska czerwonego szlamu, oraz wydłużona żywotność istniejących kopalń boksytu poprzez poprawę wykorzystania kamieniołomów i maksymalizację odzysku. Bezwodny i wolny od chemikaliów produkt uboczny wytwarzany w procesie STET nadaje się do produkcji cementu w dużych ilościach bez obróbki wstępnej, w przeciwieństwie do czerwonego błota, które ma ograniczone korzystne ponowne wykorzystanie.
1.0 Wprowadzenie
Produkcja aluminium ma kluczowe znaczenie dla przemysłu górniczego i metalurgicznego i ma zasadnicze znaczenie dla różnych branż [1-2]. Podczas gdy aluminium jest najczęstszym pierwiastkiem metalicznym występującym na ziemi, w sumie około 8% skorupy ziemskiej, jako element jest reaktywny i dlatego nie występuje naturalnie [3]. Stąd, ruda bogata w aluminium musi być rafinowana, aby produkować glin i aluminium, powodując znaczne wytwarzanie pozostałości [4]. Ponieważ jakość złóż boksytu na całym świecie spada, wytwarzanie pozostałości zwiększa, stwarzające wyzwania dla przemysłu tlenku glinu i produkcji aluminium pod względem kosztów przetwarzania, kosztów unieszkodliwiania i wpływu na środowisko [3].
Podstawowym materiałem wyjściowym do rafinacji aluminium jest boksyt, głównym na świecie komercyjnym źródłem aluminium [5]. Boksyt jest wzbogaconą skałą osadową wodorotlenku glinu, wytwarzane z lateryzacji i wietrzenia skał bogatych w tlenki żelaza, tlenki glinu, lub oba powszechnie zawierające kwarc i gliny, takie jak kaolin [3,6]. Skały boksytowe składają się głównie z minerałów aluminiowych gibbsite (Al(Oh)3), boehmite (γ-AlO(Oh)) i diaspory (α-Alo(Oh)) (Tabela 1), i jest zwykle mieszana z dwoma tlenkami żelaza goethite (Feo(Oh)) i hematytu (Fe2O3), gliny gliny mineralnej kaolinite, małe ilości anatazy i/lub titanii (TiO2), ilmenit (Okręg wyborczy FeTiO3) i innych zanieczyszczeń w niewielkich lub śladowych ilościach [3,6,7].
Terminy trihydrat i monohydrat są powszechnie używane przez przemysł do różnicowania różnych rodzajów boksytu. Boksyt, który jest całkowicie lub prawie wszystkie łożyska gibbsite nazywa trihydrat rudy; jeśli boehmite lub diaspora są dominującymi minerałami, jest on określany jako ruda monowołana [3]. Mieszanki gibbsite i boehmite są powszechne we wszystkich rodzajach boksytów, boehmite i diaspory rzadziej, i gibbsite i diaspore rzadko. Każdy rodzaj rudy boksytu stawia przed sobą własne wyzwania w zakresie przetwarzania minerałów i dobroczynność dla wytwarzania tlenku glinu [7,8].
Tabela 1. Skład chemiczny Gibbsite, Boehmite i Diaspore [3].
| Skład chemiczny | Gibbsite AL(Oh)3 lub Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(Oh) lub Al2O3.H2O | Diaspore ALO(Oh) lub Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Oh) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Złoża boksytu są rozłożone na całym świecie, najczęściej występujące w regionach tropikalnych lub subtropikalnych [8]. Wydobycie boksytu zarówno rud metalurgicznych, jak i niemetalergicznych jest analogiczne do wydobycia innych minerałów przemysłowych. Normalnie, dobroci lub obróbki boksytu ogranicza się do kruszenia, Przesiewania, Mycia, i suszenie rudy surowej [3]. Flotacja została wykorzystana do modernizacji niektórych niskoseksytowych rud, jednak nie okazała się wysoce selektywna w odrzucaniu kaolinitu, głównym źródłem reaktywnej krzemionki, zwłaszcza w boksytach trójwodnych [9].
Większość boksytu produkowanego na świecie jest wykorzystywana jako pasza do produkcji tlenku glinu w procesie Bayera, mokro-chemiczna metoda ługowania, w której Al_2 O_3 rozpuszcza się ze skały boksytowej przy użyciu roztworu bogatego w sodę kaustyczną w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu [3,10,11]. Następnie, większość tlenku glinu jest wykorzystywana jako pasza do produkcji metalu aluminiowego w procesie Hall-Héroult, który polega na elektrolitycznej redukcji tlenku glinu w kąpieli kriolitu (Na3AlF6 (Na3AlF6)). Potrzeba około 4-6 ton suszonego boksytu do produkcji 2 t tlenku glinu, który na przemian plonuje 1 t z metalu aluminiowego [3,11].
Proces Bayer jest inicjowany przez zmieszanie umytego i drobno zmieciał boksyt z roztworem łku. Powstała gnojowica zawierająca 40-50% stałe są następnie pod ciśnieniem i podgrzewane parą. Na tym etapie część tlenku glinu rozpuszcza się i tworzy rozpuszczalny glinian sodu (Okręg wyborczy NaAlO2), ale ze względu na obecność krzemionki reaktywnej, złożony krzemian sodu również wytrąca się, co stanowi utratę zarówno tlenku glinu, jak i sody. Powstała gnojowica jest myta, i generowaną pozostałość (Tj., czerwone błoto) jest zdekantowany. Glinian sodu jest następnie wytrącony jako trójwodny aluminium (Al(Oh)3) poprzez proces wysiewu. Powstały roztwór sody kaustycznej jest recyrkulowany do roztworu łku. Wreszcie, przefiltrowany i umyty lity trójwodnik tlumny jest opalany lub kalcynowany w celu wytworzenia tlenku glinu [3,11].
Temperatury wymywania mogą wahać się od 105°C do 290°C, a odpowiednie ciśnienia wahają się od 390 kPa do 1500 Kpa. Niższe zakresy temperatur są stosowane do boksytu, w którym prawie wszystkie dostępne tlenku glinu jest obecny jako gibbsite. Wyższe temperatury są wymagane do digedepositsst boksytu o duży procent boehmite i diaspory. W temperaturze 140°C lub mniej tylko grupy gibbsite i kaolin są rozpuszczalne w roztworze sodowym i dlatego taka temperatura jest preferowana do przetwarzania trójwodnego tlenku glinu . W temperaturach większych niż 180°C glinu obecnego jako trihydrat i monohydrat można odzyskać w roztworze, a obie gliny i kwarc stają się reaktywne [3]. Warunki pracy, takie jak temperatura, ciśnienie i odczynnik są pod wpływem rodzaju boksytu i dlatego każda rafineria tlenku glinu jest dostosowana do określonego rodzaju rudy boksytu. Utrata drogiej sody kaustycznej (Naoh) i wytwarzanie czerwonego błota są związane z jakością boksytu stosowanego w procesie rafinacji. W ogóle, im niższa zawartość Al_2 O_3 boksytu, im większa objętość czerwonego błota, które zostanie wygenerowane, ponieważ fazy niezwiązane z Al_2 O_3 są odrzucane jako czerwone błoto. W dodatku, im wyższa zawartość kaolinitu lub krzemionki reaktywnej w boksytach, więcej czerwone błoto zostanie wygenerowany [3,8].
Wysokiej jakości boksyt zawiera do 61% Al_2 O_3, i wiele działających osadów boksytu - zazwyczaj określanych jako niemetalurgiczne- są znacznie poniżej tego, czasami tak niskie, jak 30-50% Al_2 O_3. Ponieważ pożądany produkt jest o wysokiej czystości
Al_2 O_3, pozostałe tlenki w boksytach (Fe2O3, SiO2, TiO2, materiał organiczny) są oddzielone od Al_2 O_3 i odrzucane jako pozostałości rafinerii tlenku glinu (Arr) lub czerwone błoto w procesie Bayera. W ogóle, niższej jakości boksytu (Tj., niższa zawartość Al_2 O_3) im więcej czerwonego błota generowanego na tonę produktu z tlenku glinu. W dodatku, nawet niektóre Al_2 O_3 minerały łożyskowe, zwłaszcza kaolinit, niepożądane reakcje uboczne podczas procesu rafinacji i prowadzą do zwiększenia wytwarzania czerwonego błota, jak również utratę drogich substancji chemicznych sody kaustycznej, duży koszt zmienny w procesie rafinacji boksytu [3,6,8].
Czerwone błoto lub ARR stanowi duże i na-tonie wyzwanie dla przemysłu aluminiowego [12-14]. Czerwone błoto zawiera znaczne resztki pozostałości żrącej substancji chemicznej z procesu rafinacji, i jest wysoce zasadowy, często z pH 10 – 13 [15]. Jest generowany w dużych ilościach na całym świecie - według USGS, szacowana globalna produkcja tlenku glinu 121 milionów ton w 2016 [16]. Doprowadziło to do 150 milionów ton czerwonego błota wytworzonego w tym samym okresie [4]. Pomimo trwających badań, czerwone błoto ma obecnie niewiele komercyjnie opłacalnych ścieżek do korzystnego ponownego wykorzystania. Szacuje się, że bardzo mało czerwonego błota jest korzystnie ponownie [13-14]. Zamiast, czerwone błoto jest pompowane z rafinerii tlenku glinu do składowania lub składowisk, gdzie jest przechowywany i monitorowany po dużych kosztach [3]. W związku z tym, zarówno ekonomiczny, jak i środowiskowy argument za poprawą jakości boksytu przed, w szczególności, jeżeli taka poprawa może być dokonana za pomocą niskoenergetycznych technik separacji.
Chociaż sprawdzone rezerwy boksytu mają trwać wiele lat, jakość rezerw, do których można uzyskać dostęp ekonomicznie, maleje [1,3]. Dla rafinerii, którzy prowadzą działalność związaną z przetwarzaniem boksytu w celu, i ostatecznie metal aluminiowy, jest to wyzwanie, zarówno finansowe, jak i środowiskowe,
Suche metody, takie jak separacja elektrostatyczna, mogą być interesujące dla przemysłu boksytowego w odniesieniu do wstępnego stężenia boksytu przed procesem Bayera. Elektrostatyczne metody separacji wykorzystujące kontakt, lub Tribo-elektryczne, jest szczególnie interesująca ze względu na ich potencjał do oddzielenia szerokiej gamy mieszanek zawierających, Izolacyjne, i półprzewodzących cząstek. Tribo-elektryczne ładowanie występuje, gdy dyskretne, niepodobne cząstki zderzą się ze sobą, lub z trzecią powierzchnią, w wyniku różnicy między dwoma rodzajami cząstek. Znak i wielkość różnicy obciążenia zależy częściowo od różnicy w powinowactwie elektronów (lub funkcji pracy) między rodzajami cząstek. Separację można następnie osiągnąć za pomocą zewnętrznie zastosowanego pola elektrycznego.
Technika ta została wykorzystana przemysłowo w pionowych separatorów typu Free-Fall. W separatorach swobodnego upadku, cząstki najpierw nabyć ładunek, następnie spaść grawitacyjnie przez urządzenie z przeciwstawnych elektrod, które stosują silne pole elektryczne, aby odwrócić trajektorię cząstek zgodnie ze znakiem i wielkością ich ładunku powierzchniowego [18]. Separatory swobodnego opadu mogą być skuteczne w przypadku cząstek gruboistych, ale nie są skuteczne w obchodzeniu się z cząstkami drobniejszymi niż około 0.075 do 0.1 mm [19-20]. Jednym z najbardziej obiecujących nowych rozwiązań w zakresie separacji suchych minerałów jest separator pasów tribo-elektrostatycznych. Technologia ta ma rozszerzone spektrum wielkości cząstek do drobniejsze cząstki niż konwencjonalne elektrostatycznej separacji technologii, w zakresie, gdzie tylko flotacji odniosły sukces w przeszłości.
Separacja trójlekacyjno-elektrostatyczna wykorzystuje różnice w ładunku elektrycznym między materiałami wytwarzanymi przez kontakt z powierzchnią lub ładowanie triboelektryczne. W uproszczony sposób, gdy stykają się dwa materiały, materiał o wyższym powinowactwie do elektrosów zyskuje elektrony, co zmienia ujemne, jednocześnie materiał z niższych opłat koligacji elektronów pozytywne.
Sprzęt ST & Technologia (STET) tribo-elektrostatyczny separator pasa oferuje nowatorską drogę beneficiation do pre-koncentratu rud boksytu. Proces separacji suchej STET oferuje producentom boksytu lub rafineriom boksytu możliwość przeprowadzenia wstępnej modernizacji rudy boksytu w celu poprawy jakości. Takie podejście ma wiele zalet, Tym: Obniżenie kosztów operacyjnych rafinerii z powodu niższego zużycia sody kaustycznej poprzez zmniejszenie ilości wejściowej krzemionki reaktywnej; oszczędność energii podczas rafinacji dzięki mniejszej objętości tlenków obojętnych (Fe2O3, Tio2, Niereaktywne SiO2) wprowadzanie z boksytem; mniejszy masowy przepływ boksytu do rafinerii, a tym samym mniejsze zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i; zmniejszenie objętości wytwarzania czerwonego błota (Tj., stosunek czerwonego błota do tlenku glinu) poprzez usunięcie reaktywnej krzemionki i obojętnego tlenku; i, ściślejsza kontrola nad wejściową jakością boksytu, która zmniejsza zaburzenia procesu i pozwala rafineriom kierować idealny poziom reaktywnej krzemionki, aby zmaksymalizować odrzucenie zanieczyszczeń. Lepsza kontrola jakości nad paszą boksytu do rafinerii maksymalizuje również dyspozycyjność i produktywność. Ponadto, zmniejszenie ilości czerwonego błota przekłada się na mniejsze koszty oczyszczania i unieszkodliwiania oraz lepsze wykorzystanie istniejących składowisk.
Wstępne przetwarzanie rudy boksytu przed procesem Bayera może oferować znaczne korzyści w zakresie przetwarzania i sprzedaży odpadów. W przeciwieństwie do czerwonego błota, suchego procesu elektrostatycznego nie zawierają substancji chemicznych i nie stanowią długoterminowej odpowiedzialności za magazynowanie środowiska. W przeciwieństwie do czerwonego błota, suche produkty przyborowe/odpady z operacji wstępnego przetwarzania boksytu mogą być wykorzystane w produkcji cementu, ponieważ nie ma wymogu usuwania sodu, który jest szkodliwy dla produkcji cementu. W rzeczywistości – boksyt jest już powszechnym surowcem do produkcji cementu portlandzkiego. Wydłużenie okresu eksploatacji istniejących kopalń boksytu może również zostać osiągnięte poprzez poprawę wykorzystania kamieniołomu i maksymalizację odzysku.
2.0 Eksperymentalne
2.1 Materiałów
STET przeprowadziła wstępne studia wykonalności w 15 różnych próbek boksytu z różnych miejsc na całym świecie za pomocą separatora w skali stołowej. Z tych, 7 różne próbki były
Tabela 2. Wynik analizy chemicznej próbek boksytu.
2.2 Metody
Eksperymenty przeprowadzono przy użyciu nisko-antyelekcyjno-elektrostatycznego separatora pasa, zwane dalej "separatorem blatowym". Testowanie na skalę stołową jest pierwszą fazą trójfazowego procesu wdrażania technologii (Patrz tabela 3) w tym ocenę w skali ławki, testy na skalę pilotażową i wdrażanie na skalę komercyjną.
Separator porównawczy jest wykorzystywany do badania przesiewowego w celu sprawdzenia, czy materiał jest dobrym kandydatem do wyładowania elektrostatycznego. Główne różnice między poszczególnymi urządzeniami przedstawiono w tabeli 3. Podczas gdy sprzęt używany w każdej fazie różni się wielkością, zasada działania jest zasadniczo taka sama.
Tabela 3. Trójfazowy proces wdrażania z wykorzystaniem technologii stet tribo-elektrostatycznego separatora pasa
| Fazy | Używany do: | Elektrody Długość cm | Typ procesu |
|---|---|---|---|
| 1- Ocena skali ławki | Ocena jakościowa | 250 | Partii |
| 2- Skala pilotażowa Testowanie | Ocena ilościowa | 610 | Partii |
| 3- Wdrożenie na skalę komercyjną | Produkcja komercyjna | 610 | Ciągłe |
Jak widać w tabeli 3, główną różnicą między separatorem blatowym a separatorami skali pilota i klasy komercyjnej jest to, że długość separatora blatu wynosi około 0.4 czas trwania pilotażowych i komercyjnych jednostek skali. Ponieważ wydajność separatora jest funkcją długości elektrody, nie może być stosowany jako substytut badań pilotażowych w skali. Badania pilotażowe są niezbędne do określenia zakresu separacji, jaką proces STET może osiągnąć, i ustalenie, czy proces STET może spełniać cele produktowe w ramach podanych stawek paszy. Zamiast, Separator porównawczy służy do wykluczania materiałów kandydujących, które prawdopodobnie nie wykazują znaczącego oddzielenia na poziomie pilotażowym. Wyniki uzyskane w skali stołowej nie będą zoptymalizowane, i zaobserwowana separacja jest mniejsza niż ta, która byłaby przestrzegana na separatorze STET o wielkości komercyjnej.
Badania w zakładzie pilotażowym są konieczne przed wdrożeniem na skalę komercyjną, Jednak, badania na szczeblu badawczym jest zachęcane jako pierwszy etap procesu wdrażania. Ponadto, w przypadkach, w których dostępność materiałów jest ograniczona, separator blatowy stanowi użyteczne narzędzie do monitorowania potencjalnych udanych projektów (Tj., projektów, w których można zrealizować cele dotyczące jakości klientów i przemysłu przy użyciu technologii STET).
2.2.1 STET Triboelectrostatic Separator pasa
W trójelektrostatycznym separatorze pasów (Postać 1 i rysunek 2), materiał jest podawany do cienkie szczeliny 0.9 – 1.5 cm między dwiema równoległymi elektrodami płaskimi. Cząsteczki triboelectrically są pobierane przez interparticle kontakt. Na przykład, w przypadku próbki boksytu, której głównymi składnikami są gibssite, cząsteczki kaolinitu i kwarcu, dodatnio naładowany (gibssite) i ujemnie naładowany (kaolinit i kwarc) przyciąga do naprzeciwko elektrody. Cząstki są następnie przetoczyły się ciągłym ruchomym paskiem z otwartym siatką i przenoszony w przeciwnych kierunkach. Pas przechodzi obok każdej elektrody kierunku przeciwległych końcach separator cząstek. Pole elektryczne trzeba tylko przenieść cząstki maleńkiej frakcji centymetra, aby przenieść cząstki z lewej-przesuwając się do prawego strumienia. Przepływ prądu przeciwprzez cząstki oddzielające i ciągłe ładowanie trybolektryczne przez kolizje cząstek zapewnia wielostopniową separację i zapewnia doskonałą czystość i regenerację w jednostce jednoprzebiegowej. Prędkość taśmy wysokiej umożliwia również bardzo wysokiej przepustowości, do 40 ton na godzinę na separator pojedynczej. Poprzez kontrolowanie różnych parametrów procesu, urządzenie pozwala na optymalizację gatunku mineralnego i regenerację.
Postać 1. Schemat paska tryboelektryczny separator
Jest stosunkowo prosta konstrukcja separatora. Taśmy i rolki związane są tylko ruchomych części. Elektrody są stacjonarne i składa się z odpowiednio wytrzymały materiał. Pasek jest wykonany z tworzywa sztucznego. Długość elektrody separatora jest około 6 metrów (20 metrów.) i szerokość 1.25 metrów (4 metrów.) dla pełnego rozmiaru jednostek handlowych. Pobór mocy jest mniejszy niż 2 kilowatogodzinę za tonę materiału przetworzone większość energii zużywanej przez dwa silniki jazdy pasa.
Postać 2. Wszystko Oddzielenie strefy
Proces ten jest całkowicie suchy, wymaga nie dodatkowych materiałów i daje nie odpadów emisji wodą lub powietrzem. W przypadku separacji mineralnych separator zapewnia technologię zmniejszającą zużycie wody, wydłużenie okresu utrzymywania rezerwy i/lub odzyskanie i ponowne przetworzenie.
Zwartość systemu pozwala na elastyczność w projekty instalacji. Technologia separacji pasów tribo-elektrostatycznych jest solidna i sprawdzona przemysłowo i została po raz pierwszy zastosowana przemysłowo do przetwarzania popiołu lotowego ze spalaniem węgla w 1997. Technologia ta jest skuteczna w oddzielaniu cząstek węgla od niepełnego spalania węgla, od cząstek mineralnych Glinokrzemianowe szklisty w popiół lotny. Technologia ta odegrała zasadniczą rolę w umożliwieniu recyklingu popiołu muchowego bogatego w minerały jako zamiennika cementu w produkcji betonu.
Od 1995, nad 20 milionów ton popiołu lotnego produktu zostało przetworzonych przez separatory STET zainstalowane w USA. Przemysłowe historia Popioły separacji jest wymieniony w tabeli 4.
W przetwórstwie minerałów, technologia triboelektrycznego separatora taśmowego została wykorzystana do oddzielenia szerokiej gamy materiałów, w tym kalcytu/kwarcu, Talk/magnezyt, i barytu/kwarc.
Postać 3. Komercyjny separator pasów tribo-elektrostatycznych
Tabela 4. Przemysłowe zastosowanie Tribo-elektrostatycznego oddzielania taśmy do popiołu muchowego.
| Narzędzie / Elektrownia | Lokalizacja | Rozpoczęcie działalności komercyjnej | Szczegóły obiektu |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – stacja Roxboro | Karolina Północna, USA | 1997 | 2 Separatory |
| Talen energii- Brandon Shores | Maryland, Stany Zjednoczone Ameryki | 1999 | 2 Separatory |
| Scottish Power- Stacja Longannet | Szkocja UK | 2002 | 1 Separatora |
| Jacksonville Electric-St. Park energii rzeki Johns | Florida, Stany Zjednoczone Ameryki | 2003 | 2 Separatory |
| South Mississippi Electric Power-R. D. Jutro | Mississippi, Stany Zjednoczone Ameryki | 2005 | 1 Separatora |
| Nowy Brunszwik Power-Belledune | Nowy Brunszwik | 2005 | 1 Separatora |
| Stacja RWE npower-Didcot | Anglia UK | 2005 | 1 Separatora |
| Stacja Talen Energy-Brunner Island | Pensylwania | 2006 | 2 Separatory |
| Tampa Electric-Big Bend stacji | Florida, Stany Zjednoczone Ameryki | 2008 | 3 Separatory |
| RWE npower-stacja Aberthaw | Walii UK | 2008 | 1 Separatora |
| EDF Energy-West Burton Station | Anglia UK | 2008 | 1 Separatora |
| ZGP (Cement Lafarge/CIECH Janikosoda JV) | Polska | 2010 | 1 Separatora |
| Power południowo-wschodniej Korei- Z: jeongheung | Korea Południowa | 2014 | 1 Separatora |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polska | 2018 | 1 Separatora |
| Firma cementowa taiheiyo-Chichibu | Japonia | 2018 | 1 Separatora |
| Popiół mucha Armstrong- Orzeł cement | Filipiny | 2019 | 1 Separatora |
| Power południowo-wschodniej Korei- Samcheonpo | Korea Południowa | 2019 | 1 Separatora |
2.2.2 Testowanie na poziomie ławki
Standardowe próby procesowe przeprowadzono wokół konkretnego celu, jakim jest zwiększenie stężenia Al_2 O_3 i zmniejszenie stężenia minerałów skały płonnej. Testy przeprowadzono na separatorze blatowym w warunkach partii, z testowaniem przeprowadzonym w dwóch egzemplarzach w celu symulacji stanu ustalonego, i zapewnić, aby ewentualny efekt przeniesienia z poprzedniego warunku nie został uwzględniony. Przed każdym badaniem, pobrano małą podpróbkę paszy (oznaczone jako "Pasza"). Po ustawieniu wszystkich zmiennych pracy, materiał został wprowadzony do separatora blatu za pomocą elektrycznego podajnika wibracyjnego przez środek separatora blatu. Próbki pobrano na końcu każdego doświadczenia, a masy produktu 1 (oznaczone jako "E1") i koniec produktu 2 (oznaczone jako "E2") zostały określone przy użyciu skali zliczania legalnej. Dla próbek boksytu, "E2" odpowiada produktowi bogatemu w boksyt. Dla każdego zestawu podpróbek (Tj., Paszy, E1 i E2) LOI, skład głównych tlenków przez XRF, krzemionki reaktywnej i dostępnego tlenku glinu. Charakterystyka XRD została wykonana na wybranych podpróbkach.
3.0 Wyniki i dyskusja
3.1. Próbki Mineralogy
Wyniki ilościowych analiz XRD dla próbek paszy są zawarte w tabeli 5. Większość próbek składała się głównie z gibbsite i różnej ilości goethite, Hematyt, kaolinit, i kwarc. Ilmenit i anatazę były również widoczne w niewielkich ilościach w większości próbek.
Nastąpiła zmiana w składzie mineralnym dla S6 i S7, ponieważ te próbki paszy składały się głównie z diaspory z niewielkimi ilościami kalcytu, Hematyt, goethite, boehmite, kaolinit, gibbsite, Kwarcowy, anatasa, i rutyle są wykrywane. Faza amorficzna wykryto również w S1 i S4 i wahała się od około 1 do 2 Procent. Wynikało to prawdopodobnie albo z obecności minerału smektytowego, lub materiał niekrystaliczny. Ponieważ materiał ten nie mógł być bezpośrednio zmierzony, wyniki dla tych próbek należy uznać za przybliżone.
3.2 Eksperymenty na ławce
Przeprowadzono serię serii prób na każdej próbce mineralnej, mającej na celu maksymalizację Al2O3 i zmniejszenie zawartości SiO_2. Gatunki koncentrujące się na produkcie bogatym w boksyt będą wskazywać na pozytywne zachowanie ładowania. Wyniki są wyświetlane w tabeli 6
Tabela 5. Analiza XRD próbek paszy.
Tabela 6. Podsumowanie wyników.
Testy z separatorem stołowym STET wykazały znaczny ruch Al2O3 dla wszystkich próbek. Separację Al2O3 obserwowano w przypadku S1-5, które były głównie gibbsite, a także dla S6-7, które były głównie diaspore. W dodatku, inne główne elementy Fe2O3, SiO2 i TiO2 wykazały znaczący ruch w większości przypadków. Dla wszystkich próbek, ruch straty przy zapłonie (LOI) po ruchu Al2O3. Jeśli chodzi o krzemionkę reaktywną i dostępnego tlenku glinu, dla S1-5, które są prawie wszystkie gibbsite (trójwodny aluminium) wartości należy uwzględnić w temperaturze 145°C, natomiast dla S6-7, dla których dominującym minerałem jest diaspora (monohydrat aluminium) wartości należy oceniać w temperaturze 235°C. W przypadku wszystkich próbek badania za pomocą separatora blatowego STET wykazały znaczny wzrost dostępnego tlenku glinu i znaczne zmniejszenie reaktywnej krzemionki do produktu zarówno dla trihydratu, jak i jednowołanych próbek boksytów. Zaobserwowano również ruch głównych gatunków mineralnych, który przedstawiono graficznie poniżej na rysunku 4.
Jeśli chodzi o mineralogię, Separator blatowy STET wykazał stężenie gatunków glinu gibbsite i diaspore do produktu bogatego w boksyt, jednocześnie odrzucając inne gatunki gangue. Dane liczbowe 5 i 6 wykazują selektywność faz mineralnych do produktu bogatego w boksyt do próbek trihydratów i jednowowodnych, Odpowiednio. Selektywność obliczono jako różnicę między masowym transportem do produktu dla każdego gatunku minerałów a ogólnym masowym odzyskiem produktu. Pozytywna selektywność wskazuje na stężenie minerałów w produkcie bogatym w boksyt, oraz ogólnego pozytywnego zachowania ładowania. Przeciwnie, ujemna wartość selektywności wskazuje na koncentrację w koprodukcie odchudzanym boksytem, oraz ogólnego negatywnego zachowania ładowania.
Do wszystkich trójwodnych próbek niskotemperaturowych (Tj., S1 (w 1., S2 i S4) kaolinit wykazywał negatywne zachowanie ładowania i skoncentrował się na produkcie ubocznym, podczas gdy gibbsite skoncentrował się na produkcie bogatym w boksyt (Postać 5). Do wszystkich jednowodnych próbek wysokotemperaturowych (Tj., S6 i S7) zarówno reaktywne minerały z krzemionki, kaolinit i kwarc, wykazywał negatywne zachowanie ładowania. W przypadku tych ostatnich, diaspore i boehmite zgłoszone do produktu bogatego w boksyt i wykazywały pozytywne zachowanie ładowania (Postać 6).
Postać 5. Selektywność faz mineralnych do produktu.
Postać 6. Selektywność faz mineralnych do produktu.
Pomiary dostępnej tlenku glinu i krzemionki reaktywnej wykazują znaczny ruch. Do boksytów niskotemperaturowych (S1-S5), ilość reaktywnej krzemionki obecnej na jednostkę dostępnego tlenku glinu została zmniejszona z 10-50% na zasadzie względnej (Postać 7). Podobną redukcję zaobserwowano w boksytach wysokotemperaturowych (S6-S7) jak widać na rysunku 7.
Stosunek boksytu do tlenku glinu obliczono jako odwrotność dostępnych. Stosunek boksytu do tlenku glinu został zmniejszony 8 – 26% w kategoriach względnych dla wszystkich badanych próbek (Postać 8). Ma to znaczenie, ponieważ stanowi równoważne zmniejszenie masowego przepływu boksytu, który musi być podawany do procesu Bayer.
Postać 7. Reaktywne SiO2 na jednostkę dostępnego Al2O3
Postać 8. Stosunek boksytu do tlenku glinu.
3.3 Dyskusja
Dane eksperymentalne pokazują, że separator STET zwiększył dostępny Al2O3, jednocześnie zmniejszając zawartość SiO_2. Postać 9 przedstawia schemat koncepcyjny oczekiwanych korzyści związanych ze zmniejszeniem krzemionki reaktywnej i wzrostem dostępnej tlenku glinu przed procesem Bayer. Autorzy obliczają, że korzyści finansowe dla rafinerii tlenku glinu będą $15-30 USD za tonę produktu z tlenku glinu. Odzwierciedla to uniknięcie kosztów sody kaustycznej utraconej na rzecz produktu de-krzemionkowego (Dsp), oszczędności energii wynikające z ograniczenia wsadu boksytu do rafinerii, zmniejszenie wytwarzania czerwonego błota i niewielki strumień przychodów generowany ze sprzedaży niskopokładowego produktu ubocznyego boksytu producentom cementu. Postać 9 przedstawia oczekiwane korzyści wynikające z wdrożenia technologii triboelektrostatycznej STET jako środka do wstępnego skoncentrowania rudy boksytu przed procesem Bayera.
Instalacja procesu separacji STET do wstępnego przetwarzania boksytu może być przeprowadzona albo w rafinerii tlenku glinu, albo w samej kopalni boksytu. Jednak, proces STET wymaga szlifowania na sucho rud boksytu przed oddzieleniem, wyzwolić gangue, w związku z tym logistyka szlifowania i przetwarzania boksytu w rafinerii może być prostsza.
Jako jedną z opcji – suchy boksyt byłby szlifowany przy użyciu ugruntowanej technologii szlifowania na sucho, na przykład pionowa młyn rolkowy lub młyn udarowy. Drobno uziemiony boksyt byłby oddzielony procesem STET, z produktem boksytem wysokolumowym wysłanym do rafinerii tlenku glinu. Instalacja szlifowania na sucho pozwoliłaby na eliminację szlifowania na mokro tradycyjnie stosowanego podczas procesu Bayer. Zakłada się, że koszt operacyjny szlifowania na sucho byłby w przybliżeniu porównywalny z kosztami eksploatacji szlifowania na mokro, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że szlifowanie na mokro wykonywane obecnie odbywa się na silnie alkalicznych mieszaninach, prowadzi do znacznych kosztów utrzymania.
Suchy niskosytuowy produkt kondukt boksytu (odpady) od procesu separacji byłyby sprzedawane do produkcji cementu jako źródło tlenku glinu. Boksyt jest powszechnie dodawany do produkcji cementu, i suchy produkt, w przeciwieństwie do czerwonego błota, nie zawiera sodu, który uniemożliwiałby jego stosowanie w produkcji cementu. Zapewnia to rafinerii metodę waloryzacji materiału, który w przeciwnym razie opuściłby proces rafinacji jako czerwone błoto, i wymagałoby długotrwałego przechowywania, reprezentujących koszt.
W obliczeniu kosztów operacyjnych przeprowadzonym przez autorów oszacowano korzyści $27 USD za tonę tlenku glinu, z głównymi skutkami osiągniętymi dzięki zmniejszeniu sody kaustycznej, redukcja czerwonego błota, waloryzacja produktu koedytacyjnego i oszczędność paliwa dzięki mniejszej objętości boksytu do rafinerii. W związku z tym 800,000 rocznie rafineria może oczekiwać korzyści finansowych $21 M USD rocznie (Patrz rysunek 10). W analizie tej nie uwzględniają potencjalnych oszczędności wynikających z obniżenia kosztów importu lub logistyki boksytu, które mogą jeszcze bardziej zwiększyć zwrot projektu.
Postać 10. Korzyści z reaktywnej redukcji krzemionki i dostępne zwiększenie tlenku glinu.
4.0 Wnioski
W skrócie, przetwarzanie na sucho za pomocą separatora STET daje możliwości generowania wartości dla producentów boksytów i rafinerii. Wstępne przetwarzanie boksytu przed rafinacją obniży koszty chemikaliów, zmniejszyć objętość generowanego czerwonego błota i zminimalizować zaburzenia procesu. Technologia STET mogłaby umożliwić przetwórcom boksytu przekształcenie gatunku niemetalurgicznych w boksyt metalurgiczny , co mogłoby zmniejszyć zapotrzebowanie na importowany boksyt i/lub przedłużyć okres eksploatacji zasobów kamieniołomu. Proces STET może być również wdrożony w celu generowania wyższej jakości gatunków niemetalergicznych i boksytu metalurgicznego, i produktów bystytusty z boksytu cementowego przed procesem Bayer.
Proces STET wymaga niewielkiej wstępnej obróbki minerału i działa na dużych 40 dźwięki na godzinę. Zużycie energii jest mniejsze niż 2 kilowatogodzin na tonę przetworzonego materiału. Ponadto, proces STET jest w pełni skomercjalizowaną technologią w przetwórstwie minerałów, i dlatego nie wymaga rozwoju nowych technologii.
Referencje
1. Okręg wyborczy Bergsdal, Okręg wyborczy Håvard, Anders H. Okręg wyborczy Strømman, i Edgar G. Hertwich ( Hertwich ) (2004), “Przemysł aluminiowy-środowisko, technologia i produkcja”.
2. Das, Subodh K., i Weimin Yin (2007), “Światowa gospodarka aluminiowa: Obecny stan przemysłu” Jom (jom) 59.11, PP. 57-63.
3. Wincenty G.. Hill & Errol D. Sehnke ( Sehnke ) (2006), "Boksyt", w minerałach przemysłowych & Skały: Towarów, Rynków, i wykorzystuje, Towarzystwo Górnictwa, Hutnictwo i Exploration Inc., Englewood, CO, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Historia, Wyzwania, oraz nowe osiągnięcia w zarządzaniu pozostałościami boksytu i ich stosowaniu”, Dziennik Zrównoważonej Hutnictwa 2.4, PP. 316-331
5. Gendron ( Gendron ), Robin S., Maty Ingulstad, i Espen Storli (2013), "Ruda aluminium: gospodarki politycznej światowego przemysłu boksytowego", Prasa UBC.
6. Wąż, H. R. (2016), “Mineralogia boksytu”, Niezbędne odczyty w metalach lekkich, Springer, Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, Wsp. (2001),”Mineralogia boksytu do produkcji tlenku glinu klasy huty", Jom (jom) 53.12, PP. 36-40.
8. Hill, V. G., i R. J. Robson (2016), “Klasyfikacja boksytów z punktu widzenia zakładu Bayer”, Niezbędne odczyty w metalach lekkich, Springer, Cham, PP. 30-36.
9. Songqing (w ysmowanie), Gu (2016). “Chiński boksyt i jego wpływ na produkcję tlenku glinu w Chinach”, Niezbędne odczyty w metalach lekkich, Springer, Cham, PP. 43-47.
10. Habashi ( Habashi ), Fathi ( Fathi ) (2016) “Sto lat procesu Bayer dla produkcji tlenku glinu” Niezbędne odczyty w metalach lekkich, Springer, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Okręg wyborczy Bloore, i A. R. Carr (2016) “Podstawowe zasady projektowania procesów Bayer”, Niezbędne odczyty w metalach lekkich, Springer, Cham, PP. 100-117.
12. Anich (Anich), Ivan, Wsp. (2016), “Plan działania w zakresie technologii tlenku glinu”, Niezbędne odczyty w metalach lekkich. Springer, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao ( Wanchao ), Wsp. (2014), “Ocena oddziaływania na środowisko, zarządzanie i wykorzystanie czerwonego błota w Chinach”, Dziennik Czystszej Produkcji 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Historia, Wyzwania, oraz nowe osiągnięcia w zarządzaniu pozostałościami boksytu i ich stosowaniu”, Dziennik Zrównoważonej Hutnictwa 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, i Yonggui Wu (2007), “Charakterystyka czerwonego błota pochodzącego z połączonego procesu Bayera i metody kalcynacji boksytu”, Journal of Materiały niebezpieczne 146.1-2, PP. 255-261.
16. U.S. Badania geologiczne (Usgs) (2018), "Boksyt i glin", w boksytu i tlenku glinu Statystyki i informacji.
17. Paramguru ( Paramguru ), R. K., P. C. Rath, i V. N. Misra (2004), “Trendy w wykorzystaniu czerwonego błota- recenzja”, Przetwórstwo mineralne & Metalek wydobywczy. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Przegląd metod separacji elektrycznej, Część 1: Podstawowe aspekty, Minerały & Obróbka metalurgiczna", do.. 17, nie. 1, PP 23 – 36.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Przegląd metod separacji elektrycznej, Część 2: Względy praktyczne, Minerały & Obróbka metalurgiczna", do.. 17, nie. 1, PP 139 – 166.
20. Ralston O. (1961), Separacja elektrostatyczna mieszanych brył granulowanych, Firma wydawnicza Elsevier, z druku.
