Keuntungan ekonomi kering tribokelistrikan pemisahan mineral

Keuntungan ekonomi kering tribokelistrikan pemisahan mineral

Lewis Baker, Kyle P. Flynn, Frank J. Hrach, dan Stephen Gasiorowski

ST peralatan & Teknologi LLC, Needham Massachusetts 02494 AMERIKA SERIKAT

ABSTRAK

Peralatan ST & Teknologi LLC (STET) triboelectrostatic pemisah sabuk menyediakan industri pengolahan mineral sarana untuk ciate bahan halus dengan teknologi sepenuhnya kering. Pemisahan multi-tahap efisiensi tinggi melalui pengisian/pengisian ulang internal dan hasil daur ulang dalam pemisahan jauh lebih unggul daripada yang dapat dicapai dengan sistem elektrostatik tahap tunggal konvensional lainnya. Tribokelistrikan sabuk pemisah teknologi telah digunakan untuk memisahkan berbagai macam bahan termasuk campuran aluminosilicates/karbon kaca, kalsit kuarsa, bedak misalnya, dan barit kuarsa. Pemisahan ditingkatkan kemampuan sistem STET mungkin alternatif yang sangat efektif untuk proses flotasi. Perbandingan ekonomi yang dilakukan oleh perusahaan konsultan pemrosesan mineral independen dari sabuk pemisah triboelectrostatic versus flotasi konvensional untuk barit / keuntungan dari pengolahan kering untuk mineral menggambarkan kuarsa pemisahan. Memanfaatkan ini hasil proses kering dalam lembar aliran proses sederhana dengan peralatan kurang daripada flotasi dengan modal dan biaya operasi dikurangi ≥30%.

Kata kunci: mineral, pemisahan kering, Barit, triboelectrostatic pengisian, sabuk pemisah, fly ash

PENGENALAN

Kurangnya akses ke air bersih menjadi faktor utama yang mempengaruhi kelayakan proyek pertambangan di seluruh dunia. Menurut Hubert Fleming, mantan Direktur global untuk air Hatch, "Dari semua proyek pertambangan di dunia yang baik telah berhenti atau melambat selama setahun, sudah, di hampir 100% kasus, Akibatnya air, baik secara langsung atau indirectly‿ (Blin 2013)1. Metode pengolahan mineral kering menawarkan solusi untuk masalah ini menjulang.

Metoda pemisahan basah seperti buih flotasi memerlukan penambahan kimia reagen yang harus ditangani dengan aman dan dibuang dalam cara yang bertanggung jawab terhadap lingkungan. Pasti bukan tidak mungkin untuk bekerja dengan 100% Air daur ulang, memerlukan pembuangan setidaknya bagian proses air, mungkin berisi jumlah jejak dari reagen kimia.

Dry metode seperti pemisahan elektrostatik akan menghilangkan kebutuhan untuk air tawar, dan menawarkan potensi untuk mengurangi biaya. Salah satu yang paling menjanjikan perkembangan baru dalam pemisahan mineral kering adalah sabuk pemisah triboelectrostatic. Teknologi ini telah memperluas kisaran ukuran partikel partikel halus daripada teknologi konvensional elektrostatik pemisahan, ke kisaran yang mana hanya flotasi telah sukses di masa lalu.

PEMISAHAN SABUK TRIBOELECTROSTATIC

Pemisah sabuk triboelectrostatic menggunakan perbedaan muatan listrik antara bahan yang dihasilkan oleh kontak permukaan atau pengisian triboelektrik. Ketika dua bahan yang di kontak, bahan dengan afinitas tinggi elektron perolehan elektron dan dengan demikian biaya negatif, Sementara bahan dengan elektron afinitas biaya yang lebih rendah positif. Pertukaran ini kontak secara universal diamati untuk semua bahan, kadang-kadang menyebabkan gangguan elektrostatik yang merupakan masalah di beberapa industri. Elektron afinitas tergantung pada komposisi kimia dari permukaan partikel dan akan mengakibatkan substansial diferensial pengisian bahan dalam campuran partikel diskrit berbeda komposisi.

Dalam triboelectrostatic sabuk pemisah (Angka-angka 1 dan 2), bahan dimasukkan ke kesenjangan tipis 0.9 – 1.5 cm (0.35 -0.6 dalam.) antara dua elektroda planar paralel. Partikel triboelectrically dibebankan oleh interparticle kontak.

Misalnya, dalam kasus pembakaran fly ash batubara, campuran karbon partikel dan partikel mineral, karbon bermuatan positif dan mineral bermuatan negatif yang tertarik berlawanan elektroda. Partikel kemudian disapu oleh sabuk terbuka-mesh terus-menerus bergerak dan disampaikan dalam arah yang berlawanan. Bergerak sabuk partikel-partikel yang berdekatan dengan setiap elektroda ke arah berlawanan ujung pemisah. Medan listrik hanya perlu bergerak partikel sebagian kecil dari sentimeter untuk memindahkan partikel dari bergerak kiri ke aliran bergerak kanan. Arus counter partikel memisahkan dan pengisian triboelektrik terus-menerus oleh tabrakan karbon-mineral menyediakan pemisahan Multistage dan menghasilkan kemurnian dan pemulihan yang sangat baik dalam unit Single-Pass. Kecepatan tinggi sabuk juga memungkinkan sangat tinggi throughputs, hingga 40 ton per jam pada satu pemisah. Dengan mengendalikan berbagai parameter proses, seperti sabuk kecepatan, Feed untuk, elektroda gap dan tingkat pakan, perangkat menghasilkan karbon rendah fly ash di isi karbon 2 % ± 0.5% dari feed terbang abu mulai karbon dari 4% ke atas 30%.

Gambar 1. Skematis dari tribokelistrikan sabuk pemisah

Desain pemisah ini relatif sederhana. Sabuk dan rol terkait adalah hanya bagian yang bergerak. Elektroda stasioner dan terdiri dari bahan yang tepat tahan lama. Sabuk ini terbuat dari bahan plastik. Pemisah elektroda panjang adalah sekitar 6 meter (20 kaki.) dan lebar 1.25 meter (4 kaki.) untuk unit komersial ukuran penuh. Konsumsi daya adalah tentang 1 kilowatt-Hour per ton bahan yang diproses dengan sebagian besar kekuasaan dikonsumsi oleh dua motor mengemudi sabuk.

Gambar 2. Detail dari pemisahan zona

Proses ini sepenuhnya kering, memerlukan tidak ada bahan tambahan dan menghasilkan tidak ada limbah air atau udara emisi. Dalam kasus karbon dari pemisahan fly ash, bahan-bahan yang pulih terdiri dari fly ash berkurang dalam kandungan karbon ke tingkat yang cocok digunakan sebagai campuran pozzolanic beton, dan sebagian kecil karbon tinggi yang dapat dibakar di pembangkit tenaga listrik yang tanaman. Pemanfaatan produk kedua Sungai menyediakan 100% solusi untuk masalah-masalah pembuangan fly ash.

Pemisah sabuk triboelectrostatic relatif kompak. Sebuah mesin yang dirancang untuk proses 40 ton per jam adalah sekitar 9.1 meter (30 ft) panjang, 1.7 meter (5.5 kaki.) lebar dan 3.2 meter (10.5 kaki.) tinggi. Keseimbangan yang diperlukan tanaman terdiri dari sistem untuk menyampaikan bahan kering ke dan dari pemisah. Kekompakan sistem memungkinkan untuk fleksibilitas dalam instalasi desain.

Gambar 3. Pemisah sabuk triboelectrostatic komersial

Dibandingkan dengan proses pemisahan elektrostatik lainnya

Teknologi pemisahan sabuk triboelectrostatic sangat memperluas jangkauan bahan yang dapat beneficiated dengan proses elektrostatik. Proses elektrostatik yang paling umum digunakan mengandalkan perbedaan konduktivitas listrik dari bahan-bahan untuk dipisahkan. Dalam proses ini, bahan harus menghubungi Beralas drum atau piring biasanya setelah bahan partikel bermuatan negatif oleh lucutan Korona ionizing. Konduktif akan kehilangan biaya mereka dengan cepat dan dibuang dari drum. Bahan non-konduktif terus tertarik pada drum karena muatan akan menghilang lebih lambat dan akan jatuh atau disikat dari drum setelah pemisahan dari bahan melakukan. Proses ini terbatas dalam kemampuan karena kontak diperlukan setiap partikel untuk drum atau piring. Efektivitas Hubungi pengisian proses juga terbatas pada partikel tentang 100 µm atau lebih besar dalam ukuran karena keduanya perlu untuk menghubungi Beralas piring dan dinamika aliran diperlukan partikel. Partikel dari berbagai ukuran juga akan memiliki dinamika aliran berbeda karena efek inertia dan akan mengakibatkan pemisahan terdegradasi. Diagram berikut (Gambar 4) menggambarkan fitur dasar dari jenis pemisah.

Gambar 4. Drum elektrostatik pemisah (Penatua 2003)2

Separasi triboelectrostatic tidak terbatas pada pemisahan konduktif / bahan non-konduktif tetapi tergantung pada fenomena terkenal biaya transfer oleh kontak gesekan bahan dengan kimia permukaan yang tidak sama. Fenomena ini telah digunakan dalam "gratis fall‿ proses pemisahan selama beberapa dekade. Proses seperti itu

diilustrasikan pada gambar 5. Komponen dalam suatu campuran partikel pertama mengembangkan biaya berbeda dengan kontak baik dengan permukaan logam, atau oleh partikel-partikel hubungi di berfluida makan perangkat. Ketika partikel jatuh melalui medan listrik yang terdapat di zona elektroda, setiap partikel lintasan dibelokkan menuju elektrode berlawanan biaya. Setelah jarak tertentu, Pengumpulan sampah yang digunakan untuk memisahkan aliran. Instalasi khas memerlukan beberapa tahapan pemisah dengan daur ulang dari sebagian kecil menengah. Beberapa perangkat menggunakan aliran gas untuk membantu menyampaikan partikel melalui zona elektroda.

Gambar 5. "Fall‿ gratis triboelectrostatic pemisah

Jenis pemisah jatuh bebas juga memiliki keterbatasan ukuran partikel material yang dapat diproses. Aliran dalam zona elektroda harus dikendalikan untuk meminimalkan gejolak untuk menghindari "smearing‿ pemisahan. Lintasan partikel halus yang lebih dipengaruhi oleh turbulensi karena aerodinamis tarik kekuatan di partikel halus jauh lebih besar daripada pasukan gravitasi dan elektrostatik. Partikel yang sangat halus juga akan cenderung untuk mengumpulkan pada permukaan elektroda dan harus dikeluarkan oleh beberapa metode. Partikel kurang dari 75 µm tidak dapat secara efektif dipisahkan.

Keterbatasan lainnya adalah bahwa partikel loading dalam zona elektroda harus rendah untuk mencegah efek ruang muatan, yang membatasi kecepatan pengolahan. Melewati bahan melalui zona elektroda secara inheren menghasilkan pemisahan satu tahap, karena tidak ada kemungkinan untuk pengisian ulang partikel. Oleh karena itu, sistem multi-tahap diperlukan untuk meningkatkan tingkat pemisahan termasuk pengisian ulang bahan oleh kontak berikutnya dengan perangkat pengisian. Dihasilkan peralatan volume dan kompleksitas meningkat sesuai.

Berbeda dengan proses pemisahan elektrostatik yang tersedia lainnya, pemisah sabuk triboelectrostatic sangat cocok untuk pemisahan yang sangat baik (<1 µm) untuk cukup kasar (300µm) bahan dengan sangat tinggi throughputs. Tribokelistrikan partikel pengisian efektif untuk berbagai bahan dan hanya membutuhkan partikel-partikel kontak. Celah kecil, Medan listrik yang tinggi, aliran arus counter, yang kuat-partikel partikel agitasi dan tindakan pembersihan diri dari sabuk di elektroda adalah fitur penting dari pemisah. Pemisahan multi-tahap efisiensi tinggi melalui pengisian / daur ulang internal dan pengisian mengakibatkan pemisahan jauh lebih unggul dan efektif pada bahan halus yang tidak bisa dipisahkan sama sekali dengan teknik konvensional.

APLIKASI PEMISAHAN SABUK TRIBOELECTROSTATIC

Fly Ash

Teknologi pemisahan sabuk triboelectrostatic pertama kali diterapkan secara industri untuk pengolahan fly ash pembakaran batubara di 1995. Untuk aplikasi fly ash, teknologi telah efektif dalam memisahkan partikel karbon dari pembakaran yang tidak sempurna batubara, dari kaca aluminosilicate partikel-partikel mineral di fly ash. Teknologi telah berperan dalam memungkinkan recycle kaya mineral fly ash sebagai pengganti semen Beton produksi. Sejak 1995, 19 triboelectrostatic pemisah sabuk telah beroperasi di Amerika Serikat, Kanada, INGGRIS, dan Polandia, pengolahan atas 1,000,000 ton fly ash setiap tahunnya. Teknologi ini sekarang juga di Asia dengan pemisah pertama dipasang di Korea Selatan tahun ini. Sejarah industri fly ash pemisahan tercantum dalam tabel 1.

Meja 1. Aplikasi industri pemisahan sabuk Triboelectrostatic untuk fly ash

Mineral aplikasi

Separasi elektrostatik telah banyak digunakan untuk Benefisiasi untuk berbagai macam mineral "Manouchehri-bagian 1 (2000)◕. Sementara kebanyakan aplikasi memanfaatkan perbedaan dalam konduktivitas listrik bahan dengan jenis Corona-drum pemisah, perilaku pengisian tribokelistrikan dengan pemisah jatuh bebas juga digunakan di skala industri "manouchehri-bagian 2 (2000)◕. Sebuah contoh aplikasi pengolahan triboelectrostatic dilaporkan dalam literatur tercantum dalam tabel 2. Meskipun ini bukan daftar lengkap aplikasi, Tabel ini menggambarkan berbagai potensi aplikasi untuk elektrostatik pengolahan mineral.

Meja 2. Pemisahan mineral triboelectrostatic dilaporkan

Luas percontohan tanaman dan pengujian lapangan banyak bahan yang menantang pemisahan dalam industri mineral telah dilakukan menggunakan triboelectrostatic pemisah sabuk. Contoh hasil pemisahan ditunjukkan dalam tabel 3.

Meja 3. Contoh, separasi mineral menggunakan pemisahan sabuk triboelektrostatik

Penggunaan pemisah sabuk triboelectrostatic telah dibuktikan secara efektif ciate banyak campuran mineral. Karena pemisah dapat memproses bahan dengan partikel ukuran dari sekitar 300 µm untuk kurang 1 µm, dan pemisahan triboelectrostatic efektif untuk bahan isolasi dan konduktif, teknologi sangat memperluas jangkauan berlaku materi atas konvensional elektrostatik pemisah. Sejak tribo- proses elektrostatik sepenuhnya kering, penggunaan itu menghilangkan kebutuhan untuk pengeringan bahan dan limbah cair penanganan dari proses flotasi.

BIAYA PEMISAHAN SABUK TRIBOELECTROSTATIC

Dibandingkan dengan konvensional flotasi untuk barit

Komparatif biaya studi ditugaskan oleh STET dan dilakukan oleh Soutex Inc. Soutex adalah Quebec Kanada berbasis perusahaan teknik dengan pengalaman yang luas dalam flotasi basah dan pemisahan elektrostatik proses evaluasi dan desain. Studi ini membandingkan modal dan biaya operasi dari proses pemisahan sabuk triboelectrostatic dengan flotasi buih konvensional untuk Benefisiasi bijih barit kelas rendah. Kedua-dua teknologi upgrade barit oleh penghapusan kepadatan rendah padatan, terutama kuarsa, untuk menghasilkan American Petroleum Institute (API) Pengeboran barit kelas dengan lebih besar daripada SG 4.2 g/ml. Flotasi hasil berdasarkan studi pilot tanaman yang dilakukan oleh laboratorium metalurgi Nasional India (NML 2004)18. Hasil Pemisahan sabuk triboelectrostatic didasarkan pada studi tanaman percontohan yang menggunakan bijih pakan serupa. Studi perbandingan ekonomi termasuk pengembangan flowsheet, materi dan energi saldo, Mayor equipment ukuran dan kutipan untuk flotasi dan tribo- proses pemisahan elektrostatik sabuk. Dasar untuk flowsheets kedua adalah sama, pengolahan 200,000 t/y barit feed dengan SG 3.78 untuk menghasilkan 148,000 t/y pengeboran produk barit kelas dengan SG 4.21 g/ml. Perkiraan proses flotasi tidak termasuk biaya apapun untuk proses air, atau pengolahan air.

Flowsheets yang dihasilkan oleh Soutex untuk proses flotasi barit (Gambar 6), dan proses pemisahan sabuk triboelectrostatic (Gambar 7).

Gambar 6 Barit flotasi proses flowsheet

Gambar 7 Lembar kerja proses pemisahan sabuk triboelectrostatic Barite

Tesis flowsheets tidak termasuk bijih mentah yang menghancurkan sistem, yang merupakan biasa kepada kedua-dua teknologi. Pakan grinding untuk kasus flotasi dicapai menggunakan sebuah bola basah pulp pabrik dengan Siklon classifier. Pakan grinding untuk kasus pemisahan sabuk triboelectrostatic dicapai dengan menggunakan kering, vertikal roller mill dengan integral dinamis classifier.

Flowsheet pemisahan sabuk triboelectrostatic lebih sederhana daripada flotasi. Pemisahan sabuk tribo-electostatic dicapai dalam satu tahap tanpa penambahan reagen kimia, dibandingkan dengan tiga tahap flotasi dengan asam oleat digunakan sebagai kolektor untuk barit dan natrium silikat sebagai depresan untuk silika gangue. Floculant juga ditambahkan sebagai reagen untuk penebalan dalam kasus flotasi barit. Tidak ada peralatan Dewatering dan pengeringan yang diperlukan untuk pemisahan sabuk triboelectrostatic, dibandingkan dengan thickeners, Filter presses yang, dan pengering rotary yang diperlukan untuk proses flotasi barit.

Modal dan biaya operasional

Perkiraan biaya modal rinci dan operasi yang dilakukan oleh Soutex untuk kedua teknologi yang menggunakan kutipan peralatan dan metode biaya diperhitungkan. Biaya-biaya operasional diperkirakan termasuk operasi tenaga kerja, pemeliharaan, energi (listrik dan bahan bakar), dan perlengkapan (misalnya, reagen kimia biaya untuk flotasi). Biaya input berdasarkan nilai-nilai yang khas untuk sebuah pabrik hipotetis yang terletak di dekat Battle Mountain, Nevada Amerika Serikat.

Biaya total kepemilikan lebih dari sepuluh tahun dihitung dari biaya modal dan operasional dengan mengasumsikan 8% diskon TARIF. Hasil dari perbandingan harga akan hadir sebagai persentase relatif dalam tabel 4

Meja 4. Perbandingan biaya untuk pengolahan barit

Total biaya pembelian peralatan modal untuk proses pemisahan sabuk triboelectrostatic adalah sedikit kurang dari untuk pelampung. Namun ketika pengeluaran modal total dihitung termasuk instalasi peralatan, biaya pipanisasi dan listrik, dan proses biaya bangunan, Perbedaannya besar. Total biaya modal untuk tribo- proses pemisahan elektrostatik sabuk 63.2% biaya proses flotasi. Biaya rendah untuk hasil proses kering dari flowsheet sederhana. Biaya pengoperasian untuk proses pemisahan sabuk triboelektrostatik 75.5% proses flotasi terutama persyaratan staf operasi lebih rendah dan konsumsi energi yang lebih rendah.

Total biaya kepemilikan dari proses pemisahan sabuk triboelectrostatic secara signifikan kurang dari flotasi. Penulis studi, Soutex Inc, menyimpulkan bahwa proses pemisahan sabuk triboelectrostatic menawarkan keuntungan yang jelas di CAPEX, OPEX, dan kesederhanaan operasional.

KESIMPULAN

Pemisah sabuk triboelectrostatic menyediakan industri pengolahan mineral sarana untuk ciate bahan halus dengan teknologi yang sama sekali kering. Proses ramah lingkungan dapat menghilangkan pengolahan basah dan pengeringan diperlukan bahan akhir. Proses ini memerlukan sedikit, Jika ada, pra-perawatan bahan selain grinding dan beroperasi pada kapasitas tinggi-hingga 40 ton per jam dengan mesin yang kompak. Konsumsi energi rendah, kurang dari 2 kWh / ton bahan diproses. Karena hanya potensi emisi proses debu, mengizinkan relatif mudah.

Sebuah studi biaya membandingkan proses pemisahan sabuk triboelectrostatic dengan flotasi buih konvensional untuk barit selesai oleh Soutex Inc. Studi menunjukkan bahwa total biaya modal untuk proses pemisahan sabuk triboelektrostatik kering 63.2% proses flotasi. Total biaya pengoperasian untuk pemisahan sabuk triboelectrostatic 75.8% operasi biaya untuk flotasi. Penulis studi tersebut menyimpulkan bahwa kering, proses pemisahan sabuk triboelectrostatic menawarkan keuntungan yang jelas di CAPEX, OPEX, dan kesederhanaan operasional.

REFERENSI

1.Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Tinggi dan kering, CIM majalah, Vol. 8, Tidak. 4, PP. 48-51.

2.Penatua, J. & Yan, E (2003) eForce.- Generasi terbaru dari elektrostatik pemisah untuk industri pasir mineral, Mineral berat konferensi, Johannesburg, Afrika Selatan Institute of Mining and Metallurgy.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Review dari metoda pemisahan listrik, Bagian 1: Aspek-aspek mendasar, Mineral & Pengolahan metalurgi, Vol 17, Tidak. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Review dari metoda pemisahan listrik, Bagian 2: Pertimbangan-pertimbangan praktis, Mineral & Pengolahan metalurgi, Vol 17, Tidak. 1 PP 139- 166.

5.Searls, J (1985) Kalium karbonat, Bab dalam Mineral fakta dan masalah: 1985 Edisi, Amerika Serikat Bureau of Mines, Washington DC.

6.Berthon, R & Bichara, M, (1975) Elektrostatik pemisahan Potash bijih, Amerika Serikat Paten # 3,885,673.

7.Merek, L, Beier, P, & Stahl, Saya (2005) Elektrostatik pemisahan, Verlag Wiley-VCH, GmbH & Co.

8.Fraas, F (1962) Elektrostatik pemisahan bahan butiran, US Bureau of Mines, Buletin 603.

9.Fraas, F (1964), Pretreatment mineral untuk pemisahan elektrostatik, US Patent 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson, N (1997) Feed persiapan faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi elektrostatik pemisahan, Magnetis dan elektris pemisahan, Vol 8 PP 161-173.

11.Inculet, Saya (1984) Elektrostatik pemisahan Mineral, Electrostatics dan seri elektrostatik aplikasi, Penelitian studi tekan, Ltd, John Wiley & Anak-anak, Inc.

12.Feasby, D (1966) Bebas jatuh pemisahan elektrostatik dari partikel fosfat dan kalsit, Laboratorium penelitian mineral, Labs Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, dan 3038, buku 212, Laporan kemajuan.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumatik Transportasi, Tribokelistrikan Benefisiasi untuk industri fosfat Florida, Penelitian Institut fosfat Florida, No publikasi. 02-149-201, Desember.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Biaya tribokelistrikan, Properti Electrophysical dan listrik Benefisiasi potensi dari kimiawi diperlakukan Feldspar, Kuarsa, dan Wollastonite, Magnetis dan elektris pemisahan, Vol 11, Tidak 1-2 PP 9-32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Pengaruh permukaan efek pada pemisahan elektrostatik Zirkon dan rutile, Konferensi Internasional mineral berat 6, Selatan Afrika Institute of Mining and Metallurgy.

16.Celik, M dan Yasar, E (1995) Efek suhu dan kotoran pada elektrostatik pemisahan Boron bahan, Mineral Rekayasa, Vol. 8, Tidak. 7, PP. 829-833.

17.Fraas, F (1947) Catatan pada pengeringan untuk elektrostatik pemisahan partikel, AIME Tec. Pub 2257, November.

18.NML (2004) Benefisiasi kelas rendah barit (pilot tanaman hasil), Laporan akhir, Laboratorium Nasional, Jamshedpur India, 831 007