Ekonomske prednosti odvojenosti suve Triboelectric minerala

Ekonomske prednosti odvojenosti suve Triboelectric minerala

Lewis Baker, Kyle P. Flin, Frank J. Hrach, a Stephen Gasiorowski

ST opreme & Tehnologija D.O.O., Needhama Massachusetts 02494 USA

SAŽETAK

ST oprema & Tehnologija D.O.O. (STET JE) triboelectrostatic pojas za razdvajanje pruža mineralni prerađivačka industrija sredstvo za beneficiate dobro materijala sa je potpuno suv tehnologiju. Visoka efikasnost rastavu sa više faza kroz unutrašnje punjenje/punjenje i korpe za otpatke rezultate u daleko superiorniji separacije nego što može da se postigne sa drugim konvencionalnim sistemima elektrostatiиko singl faze. Triboelectric pojas za razdvajanje tehnologija se koristi za razdvajanje širok spektar materijala, uključujući smeše ugljenika ostakljenih aluminosilicates /, kalcita/kvarc, talk/magnezit, i barite/kvarc. Poboljšane odvajanje mogućnosti STET sistema može biti veoma efikasna alternativa plutajuci procesima. Neki ekonomski poređenje sproveo je nezavisna mineralne obrade konsultantska firma od triboelectrostatic pojas protiv konvencionalne plutajuci znak za razdvajanje barite / kvarcni odvajanje ilustruje prednosti suvog obrade za minerale. Korišćenja ovog suv proces rezultira jednostavniji proces toka list sa manje opreme od procesa koncentrisanja kapitala, kao i radni troškovi umanjena za ≥30%.

Ključne reči: minerala, suva odvajanje, barite, triboelectrostatic punjenje, pojas za razdvajanje, pepeo leti

UVOD

Nedostatak pristupa sveže vode postaje glavni faktor koji utiču na izvodljivosti projekata rudarska širom sveta. Prema Hubert Fleming, Bivši globalnom direktor za otvor vode, „Od svih rudarski projekata na svetu koje su ili prestala ili usporila u proteklih godinu dana, Bilo je, u skoro 100% od slučajeva, rezultata za vodu, ili direktno ili indirectly‿ (Silikona 2013)1. Suva mineralni obradu metode pružaju rešenje za ovaj se pojavio problem.

Mokri odvajanje metode kao što je lebdenje pene zahtevaju dodatkom hemijske reagensi koja mora da bude obrađena bezbedno i rashodovano na ekološki odgovoran način. Neminovno nije moguće za rad sa 100% za reciklaћu vode, koji zahteva raspolaganja barem deo procesa vode o, Verovatno koja sadrži količinu hemijske reagensi.

Osuši metode, kao što su elektrostatiиko odvajanje ukinuće potrebu za slatke vode, i nude mogućnost da smanjite troškove. Jedan od najperspektivnijih novih događaja u suvu mineralni separacije je znak za razdvajanje pojas triboelectrostatic. Ova tehnologija produžio opsegu veličine иestica i finije čestice nego konvencionalni elektrostatiиko odvajanje tehnologije, u opsegu gde samo plutanje je uspeo da u prošlosti.

ODVAJANJE TRIBOELECTROSTATIC POJAS

Znak za razdvajanje pojas triboelectrostatic koristi električni naboj razlike između materijalima površinskog kontakta ili triboelectric punjenje. Kada se dva materijala su u kontaktu, materijal sa veći afinitet za elektrone dobija elektrona i samim tim optužbama negativno, dok je materijal pozitivan niže elektronski afinitet optužbama. Ovaj kontakt kurs besplatno univerzalno poštuje za sve materijale, ponekad uzrokuje elektrostatiиko neugodnosti koje su problem u neke industrije. Elektronski afinitet zavisi hemijski sastav иestica površine i rezultat će biti značajan Diferencijalna punjenje materijala mešavinom diskretne čestice drugačiji sastav.

U znak za razdvajanje pojas triboelectrostatic (Ličnosti 1 i 2), materijal je hranio u tankom jaz 0.9 – 1.5 cm (0.35 -0.6 u.) između dva paralelna planar elektrode. Иestice su triboelectrically optužen od strane interparticle kontakt.

Na primer, u slučaju sagorijevanja uglja leti pepeo, mešavine ugljen čestice i mineralnih čestica, pozitivno nabijen ugljen i negativno nabijen mineralne privlači suprotni elektrode. Иestice su onda zahvatio kontinuirani pokretni otvorenom mrežica pojas i preneo u suprotnim pravcima. Pojas se pomera na čestice graniče sa svake elektrode prema suprotnim stranama znak za razdvajanje. El. polje treba samo mali deo centimetra da premestite atom sa leve strane-pokretni desno-moving potok pokret иestice. Brojač trenutni protok odvajanja čestica i konstantnim triboelectric puni do sudara ugljen-mineralna pruža multistage odvajanje i rezultira odličan nevinosti i oporavak u jedinici singl-prolaz. Visoki pojas brzina je takođe omogućava vrlo visok throughputs, do 40 tona po satu na jednoj razdvajanje. Kontrolisanjem različitih parametara procesa, kao što je brzina pojas, Nahrani tačka, elektrode jaz i feedova stope, uređaj proizvodi pepeo leti nisko ugljen ugljen sadržaje 2 % ± 0.5% iz feed leti pepeo koji se kreću u ugljen iz 4% da je gotovo 30%.

Figura 1. Љematskom triboelectric pojas za razdvajanje

Za razdvajanje dizajn je relativno jednostavna. Pojas i pridruženi oblice su samo delovi. Elektrode su stacionarni i čine je na odgovarajući način otpornih materijala. Pojas je napravljen od plastičnih materijala. Dužina elektrode za razdvajanje je približno 6 metara (20 FT.) i širine 1.25 metara (4 FT.) za punu veličinu komercijalne jedinice. Potrošnju struje u pitanju 1 kilowatt-hour / t materijala obrađen sa najve obuzet 2 motora vozila pojasa.

Figura 2. Detalj odvajanje zone

Proces je potpuno suva., zahteva nema dodatni materijal i proizvodi bez otpadnih voda ili vazduha emisije. U slučaju ugljen od muva ash separacije, spasene materijali koji se sastoje od muva ash u ugljenika smanjen na nivo pogodan za upotrebu kao pozzolanic admixture u beton, i visok ugljen razlomka koji se može zapisati na struju generisanja biljku. Iskorišćenje potoci oba proizvoda pruža i 100% rešenje problema muva ash rashoda.

Znak za razdvajanje pojas triboelectrostatic je relativno kompaktan. Stroj je dizajniran da se 40 tona po satu je približno 9.1 metara (30 FT) duga, 1.7 metara (5.5 FT.) široko i 3.2 metara (10.5 FT.) visoko. Potrebna ravnoteža i biljka se sastoji od sisteme da prenese suva materijal od znaka za razdvajanje i. Kompaktnost sistema omogućava fleksibilnost u instalaciju dizajne.

Figura 3. Komercijalni triboelectrostatic pojas za razdvajanje

Poredi sa drugim procesima elektrostatiиko odvajanje

Triboelectrostatic pojas odvajanje tehnologija značajno proširuje opseg materijala koji mogu biti beneficiated od strane elektrostatiиko procesa. Najčešće korišćenih elektrostatiиko procesi oslanjaju na razlikama u provodljivosti materijala da budemo razdvojeni. U tim procesima, materijal mora da kontaktira prizemljenim bubanj ili tablice obično nakon materijal čestice su negativno optužen od strane zbog ionizing corona otpusta. Provodni materijali brzo će izgubiti svoje punjenje i pasti iz bubanj. Provodni materijal i dalje privlače bubanj otkako je trošak će nestati sporije i će pasti ili biti oprani od bubanj nakon odvajanja od obavljanjem materijal. Ovi procesi su ograničeni u svojstvu zbog potrebne kontakt svaki иestice na bubanj ili tablice. Efektivnost ove kontakt puni procese takođe ograničene su na čestice o 100 µm ili veće po veličini zbog potrebe da se obratite prizemljenim tanjir i dinamici protok potrebne иestica. Čestice različitih veličina će takođe imati različite protok dynamics zbog Inercijalni efekti i rezultat će biti degradiran odvajanje. Sledeći dijagram (Figura 4) ilustruje osnovne osobine ovog tipa za razdvajanje.

Figura 4. Elektrostatiиka bubanj za razdvajanje (Stariji 2003)2

Triboelectrostatic separacije nisu ograničeni na odvajanje Provodni / Provodni materijali ali zavise od dobro poznati fenomen kapacitet prenos po frictional kontaktu materijala sa razlikovala površinski hemija. Ovaj fenomen se koristi u „slobodan fall‿ odvajanje procesi decenijama. Takav proces je

ilustrovana na slici 5. Komponente mešavine čestica prvo razviti različite troškove po kontaktu ni sa metalnih površina, ili po иestica da иestica kontakt u fluidized krevetu hranjenje uređaja. Kao što su čestice padaju kroz El. polja u zoni elektrode, Svaka иestica trajektorija se odbija ka elektroda suprotnim besplatno. Nakon određene granice, kolekcija Regali su zaposleni za razdvajanje tokove podataka. Tipična instalacija zahteva više faza za razdvajanje sa za reciklaћu razlomka osrednji. Neki uređaji koriste dotok gasa da pomogne da se prenošenje čestica kroz elektrode zonu.

Figura 5. „Slobodan fall‿ triboelectrostatic znak za razdvajanje

Ova vrsta slobodnog pada za razdvajanje takođe ima ograničenja na veličinu иestica od materijala koji može da obradi. Protok u zoni elektrode mora kontrolisati za umanjivanje turbulencija izbegavati „smearing‿ je odvojenost. Putanja finih čestica je više pogođena turbulencijama pošto su aerodinamičke sile na finim česticama mnogo veće od gravitacionih i elektrostatičkih sila. Vrlo fine čestice će takođe imati tendenciju da se skupljaju na elektrodnim površinama i moraju biti uklonjene nekim metodom. Čestice manje od 75 μm se ne može efikasno razdvojiti.

Drugo ograničenje je da učitavanje čestica unutar zone elektroda mora biti nisko da bi se sprečilo dejstvo naboja prostora, koji ograničavaju brzinu obrade. Prolazak materijala kroz elektrodnu zonu inherentno rezultira jednocifrenim razdvajanjem, pošto ne postoji mogućnost ponovnog punjenja čestica. Zbog toga, multi-fazi sistemi su potrebne za unapređenje stepen odvajanje uključujući ponovo punjenja od materijala za naredni kontakt sa uređajem za punjenja. Rezultirajući opreme obim i složenost povećava u skladu sa tim.

Za razliku od drugih dostupnih elektrostatiиko odvajanje procese, znak za razdvajanje pojas triboelectrostatic je idealan za odvajanje vrlo dobro (<1 µm) da umereno gruba (300µm) materijali sa vrlo visokim throughputs. Triboelectric иestica, tvrdeći da je efikasan za širok spektar materijala i zahteva samo иestica – иestica kontakt. Mali razmak, Visoki El. polja, trenutni protok pulta, uzrujanost energična иestica-иestica i samo-četkanja pojasa na elektrode su kritične značajke znaka za razdvajanje. Visoka efikasnost rastavu sa više faza kroz puni / punjenje i unutrašnja reciklaža rezultiraju daleko superiornijim separacijama i delotvorne su na finim materijalima koji se uopšte ne mogu odvojiti konvencionalnim tehnikama.

PRIJAVE TRIBOELECTROSTATIC SEPARACIJE KAIŠA

Pepeo leti

Tehnologija razdvajanja triboelektrostatičnog pojasa prvi put je industrijski primenjena na preradu uglja sagorevanje uleće pepeo u 1995. Za aplikaciju za pepeo za mušičarenje, tehnologija je bila efikasna u odvajanju čestica ugljenika od nepotpunog sagorevanja uglja, iz glakaluminosilicate mineralnih čestica u letu. Tehnologija je pomogla da se omogući Recikliraj od mineralnog letinog pepela kao zamena cementa u proizvodnji betona. Od 1995, 19 triboelectrostatic separatori kaiša deluju u USA, Kanada, VELIKA BRITANIJA, i Poljska, obrada završena 1,000,000 tone pepela godišnje. Tehnologija je sada takođe u Aziji sa prvi znak za razdvajanje koji ove godine instaliran u Južnoj Koreji. Industrijski istoriji muva ash odvajanje je naveden u tabeli 1.

Tabela 1. Industrijske aplikacije od Triboelectrostatic pojas odvajanje za pepeo leti

Mineralni aplikacije

Elektrostatiиna razdvajanja su opљte upotrebljena za dobrostojeжu upotrebu za veliki spektar minerala "Manouchehri-Part 1 (2000)‿. Dok većina aplikacija koristi razlike u električnoj provodljivosti materijala sa separatorima tipa korona-bubanj, triboelektrična ponašanja punjenja sa separatorima slobodnog pada takođe se koristi u industrijskim razmerama "Manouchehri-Part 2 (2000)‿. Uzorak primene triboelektrostatične obrade prijavljene u literaturi naveden je u tabeli 2. Iako ovo nije iscrpna lista aplikacija, ova tabela ilustruje potencijalni opseg primena za elektrostatiku preradu minerala.

Tabela 2. Prijavljeno triboelektrostatično odvajanje minerala

Opsežne pilot biljnih i testiranjima od mnogih izazova materijalne separacije u industriji minerala su obavljena koristeći znak za razdvajanje pojas triboelectrostatic. Primeri za odvajanje rezultati prikazani su u tabeli 3.

Tabela 3. Primeri, mineralni separacije pomoću triboelectrostatic pojas odvajanje

Upotreba znaka za razdvajanje pojas triboelectrostatic je bila pokazala da efikasno beneficiate mnogih mineralnih smeša. S obzirom na znak za razdvajanje može da obradi materijala sa иestica veličine od oko 300 µm da manje od 1 µm, a triboelectrostatic odvajanje je efikasan za izolacione i Provodni materijali, tehnologija značajno proširuje opseg primenljivo materijal preko konvencionalnih elektrostatiиko separatori. Od u tribo- Elektrostatiиka proces je potpuno suva., Upotreba to uklanja potrebu za materijal za sušenje i tečni otpad rukovanja sa plutajucim procesi.

TROŠAK RAZDVAJANJA TRIBOELECTROSTATIC POJAS

Poređenje da konvencionalne plutajuci za Barite

Za komparativnu koštati studija je naručila STET i sproveo Soutex Inc. Soutex je inženjerska kompanija sa sedištem u Kvebeku sa velikim iskustvom kako u mokroj flotaciji, tako i u proceni i dizajnu procesa razdvajanja elektrostatika. Studija je uporedila kapitalne i operativne troškove procesa razdvajanja triboelektrostatičnog kaiša sa konvencionalnom flotacijom pene za beneficaciju niske barite. Obe tehnologije nadograđuju barit uklanjanjem čvrstina niske gustine, uglavnom kvarc, za proizvodnju Američkog naftnog instituta (Api) bušenje barita sa SG većim od 4.2 g/ml. Rezultati flotacije zasnovani su na studijama pilot elektrana koje je sprovela Indijska nacionalna metalurška laboratorija (NML 2004)18. Rezultati razdvajanja triboelektrostatičnog pojasa zasnovani su na studijama pilot biljaka koristeći slične nahrane. Uporedna ekonomska studija uključivala je razvoj lista toka, materijalna i energetska ravnoteža, Podešavanje veličine glavne opreme i kotaciju za plutanje i tribo- Elektrostatiиka pojas odvajanje procesi. Osnova za oba flowsheets je isto, obrada 200,000 t/y barite hrani sa SG 3.78 za proizvodnju 148,000 t/y za bušenje razreda barite proizvod sa SG 4.21 g/ml. Plutajuci procena proces ne uključuje nikakve troškove za vodu za proces, ili tretman voda.

Flowsheets je ostvareno pomoću Soutex za proces plutajuci barite (Figura 6), triboelectrostatic pojas odvajanje procesa i (Figura 7).

Figura 6 Barite plutajuci proces flowsheet

Figura 7 Barite triboelectrostatic pojas odvajanje proces flowsheet

Ovim flowsheets Ne uključuj sirova ruda mrvljenje sistema, što je zajedničko za oba tehnologije. Ubacivanje Brusilica za plutanje slučaj se postiže pomoću mokre fabrika loptu sa ciklon classifier. Brušenje hrane za triboelectrostatičnu tucu za razdvajanje kaiša se postiže pomoću suvog, vertikalni valjak mlin sa integralnim dinamičkim klasifikatorom.

List toka za razdvajanje triboelektostotičkog kaiša je jednostavniji od flotacije. Tribo-electostatic separacija kaiša postiže se u jednoj fazi bez dodatka bilo kakvih hemijskih reagensa, u poređenju sa trosedom flotacije sa oleinom kiselinom koja se koristi kao kolekcionar za barit i natrijum silikat kao depresiv za bandu Silika. Flokulant se takođe dodaje kao reagens za zadebljanje u slučaju flotacije barita. Za razdvajanje triboelektostotičkog kaiša nije potrebna oprema za dewatering i sušenje, u poređenju sa zadebljalima, pritiskanje filtera, i rotari sušači potrebni za proces plutanja barita.

Kapitalni i operativni troškovi

Detaljnu procenu kapitala i operativnih troškova izvršio je Soutex za obe tehnologije koristeći citate opreme i način faktorizovanih troškova. Procenjeno je da operativni troškovi uključuju operativnu radnu snagu, Održavanje, Energije (elektrika i gorivo), i potrošna (Npr, troškovi hemijskog reagensa za flotaciju). Ulazni troškovi su zasnovani na tipičnim vrednostima za hipotetičku biljku koja se nalazi u blizini Borbene planine, Nevada USA.

Ukupni troškovi vlasništva tokom deset godina izračunati su iz kapitala i operativnih troškova pretpostavljajući 8% diskontna stopa. Rezultati poređenja troškova su prisutni kao relativni procenti u tabeli 4

Tabela 4. Poređenje troškova za obradu barita

Ukupni troškovi kupovine kapitalne opreme za proces razdvajanja triboelektrostatičnog pojasa nešto su manji nego za flotaciju. Međutim, kada se izračunaju ukupni kapitalni rashodi koji uključuju instalaciju opreme, cevi i električni troškovi, i troškove izgradnje procesa, razlika je velika. Ukupan kapitalni trošak za tribo- proces razdvajanja elektrostatičkog pojasa je 63.2% troškova procesa flotacije. Znatno niži trošak za suvi proces rezultat je jednostavnijeg lista toka. Operativni troškovi za proces razdvajanja triboelektrostatičnog kaiša su 75.5% procesa flotacije zbog uglavnom nižih zahteva operativnog osoblja i manje potrošnje energije.

Ukupni troškovi vlasništva nad procesom razdvajanja triboelektrostatičnog pojasa znatno su manji nego za flotaciju. Autor studije, Soutex Inc., zaključio da proces razdvajanja triboelektostotičkog kaiša nudi očigledne prednosti u CAPEX-u, KOJA, i operativnu jednostavnost.

Zakljuиak

Triboelectrostatic separator za kaiš obezbeđuje industriji prerade minerala sredstvo za beneficiranje finih materijala sa potpuno suvom tehnologijom. Ekološki prihvatljiv proces može eliminisati vlažnu obradu i potrebno sušenje završnog materijala. Proces zahteva malo, ako ih je bilo, pre tretmana materijala osim brušenja i radi velikim kapacitetom – do 40 tone na sat pomoću kompakt mašine. Potrošnja energije je mala, manje od 2 kWh/tona materijala obrađenog. Pošto je jedina potencijalna emisija procesa prašina, dozvoljavanje je relativno lako.

Studiju troškova upoređujući proces razdvajanja triboelektrostatičnog pojasa sa konvencionalnom flotacijom frota za barit završio je Soutex Inc. Studija pokazuje da je ukupan kapitalni trošak za proces suve triboelektrostatične separacije kaiša 63.2% procesa flotacije. Ukupan operativni trošak za triboelectrostatičnu razdvojenost kaiša je 75.8% operativnih troškova za flotaciju. Autor studije zaključuje da je suvo, triboelectrostatic proces razdvajanja kaiša nudi očigledne prednosti u CAPEX-u, KOJA, i operativnu jednostavnost.

REFERENCE

1.Silikona, P & -Ortega, A (2013) Visoko i suvo, CIM magazin, Vol. 8, ne. 4, PP. 48-51.

2.Stariji, J. & Yan, E (2003) eForce.- Poslednja generacija elektrostatičkog separatora za industriju minerala pesak, Konferencija o teškim mineralima, Johanesburg, Južnoafrički institut za rudarstvo i metalurgiju.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foresberg, K (2000), Pregled metoda električnog odvajanja, Deo 1: Fundamentalne aspekte, Minerala & Metalurško obrade, Vol 17, ne. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foresberg, K (2000), Pregled metoda električnog odvajanja, Deo 2: Praktična pitanja, Minerala & Metalurško obrade, Vol 17, ne. 1 PP 139- 166.

5.Searls, J (1985) Soli, Poglavlje u mineralnim činjenicama i problemima: 1985 Edition, Biro za rudnike Sjedinjenih Država, Washington DC.

6.Berton, R & Bichara, M, (1975) Elektrostatičko odvajanje Potash Oresa, Patent Sjedinjenih Država # 3,885,673.

7.Robne marke, L, Beier, P, & Stal, Ja (2005) Elektrostatiиka razdvajanje, Wiley-VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraas, F (1962) Elektrostatičko odvajanje granuliranih materijala, Američki biro za mine, Bilten 603.

9.Fraas, F (1964), Pretreatment minerala za elektrostatičko odvajanje, Američki patent 3,137,648.

10.Lindli, K & Rowson, N (1997) Faktori pripreme hrane koji utiču na efikasnost elektrostatičkog razdvajanja, Magnetno i električno razdvajanje, Vol 8 PP 161-173.

11.Inkulet, Ja (1984) Elektrostatičko razdvajanje minerala, Serija elektrostatika i elektrostatičkih aplikacija, Istraživačke studije Press, D.o.o, Džon Vajli & Sinovi, Inc.

12.Feasby, D (1966) Free-Fall Electrostatic Separation of Phosphate and Calcite Particles, Laboratorija za istraživanje minerala, Labs Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, i 3038, Knjigu 212, Izveštaj o toku.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumatskih Transport, Triboelectric Beneficiation for the Florida Phosphate Industry, Florida Institute of Phosphate Research, Br. publikacije. 02-149-201, Decembra.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foresberg, K (2002), Triboelektrični naboj, Elektrofizička svojstva i potencijal električne beneficije hemijski tretiranog feldspara, Kvarc, i Wollastonite, Magnetno i električno razdvajanje, Vol 11, ne 1-2 PP 9-32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Uticaj površinskih efekata na elektrostatičko odvajanje cirkon i kolotečine, Šesta Međunarodna konferencija o teškim mineralima, Južnoafrički institut za rudarstvo i metalurgiju.

16.Čelik, M i Yasar, E (1995) Effects of Temperature and Impurities on Electrostatic Separation of Boron Materials, Inženjering minerala, Vol. 8, ne. 7, PP. 829-833.

17.Fraas, F (1947) Napomene o sušenju za elektrostatičko odvajanje čestica, AIME Tec. Pab 2257, Novembra.

18.NML (2004) Beneficiation of low grade barite (rezultati pilot fabrike), Završni izveštaj, Nacionalna metalurška laboratorija, Jamshedpur Indija, 831 007