Izberite jezik:
ST opreme & Tehnologija LLC (STET) tribo-elektrostatični ločilo pasu je idealno primerna za korist zelo fino (<1µm) do zmerno groba (500µm) mineralni delci, z zelo visokim pretočnega. Poskusne ugotovitve so pokazale sposobnost ločila STET za uporabo vzorcev oksita s povečanjem razpoložljive aluminijavosti, hkrati pa se je zmanjšala reaktivna in skupna silika. TEHNOLOGIJA STET je predstavljena kot metoda za nadgradnjo in predkoncentrat nahajališče za uporabo v proizvodnji aluminija. Suha obdelava z ločilom STET bo povzročila znižanje obratovalnih stroškov rafinerije zaradi manjše porabe kavsnega soda, prihranek energije zaradi manjše prostornine inertnih oksidov in zmanjšanja volumna ostankov rafinerije aluminija (ARR ali rdeče blato). še več, tehnologija STET lahko nudi rafinerji aluminija druge koristi, vključno s povečanimi rezervami, podaljšanje življenjskega obdobja odstranjevanja rdečega blata, in podaljšano obratovalno dobo obstoječih rudnikov baoksita z izboljšanjem izkoriščenosti in čim večjo predelavo. Brez vode in kemični skoz proizvod, proizveden v postopku STET, se uporablja za proizvodnjo cementa v visoki prostornini brez predhodne obdelave, v nasprotju z rdečim blatom, ki ima omejeno koristno ponovno uporabo.
1.0 Uvod
Proizvodnja aluminija je osrednjega pomena za industrijo rudarstva in metalurgije ter temeljna za različne panoge [1-2]. Medtem ko aluminij je najpogostejši kovinski element najdemo na zemlji, skupaj približno 8% Zemeljske skorje, kot element je reaktivna in se zato ne pojavlja naravno [3]. Zato, aluminij bogati rude je treba rafinirati za proizvodnjo aluminijevega oksida in aluminija, povzroči znatno nastajanje ostankov [4]. Ker je kakovost nanoksitov depozitov globalno upada, nastajanje ostankov poveča, ki predstavljajo izzive za industrijo aluminijevega oksida in aluminija v smislu stroškov predelave, stroški odstranjevanja in vpliv na okolje [3].
Primarni vhodne snovi za prečiščevanje aluminija je boksit, na svetu glavni komercialni vir aluminija [5]. Bauxite je obogaten aluminijev hidroksid sedimentni kamen, proizvedena iz laterization in vremenske vplive skal, bogatih z železovih oksidov, aluminijasti oksidi, ali oboje pogosto vsebuje kremena in gline, kot kaolin [3,6]. Bauxite skale sestoji večinoma iz aluminija mineralov gibsit (Al(Oh)3), boehmita (γ-AlO(Oh)) in diaspore (α-AlO(Oh)) (Tabela 1), in se običajno meša z dvema železovih oksidov goethit (Feo(Oh)) in hematita (Fe2O3), aluminij gline mineralnih kaolinita, majhne količine anataza in/ali Titania (TiO2), ilmenita (FeTiO3) in drugih nečistoč v manjših količinah ali v sledovih [3,6,7].
Izrazi trihidrat in monohidrat se običajno uporabljajo v industriji za razlikovanje različnih vrst boksit. Bauxite, da je v celoti ali skoraj vse gibsit nosijo se imenuje trihidrat rude; Če so boehmita ali diaspore prevladujoči minerali, se imenuje monohidrat rude [3]. Mešanice gibsit in boehmita so pogoste v vseh vrstah boksiti, boehmita in diaspore manj pogosti, in gibsit in diaspore redki. Vsaka vrsta boksit rude predstavlja svoje izzive v smislu predelave mineralov in upravičencev za proizvodnjo aluminijevega oksida [7,8].
Tabela 1. Kemična sestava Gibbsite, Boehmite in diaspore [3].
| Kemična sestava | Gibbsite AL(Oh)3 ali Al2O 3.3 H2O | Boehmite ALO(Oh) ali Al2O3.H2O | Diaspore ALO(Oh) ali Al2O3.H2O |
|---|---|---|---|
| Al2O3 WT | 65.35 | 84.97 | 84.98 |
| (Oh) WT | 34.65 | 15.03 | 15.02 |
Bauxite depoziti se širijo po vsem svetu, večinoma pojavljajo v tropskih ali subtropskih regijah [8]. Izkopavanje iz metalurške in nemetalurške rude je podobno rudarjenju drugih industrijskih mineralov. Običajno, ali zdravljenje bauxita je omejeno na drobljenje, sejanjem, Pranje, in sušenje surove rude [3]. Flotacija je bila zaposlena za nadgradnjo nekaterih nizkih stopenj boksit rude, vendar pa se ni izkazala za zelo selektiven pri zavrnitvi kaolinita, glavni vir reaktivnega silicijevega dioksida, zlasti v trihidrat boksiti [9].
Večji del bauxita, proizvedenega na svetu, se uporablja kot krma za proizvodnjo aluminijevega oksida prek procesa Bayer, metodo kavstično-Al_2 O_3, pri kateri se raztopi Al_2 O_3 iz kamnine z uporabo kavstične raztopine, bogate s sodo pri povišani temperaturi in tlaku [3,10,11]. Nato, večji del aluminijevega oksida se uporablja kot krma za proizvodnjo aluminijaste kovine preko Hall-Héroult proces, ki vključuje elektrolitsko zmanjšanje aluminijevega oksida v kopeli cryolite (Na3AlF6). To traja približno 4-6 ton suhega bauxita za proizvodnjo 2 t iz aluminijevega oksida, ki v zavojih donosov 1 t iz aluminija kovine [3,11].
Proces Bayer se sproži z mešanjem opranega in fino zmleta bauxita z raztopino Leach. Nastala gnojevka, ki vsebuje 40-50% trdne snovi se nato pod tlakom in segrevamo s paro. V tem koraku se nekaj aluminijevega oksida raztopi in tvori topen natrijev aluminat (NaAlO2), vendar zaradi prisotnosti reaktivnega silicijevega dioksida, kompleks natrijevega aluminijevega silikata tudi oborine, ki predstavlja izgubo obeh aluminijevega oksida in soda. Nastala gnojevka se opere, in ostanki, pridobljeni (Tj., rdeče blato) je dekantirani. Natrijev aluminat se nato obarva kot aluminij trihidrat (Al(Oh)3) s postopkom sejanje. Nastala kavstična soda raztopina je izločijo v raztopino Leach. Končno, Filtrirano in oprano trdno aluminijev trihidrat je odpuščen ali kalcined za proizvodnjo aluminijevega oksida [3,11].
Temperature izcejanja lahko segajo od 105 ° c do 290 ° c, ustrezni tlaki pa segajo od 390 kPa za 1500 Kpa. Nižje temperaturne razdalje se uporabljajo za boksit, v katerem je skoraj vse razpoložljive aluminijevega oksida prisotna kot gibsit. Višje temperature so potrebne za prebavo, ki ima velik odstotek boehmita in diaspore. Pri temperaturah 140 °C ali manj samo gibbsite in kaolin skupine so topne v kavstični soda liker, zato je takšna temperatura raje za obdelavo trihidratne aluminija . Pri temperaturah, večjih od 180 ° c, ki so prisotne kot trihidrat in monohidrat, se povrnejo v raztopini, tako gline kot prosti kremen pa se reaktivno [3]. Pogoji delovanja, kot so temperatura, na odmerek reagenta vpliva vrsta bauxita, zato je vsaka rafinerija aluminijevega oksida prilagojena določeni vrsti bauxitne rude. Izguba drage kavstična soda (Naoh) in nastajanje rdečega blata sta povezana s kakovostjo bauxita, uporabljenega v procesu rafiniranja. Na splošno, nižja je vsebnost Al_2 O_3 bauxita, večji volumen rdečega blata, ki bo nastala, ker so faze, ki niso Al_2 O_3, zavrnjene kot rdeče blato. še več, večja kot kaolinit ali reaktivni silicijev dioksid v bauxitu, več rdečega blata bo ustvarjen [3,8].
V visoki razred boksit vsebuje do 61% Al_2 O_3, in številne operacijske boksit depozitov-običajno naveden kot ne-metalurški razred- so precej pod to, občasno tako nizka, kot 30-50% Al_2 O_3. Ker je želeni izdelek visoka čistost
Al_2 O_3, preostalih oksidov v bauxitu (Fe2O3, SiO2, TiO2, organski material) so ločeni od Al_2 O_3 in zavrnjeni kot ostanki iz rafinerije aluminijevega oksida (Arr) ali rdeče blato preko procesa Bayer. Na splošno, nižja kakovost je boksit (Tj., nižja Al_2 O_3 vsebina) bolj rdeče blato, ki se ustvari na tono izdelka aluminijevega oksida. še več, celo nekatere Al_2 O_3, ki nosijo minerali, zlasti kaolinita, povzroči nezaželene stranske reakcije med procesom rafiniranja in privede do povečanja nastajanja rdečih, kot tudi izguba dragih kavstična soda kemične, velik variabilni strošek v procesu rafiniranja bauxita [3,6,8].
Rdeče blato ali ARR predstavlja velik in v teku izziv za aluminijasto industrijo [12-14]. Rdeče blato vsebuje znatne preostale kavstične kemične ostanke iz prečiščevanja, in je zelo alkalna, pogosto s pH 10 – 13 [15]. To je ustvarjen v velikih količinah po vsem svetu-v skladu z USGS, ocenjeno globalno proizvodnjo aluminijevega 121 milijonov ton v 2016 [16]. To je povzročilo ocenjeno 150 milijonov ton rdečega blata, ustvarjenih v istem obdobju [4]. Kljub tekočim raziskavam, rdeče blato ima trenutno nekaj komercialno izvedljive poti do koristne ponovne uporabe. Ocenjuje se, da je zelo malo rdečega blata ugodno ponovno uporablja po vsem svetu [13-14]. Namesto tega, rdeče blato se črpa iz rafinerije aluminijevega oksida v skladiščenje zajezitev ali odlagališč, kjer je shranjena in nadzorovana z velikimi stroški [3]. Zato, gospodarski in okoljski argument se lahko izvede za izboljšanje kakovosti bauxita pred rafiniranjem, zlasti če se takšno izboljšanje lahko opravi z nizkimi energetskimi tehnikami fizičnega ločevanja.
Medtem ko se dokazano rezerve boksit pričakuje, da trajajo več let, kakovost rezerv, ki jih je mogoče gospodarsko dostopati, upada [1,3]. Za rafinerje, ki so v dejavnosti predelave boksit, da bi aluminijevega oksida, in na koncu aluminijaste kovine, To je izziv s finančnimi in okoljskimi posledicami
Suhe metode, kot je elektrostatična ločitev, so lahko v interesu bauxitne industrije za predkoncentracijo bauxita pred procesom Bayer. Elektrostatične metode ločevanja, ki uporabljajo stik, ali TRIBO-električni, polnjenje je posebnost zanimiva zaradi njihovega potenciala za ločevanje različnih mešanic, ki vsebujejo prevodne, Izolacijski, in polprevodnimi delci. TRIBO-električni polnjenje se pojavi, ko diskretno, nepodobni delci tratijo drug z drugim, ali s tretjo površino, zaradi česar je razlika v površinski naboj med obema vrstama delcev. Znak in obseg razlike v obtožbi je deloma odvisen od razlike v elektronski afiniteti (ali delovne funkcije) med tipi delcev. Ločitev se nato lahko doseže z zunanjim apliknim električnim poljem.
Tehnika je bila izkoriščena industrijsko v vertikalnih prostem-Fall separatorje tipa. V prostem-Fall separatorje, delci najprej pridobijo naboj, nato padec s težo skozi napravo z nasprotnimi elektrode, ki uporabljajo močno električno polje za odvrnila pot delcev glede na znak in obseg njihove površinske pristojbine [18]. Prosti padec separatorji so lahko učinkoviti za grobe delce, vendar niso učinkoviti pri ravnanju delcev lepši kot približno 0.075 za 0.1 mm [19-20]. Eden od najbolj obetavnih novosti v suhih separacijah mineralov je TRIBO-elektrostatična ločilo pasu. Ta tehnologija je razširila razpon velikosti delcev za lepši delci od običajnih elektrostatičnih tehnologij ločevanja, v območju, kjer je bila v preteklosti uspešna le flotacija.
TRIBO-elektrostatična ločitev izkorišča električne razlike med materiali, proizvedenima s površinskim stikom ali triboelektričnim polnjenjem. V poenostavljeno načine, ko sta dva materiala v stiku, material z višjo afiniteto za elektros dobički elektroni tako spremeni negativne, medtem ko je material z nižjimi stroški elektronske afinitete pozitiven.
ST opreme & Tehnologija (STET) TRIBO-elektrostatična separacija pasu ponuja novo pot za ugodno predkoncentrat. Proces suhega ločevanja stet ponuja proizvajalcem bauxitov ali v bauxitske rafinerijo priložnost za izvedbo nadgradnje boksit rude pred Bayer, da se izboljša kakovost. Ta pristop ima številne prednosti, Vključno: Zmanjšanje obratovalnih stroškov rafinerije zaradi manjše porabe kavstične sode z zmanjšanjem vnosa reaktivnega silicijevega dioksida; prihranek energije med rafiniranjem zaradi manjšega volumna inertnih oksidov (Fe2O3, TiO2, Nereaktivna SiO2) vnašanje s bauxitom; manjši masni pretok bauxita v rafinerijo in zato manj energijske zahteve za toploto in pritisk; zmanjšanje obsega proizvodnje rdečega blata (Tj., rdeče blato na aluminijevega oksida razmerje) z odstranitvijo reaktivnega silicijevega dioksida in inertnega oksida; in, strožji nadzor nad vhodno boksit kakovosti, ki zmanjšuje proces jezi in omogoča rafinerij za cilj ideal reaktivnega silicijevega dioksida, da bi povečali nečistoč zavrnitev. Izboljšan nadzor kakovosti nad krmo boksit v rafineriji povečuje tudi uptime in produktivnost. Poleg tega, zmanjšanje obsega rdečega blata pomeni manjše stroške zdravljenja in odstranjevanja ter boljšo izrabi obstoječih odlagališč.
Predobdelava bauxitne rude pred procesom Bayer lahko nudi znatne prednosti v smislu predelave in prodaje oblog. Za razliko od rdečega blata, iz suhega elektrostatičnega procesa ne vsebujejo kemikalij in ne predstavljajo dolgoročne odgovornosti za varstvo. Za razliko od rdečega blata, suhi stranski proizvodi/obloge iz postopka predobdelave bauxita se lahko uporabijo v proizvodnji cementa, saj ni potrebe po odstranitvi natrijevega, ki je škodljiva za proizvodnjo cementa. Pravzaprav-boksit je že skupna surovina za proizvodnjo Portland cement. Podaljšanje življenjske dobe obstoječih rudnikov bauxitov se lahko doseže tudi z izboljšanjem uporabe kamnoloma in povečanjem okrevanja.
2.0 Eksperimentalni
2.1 Materialov
STET je izvedla študije pre-izvedljivosti v več kot 15 različnih vzorcev bauxitov z različnih lokacij po vsem svetu z uporabo ločila klopi. Od teh, 7 različni vzorci so bili
Tabela 2. Rezultat kemičnih analiz bauxitskih vzorcev.
2.2 Metode
Eksperimenti so izvedli z uporabo TRIBO-elektrostatičnega varnostnega pasu na klopi, nadaljnjem besedilu "separator benchtop". Bench-lestvica testiranje je prva faza trifazni proces izvajanja tehnologije (Glej tabelo 3) vključno z vrednotenjem na ravni klopi, poskusno preskušanje in izvajanje v komercialnem obsegu.
Separator stacionarna se uporablja za presejalne preglede za dokaz TRIBO-elektrostatičnega polnjenja in za ugotavljanje, ali je material dober kandidat za elektrostatično ugodno. Glavne razlike med vsakim delom opreme so predstavljene v preglednici 3. Medtem ko se oprema, uporabljena v vsaki fazi, razlikuje po velikosti, načelo delovanja je v osnovi enako.
Tabela 3. Trifazni postopek implementacije z uporabo STET TRIBO-elektrostatičnega pasu separacija tehnologije
| Fazi | Uporablja se za: | Elektrode Dolžina cm | Vrsta procesa |
|---|---|---|---|
| 1- Bench lestvica vrednotenje | Kvalitativna evalvacija | 250 | Serije |
| 2- Pilotna lestvica Testiranje | Kvantitativna ocena | 610 | Serije |
| 3- Izvajanje komercialnih razsežnosti | Komercialna produkcija | 610 | Stalno |
Kot je razvidno iz tabele 3, Glavna razlika med separatorjem za primerjalno razdaljo in ločevalniki v komercialnem merilu je, da je dolžina ločila za primerjalno zgornjo 0.4 čas trajanja pilotnih in trgovskih enot. Ker je ločevalna učinkovitost funkcija dolžine elektrode, preskušanje na ravni klopi ni mogoče uporabiti kot nadomestek za poskusno. Pilotna lestvica je potrebna za določitev obsega ločitve, ki jo lahko doseže proces STET, in ugotoviti, ali lahko proces STET izpolnjuje cilje glede na dane stopnje krme. Namesto tega, separator za primerjalno zgornjo vrednost se uporablja za izključitev kandidatnih materialov, ki verjetno ne dokazujejo znatnega ločevanja na ravni pilotne lestvice. Rezultati, pridobljeni na klopi-lestvica bo neoptimiziran, in je ugotovljena ločitev manjša, kot bi bila opažena pri komercialnem ločevalniku STET.
Testiranje na pilotni tovarni je potrebno pred uvedbo komercialnega obsega, vendar, preskušanje na klopi se spodbuja kot prva faza postopka izvajanja za vsako dano gradivo. Poleg, v primerih, ko je razpoložljivost materiala omejena, separator za primerjalno zgornjo mesto zagotavlja uporabno orodje za pregled potencialnih uspešnih (Tj., projekte, pri katerih je mogoče cilje kakovosti kupcev in industrije izpolniti s tehnologijo STET).
2.2.1 STET Triboelektrostatična ločilo pasu
V TRIBO-elektrostatičnem pasu separator (Slika 1 in slika 2), material se dovaja v tanko vrzel 0.9 – 1.5 cm med dvema vzporednima planarnima elektrodama. Delci so triboelektrično, ki jih zaračuna interdelcev stik. Na primer, v primeru bauxitnega vzorca, katerega glavne sestavine so gibssite, kaolinit in kvarčni mineralni delci, pozitivno zaračunano (v mestu) in negativno zaračunano (kaolinit in Quartz) privlačijo nasprotni elektrode. Delci so nato swept up, ki ga neprekinjeno gibljejo odprti mrežni pas in prepeljani v nasprotni smeri. Pas premakne delce, ki mejijo na vsako elektrodo proti nasprotni konci ločila. Električno polje je treba premakniti le delce majhen del centimeter, da se premaknete delcev iz levega premika v desno premikajočih se tok. Števec toka ločnih delcev in neprekinjenih triboelektričnih polnitev s trčenj delcev predvideva večstopenjske separacije ter povzroči odlično čistost in predelavo v enoprepustni enoti. Visoka hitrost pasu omogoča tudi zelo visoke prepustne, do 40 ton na uro na enem ločevalniku. Z nadzorovanjem različnih procesnih parametrov, naprava omogoča optimizacijo mineralnega razreda in predelave.
Slika 1. Shematski ločevalnik triboelektričnih pasov
Ločevalni dizajn je razmeroma preprost. Pas in pripadajoči valji so edini gibajoči se deli. Elektrode so stacionarne in sestavljene iz ustrezno trajnega materiala. Pas je izdelan iz plastičnega materiala. Dolžina ločilne elektrode je približno 6 metrov (20 Ft.) in širino 1.25 metrov (4 Ft.) za polne velikosti komercialnih enot. Poraba energije je manjša od 2 kilovatno uro na tono materiala, predelanega z večino moči, porabljene z dvema motoroma, ki vozita pas.
Slika 2. Podrobnosti območja ločevanja
Postopek je popolnoma suh, ne zahteva dodatnega materiala in ne proizvaja odpadne vode ali emisij iz zraka. Za ločevanje mineralov separacije zagotavlja tehnologijo za zmanjšanje porabe vode, podaljšanje rezervnega življenja in/ali povrnitev in ponovno obdelavo.
Kompaktnost sistema omogoča prilagodljivost pri montaži modelov. TRIBO-elektrostatični pas ločitev tehnologija je robusten in industrijsko dokazano in je bil prvič uporablja industrijsko za predelavo premoga pepel letenje pepela v 1997. Tehnologija je učinkovita pri ločevanju ogljikovih delcev iz nepopolnega zgorevanja premoga, iz steklastega aluminosilikatnega mineralnega delcev v muharni pepel. Tehnologija je bila ključnega pomena pri omogočanju reciklaže mineralnega bogatega pepela za cementno zamenjavo v betonski proizvodnji.
Ker 1995, nad 20 milijon ton proizvoda letenje pepel so bili obdelani z separatorji STET nameščeni v ZDA. Industrijska zgodovina ločevanja letenje pepela je navedena v tabeli 4.
Pri predelavi mineralov, za ločevanje širokega nabora materialov, vključno s kalcijevim/kvarčno tehnologijo, je bila uporabljena, smukec/magnezita, in barit/Quartz.
Slika 3. Komercialni TRIBO-elektrostatični ločilo pasu
Tabela 4. Industrijska uporaba TRIBO-elektrostatičnega pasu ločitev za letenje pepel.
| Korist / Elektrarna | Lokacijo | Začetek komercialnega poslovanja | Podrobnosti objekta |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – Roxboro Station | Severna Karolina ZDA | 1997 | 2 Ločila |
| Talen energija- Brandon obale | Maryland Slovenija | 1999 | 2 Ločila |
| Škotska moč- Postaja longannet | Škotska Velika Britanija | 2002 | 1 Ločilo |
| Jacksonville Electric-St. Power Park Johns River | Florida Slovenija | 2003 | 2 Ločila |
| Južna Mississippi električna moč-R. D. Morrow | Mississippi Slovenija | 2005 | 1 Ločilo |
| Novi Brunswick Power-Belledune | Novi Brunswick Kanada | 2005 | 1 Ločilo |
| Postaja RWE npower-Didcot | Anglija Velika Britanija | 2005 | 1 Ločilo |
| Postaja na otoku talen Energy-Brunner | Pensilvanija ZDA | 2006 | 2 Ločila |
| Postaja Tampa Electric-Big bend | Florida Slovenija | 2008 | 3 Ločila |
| Postaja RWE npower-Aberthaw | Wales Združeno kraljestvo | 2008 | 1 Ločilo |
| Postaja EDF Energy-West Burton | Anglija Velika Britanija | 2008 | 1 Ločilo |
| ZGP (Lafarge cement/ciech Janikosoda JV) | Poljska | 2010 | 1 Ločilo |
| Koreja Jugovzhodna moč- Južna Koreja | Južna Koreja | 2014 | 1 Ločilo |
| PGNiG Termika-Sierkirki | Poljska | 2018 | 1 Ločilo |
| Taiheiyo cement podjetje-Chichibu | Japonska | 2018 | 1 Ločilo |
| Armstrong Fly Ash- Orel cement | Filipini | 2019 | 1 Ločilo |
| Koreja Jugovzhodna moč- Samcheonpo | Južna Koreja | 2019 | 1 Ločilo |
2.2.2 Testiranje na lestvici klopi
Standardna procesna preskušanja so bila izvedena okoli posebnega cilja povečanja Al_2 O_3 koncentracije in zmanjšanja koncentracije gangue mineralov. Preskusi so bili opravljeni na separator stacionarna v paketnih pogojih, s testiranjem, ki se izvaja v dvojniku za simuliranje stanja dinamičnega, in zagotoviti, da se morebitni učinek prenosa iz prejšnjega pogoja ne šteje za. Pred vsakim preskusom, je bil zbrani manjši podvzorec krme (označena kot "krma"). Ko nastavite vse spremenljivke delovanja, material je bil dovan v separator stacionarna z uporabo električnega vibracijskega podajalnika skozi sredino ločila stacionarna. Vzorci so bili zbrani na koncu vsakega poskusa in uteži končnega izdelka 1 (označena kot "E1") in končni izdelek 2 (označena kot "E2") so bili določeni z uporabo lestvice za štetje pravnih. Za vzorce bauxitov, "E2" ustreza izdelku, bogatem z bauxitom. Za vsak sklop podvzorcev (Tj., Krme, E1 in E2) LOI, sestava glavnih oksidov s strani XRF, reaktivni silicijev dioksid in razpoložljive aluminijine. XRD karakterizacija je bila izvedena na izbranih podvzorcih.
3.0 Rezultati in razprave
3.1. Vzorci mineralogija
Rezultati kvantitativnih analiz XRD za vzorce krme so vključeni v preglednico 5. Večina vzorcev je bila sestavljena predvsem iz gibsit in različne količine goethit, Hematit, kaolinita, in Quartz. Ilmenita in anataza sta bili tudi v manjših količinah očitni v večini vzorcev.
Prišlo je do spremembe mineralne sestave za s6 in S7, saj so bili ti vzorci krme sestavljeni predvsem iz diaspore z manjšimi količinami kalcita, Hematit, goethit, boehmita, kaolinita, gibsit, Quartz, anataza, in rutilni odkrijejo. V S1 in S4 je bila odkrita tudi amorfna faza in se je gibala od približno 1 za 2 Odstotkov. To je verjetno posledica bodisi prisotnost bris iz smektit, ali nekristaliničen material. Ker tega materiala ni bilo mogoče neposredno izmeriti, rezultatov za te vzorce je treba šteti za približno.
3.2 Preskusi na lestvici klopi
Na vsakem mineralnem vzorcu so izvedli serijo preskusnih stez, katerih cilj je maksimiranja Al2O3 in zmanjševanja vsebnosti SiO_2. Vrste, ki se osredotočajo na izdelek, bogato z bauxitom, bodo nakazali pozitivno obnašanje. Rezultati so prikazani v tabeli 6
Tabela 5. XRD analiza vzorcev krme.
Tabela 6. Povzetek rezultatov.
Preskušanje s stet stacionarna separatorjem je pokazalo znaten pretok Al2O3 za vse vzorce. Ločevanje Al2O3 so opazili pri S1-5, ki so bile večinoma gibsit, in tudi za s6-7, ki so bili večinoma diaspore. še več, drugih glavnih elementov Fe2O3, SiO2 in TiO2 so dokazali znatno gibanje v večini primerov. Za vse vzorce, gibanje izgube pri vžiga (LOI) sledi gibanju Al2O3. V smislu reaktivnega silicijevega dioksida in na voljo aluminijevega oksida, za S1-5, ki so skoraj vse gibsit (aluminij trihidrat) vrednosti je treba upoštevati pri 145 ° c, medtem ko je za s6-7, za katere je prevladujoči mineral diaspor (aluminij monohidrat) vrednosti je treba oceniti pri 235 ° c. Za vse vzorce preskušanja s separatorjem STET je bilo dokazano znatno povečanje razpoložljive aluminijevega oksida in znatno zmanjšanje reaktivnega silicijevega dioksida v proizvod tako za vzorce trihidrata kot za monohidrat bauxitov. Opaženo je bilo tudi gibanje glavnih mineralnih vrst in je grafično prikazano spodaj na sliki 4.
V zvezi z mineralogijo, Stet stacionarna ločilo je pokazalo koncentracijo aluminijevega oksida, ki nosijo vrste gibsit in diaspore na proizvod, bogat s bauxitom, hkrati pa zavračajo druge vrste vsebnosti jalovine. Številke 5 in 6 kažejo selektivnost mineralnih faz za zdravilo, bogato z bauxitom, za trihidrat in monohidrat vzorcev, Oziroma. Selektivnost je bila izračunana kot razlika med maso obnašanje do proizvoda za vsako mineralno vrsto in splošno maso predelave na proizvod. Pozitivna selektivnost kaže na koncentracijo mineralov v zdravilo, bogato z bauxitom, in splošnega pozitivnega vedenja. Nasprotno, vrednost negativne selektivnosti kaže na koncentracijo v koproduktu za bauxit-Lean, in splošnega negativnega vedenja pri polnjenju.
Za vse trihidrat nizke temperature vzorci (Tj., S1, S2 in S4) kaolinita razstavljen negativen način polnjenja in koncentrirana na bauxite-pusto co-proizvod, medtem ko gibsit koncentrirana na bauxite bogati izdelek (Slika 5). Za vse monohidrat visoke temperature vzorci (Tj., S6 in S7) obeh reaktivnih mineralov, ki nosijo, kaolinit in Quartz, razstavljen negativen način polnjenja. Za slednje, diaspore in boehmita poročali, da bauxite bogati izdelek in razstavljen pozitiven način polnjenja (Slika 6).
Slika 5. Selektivnost mineralnih faz za proizvod.
Slika 6. Selektivnost mineralnih faz za proizvod.
Meritve razpoložljive aluminijevega in reaktivnega silicijevega dioksida kažejo znatno gibanje. Za boksiti nizke temperature (S1-S5), količina reaktivnega silicijevega dioksida na enoto razpoložljive aluminijevega oksida zmanjšana 10-50% na relativni osnovi (Slika 7). Podobno zmanjšanje so opazili pri visoki temperaturi boksiti (S6-S7) kot je razvidno iz slike 7.
Razmerje med bauxitom in aluminijevim oksidom je bilo izračunano kot inverzno razpoložljivo. Razmerje med bauxitom in aluminijevim oksidom se je zmanjšalo 8 – 26% v relativnem smislu za vse preskušene vzorce (Slika 8). To je smiselno, saj predstavlja enakovredno zmanjšanje masnega toka bauxita, ki ga je treba hraniti v procesu Bayer.
Slika 7. Reaktivna SiO2 na enoto na voljo Al2O3
Slika 8. Bauxite na Alumina razmerje.
3.3 Razprave
Eksperimentalni podatki kažejo, da se je ločilo STET povečalo na voljo Al2O3 hkrati pa je zmanjšalo vsebnost SiO_2. Slika 9 predstavlja konceptualni diagram pričakovanih koristi, povezanih z zmanjšanjem reaktivnega kremena in povečanjem razpoložljive aluminijevega oksida pred procesom Bayer. Avtorji izračunajo, da bi bila finančna ugodnost za rafiner aluminijevega oksida v razponu $15-30 USD na tono izdelka aluminijevega oksida. To odraža izogniti stroškov iz kavstična soda izgubila za de-silicaton izdelek (Dsp), prihranek energije od zmanjšanja vnosa bauxita v rafinerijo, zmanjšanje nastajanja rdečih blata in majhen tok prihodkov, ustvarjen iz prodaje nizkokakovostnega stranskega proizvoda za proizvajalce cementa. Slika 9 opisuje pričakovane koristi izvajanja triboelektrostatične tehnologije stet kot povprečne za pred-koncentrat boksit rude pred procesom Bayer.
Vgradnja postopka ločevanja STET za predobdelavo bauxita se lahko izvede bodisi na rafineriji aluminijevega oksida ali samega samega bauxita. Vendar, proces STET zahteva suho brušenje bauxitnih rud pred separacijo, za osvoboditi vsebnosti jalovine, Zato je lahko logistika brušenja in predelave bauxita v rafineriji bolj enostavna.
Kot ena od možnosti – suha boksit bi bila zemlja z uporabo dobro uveljavljene suhe Brusilne tehnologije, na primer navpična valjarna ali udarni mlin. Fino zmleto boksit bi bilo ločeno s procesom stet, z visoko aluminijevega oksida boksit izdelek, poslan v rafinerijo aluminijevega oksida. Vgradnja suhega brušenja bi omogočala odstranitev mokrih brušenja, ki se tradicionalno uporablja med procesom Bayer. Predpostavlja se, da bi bili operativni stroški suhega brušenja približno primerljivi z obratovalnih stroškov za mokro brušenje, še posebej razmišlja mokro brušenje izvaja danes se izvaja na zelo alkalna mešanica, ki vodijo do precejšnjih stroškov vzdrževanja.
Suh nizkokakovostni Koprodukt (Jalovine) iz postopka ločevanja bi se prodal cement proizvodnjo kot aluminijevim virom. Bauxite se pogosto doda cement proizvodnjo, in suhi koprodukti, za razliko od rdečega blata, ne vsebuje natrija, ki bi preprečila njegovo uporabo pri proizvodnji cementa. To zagotavlja rafinerije z metodo valorizirajočega materiala, ki bi drugače izstopil rafiniranje kot rdeče blato, in bi zahtevala dolgoročno skladiščenje, predstavlja strošek.
Izračun stroškov poslovanja, ki so ga izvedli avtorji, ocenjuje, da projekt koristi $27 USD na tono aluminijevega oksida, z večjimi vplivi, doseženimi z zmanjšanjem kavstične sode, zmanjšanje rdečega blata, valorizacija prihrankov co-proizvoda in goriva zaradi manjšega volumna bauxita v rafineriji. Zato je treba 800,000 tono na leto lahko rafinerije pričakujejo finančno korist $21 M USD na leto (Glej sliko 10). Ta analiza ne upošteva potencialnih prihrankov pri zmanjševanju uvoznih ali logističnih stroškov za boksit, ki lahko dodatno povečajo donosnost projekta.
Slika 10. Prednosti reaktivnega kremena zmanjšanje in razpoložljive Alumina povečanje.
4.0 Sklepi
V povzetku, suha obdelava z ločilom STET ponuja priložnosti za ustvarjanje vrednosti za proizvajalce bauxitov in rafinerijo. Predobdelava bauxita pred rafiniranjem bo zmanjšala kemijske stroške, znižati obseg rdečih blata, ustvarjenih in minimizirati proces jezi. Tehnologija stet bi lahko predelovalcem bauxitov omogočila, da se ne-metalurški razred spremenijo v metalurški razred boksit – kar bi lahko zmanjšalo potrebo po uvoženih bauxitu in/ali razširilo življenje virov kamnoloma. Stet proces bi se lahko izvajal tudi za ustvarjanje višje kakovosti nemetalurških razred in metalurški razred boksit, in stranskih proizvodov iz cementnega razreda, pred procesom Bayer.
Proces STET zahteva malo predobdelavo mineralov in deluje z visoko zmogljivostjo – do 40 tone na uro. Poraba energije je manjša od 2 kilovatnih ur na tono predelanega materiala. Poleg, proces STET je popolnoma komercializirana tehnologija za predelavo mineralov, in zato ne zahteva razvoja nove tehnologije.
Reference
1. Bergsdal, Håvard, Anders H. Strømman, in Edgar G. Hertwich (2004), “Aluminijasto industrijo-okolje, tehnologije in proizvodnje”.
2. Das, Subodh K., in Weimin Yin (2007), “Svetovno aluminijasto gospodarstvo: Trenutno stanje v industriji” Jom 59.11, PP. 57-63.
3. Vincent G. Hill & Errol D. Sehnke (2006), "100000000000000000000, v industrijskih mineralih & Skale: Blago, Trgih, in uporabe, Društvo za rudarstvo, Metalurgija in raziskovanje Inc., Englewood, Co, PP. 227-261.
4. Evans, Ken (2016), “Zgodovina, Izzivi, razvoja pri upravljanju in uporabi ostankov”, Journal of Sustainable Metalurgy 2.4, PP. 316-331
5. Gendron, Robin S., Mats Ingulstad, in Espen Storli (2013), "Aluminijasta stena: politična ekonomija svetovne industrije baoksita", Pritisnite tipko UBC.
6. Cev, H. R. (2016), “mineralogijo”, Bistveni odčitki v lahkih kovinah, Springer, Cham, PP. 21-29.
7. Authier-Martin, Monique, et al. (2001),”Mineralogijo baoksita za proizvodnjo alumine razreda tolkalnica", Jom 53.12, PP. 36-40.
8. Hill, V. G., in R. J. Robson (2016), “Razvrstitev bauxita s stališča bayerskih obratov”, Bistveni odčitki v lahkih kovinah, Springer, Cham, PP. 30-36.
9. Songqing, Gu (2016). “Kitajski bauxit in njegovi vplivi na proizvodnjo aluminija na Kitajskem”, Bistveni odčitki v lahkih kovinah, Springer, Cham, PP. 43-47.
10. Habashi, Fathi (2016) “Sto let Bayerjevega procesa za proizvodnjo aluminija” Bistveni odčitki v lahkih kovinah, Springer, Cham, PP. 85-93.
11. Adamson, A. N., E. J. Bloore, in A. R. Carr (2016) “Osnovna načela zasnove Bayerjevih procesov”, Bistveni odčitki v lahkih kovinah, Springer, Cham, PP. 100-117.
12. Anich, Ivan, et al. (2016), “Načrt za alumino tehnologijo”, Bistveni odčitki v lahkih kovinah. Springer, Cham, PP. 94-99.
13. Liu, Wanchao, et al. (2014), “Okoljska ocena, upravljanje in izkoriščenost rdečega blata na Kitajskem”, Journal of Cleaner Production 84, PP. 606-610.
14. Evans, Ken (2016), “Zgodovina, Izzivi, razvoja pri upravljanju in uporabi ostankov”, Journal of Sustainable Metalurgy 2.4, PP. 316-331.
15. Liu, Yong, Chuxia Lin, in Yonggui Wu (2007), “Karakterizacija rdečega blata, pridobljenega iz kombinirane Bayer proces in baoksit kalcinacije metode”, Revija nevarnih snovi 146.1-2, PP. 255-261.
16. Zda. Geološki pregled (Usgs) (2018), "Bauxite in Alumina", v Bauxite in Alumina Statistika in informacije.
17. Paramguru, R. K., P. C. Rath, in V. N. Misra (2004), “Trendi v uporabi rdečega blata–pregled”, Predelava mineralov & Ekstraktivna kovina. Rev. 2, PP. 1-29.
18. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Pregled metod električnega ločevanja, Del 1: Temeljne vidike, Minerali & Metalurška obdelava", Vol. 17, ne. 1, pp 23–36.
19. Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Forssberg, K (2000), "Pregled metod električnega ločevanja, Del 2: Praktični premisleki, Minerali & Metalurška obdelava", Vol. 17, ne. 1, pp 139–166.
20. Ralston O. (1961), Elektrostatična ločitev mešanih zrnatih trdnih snovi, Založniška družba Elsevier, brez tiskanja.
