Selectaţi limba:
Aparatul de ST & Tehnologie SRL (STET) separator de centură tribo-electrostatică este ideal pentru a beneficia de foarte bine (<1µm) până la moderat grosimi (500µm) particule minerale, cu debit foarte mare. Rezultatele experimentale au demonstrat capacitatea separatorului STET de a beneficia de probe de bauxită prin creșterea aluminei disponibile, reducând în același timp silicea reactivă și totală. Tehnologia STET este prezentată ca o metodă de modernizare și pre-concentrată a depozitelor de bauxită pentru utilizare în producția de alumină. Prelucrarea uscată cu separatorul STET va duce la o reducere a costurilor de exploatare a rafinăriei datorită consumului mai mic de sodă caustică, economii de energie datorate volumului mai mic de oxizi inerți și reducerii volumului reziduurilor rafinăriei de alumină (ARR sau noroi roșu). în plus, tehnologia STET poate oferi rafinăriilor de alumină alte beneficii, inclusiv creșterea rezervelor de cariere, prelungirea duratei de viață a site-ului de eliminare a nămolului roșu, și o viață de exploatare extinsă a minelor de bauxită existente prin îmbunătățirea utilizării carierei și maximizarea. Subprodusele fără apă și fără substanțe chimice produse prin procesul STET sunt utilizabile pentru fabricarea cimentului în volume mari fără pretratare, spre deosebire de noroiul roșu care are o reutilizare benefică limitată.
1.0 Introducere
Producția de aluminiu este de importanță centrală pentru industria minieră și metalurgică și fundamentală pentru o varietate de industrii [1-2]. În timp ce aluminiul este cel mai comun element metalic găsit pe pământ, în total despre 8% a scoarței Pământului, ca element este reactiv și, prin urmare, nu apare în mod natural [3]. Prin urmare, minereu bogat în aluminiu trebuie să fie rafinat pentru a produce alumină și aluminiu, care rezultă în generarea semnificativă de reziduuri [4]. Pe măsură ce calitatea depozitelor de bauxită scade la nivel global, generarea de reziduuri crește, care prezintă provocări pentru industria aluminei și a aluminiului în ceea ce privește costurile de prelucrare, costurile de eliminare și impactul asupra mediului [3].
Materialul principal de pornire pentru rafinarea aluminiului este bauxita, principala sursă comercială de aluminiu din lume [5]. Bauxita este o rocă sedimentară cu hidroxid de aluminiu îmbogățit, produse din laterizarea și intemperii de roci bogate în oxizi de fier, oxizi de aluminiu, sau ambele care conțin frecvent cuarț și argile ar fi kaolin [3,6]. Roci bauxite constă în cea mai mare parte din minerale de aluminiu gibbsite (Al(Oh)3), boehmite (γ-alo(Oh)) și diaspore (α-AlO(Oh)) (Tabel 1), și este, de obicei amestecat cu cele două oxizi de fier goethite (Feo(Oh)) și hematit (Fe2O3), caolinita minerala din lut de aluminiu, cantități mici de anatasă și/sau titanie (TiO2), ilmenit (FeTiO3) și alte impurități în cantități minore sau de urme [3,6,7].
Termenii trihidrat și monohidrat sunt utilizați în mod obișnuit de industrie pentru a diferenția diferite tipuri de bauxită. Bauxita care este total sau aproape tot rulmentul gibbsit se numește minereu trihidrat; dacă boehmitul sau diasporul sunt mineralele dominante, se numește minereu monohidrat [3]. Amestecurile de gibbsită și boehmită sunt frecvente în toate tipurile de bauxite, boehmite și diaspore mai puțin frecvente, și gibbsite și diaspore rare. Fiecare tip de minereu de bauxită prezintă propriile provocări în ceea ce privește prelucrarea mineralelor și valorificarea pentru generarea de alumină [7,8].
Tabel 1. Compoziția chimică a Gibbsitei, Boehmite și Diaspore [3].
| Compoziția chimică | Gibbsite AL(Oh)3 sau Al2O3.3H2O | Boehmite ALO(Oh) sau Al2O3.H2O | Diaspore ALO(Oh) sau Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 wt% | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Oh) wt% | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Depozitele de bauxită sunt răspândite în întreaga lume, cea mai mare parte care apar în regiunile tropicale sau subtropicale [8]. Mineritul bauxitei din minereuri metalurgice și nemetalurgice este analog cu exploatarea altor minerale industriale. Normal, beneficiul sau tratamentul bauxitei se limitează la zdrobirea, Cernere, Spălare, și uscarea minereului brut [3]. Flotația a fost utilizată pentru modernizarea anumitor minereuri de bauxită de calitate inferioară, cu toate acestea, nu s-a dovedit foarte selectiv la respingerea caolinitei, o sursă majoră de silice reactivă, în special în bauxitele trihidrate [9].
Cea mai mare parte a bauxitei produse în lume este utilizată ca hrană pentru fabricarea aluminei prin procesul Bayer, o metodă caustic-levigată umed-chimică în care Al_2 O_3 este dizolvată din roca de bauxită prin utilizarea unei soluții bogate în sodă caustică la temperatură și presiune ridicate [3,10,11]. Ulterior, cea mai mare parte a aluminei este utilizată ca hrană pentru producția de metal din aluminiu prin procesul Hall-Héroult, care implică reducerea electrolitică a aluminei într-o baie de criolit (Na3AlF6). Este nevoie de aproximativ 4-6 tone de bauxită uscată pentru a produce 2 t de alumină, care, la rândul său, randamentele 1 t din metal de aluminiu [3,11].
Procesul Bayer este inițiat prin amestecarea bauxitei spălate și măcinate fin cu soluția de levigare. Dejecțiile lichide rezultate care conțin 40-50% solide este apoi presurizat și încălzit cu abur. În acest pas, o parte din alumină se dizolvă și formează aluminat de sodiu solubil (NaAlo2), dar datorită prezenței de siliciu reactiv, un silicat complex de aluminiu de sodiu, de asemenea, precipită, care reprezintă o pierdere atât de alumină și sifon. Dejecțiile lichide rezultate sunt spălate, și reziduul generat (Adică., noroi roșu) este decantat. Aluminatul de sodiu este apoi precipitat ca trihidrat de aluminiu (Al(Oh)3) printr-un proces de însămânțare. Soluția de sodă caustică rezultată este recirculată în soluția de levigare. În cele din urmă, trihidratul de alumină solidă filtrat și spălat este tras sau calcinat pentru a produce alumină [3,11].
Temperaturile de levigare pot varia de la 105°C la 290°C, iar presiunile corespunzătoare variază de la 390 kPa către 1500 Kpa. Intervale de temperaturi mai scăzute sunt utilizate pentru bauxită în care aproape toată alumina disponibilă este prezentă ca gibbsită. Temperaturile mai ridicate sunt necesare pentru a digepositsst bauxită având un procent mare de boehmite și diaspore. La temperaturi de 140°C sau mai puțin numai grupurile de gibbsită și caolin sunt solubile în lichiorul de sodă caustică și, prin urmare, această temperatură este preferată pentru prelucrarea aluminei trihidrate . La temperaturi mai mari de 180°C, alumina prezentă ca trihidrat și monohidrat sunt recuperabile în soluție și atât argilele, cât și cuarțul liber devin reactive [3]. Condiții de funcționare, ar fi temperatura, doza de presiune și reactiv sunt influențate de tipul de bauxită și, prin urmare, fiecare rafinărie de alumină este adaptată unui anumit tip de minereu de bauxită. Pierderea de sodă caustică scumpe (Naoh) și generarea de noroi roșu sunt ambele legate de calitatea bauxitei utilizate în procesul de rafinare. În general,, cu cât conținutul Al_2 O_3 de bauxită este mai mic, cu cât volumul de noroi roșu va fi generat mai mare, deoarece fazele non-Al_2 O_3 sunt respinse ca noroi roșu. în plus, cu cât este mai mare conținutul de caolinită sau de silice reactivă al bauxitei, noroi mai roșu vor fi generate [3,8].
Bauxita de înaltă calitate conține până la 61% Al_2 O_3, și multe depozite de bauxită de operare -de obicei menționate ca non-metalurgice grad- sunt cu mult sub acest, ocazional, cât mai scăzut 30-50% Al_2 O_3. Deoarece produsul dorit este o puritate ridicată
Al_2 O_3, oxizii rămași în bauxită (Fe2O3, SiO2, TiO2, material organic) sunt separate de Al_2 O_3 și respinse ca reziduuri de rafinărie de alumină (Arr) sau noroi roșu prin procesul Bayer. În general,, calitatea inferioară a bauxitei (Adică., conținut Al_2 O_3 mai mic) noroi mai roșu, care este generat pe tona de produs de alumină. în plus, chiar și unele Al_2 O_3 care poartă minerale, în special kaolinit, să producă reacții adverse nedorite în timpul procesului de rafinare și să conducă la o creștere a generării de noroi roșu, precum și o pierdere de scump sodă chimică caustică, un cost variabil mare în procesul de rafinare a bauxitei [3,6,8].
Noroiul roșu sau ARR reprezintă o provocare mare și continuă pentru industria aluminiului [12-14]. Noroiul roșu conține resturi chimice caustice reziduale semnificative din procesul de rafinare, și este foarte alcaline, adesea cu un pH de 10 – 13 [15]. Acesta este generat în volume mari la nivel mondial - în conformitate cu USGS, producția globală estimată de alumină a fost 121 milioane de tone în 2016 [16]. Acest lucru a dus la o estimare a 150 milioane de tone de noroi roșu generate în aceeași perioadă [4]. În pofida cercetării în curs, noroi roșu are în prezent puține căi viabile din punct de vedere comercial pentru a re-utilizare benefică. Se estimează că foarte puțin de noroi roșu este benefic re-utilizate la nivel mondial [13-14]. În schimb,, noroiul roșu este pompat de la rafinăria de alumină în depozite sau depozite de deșeuri, în cazul în care acesta este stocat și monitorizat la costuri mari [3]. Prin urmare, atât un argument economic, cât și de mediu pot fi aduse pentru îmbunătățirea calității bauxitei înainte de, în special în cazul în care o astfel de îmbunătățire poate fi realizată prin tehnici de separare fizică cu.
În timp ce rezervele dovedite de bauxită sunt de așteptat să dureze mai mulți ani, calitatea rezervelor care pot fi accesate din punct de vedere economic este în scădere [1,3]. Pentru rafinării, care sunt în afaceri de prelucrare bauxită pentru a face alumină, și în cele din urmă de aluminiu metal, aceasta este o provocare atât cu implicații financiare, cât și de mediu
Metodele uscate, ar fi separarea electrostatică, pot fi de interes pentru industria bauxitei pentru pre-concentrarea bauxitei înainte de procesul Bayer. Metode de separare electrostatică care utilizează contactul, sau tribo-electrice, de încărcare este interesantă din cauza potențialului lor de a separa o mare varietate de amestecuri care conțin, Izolare, particule semiconductoare și semiconductoare. Încărcarea tribo-electrică are loc atunci când, particule diferite se ciocnesc între ele, sau cu o a treia suprafață, care rezultă într-o diferență de sarcină de suprafață între cele două tipuri de particule. Semnul și amploarea diferenței de sarcină depinde parțial de diferența de afinitate a electronilor (sau funcția de lucru) între tipurile de particule. Separarea poate fi apoi realizată cu ajutorul unui câmp electric aplicat extern.
Tehnica a fost utilizată industrial în separatoare verticale de tip cădere liberă. În separatoarele de cădere liberă, particulele dobândesc mai întâi taxa, apoi se încadrează prin gravitație printr-un dispozitiv cu electrozi opozanți care aplică un câmp electric puternic pentru a devia traiectoria particulelor în funcție de semn și amploarea sarcinii lor de suprafață [18]. Separatoarele de cădere liberă pot fi eficiente pentru particulele grosiere, dar nu sunt eficiente la manipularea particulelor mai 0.075 pentru a 0.1 mm [19-20]. Una dintre cele mai promițătoare noi evoluții în separarea mineralelor uscate este separatorul de centură tribo-electrostatic. Această tehnologie a extins gama de dimensiuni ale particulelor la particule mai fine decât tehnologiile convenționale de separare electrostatică, în intervalul în care numai flotația a avut succes în trecut.
Separarea tribo-electrostatică utilizează diferențele de sarcină electrică între materialele produse prin contactul de suprafață sau încărcarea triboelectrică. În moduri simpliste, atunci când două materiale sunt în contact, materialul cu o afinitate mai mare pentru electros câștigă electroni, astfel, modificări negative, în timp ce materialul cu afinitate mai mică a electronilor încarcă pozitiv.
Aparatul de ST & Tehnologie (STET) separatorul de centură tribo-electrostatic oferă o nouă cale de beneficiere pentru minereuri de bauxită pre-concentrate. Procesul de separare uscată STET oferă producătorilor de bauxită sau rafinăriilor de bauxită posibilitatea de a efectua modernizarea minereului de bauxită înainte de Bayer pentru a îmbunătăți calitatea. Această abordare are multe beneficii, Inclusiv: Reducerea costurilor de exploatare ale rafinăriei datorită consumului mai mic de sodă caustică prin reducerea silicei reactive de intrare; economii de energie în timpul rafinării din cauza volumului mai mic de oxizi inerti (Fe2O3, Tio2, SiO non-reactiv2) intrarea cu bauxită; fluxul masic mai mic de bauxită la rafinărie și, prin urmare, mai puțină cerință de energie pentru a încălzi și; reducerea volumului de generare a noroiului roșu (Adică., raportul noroi roșu la alumină) prin eliminarea silice reactivă și a oxidului inert; şi, control mai strict asupra calității bauxitei de intrare, care reduce tulburările de proces și permite rafinăriilor să vizeze nivelul ideal de siliciu reactiv pentru a maximiza respingerea impuritării. Îmbunătățirea controlului calității furajelor din bauxită pentru rafinărie maximizează, de asemenea, disponibilitatea și productivitatea. Mai mult decât atât, reducerea volumului de noroi roșu se traduce prin reducerea costurilor de tratare și eliminare și o mai bună utilizare a depozitelor de deșeuri existente.
Preprocesarea minereului de bauxită înainte de procesul Bayer poate oferi avantaje semnificative în ceea ce privește prelucrarea și vânzarea reziduurilor. Spre deosebire de noroi roșu, reziduurile dintr-un proces electrostatic uscat nu conțin substanțe chimice și nu reprezintă o răspundere pe termen lung pentru depozitarea mediului. Spre deosebire de noroi roșu, subprodusele uscate/reziduurile dintr-o operațiune de preprocesare a bauxitei pot fi utilizate în fabricarea cimentului, deoarece nu este necesară eliminarea, care este în detrimentul fabricării cimentului. De fapt - bauxita este deja o materie primă comună pentru fabricarea cimentului Portland. Prelungirea duratei de exploatare a minelor de bauxită existente poate fi, de asemenea, realizată prin îmbunătățirea utilizării carierei și prin maximizarea recuperării.
2.0 Experimentale
2.1 Materiale
STET a efectuat studii de prefezabilitate în peste 15 diferite mostre de bauxită din diferite locații din întreaga lume, utilizând un separator la scară de bancă. Dintre aceste, 7 diferite probe au fost
Tabel 2. Rezultatul probelor de analiză chimică a bauxitei.
2.2 Metode
Experimentele au fost efectuate cu ajutorul unui separator de centură tribo-electrostatic la scară de bancă, denumit în continuare "separator de bancă". Testarea la scară de bancă este prima fază a unui proces de implementare a tehnologiei în trei faze (A se vedea tabelul 3) inclusiv evaluarea la scară de bancă, testarea la scară pilot și punerea în aplicare la scară comercială.
Separatorul de bancă este utilizat pentru depistarea dovezilor de încărcare tribo-electrostatică și pentru a determina dacă un material este un candidat bun pentru beneficiile electrostatice. Principalele diferențe între fiecare piesă de echipament sunt prezentate în tabelul 3. În timp ce echipamentul utilizat în fiecare fază diferă în, principiul de funcționare este, în esență, același.
Tabel 3. Proces de implementare în trei faze cu ajutorul tehnologiei stet de separare a centurii tribo-electrostatice
| Faza | Utilizat pentru: | Electrod Lungime cm | Tip de proces |
|---|---|---|---|
| 1- Evaluarea scalei bancului | Evaluarea calitativă | 250 | Lot |
| 2- Scară pilot Testarea | Evaluarea cantitativă | 610 | Lot |
| 3- Implementarea scalei comerciale | Producție comercială | 610 | Continuă |
După se poate vedea în Tabelul 3, principala diferență dintre separatorul de pe banchetă și separatoarele la scară pilot și la scară comercială este că lungimea separatorului de pe bancă este de aproximativ 0.4 ori lungimea unităților la scară pilot și la scară comercială. Deoarece eficiența separatorului este o funcție a lungimii electrodului, testarea la scară de bancă nu poate fi utilizată ca înlocuitor pentru testarea la scară pilot. Testarea la scară pilot este necesară pentru a determina gradul de separare pe care procesul STET îl poate, și pentru a determina dacă procesul STET poate îndeplini obiectivele produsului în conformitate cu ratele de. În schimb,, separatorul de pe banchetă este utilizat pentru a exclude materialele candidate care sunt puțin probabil să demonstreze o separare semnificativă la nivelul scării pilot. Rezultatele obținute pe scala de pe bancă vor fi neoptime, și separarea observată este mai mică decât cea care ar fi observată pe un separator STET de dimensiuni comerciale.
Testarea la instalația pilot este necesară înainte de desfășurarea la scară comercială, cu toate acestea, testarea la scară de bancă este încurajată ca prima fază a procesului de punere în aplicare pentru orice material. În plus, în cazurile în care disponibilitatea materialelor este limitată, separatorul de pe banchetă oferă un instrument util pentru examinarea proiectelor potențiale de succes (Adică., proiecte în care obiectivele de calitate ale clienților și ale industriei pot fi atinse cu ajutorul tehnologiei STET).
2.2.1 Separator de centură Triboelectrostatic STET
În separatorul de centură tribo-electrostatic (Figura 1 și Figura 2), materialul este alimentat în decalajul subțire 0.9 – 1.5 cm între doi electrozi plani paraleli. Particulele sunt practicate triboelectrically de interparticle contact. De exemplu,, în cazul unui eșantion de bauxită care principalii constituenți sunt gibssite, particule minerale de caolinit și cuarț, taxa pozitivă (gibssite) și taxa negativă (kaolinită și cuarț) sunt atrase de electrozi opusi. Particulele sunt apoi măturate de o centură continuă în mișcare cu ochiuri deschise și transportate în direcții opuse. Centura se mută particule adiacent la fiecare electrod spre capetele opuse ale separatorul. Câmpul electric trebuie doar să mute particulele o mică fracțiune de centimetru pentru a muta o particulă dintr-o mișcare la stânga într-un flux în mișcare spre dreapta.. Fluxul de contracurent al particulelor de separare și încărcarea triboelectrică continuă prin coliziuni de particule asigură o separare în mai multe etape și duce la o puritate și recuperare excelentă într-o singură unitate de trecere. Viteza mare, de asemenea, permite cererea foarte mare, până la 40 tone pe oră pe un singur separator. Prin controlul diverse parametrii de proces, dispozitivul permite optimizarea gradului mineral și recuperarea.
Figura 1. Schema separatorului de centură triboelectric
Designul separatorului este relativ simplu. Curea si role asociate sunt doar piesele mobile. Electrozii sunt staționari și compus dintr-un material durabil în mod corespunzător. Centura este fabricată din material plastic. Lungimea electrodului separator este de aproximativ 6 metri (20 ft.) și lățimea 1.25 metri (4 ft.) pentru unități comerciale de dimensiune completă. Consumul de energie este mai mic decât 2 kilowaţi-oră pe tonă de material procesat cu cea mai mare parte a puterii consumate de doua motoare centura de conducere.
Figura 2. Detaliul zonei de separare
Procesul este complet uscat, nu necesită materiale suplimentare și nu produce apă uzată sau emisii atmosferice. Pentru separarea mineralelor, separatorul oferă o tehnologie de reducere a consumului de apă, prelungirea duratei de viață a rezervelor și/sau recuperarea și reprocesarea reziduurilor.
Compactitatea sistemului permite flexibilitate în proiectarea de instalare. Tehnologia de separare a centurii tribo-electrostatice este robustă și dovedită industrial și a fost aplicată pentru prima dată industrial la prelucrarea cenușii de ardere a cărbunelui în 1997. Tehnologia este eficientă în separarea particulelor de carbon de arderea incompletă a cărbunelui, din particulele minerale aluminosilicate de sticlă din cenușa zburătoare. Tehnologia a fost esențială în facilitarea reciclării cenușii de muscă bogate în minerale ca înlocuitor de ciment în producția de beton.
Din 1995, peste 20 milioane de tone de cenușă zburătoare de produs au fost prelucrate de separatoarele STET instalate în SUA. Istoria industrială a separării cenușii de muscă este listată în tabelul 4.
În prelucrarea mineralelor, tehnologia separatorului de centură triboelectrică a fost utilizată pentru a separa o gamă largă de materiale, inclusiv calcit/cuarț, talc/magnezit, și barite/cuarț.
Figura 3. Separator comercial de centură tribo-electrostatică
Tabel 4. Aplicarea industrială a separării centurii tribo-electrostatice pentru cenușă zburătoare.
| Utilitate / centrală electrică | Locația | Începerea operațiunilor comerciale | Detalii despre facilitate |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Stația Roxboro | Carolina de Nord Statele Unite ale Americii | 1997 | 2 Separatoare |
| Talen Energie- Brandon Shores | Maryland Statele Unite ale Americii | 1999 | 2 Separatoare |
| Puterea Scoțiană- Stația Longannet | Scoția Marea Britanie | 2002 | 1 Separator |
| Jacksonville Electric-St. Johns River Power Park | Florida Statele Unite ale Americii | 2003 | 2 Separatoare |
| Sud Mississippi Electric Power -R.D. Morrow | Mississippi Statele Unite ale Americii | 2005 | 1 Separator |
| New Brunswick Power-Belledune | New Brunswick Canada | 2005 | 1 Separator |
| Stația RWE npower-Didcot | Anglia Marea Britanie | 2005 | 1 Separator |
| Stația Insula Talen Energy-Brunner | Pennsylvania Statele Unite ale Americii | 2006 | 2 Separatoare |
| Stația Tampa Electric-Big Bend | Florida Statele Unite ale Americii | 2008 | 3 Separatoare |
| Stația RWE npower-Aberthaw | Țara Galilor Marea Britanie | 2008 | 1 Separator |
| Stația EDF Energy-West Burton | Anglia Marea Britanie | 2008 | 1 Separator |
| ZGP (Ciment Lafarge /Ciech Janikosoda JV) | Polonia | 2010 | 1 Separator |
| Coreea de Sud-Est Power- Yeongheung | Coreea de Sud | 2014 | 1 Separator |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Polonia | 2018 | 1 Separator |
| Taiheiyo Ciment Company-Chichibu | Japonia | 2018 | 1 Separator |
| Armstrong Fly Ash- Eagle Ciment | Filipine | 2019 | 1 Separator |
| Coreea de Sud-Est Power- Samcheonpo | Coreea de Sud | 2019 | 1 Separator |
2.2.2 Testarea la scară de bancă
Studiile standard de proces au fost efectuate în jurul obiectivului specific de a crește concentrația Al_2 O_3 și de a reduce concentrația de minerale gangue. Testele au fost efectuate pe separatorul de pe bancă în condiții de lot, cu testarea efectuată în dublu exemplar pentru a simula starea de echilibru, și să se asigure că orice posibil efect de reportare ție ă ție anterioară nu a fost considerat. Înainte de fiecare test, a fost colectat un mic subeșantion de furaje (desemnat ca "Hrană pentru animale"). La setarea tuturor variabilelor de operare, materialul a fost introdus în separatorul de pe banchetă cu ajutorul unui alimentator vibrator electric prin centrul separatorului de bancă. Probele au fost colectate la sfârșitul fiecărui experiment, iar greutățile 1 (desemnat ca "E1") și sfârșitul produsului 2 (desemnat ca "E2") au fost determinate utilizând o scală legală de numărare pentru comerț. Pentru probele de bauxită, "E2" corespunde produsului bogat în bauxită. Pentru fiecare set de subeșantioane (Adică., Hrana pentru animale, E1 și E2) LOI, compoziția oxizilor principali de către XRF, silice reactivă și alumina disponibilă a fost determinată. Caracterizarea XRD a fost efectuată pe subeșantioane selectate.
3.0 Rezultate și discuții
3.1. Probe Mineralogie
Rezultatele analizelor cantitative XRD pentru probele de furaje sunt incluse în tabelul 5. Majoritatea probelor au fost compuse în principal din gibbsită și cantități diferite de goethit, hematit, caolinit, și cuarț. Ilmenite și anatase au fost, de asemenea, evidente în cantități minore în majoritatea probelor.
A existat o modificare a compoziției minerale pentru S6 și S7, deoarece aceste probe de furaje au fost compuse în principal din diaspore cu cantități minore de calcit, hematit, getit, boehmite, caolinit, gibbsite, Cuarţ, anatasă, și rutile detectate. O fază amorfă a fost, de asemenea, detectată în S1 și S4 și a variat de la aproximativ 1 pentru a 2 procent. Acest lucru s-a datorat, probabil, fie prezenței unui mineral smectit, sau material necristalină. Deoarece acest material nu a putut fi măsurat direct, rezultatele acestor probe ar trebui considerate aproximative.
3.2 Experimente la scară de bancă
S-au efectuat o serie de teste pe fiecare probă minerală care vizează maximizarea Al2O3 și scăderea conținutului de SiO_2. Speciile care se concentrează pe produsul bogat în bauxită vor indica un comportament pozitiv de încărcare. Rezultatele sunt afișate în Tabel 6
Tabel 5. Analiza XRD a probelor de furaje.
Tabel 6. Rezultate rezumat.
Testarea cu separatorul de bancă STET a demonstrat o mișcare semnificativă a Al2O3 pentru toate eșantioanele. Separarea Al2O3 a fost observată pentru S1-5, care au fost în principal gibbsite, și, de asemenea, pentru S6-7, care au fost în principal diaspore. în plus, celelalte elemente majore ale Fe2O3, SiO2 și TiO2 au demonstrat mișcări semnificative în majoritatea cazurilor. Pentru toate probele, mișcarea pierderii la aprindere (LOI) a urmat mișcarea Al2O3. În ceea ce privește siliciul reactiv și alumina disponibilă, pentru S1-5, care sunt aproape toate gibbsite (aluminiu trihidrat) trebuie luate în considerare la 145°C, în timp ce pentru S6-7 pentru care mineralul dominant este diasporul (aluminiu monohidrat) valorile trebuie evaluate la 235°C. Pentru toate eșantioanele, testarea cu separatorul de bancă STET a demonstrat o creștere substanțială a aluminei disponibile și o reducere semnificativă a silicei reactive la produs atât pentru probele de auroxită trihidrată, cât și pentru cele monohidrate. Mișcarea speciilor minerale majore a fost, de asemenea, observată și este prezentată grafic mai jos în figura 4.
În ceea ce privește mineralogia, Separatorul de bancă STET a demonstrat concentrația speciilor purtătoare de alumină gibbsite și diaspore la produsul bogat în bauxită, respingând simultan alte specii de gangu. Cifre 5 şi 6 să prezinte selectivitatea fazelor minerale față de produsul bogat în bauxită pentru eșantioanele trihidrate și monohidrat, Respectiv. Selectivitatea a fost calculată ca diferența dintre deportarea în masă a produsului pentru fiecare specie minerală și recuperarea globală a masei la produs. O selectivitate pozitivă indică concentrația minerală a produsului bogat în bauxită, și a unui comportament general pozitiv de încărcare. Dimpotrivă, o valoare negativă de selectivitate indică o concentrație pentru coprodusul de bauxită, și a unui comportament general negativ de încărcare.
Pentru toate probele trihidrate la temperatură joasă (Adică., S1, S2 și S4) kaolinita a prezentat un comportament negativ de încărcare și s-a concentrat asupra coprodusului bauxită-lean, în timp ce gibbsita s-a concentrat pe produsul bogat în bauxită (Figura 5). Pentru toate probele monohidrate de înaltă temperatură (Adică., S6 și S7) atât mineralele purtătoare reactive de silice, kaolinită și cuarț, a prezentat un comportament negativ de încărcare. Pentru acesta din urmă, diaspore și boehmite raportate la produsul bogat în bauxită și au prezentat un comportament pozitiv de încărcare (Figura 6).
Figura 5. Selectivitatea fazelor minerale la produs.
Figura 6. Selectivitatea fazelor minerale la produs.
Măsurătorile aluminei disponibile și ale silicei reactive demonstrează o mișcare substanțială. Pentru bauxite la temperatură scăzută (S1-S5), cantitatea de silice reactivă prezentă per unitate de alumină disponibilă a fost redusă de la 10-50% pe o bază relativă (Figura 7). O reducere similară a fost observată în bauxitele la temperaturi ridicate (S6-S7) după se poate vedea în Figura 7.
Raportul bauxită/alumină a fost calculat ca invers al aluminei disponibile. Raportul bauxită-alumină a fost scăzut cu între 8 – 26% în termeni relativi pentru toate probele testate (Figura 8). Acest lucru este semnificativ, deoarece reprezintă o reducere echivalentă a fluxului de masă de bauxită care trebuie să fie alimentat la procesul de Bayer.
Figura 7. Reactive SiO2 pe unitate de Al2O3 disponibile
Figura 8. Raportul bauxită/alumină.
3.3 Discuţie
Datele experimentale demonstrează că separatorul STET a crescut al2O3 disponibil, reducând în același timp conținutul SiO_2. Figura 9 prezintă o diagramă conceptuală a beneficiilor preconizate asociate reducerii silicei reactive și creșterii aluminei disponibile înainte de procesul Bayer. Autorii calculează că beneficiul financiar pentru un rafinar de alumină ar fi în intervalul de $15-30 USD pe tonă de produs de alumină. Acest lucru reflectă costul evitat de la sodă caustică pierdut la produsul de-silicat (Dsp), economiile de energie de la reducerea aportului de bauxită la rafinărie, reducerea producției de nămol roșu și un flux mic de venituri generat din vânzarea unui produs secundar de bauxită de calitate inferioară producătorilor de ciment. Figura 9 prezintă beneficiile preconizate ale implementării tehnologiei triboelectrostatice STET ca medie de pre-concentrare a minereului de bauxită înainte de procesul Bayer.
Instalarea procesului de separare STET pentru preprocesarea bauxitei ar putea fi efectuată fie la rafinăria de alumină, fie la mina de bauxită în sine. Cu toate acestea, procesul STET necesită măcinarea uscată a minereurii de bauxită înainte de separare, pentru a elibera gangue, prin urmare, logistica de măcinare și prelucrare a bauxitei la rafinărie poate fi mai simplă.
Ca o singură opțiune – bauxita uscată ar fi măcinată folosind o tehnologie bine stabilită de măcinare uscată, de exemplu, o moară cu role verticale sau o moară de impact. Bauxita fin măcinată ar fi separată prin procesul STET, cu produsul de bauxită cu alumină ridicată trimis la rafinăria de alumină. Instalarea măcinarii uscate ar permite eliminarea măcinarii umede utilizate în mod tradițional în timpul procesului Bayer. Se presupune că costul de exploatare al măcinarii uscate ar fi aproximativ comparabil cu costul de exploatare al șlefuirii umede, mai ales având în vedere măcinarea umedă efectuată astăzi se efectuează pe un amestec foarte alcalin, care să conducă la costuri considerabile de întreținere.
Coprodusul de bauxită uscată de calitate inferioară (Deşeuri) din procesul de separare ar fi vândute la fabricarea de ciment ca o sursă de alumină. Bauxita este frecvent adăugată la fabricarea cimentului, și coprodusul uscat, spre deosebire de noroi roșu, nu conține sodiu, care ar împiedica utilizarea sa în fabricarea de ciment. Aceasta oferă rafinăriei o metodă de valorificare a materialului care altfel ar ieși din procesul de rafinare sub formă de noroi roșu, și ar necesita depozitare pe termen lung, reprezentând un cost.
Un calcul al costurilor de exploatare efectuat de autori estimează un beneficiu al proiectului $27 USD pe tonă de alumină, cu impactul major realizat prin reducerea sodă caustică, reducerea în noroi roșu, valorificarea coprodusului și a economiilor de combustibil datorită volumului mai mic de bauxită la rafinărie. Prin urmare, o 800,000 tone pe an rafinărie ar putea aștepta un beneficiu financiar de $21 M USD pe an (A se vedea figura 10). Această analiză nu ia în considerare economiile potențiale generate de reducerea costurilor de import sau logistică ale, care ar putea îmbunătăți și mai mult rentabilitatea proiectului.
Figura 10. Beneficiile reducerii reactive a siliciului și ale creșterii aluminei disponibile.
4.0 Concluzii
Pe scurt, prelucrarea uscată cu separatorul STET oferă oportunități de a genera valoare pentru producătorii de bauxită și rafinării. Preprelucrarea bauxitei înainte de rafinare va reduce costurile chimice, reduce volumul de noroi roșu generat și de a minimiza procesul de supărări. Tehnologia STET ar putea permite procesoarelor de bauxită să transforme gradul nemetalurgical în bauxită metalurgică – ceea ce ar putea reduce nevoia de bauxită importată și/sau ar putea prelungi durata de viață a resurselor carierei de ieșire. Procesul STET ar putea fi, de asemenea, implementat pentru a genera calitate superioară de calitate non-metalurgică grad și metalurgice grad bauxită, și subproduse din bauxită de calitate ciment înainte de procesul Bayer.
Procesul STET necesită un tratament prealabil redus al mineralului și funcționează la capacitate mare – până la 40 tonuri pe oră. Consumul de energie este mai mic decât 2 KILOWAȚI-oră pe tonă de material prelucrat. În plus, procesul STET este o tehnologie complet comercializată în prelucrarea mineralelor, și, prin urmare, nu necesită dezvoltarea de noi tehnologii.
Referințe
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman, și Edgar G. Hertwich (2004), “Industria aluminiului-mediu, tehnologie și producție”.
2. Das, Subodh K., și Weimin Yin (2007), “Economia mondială a aluminiului: Starea actuală a industriei” JOM 59.11, PP. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke (2006), "Bauxită", în minerale industriale & Roci: Mărfuri, Pieţele, și utilizări, Societatea pentru Minerit, Metalurgie și Explorare Inc., Englewood, Co, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Istoria, Provocări, și noile evoluții în gestionarea și utilizarea reziduurilor de bauxită”, Jurnalul metalurgiei durabile 2.4, PP. 316-331
5. Gendron, Robin S., Mats Ingulstad, și Espen Storli (2013), "Minereu de aluminiu: economia politică a industriei mondiale a bauxitei", UBC Press.
6. Furtun, H. RADU. (2016), “Mineralogia bauxitei”, Citiri esențiale în metale ușoare, Springer, Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”Mineralogia bauxitei pentru producerea aluminei de calitate topită, JOM 53.12, PP. 36-40.
8. Hill, V. G., și R. J. Robson (2016), “Clasificarea bauxitelor din punctul de vedere al plantelor Bayer”, Citiri esențiale în metale ușoare, Springer, Cham, PP. 30-36.
9. Songqing, Gu (2016). “Bauxita chineză și influențele sale asupra producției de alumină în China”, Citiri esențiale în metale ușoare, Springer, Cham, PP. 43-47.
10. Habashi, Fathi (2016) “O sută de ani de la Procesul Bayer pentru producția de alumină” Citiri esențiale în metale ușoare, Springer, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, ADRIAN. N., E. J. Bloore, și A. RADU. Cosmin (2016) “Principiile de bază ale proiectării procesului Bayer”, Citiri esențiale în metale ușoare, Springer, Cham, PP. 100-117.
12. Anich, Ivan, et al. (2016), “Foaia de parcurs privind tehnologia Alumina”, Citiri esențiale în metale ușoare. Springer, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Evaluarea de mediu, gestionarea și utilizarea nămolului roșu în China”, Jurnalul de producție mai curate 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Istoria, Provocări, și noile evoluții în gestionarea și utilizarea reziduurilor de bauxită”, Jurnalul metalurgiei durabile 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, și Yonggui Wu (2007), “Caracterizarea nămolului roșu derivat dintr-o metodă combinată de calcinare a procesului Bayer și a bauxitei”, Jurnalul materialelor periculoase 146.1-2, PP. 255-261.
16. Sua. Geological Survey (Usgs) (2018), "Bauxită și alumină", în Statistici și informații despre Bauxită și Alumină.
17. Paramguru, RADU. K., P. C. Rath, și V. N. Misra (2004), “Tendințe în utilizarea noroi roșu-o revizuire”, Prelucrarea mineralelor & Metalul extractivă. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Revizuirea metodelor de separare electrică, Parte 1: Aspecte fundamentale, Minerale & Prelucraremetalurgică, Vol.. 17, nu. 1, pp. 23–36.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Revizuirea metodelor de separare electrică, Parte 2: Considerații practice, Minerale & Prelucraremetalurgică, Vol.. 17, nu. 1, pp. 139–166.
20. Ralston O. (1961), Separarea electrostatică a solidelor granulare mixte, Editura Elsevier, fără imprimare.
