Οικονομικά πλεονεκτήματα, ξηρό Triboelectric διαχωρισμού των ορυκτών

Οικονομικά πλεονεκτήματα, ξηρό Triboelectric διαχωρισμού των ορυκτών

Lewis Baker, Kyle P. Flynn, Φρανκ Τζέι. Hrach, και Στίβεν Γκασιορόφσκι

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC, Needham Μασαχουσέτη 02494 ΗΠΑ

Αφηρημένη

Ο εξοπλισμός του ST & Τεχνολογία LLC (STET) ο τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής ζωνών παρέχει στη βιομηχανία επεξεργασίας ορυκτών ένα μέσο για την ευεργετία λεπτών υλικών με μια εντελώς ξηρή τεχνολογία. Ο διαχωρισμός πολλαπλών σταδίων υψηλής απόδοσης μέσω εσωτερικής φόρτισης/επαναφόρτισης και ανακύκλωσης έχει ως αποτέλεσμα πολύ ανώτερους διαχωρισμούς από αυτούς που μπορούν να επιτευχθούν με άλλα συμβατικά ηλεκτροστατικά συστήματα ενός σταδίου. Η τεχνολογία διαχωριστή τριβοηλεκτρικής ζώνης έχει χρησιμοποιηθεί για το διαχωρισμό ενός ευρέος φάσματος υλικών, συμπεριλαμβανομένων μειγμάτων υαλώδη αλουμινοϊκικά/άνθρακα, ασβεστίτη χαλαζία /, τάλκης/μαγνησίτη, και βαρύτης/χαλαζία. Τις δυνατότητες ενισχυμένης διαχωρισμός του συστήματος STET μπορεί να είναι μια πολύ αποτελεσματική εναλλακτική λύση στις διαδικασίες επίπλευσης. Οικονομική σύγκριση που πραγματοποιήθηκε από ανεξάρτητη εταιρεία συμβούλων επεξεργασίας ορυκτών του τριβοηλεκτροστατικού διαχωριστή ζώνης έναντι συμβατικής επίπλευσης για βαρύτη / Χαλαζίας διαχωρισμός παρουσιάζει τα πλεονεκτήματα της ξηρή επεξεργασία ορυκτών. Αξιοποιώντας αυτό ξηρά διαδικασία οδηγεί σε μια απλούστερη διαδικασία ροής φύλλο με λιγότερο εξοπλισμό από επίπλευσης με πρωτεύουσα και λειτουργικά έξοδα μειώθηκαν κατά ≥30%.

Λέξεις-κλειδιά: ανόργανα άλατα, ξηρό διαχωρισμού, βαρίτη, τριβοηλεκτροστατική φόρτιση, ζώνη διαχωρισμού, ιπτάμενη τέφρα

Εισαγωγή

Η έλλειψη πρόσβασης σε πόσιμο νερό γίνεται ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη σκοπιμότητα των εξορυκτικών έργων σε όλο τον κόσμο. Σύμφωνα με Hubert Φλέμινγκ, πρώην διευθυντής παγκόσμια καταπακτή νερού, «Από όλα τα έργα εξόρυξης του κόσμου που έχουν είτε σταμάτησε ή επιβραδύνθηκε κατά το παρελθόν έτος, έχει, σε σχεδόν 100% από τις περιπτώσεις, ένα αποτέλεσμα του νερού, άμεσα ή έμμεσα, (Blin 2013)1. Οι μέθοδοι επεξεργασίας ξηρών ορυκτών προσφέρουν μια λύση σε αυτό το διαφαινόμενο πρόβλημα.

Οι μέθοδοι υγρού διαχωρισμού, όπως η επίπλευση αφρού, απαιτούν την προσθήκη χημικών αντιδραστηρίων που πρέπει να αντιμετωπίζονται με ασφάλεια και να απορρίπτονται με περιβαλλοντικά υπεύθυνο τρόπο. Αναπόφευκτα, δεν είναι δυνατόν να 100% ανακύκλωση νερού, απαιτεί διάθεση τουλάχιστον του τμήματος του νερού της διεργασίας, που ενδέχεται να περιέχουν ίχνη χημικών αντιδραστηρίων.

Ξηρές μεθόδους όπως ηλεκτροστατικό διαχωρισμό θα εξαλείψει την ανάγκη για γλυκό νερό, και προσφέρουν τη δυνατότητα να μειώσουν το κόστος. Μία από τις πιο ελπιδοφόρες νέες εξελίξεις στους ξηρούς διαχωρισμούς ορυκτών είναι ο τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής ζώνης. Αυτή η τεχνολογία έχει επεκτείνει το φάσμα μεγέθους σωματιδίων στα λεπτότερα σωματίδια από συμβατικά ηλεκτροστατικό διαχωρισμό τεχνολογίες, στην περιοχή όπου έχει επιτυχημένο στο παρελθόν μόνο επίπλευσης.

ΤΡΙΒΟΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΌς ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΌς ΖΩΝΗΣ

Ο τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής ζωνών χρησιμοποιεί τις ηλεκτρικές διαφορές δαπανών μεταξύ των υλικών που παράγονται από την επαφή επιφάνειας ή την τριβοηλεκτρική χρέωση. Όταν δύο υλικά βρίσκονται σε επαφή, υλικό με υψηλότερη συγγένεια για ηλεκτρόνια κέρδη ηλεκτρόνια και έτσι φορτίζει αρνητικά, ενώ το υλικό με τη χαμηλότερη συγγένεια ηλεκτρονίων χρεώνει θετικό. Αυτή η ανταλλαγή επικοινωνίας χρέωση παρατηρείται παγκοσμίως για όλα τα υλικά, μερικές φορές προκαλούν ηλεκτροστατική οχλήσεις που είναι ένα πρόβλημα σε ορισμένες βιομηχανίες. Η συγγένεια ηλεκτρονίων εξαρτάται από τη χημική σύνθεση της επιφάνειας μορίων και θα οδηγήσει στην ουσιαστική διαφορική χρέωση των υλικών σε ένα μίγμα διακριτών σωματιδίων διαφορετικής σύνθεσης.

Στο τριβοηλεκτροστατικό διαχωριστικό ζώνης (Στοιχεία 1 και 2), υλικό τροφοδοτείται στο λεπτό κενό 0.9 – 1.5 cm (0.35 -0.6 In.) μεταξύ δύο παράλληλων πλανόδιων ηλεκτροδίων. Τα σωματίδια triboelectrically χρεώνονται από Διασωματιδιακές επαφή.

Για παράδειγμα, στην περίπτωση της καύσης άνθρακα πτητική τέφρα, ένα μίγμα από σωματίδια άνθρακα και σωματίδια ορυκτών, το θετικά φορτισμένο άνθρακα και το ορυκτό αρνητικά φορτισμένα έλκονται από αντίθετη ηλεκτρόδια. Τα σωματίδια είναι στη συνέχεια σάρωσε από μια συνεχή ζώνη κινείται open-mesh και μεταφέρεται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Ο ιμάντας κινείται δίπλα σε κάθε ηλεκτρόδιο προς αντίθετες άκρες του διαχωριστή σωματιδίων. Το ηλεκτρικό πεδίο πρέπει μόνο να μετακινήσετε τα σωματίδια σε ένα μικρό κλάσμα του ένα εκατοστό για να μετακινήσετε ένα σωματίδιο από ένα αριστερό-που διακινούνται σε ένα ρεύμα κινείται δεξιά. Η αντίθετη ροή ρεύματος των διαχωριστικών σωματιδίων και η συνεχής τριβοηλεκτρική φόρτιση από συγκρούσεις άνθρακα-ορυκτών παρέχει ένα πολυβάθμιο διαχωρισμό και έχει ως αποτέλεσμα την άριστη καθαρότητα και ανάκτηση σε μια μονάδα μίας διέλευσης. Η υψηλή ταχύτητα της ζώνης επιτρέπει επίσης πολύ υψηλή, έως 40 τόνους ανά ώρα σε ένα μόνο διαχωριστικό. Ελέγχοντας διάφορες παραμέτρους διεργασίας, όπως η ταχύτητα ζώνης, σημείο τροφοδοσίας, κενού ηλεκτροδίων και ποσοστό ζωοτροφών, η συσκευή παράγει τέφρα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα σε περιεκτικότητα 2 % ± 0.5% από ζωοτροφές πετούν στάχτες που κυμαίνονται σε άνθρακα από 4% σε πάνω από 30%.

Σχήμα 1. Σχηματική του τριβοηλεκτρικού διαχωριστή ζώνης

Ο Διαχωριστικός σχεδιασμός είναι σχετικά απλός. Η ζώνη και οι συνδετήρες είναι τα μόνα κινούμενα μέρη. Τα ηλεκτρόδια είναι εν στάσει και αποτελείται από ένα κατάλληλα ανθεκτικό υλικό. Η ζώνη είναι φτιαγμένη από πλαστικό υλικό. Το μήκος του διαχωρισμού ηλεκτροδίου είναι περίπου 6 μέτρα (20 Ft.) και το πλάτος 1.25 μέτρα (4 Ft.) για εμπορικές μονάδες πλήρους μεγέθους. Η κατανάλωση ενέργειας είναι περίπου 1 κιλοβάτ-ώρα ανά τόνο υλικού που επεξεργάζεται με το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος που καταναλώνεται από δύο κινητήρες που οδηγούν τη ζώνη.

Σχήμα 2. Λεπτομέρεια της ζώνης διαχωρισμού

Η διαδικασία είναι εντελώς στεγνή, Δεν απαιτεί πρόσθετα υλικά και δεν παράγει εκπομπές λυμάτων ή ατμοσφαιρικών. Στην περίπτωση του άνθρακα από πετατά χωρισμένα στάχτη, τα ανακτηθέντα υλικά αποτελούνται από μύγα τέφρα μειωμένη σε περιεκτικότητα σε άνθρακα σε επίπεδα κατάλληλα για χρήση ως Ποζολανικό μίγμα σε σκυρόδεμα, και ένα υψηλό κλάσμα άνθρακα που μπορεί να καεί στο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η χρήση και των δύο ροών προϊόντων παρέχει μια 100% λύση για να πετάξετε προβλήματα απόρριψης τέφρας.

Ο τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής ζωνών είναι σχετικά συμπαγής. Μια μηχανή σχεδιασμένη να επεξεργάζεται 40 τόνοι ανά ώρα είναι περίπου 9.1 μέτρα (30 FT) μακρύ, 1.7 μέτρα (5.5 Ft.) ευρύ και 3.2 μέτρα (10.5 Ft.) υψηλή. Η απαιτούμενη ισορροπία του φυτού αποτελείται από συστήματα για τη μετάδοση ξηρού υλικού από και προς το διαχωριστικό. Η συμπύκνωση του συστήματος επιτρέπει την ευελιξία στα σχέδια εγκατάστασης.

Σχήμα 3. Εμπορικός τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής ζωνών

Σύγκριση με άλλες ηλεκτροστατικές διαδικασίες διαχωρισμού

Η τριβοηλεκτροστατική τεχνολογία διαχωρισμού ζώνης επεκτείνει σημαντικά το φάσμα των υλικών που μπορούν να εξευμενιστούν με ηλεκτροστατικές διεργασίες. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες ηλεκτροστατικές διεργασίες βασίζονται σε διαφορές στην ηλεκτρική αγωγιμότητα των υλικών που πρέπει να διαχωριστούν. Σε αυτές τις διαδικασίες, το υλικό πρέπει να έρθει σε επαφή με πτυλιδωμένο τύμπανο ή πλάκα συνήθως μετά την αρνητική χρέωση των σωματιδίων του υλικού με ιονίζοντας απόρριψη κορόνας. Τα αγώγιμα υλικά θα χάσουν τη φόρτισή τους γρήγορα και θα ριχτούν από το τύμπανο. Το μη αγώγιμο υλικό συνεχίζει να προσελκύεται στο τύμπανο δεδομένου ότι η δαπάνη θα διαλύσει πιό αργά και θα πέσει ή θα βουρτσιστεί από το τύμπανο μετά από το χωρισμό από το αγώγιμο υλικό. Αυτές οι διαδικασίες είναι περιορισμένες σε χωρητικότητα λόγω της απαιτούμενης επαφής κάθε σωματιδίου με το τύμπανο ή την πλάκα. Η αποτελεσματικότητα αυτών των διαδικασιών φόρτισης επαφών περιορίζεται επίσης σε σωματίδια 100 μm ή μεγαλύτερο σε μέγεθος λόγω τόσο της ανάγκης επικοινωνίας με τη γειωμένη πλάκα όσο και της απαιτούμενης δυναμικής ροής σωματιδίων. Σωματίδια διαφορετικών μεγεθών θα έχουν επίσης διαφορετική δυναμική ροής λόγω αδρανειακών επιδράσεων και θα έχουν ως αποτέλεσμα υποβαθμισμένο διαχωρισμό. Το ακόλουθο διάγραμμα (Σχήμα 4) απεικονίζει τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά αυτού του τύπου διαχωριστικού.

Σχήμα 4. Ηλεκτροστατικός διαχωριστής τυμπάνων (Γέροντα 2003)2

Οι τριβοηλεκτροστατικοί διαχωρισμοί δεν περιορίζονται στο διαχωρισμό των αγώγιμων / μη αγώγιμα υλικά, αλλά εξαρτώνται από το γνωστό φαινόμενο της μεταφοράς φορτίου με τριβή επαφή των υλικών με διαφορετική χημεία επιφάνεια. Το φαινόμενο αυτό έχει χρησιμοποιηθεί σε «ελεύθερη πτώση‿ διαδικασίες διαχωρισμού για δεκαετίες. Μια τέτοια διαδικασία

απεικονίζεται στο σχήμα 5. Τα συστατικά ενός μίγματος σωματιδίων αναπτύσσουν πρώτα διαφορετικές επιβαρύνσεις με επαφή είτε με μεταλλική επιφάνεια, ή με επαφή σωματιδίων σε συσκευή τροφοδοσίας ρευστοποιημένου κρεβατιού. Καθώς τα σωματίδια πέφτουν μέσα από το ηλεκτρικό πεδίο στη ζώνη ηλεκτροδίων, η τροχιά κάθε σωματιδίου εκτρέπεται προς το ηλεκτρόδιο της αντίθετης φόρτισης. Μετά από μια ορισμένη απόσταση, οι κάδοι συλλογής χρησιμοποιούνται για να διαχωρίσουν τις ροές. Οι τυπικές εγκαταστάσεις απαιτούν πολλαπλά διαχωριστικά στάδια με ανακύκλωση κλάσματος. Ορισμένες συσκευές χρησιμοποιούν ένα σταθερό ρεύμα αερίου για να βοηθήσουν στη μεταφορά των σωματιδίων μέσω της ζώνης ηλεκτροδίων.

Σχήμα 5. "Ελεύθερη πτώση‿ τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής

Αυτός ο τύπος διαχωριστή ελεύθερης πτώσης έχει επίσης περιορισμούς στο μέγεθος σωματιδίων του υλικού που μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία. Η ροή εντός της ζώνης ηλεκτροδίων πρέπει να ελέγχεται για την ελαχιστοποίηση των αναταράξεων ώστε να αποφεύγεται το "επίχρισμα‿ του διαχωρισμού. Η τροχιά των λεπτών σωματιδίων είναι περισσότερο που πραγματοποιούνται από τις αναταραχές, δεδομένου ότι οι αεροδυναμικές δυνάμεις έλξης σε λεπτά σωματίδια είναι πολύ μεγαλύτερες από τις βαρυτικές και ηλεκτροστατικές δυνάμεις. Τα πολύ λεπτά σωματίδια θα τείνουν επίσης να συλλέγουν στις επιφάνειες των ηλεκτροδίων και πρέπει να αφαιρούνται με κάποια μέθοδο. Σωματίδια μικρότερης από 75 μm δεν μπορεί να διαχωριστεί αποτελεσματικά.

Ένας άλλος περιορισμός είναι ότι η φόρτωση σωματιδίων εντός της ζώνης ηλεκτροδίων πρέπει να είναι χαμηλή για να αποτρέψει τις επιπτώσεις διαστημικών φορτίων, που περιορίζουν το ποσοστό επεξεργασίας. Το διερχόμενο υλικό μέσω της ζώνης ηλεκτροδίων έχει εγγενώς ως αποτέλεσμα διαχωρισμό ενός σταδίου, δεδομένου ότι δεν υπάρχει δυνατότητα επαναφόρτιση των σωματιδίων. Ως εκ τούτου, απαιτούνται συστήματα πολλαπλών σταδίων για τη βελτίωση του βαθμού διαχωρισμού, συμπεριλαμβανομένης της επαναφόρτισης του υλικού με μεταγενέστερη επαφή με συσκευή φόρτισης. Ο όγκος και η πολυπλοκότητα του εξοπλισμού που προκύπτουν αυξάνονται ανάλογα.

Σε αντίθεση με τις άλλες διαθέσιμες ηλεκτροστατικές διαδικασίες διαχωρισμού, ο τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής ζωνών είναι ιδανικός για το χωρισμό του πολύ λεπτού (<1 µm) για μέτρια χοντρή (300µm) υλικά με πολύ υψηλές αναπλήρωσεις. Η φόρτιση των τριβοηλεκτρικών σωματιδίων είναι αποτελεσματική για ένα ευρύ φάσμα υλικών και απαιτεί μόνο επαφή σωματιδίων – σωματιδίων. Το μικρό χάσμα, υψηλό ηλεκτρικό πεδίο, ροή ρεύματος μετρητή, έντονη διέγερση σωματιδίων-σωματιδίων και αυτοκαθαριζόμενη δράση της ζώνης στα ηλεκτρόδια είναι τα κρίσιμα χαρακτηριστικά του διαχωριστή. Ο διαχωρισμός πολλαπλών σταδίων υψηλής απόδοσης μέσω της φόρτισης / Η επαναφόρτιση και η εσωτερική ανακύκλωση έχουν ως αποτέλεσμα πολύ ανώτερους διαχωρισμούς και είναι αποτελεσματικά σε λεπτά υλικά που δεν μπορούν να διαχωριστούν καθόλου από τις συμβατικές τεχνικές.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΡΙΒΟΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟΎ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΎ ΖΩΝΗΣ

Ιπτάμενη τέφρα

Η τριβοηλεκτροστατική τεχνολογία διαχωρισμού ζωνών εφαρμόστηκε αρχικά βιομηχανικά στην επεξεργασία της ιπτάμενης τέφρας καύσης καύσης άνθρακα 1995. Για την εφαρμογή ιπτάμενης τέφρας, η τεχνολογία ήταν αποτελεσματική στο διαχωρισμό των σωματιδίων άνθρακα από την ελλιπή καύση, από τα γυάλινα υαλόπυριτα ορυκτά σωματίδια στη μύγα τέφρα. Η τεχνολογία έχει αποτελέσει καθοριστικό στοιχείο για την ανακύκλωση της πλούσιας σε ορυκτά τέφρας, ως αντικατάστασης τσιμέντου σε σκυρόδεμα παραγωγής. Από 1995, 19 triboelectrostatic διαχωριστές ζώνης έχουν λειτουργήσει στις ΗΠΑ, Καναδάς, ΗΝΩΜΈΝΟ ΒΑΣΊΛΕΙΟ, και πολωνία, επεξεργασία πάνω από 1,000,000 τόνους ιπτάμενης τέφρας ετησίως. Η τεχνολογία είναι τώρα επίσης στην Ασία με το πρώτο διαχωριστικό εγκατασταθεί στη Νότια Κορέα φέτος. Η βιομηχανική ιστορία του διαχωρισμού της ιπτάμενης τέφρας παρατίθεται στον πίνακα 1.

Πίνακας 1. Βιομηχανική εφαρμογή του διαχωρισμού της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης για την ιπτάμενη τέφρα

Ορυκτές Εφαρμογές

Ηλεκτροστατικοί διαχωρισμοί έχουν χρησιμοποιηθεί εκτενώς για την ευεργεοποίηση για ένα μεγάλο φάσμα ορυκτών "Manouchehri-Μέρος 1 (2000)‿. Ενώ οι περισσότερες εφαρμογές χρησιμοποιούν τις διαφορές στην ηλεκτρική αγωγιμότητα των υλικών με τους διαχωριστές τύπου κορόνας-τυμπάνων, η triboelectric συμπεριφορά χρέωσης με τους διαχωριστές ελεύθερης πτώσης χρησιμοποιείται επίσης στις βιομηχανικές κλίμακες «Manouchehri-μέρος 2 (2000)‿. Ένα δείγμα των εφαρμογών τριβοηλεκτροστατικής επεξεργασίας που αναφέρεται στη βιβλιογραφία παρατίθεται στον πίνακα 2. Αν και αυτό δεν αποτελεί εξαντλητικό κατάλογο των αιτήσεων, ο πίνακας αυτός απεικονίζει το δυνητικό φάσμα εφαρμογών για την ηλεκτροστατική επεξεργασία ορυκτών.

Πίνακας 2. Αναφερθείς τριβοηλεκτροστατικός διαχωρισμός των ορυκτών

Εκτεταμένες πιλοτικές εγκαταστάσεις και δοκιμές πεδίου πολλών προκλητικών υλικών διαχωρισμών στη βιομηχανία ορυκτών έχουν διεξαχθεί χρησιμοποιώντας το triboelecrostasta διαχωριστικό ζωνών. Παραδείγματα αποτελεσμάτων διαχωρισμού εμφανίζονται στον πίνακα 3.

Πίνακας 3. Παραδείγματα, ορυκτοί διαχωρισμοί με τη χρήση τριβοηλεκτροστατικού διαχωρισμού ζώνης

Η χρήση του τριβοηλεκτροστατικού διαχωριστή ζώνης έχει αποδειχθεί ότι ωφηρίζει αποτελεσματικά πολλά ορυκτά μείγματα. Δεδομένου ότι ο διαχωριστής μπορεί να επεξεργαστεί τα υλικά με τα μεγέθη μορίων από περίπου 300 μm σε λιγότερο από 1 µm, και ο τριβοηλεκτροστατικός διαχωρισμός είναι αποτελεσματικός τόσο για μονωτικά όσο και για αγώγιμα υλικά, η τεχνολογία επεκτείνει πολύ το φάσμα του εφαρμόσιμου υλικού πέρα από τους συμβατικούς ηλεκτροστατικούς διαχωριστές. Δεδομένου ότι το tribo- η ηλεκτροστατική διαδικασία είναι εντελώς ξηρή, η χρήση του εξαλείφει την ανάγκη για ξήρανση υλικών και χειρισμό υγρών αποβλήτων από διαδικασίες επίπλευσης.

ΚΟΣΤΟΣ ΤΡΙΒΟΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟΎ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΎ ΖΩΝΗΣ

Σύγκριση με συμβατικό επίπλευσης για Barite

Μια συγκριτική μελέτη κόστους ανατέθηκε από την STET και διεξήχθη από την Soutex Inc. Soutex είναι ένα Κεμπέκ Καναδά με βάση την εταιρεία μηχανικών με μεγάλη εμπειρία τόσο σε υγρή επίπλευσης και ηλεκτροστατική αξιολόγηση της διαδικασίας διαχωρισμού και το σχεδιασμό. Η μελέτη συνέκρινε το κόστος κεφαλαίου και λειτουργίας της διαδικασίας διαχωρισμού της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης με τη συμβατική αφπλήση αφρού για την ευφεκιοποίηση μεταλλεύματος βαρίτη χαμηλής ποιότητας. Και οι δύο τεχνολογίες αναβαθμίζουν το βαρίτη με την αφαίρεση των στερεών χαμηλής πυκνότητας, κυρίως χαλαζία, για την παραγωγή ενός Αμερικανικού Ινστιτούτου Πετρελαίου (Api) γεωτρώντας barite βαθμού με SG μεγαλύτερο από 4.2 g/ml. Τα αποτελέσματα της επίπλευσης βασίστηκαν σε πιλοτικές μελέτες φυτών που διεξήχθησαν από το Ινδικό Εθνικό Μεταλλουργικό Εργαστήριο (NML 2004)18. Τα αποτελέσματα διαχωρισμού της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης βασίστηκαν σε πιλοτικές μελέτες φυτών με τη χρήση παρόμοιων μεταλλευμάτων ζωοτροφών. Η συγκριτική οικονομική μελέτη περιελάμβανε την ανάπτυξη φύλλων ροής, ισοζύγια υλικών και ενέργειας, σημαντικό μέγεθος εξοπλισμού και αναφορά τόσο για επίπλευσης όσο και για tribo- ηλεκτροστατικές διαδικασίες διαχωρισμού ζώνης. Η βάση και για τα δύο φύλλα ροής είναι η ίδια, Επεξεργασία 200,000 t/y της τροφής βαρίτη με SG 3.78 για την παραγωγή 148,000 t/y του προϊόντος barite βαθμού διατρήσεων με SG 4.21 g/ml. Η εκτίμηση της διαδικασίας επίπλευσης δεν περιελάμβανε κανένα κόστος για το νερό διεργασίας, ή επεξεργασία νερού.

Τα φύλλα ροής δημιουργήθηκαν από το Soutex για τη διαδικασία επίπλευσης barite (Σχήμα 6), και τριβοηλεκτροστατική διαδικασία διαχωρισμού ζώνης (Σχήμα 7).

Σχήμα 6 Φύλλο ροής διεργασίας επίπλευσης barite

Σχήμα 7 Barite triboelectrostatic ζώνη διαδικασία διαχωρισμού flowsheet

Αυτά τα φύλλα ροής δεν περιλαμβάνουν ένα ακατέργαστο σύστημα σύνθλιψης μεταλλεύματος, που είναι κοινή και στις δύο τεχνολογίες. Η λείανση τροφών για την περίπτωση επίπλευσης ολοκληρώνεται χρησιμοποιώντας έναν υγρό μύλο σφαιρών πολτού με τον ταξινομητή κυκλώνων. Η λείανση ζωοτροφών για την τριβοηλεκτροστατική θήκη διαχωρισμού ζώνης επιτυγχάνεται με τη χρήση ξηρού, κάθετος μύλος κυλίνδρων με τον ακέραιο δυναμικό ταξινομητή.

Το τριβοηλεκτροστατικό φύλλο ροής διαχωρισμού ζώνης είναι απλούστερο από την επίπλευση. Ο διαχωρισμός της ηλεκτροστατικής ζώνης tribo επιτυγχάνεται σε ένα μόνο στάδιο χωρίς την προσθήκη χημικών αντιδραστηρίων, σε σύγκριση με επίπλευση τριών σταδίων με ελαϊκό οξύ που χρησιμοποιείται ως συλλέκτης για βαρίτη και πυριτικό νάτριο ως καταθλιπτικό για το gangue πυριτίου. Ένα flocculant προστίθεται επίσης ως αντιδραστήριο για την πάχυνση στην περίπτωση επίπλευσης βαρίτη. Δεν απαιτείται εξοπλισμός αποξήρανωσης και ξήρανσης για τον διαχωρισμό της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης, σε σύγκριση με πυκνωτικά, πιεστήρια φίλτρου, και περιστροφικούς στεγνωτήρες που απαιτούνται για τη διαδικασία επίπλευσης barite.

Κεφαλαιουχικά και Λειτουργικά Έξοδα

Μια λεπτομερής εκτίμηση κεφαλαίου και λειτουργικού κόστους πραγματοποιήθηκε από τη Soutex και για τις δύο τεχνολογίες που χρησιμοποιούν τιμές εξοπλισμού και για τη μέθοδο του κόστους factored. Το λειτουργικό κόστος εκτιμάται ότι περιλαμβάνει, Συντήρηση, Ενέργειας (ηλεκτρικά και καύσιμα), και αναλώσιμα (Παράδειγμα, κόστος χημικού αντιδραστηρίου για την επίπλευση). Το κόστος των εισροών βασίστηκε σε τυπικές τιμές για ένα υποθετικό εργοστάσιο που βρίσκεται κοντά στο battle mountain, Νεβάδα ΗΠΑ.

Το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας σε διάστημα δέκα ετών υπολογίστηκε από το κεφάλαιο και το λειτουργικό κόστος 8% προεξοφλητικό επιτόκιο. Τα αποτελέσματα της σύγκρισης κόστους παρουσιάζονται ως σχετικά ποσοστά στον πίνακα 4

Πίνακας 4. Σύγκριση κόστους για επεξεργασία barite

Το συνολικό κόστος αγοράς του κεφαλαιουχικού εξοπλισμού για τη διαδικασία διαχωρισμού της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης είναι ελαφρώς μικρότερο από ό,τι για την επίπλευση. Ωστόσο, όταν οι συνολικές κεφαλαιουχικές δαπάνες υπολογίζονται για να, σωληνώσεις και ηλεκτρικά έξοδα, και το κόστος κατασκευής της διαδικασίας, η διαφορά είναι μεγάλη. Το συνολικό κόστος κεφαλαίου για το tribo- η ηλεκτροστατική διαδικασία διαχωρισμού ζώνης είναι 63.2% του κόστους της διαδικασίας επίπλευσης. Το σημαντικά χαμηλότερο κόστος για την ξηρή διαδικασία προκύπτει από το απλούστερο φύλλο ροής. Το λειτουργικό κόστος για τη διαδικασία διαχωρισμού της τριβοολεκτροστατικής ζώνης 75.5% της διαδικασίας επίπλευσης λόγω κυρίως χαμηλότερων αναγκών σε προσωπικό λειτουργίας και χαμηλότερης κατανάλωσης ενέργειας.

Το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας της διαδικασίας διαχωρισμού της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης είναι σημαντικά μικρότερο από ό,τι για την επίπλευση. Ο συντάκτης της μελέτης, Σουντεξ Α.Ε., κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η διαδικασία διαχωρισμού της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης προσφέρει προφανή πλεονεκτήματα στο CAPEX, OPEX, και λειτουργική απλότητα.

Συμπέρασμα

Ο τριβοηλεκτροστατικός διαχωριστής ζωνών παρέχει στη βιομηχανία επεξεργασίας ορυκτών ένα μέσο για να beneficiate τα λεπτά υλικά με μια εξ ολοκλήρου ξηρά τεχνολογία. Η φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία μπορεί να εξαλείψει την υγρή επεξεργασία και την απαιτούμενη ξήρανση του τελικού υλικού. Η διαδικασία απαιτεί λίγα, εάν υπάρχει, προεπεξεργασία του υλικού εκτός από την άλεση και λειτουργεί σε 40 τόνοι ανά ώρα από μια συμπαγή μηχανή. Η κατανάλωση ενέργειας είναι χαμηλή, λιγότερο από 2 kWh/τόνος επεξεργασμένου υλικού. Δεδομένου ότι η μόνη πιθανή εκπομπή της διαδικασίας είναι η σκόνη, επιτρέπει είναι σχετικά εύκολο.

Μια μελέτη κόστους που συγκρίνει τη διαδικασία διαχωρισμού της τριβοηλεκτροστατικής ζώνης με τη συμβατική επίπλευση αφρού για βαρίτη ολοκληρώθηκε από την Soutex Inc. Η μελέτη δείχνει ότι το συνολικό κόστος κεφαλαίου για την ξηρή τριβοηλεκτροστατική διαδικασία διαχωρισμού της ζώνης 63.2% της διαδικασίας επίπλευσης. Το συνολικό κόστος λειτουργίας για τον τριβοηλεκτροστατικό διαχωρισμό της ζώνης είναι 75.8% του λειτουργικού κόστους επίπλευσης. Ο συντάκτης της μελέτης καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η ξηρή, triboelecrostasta διαδικασία διαχωρισμού ζώνης προσφέρει προφανή πλεονεκτήματα στο CAPEX, OPEX, και λειτουργική απλότητα.

Αναφορές

1.Blin, P & Ον-Ορτέγκα, Α (2013) Υψηλή και στεγνή, Περιοδικό CIM, vol. 8, Όχι. 4, PP. 48-51.

2.Γέροντα, J. & Yan, Ε (2003) eForce.- Νεότερη γενιά από ηλεκτροστατική διαχωριστικό για τη βιομηχανία sands ορυκτά, Διάσκεψη Βαρέων Ορυκτών, Γιοχάνεσμπουργκ, Νοτιοαφρικανικό Ινστιτούτο Ορυχείων και Μεταλλουργίας.

3.Manouchehri, H, Χανουάννα Ιρόα, K, & Φόρεσμπεργκ, K (2000), Ανασκόπηση των τρόπων ηλεκτρικών διαχωρισμών, Μέρος 1: Θεμελιώδεις πτυχές, Ανόργανα άλατα & Μεταλλουργική επεξεργασία, vol 17, Όχι. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Χανουάννα Ιρόα, K, & Φόρεσμπεργκ, K (2000), Ανασκόπηση των τρόπων ηλεκτρικών διαχωρισμών, Μέρος 2: Πρακτικά θέματα, Ανόργανα άλατα & Μεταλλουργική επεξεργασία, vol 17, Όχι. 1 PP 139- 166.

5.Σιρλς, J (1985) Ανθρακικό κάλιο, Κεφάλαιο στα ορυκτά γεγονότα και τα προβλήματα: 1985 Έκδοση, Γραφείο Ορυχείων των Ηνωμένων Πολιτειών, Ουάσιγκτον.

6.Μπέρτον, R & Μπιχάρα, M, (1975) Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός των ορέων ποτάσας, Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας των Ηνωμένων Πολιτειών # 3,885,673.

7.Εμπορικά σήματα, L, Beier, P, & Stahl, Εγώ (2005) Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό, Βέρλαγκ Wiley-VCH, Gmbh & Co.

8.Φράας, F (1962) Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός κοκκωδών υλικών, Αμερικανικό Γραφείο Ορυχείων, Ενημερωτικό δελτίο 603.

9.Φράας, F (1964), Προεπεξεργασία ορυκτών για ηλεκτροστατικό διαχωρισμό, Αμερικανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας 3,137,648.

10.Lindley, K & Ρόουσον, N (1997) Παράγοντες προετοιμασίας ζωοτροφών που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα του ηλεκτροστατικού διαχωρισμού, Μαγνητικός και ηλεκτρικός διαχωρισμός, vol 8 PP 161-173.

11.Inculet, Εγώ (1984) Ηλεκτροστατικός Ορυκτός Διαχωρισμός, Σειρά ηλεκτροστατικών και ηλεκτροστατικών εφαρμογών, Τύπος Ερευνητικών Μελετών, Ltd, Τζον Γουάιλι & Υιοι, Inc.

12.Φέσμπι, Δ (1966) Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός φωσφορικών και ασβεστίτη ελεύθερης πτώσης, Ερευνητικό Εργαστήριο Ορυκτών, Εργαστήρια Αρ.. 1869, 1890, 1985, 3021, και 3038, Βιβλίο 212, Αναφορά προόδου.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Πνευματικό Μεταφορών, Triboelectric Beneficiation για τη βιομηχανία φωσφορικών αλάτων της Φλώριδας, Φλόριντα Ινστιτούτο Φωσφορικής Έρευνας, Αριθμός δημοσίευσης. 02-149-201, Δεκέμβριος.

14.Manouchehri, H, Χανουμάνθα Ρ, & Φόρεσμπεργκ, K (2002), Τριβοηλεκτρική φόρτιση, Ηλεκτροφυσικές ιδιότητες και δυναμικό ηλεκτρικής ευεργεοποίησης του χημικώς επεξεργασμένου Feldspar, Χαλαζίας, και Γουολστονίτης, Μαγνητικός και ηλεκτρικός διαχωρισμός, vol 11, Όχι 1-2 PP 9-32.

15.Venter, J, Βερμάακ, M, & Μπρούγουερ, J (2007) Επίδραση των επιφανειακών επιδράσεων στον ηλεκτροστατικό διαχωρισμό του ζιρκόνιου και του ρουτιλού, Το 6ο Διεθνές Συνέδριο Βαρέων Ορυκτών, Το Ινστιτούτο Μεταλλείας και Μεταλλουργίας της Νότιας Αφρικής.

16.Τσελίκ, Μ και Γιασάρ, Ε (1995) Επιδράσεις της θερμοκρασίας και των προσμείξεων στον ηλεκτροστατικό διαχωρισμό των υλικών βορίου, Μηχανική Ορυκτών, vol. 8, Όχι. 7, PP. 829-833.

17.Φράας, F (1947) Σημειώσεις σχετικά με την ξήρανση για ηλεκτροστατικό διαχωρισμό σωματιδίων, AIME Tec. Παμπ 2257, Νοέμβριος.

18.NML (2004) Beneficiation του χαμηλού βαθμού barite (αποτελέσματα πιλοτικής μονάδας), Τελική έκθεση, Εθνικό Εργαστήριο Μεταλλουργίας, Τζαμσεντπούρ Ινδία, 831 007