Kaunggulan ekonomi garing Triboelectric separation of Mineral

Kaunggulan ekonomi garing Triboelectric separation of Mineral

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

ST Equipment & téhnologi LLC, Needham Massachusetts 02494 AS

abstrak

The ST Equipment & téhnologi LLC (STET) SEPARATOR sabuk triboelectrostatic nyadiakeun industri pangolahan mineral sarana pikeun beneficiate bahan rupa kalawan téhnologi sagemblengna garing. Efisiensi tinggi separation multi-tahap ngaliwatan internal ngecas / recharging na ngadaur mulangkeunana hasil dina separations tebih punjul ti bisa dihontal kalayan sistem éléktrostatik-salengkah konvensional séjén. Téknologi SEPARATOR sabuk triboelectric geus dipaké pikeun misahkeun rupa-rupa bahan kaasup campuran tina glassy aluminosilicates / karbon, kalsit / quartz, talc / magnesite, sarta barite / quartz. kamampuhan separation The ditingkatkeun tina sistem STET bisa jadi alternatif pohara efektif pikeun prosés flotation. Hiji ngabandingkeun ékonomi anu dilakukeun ku hiji processing mineral teguh konsultan bebas tina SEPARATOR sabuk triboelectrostatic versus flotation konvensional pikeun barite / separation quartz illustrates kaunggulan pamrosésan garing pikeun mineral. Ngamangpaatkeun ieu hasil prosés garing dina lambaran aliran prosés basajan kalawan parabot kirang ti flotation kalawan expenses duanana modal jeung operasi ngurangan ku ≥30%.

Konci: mineral, separation garing, barite, ngecas triboelectrostatic, SEPARATOR sabuk, ngapung lebu

BUBUKA

Kurangna aksés ka cai tawar anu jadi faktor utama mangaruhan nu feasibility proyék pertambangan sabudeureun dunya. Numutkeun Hubert Fleming, urut direktur global pikeun Hatch Cai, "Sadaya proyék pertambangan di dunya anu boh geus dieureunkeun atanapi kalem handap leuwih taun katukang, parantos, ampir 100% kasusna, hasil tina cai, boh langsung atawa indirectly‿ (Blin 2013)1. padika ngolah mineral garing nawiskeun solusi pikeun masalah looming ieu.

métode separation baseuh kayaning froth flotation merlukeun ditambah réagen kimia nu kudu diatur aman tur disposed sahiji dina ragam jawab lingkungan. Inevitably teu mungkin mun beroperasi kalawan 100% Daur mulang cai, merlukeun pembuangan tina sahanteuna ti bagian tina cai prosés, dipikaresep ngandung sajumlah renik réagen kimiawi.

métode garing kayaning separation éléktrostatik bakal ngaleungitkeun butuh cai tawar, sarta nawiskeun potensi pikeun ngurangan waragad. Salah sahiji kamajuan anyar paling ngajangjikeun dina separations mineral garing teh SEPARATOR triboelectrostatic sabuk. téhnologi ieu diperpanjang rentang ukuran partikel ka finer partikel batan téhnologi-téhnologi separation éléktrostatik konvensional, kana rentang mana ngan flotation geus suksés nu geus kaliwat.

TRIBOELECTROSTATIC sabuk separation

The SEPARATOR sabuk triboelectrostatic utilizes Bedana muatan listrik antara bahan nu dihasilkeun ku kontak permukaan atawa ngecas triboelectric. Lamun dua bahan anu di kontak, bahan sareng pangirut luhur pikeun éléktron gains éléktron sahingga ngeusi négatip, bari bahan kalawan pangirut éléktron handap ngeusi positif. bursa kontak ieu muatan téh universal observasi pikeun sakabéh bahan, di kali ngabalukarkeun nuisances éléktrostatik anu masalah di sababaraha industri. pangirut éléktron téh gumantung Komposisi kimia permukaan partikel sarta bakal ngahasilkeun ngecas diferensial penting bahan dina campuran partikel diskrit komposisi béda.

Dina SEPARATOR sabuk triboelectrostatic (Pekuncén 1 jeung 2), bahan anu fed ka celah ipis 0.9 - 1.5 cm (0.35 -0.6 di.) antara dua éléktroda planar paralel. Partikel nu triboelectrically dieusi ku kontak interparticle.

Salaku conto, dina kasus batubara durukan laleur lebu, campuran partikel karbon jeung partikel mineral, karbon boga muatan positif sarta mineral nu muatanana négatif anu katarik éléktroda sabalikna. Partikel nu lajeng disapu nepi ku kontinyu pindah sabuk buka-bolong na conveyed dina arah sabalikna. sabuk nu ngalir partikel meungkeut unggal éléktroda nuju tungtung sabalikna ti SEPARATOR nu. Médan listrik ukur butuh gerak partikel fraksi ménél centimeter pikeun mindahkeun partikel tina aliran kénca-pindah ka-pindah ka katuhu. Aliran ayeuna counter partikel misahkeun tur sinambung ngecas triboelectric ku collisions karbon-mineral nyadiakeun pikeun separation multilengkah jeung hasil dina purity alus teuing jeung recovery dina Unit single-pass. Laju sabuk tinggi oge nyandak throughputs pisan tinggi, nepi ka 40 ton per jam dina SEPARATOR tunggal. Ku ngadalikeun rupa parameter prosés, kayaning speed sabuk, titik feed, gap éléktroda sarta laju feed, alat ngahasilkeun laleur karbon lebu low di eusi karbon 2 % ± 0.5% ti ashes laleur feed ranging dina karbon tina 4% mun leuwih 30%.

angka 1. Schematic of SEPARATOR sabuk triboelectric

Desain SEPARATOR relatif basajan. Beubeur na rollers dimaksudkeun nyaéta sésa ngan pindah. The éléktroda nu cicing tur diwangun ku hiji bahan appropriately awét. sabuk nu dijieunna tina bahan plastik. Panjang SEPARATOR éléktroda téh kurang 6 méter (20 ft.) jeung lebar 1.25 méter (4 ft.) pikeun ukuran pinuh unit komérsial. Konsumsi kakuatan nyaéta ngeunaan 1 kilowatt-jam per ton bahan olahan jeung lolobana kakuatan dihakan ku dua motor nyetir sabuk nu.

angka 2. Jéntré ngeunaan zone separation

prosés téh sagemblengna garing, henteu merlukeun bahan tambahan sarta ngahasilkeun euweuh cai limbah atawa émisi hawa. Dina kasus karbon ti separations lebu laleur, bahan pulih diwangun ku lebu laleur ngurangan di eusi karbon kana kadar cocog pikeun pamakéan salaku admixture pozzolanic di beton, sarta fraksi karbon tinggi nu bisa dibeuleum dina tutuwuhan generating listrik. Utilization duanana aliran produk nyadiakeun 100% solusi ngapung masalah pembuangan lebu.

The SEPARATOR sabuk triboelectrostatic relatif ci. A mesin dirancang pikeun ngolah 40 ton per jam geus ngadeukeutan 9.1 méter (30 ft) panjang, 1.7 méter (5.5 ft.) lega tur 3.2 méter (10.5 ft.) luhur. baki diperlukeun tutuwuhan diwangun ku sistim nepikeun bahan garing mun ti SEPARATOR nu. The compactness tina sistem ngamungkinkeun pikeun fleksibilitas dina desain instalasi.

angka 3. SEPARATOR sabuk triboelectrostatic komérsial

Ngabandingkeun kana prosés separation éléktrostatik séjén

Téknologi separation sabuk triboelectrostatic greatly expands rentang bahan nu bisa beneficiated ku prosés éléktrostatik. Prosés éléktrostatik paling ilahar dipake ngandelkeun béda dina konduktivitas listrik tina bahan bisa dipisahkeun. Dina prosés ieu, bahan nu kudu ngahubungan hiji kendang grounded atawa piring ilaharna sanggeus partikel bahan nu muatanana négatif ku hiji pangionan Corona ngurangan. bahan Conductive bakal leungit muatan maranéhna gancang tur jadi dialungkeun ti kendang. Bahan non-conductive terus katarik kendang saprak muatan bakal dissipate beuki lalaunan jeung bakal tumiba atawa jadi brushed ti kendang sanggeus pisah ti bahan ngalakonan. Prosés ieu téh dugi di kapasitas alatan éta kontak required tina unggal partikel jeung kendang atawa piring. Éféktivitas kontak ieu prosés ngecas ogé dugi ka partikel ngeunaan 100 μm atawa gede di ukuranana alatan duanana kudu ngahubungan piring grounded sarta partikel dinamika aliran diperlukeun. Partikel ukuran béda ogé kudu dinamika aliran béda alatan épék inersial jeung bakal ngahasilkeun separation didegradasi. Gambar di handap ieu (angka 4) illustrates fitur dasar tipe ieu SEPARATOR.

angka 4. Kendang SEPARATOR éléktrostatik (kokolot 2003)2

separations Triboelectrostatic teu dugi ka separation of conductive / bahan non-conductive tapi gumantung kana fenomena ogé dipikawanoh tina mindahkeun muatan ku kontak frictional bahan kalawan kimia permukaan dissimilar. fenomena kieu geus dipaké di "proses separation fall‿ bébas pikeun dekade. prosés misalna hiji

gambar di Gambar 5. Komponen campuran partikel munggaran ngamekarkeun biaya béda ku kontak boh kalayan permukaan logam, atanapi ku partikel ka kontak partikel dina alat ranjang dahar fluidized. Salaku partikel digolongkeun ngaliwatan médan listrik dina zone éléktroda, lintasan unggal partikel urang geus deflected nuju éléktroda muatan sabalikna. Saatos jarak nu tangtu, bins kempelan nu padamelan pikeun misahkeun éta aliran. pamasangan has merlukeun sababaraha hambalan SEPARATOR kalawan Daur mulang ti fraksi middling. Sababaraha alat nganggo aliran ajeg gas pikeun mantuan nu conveying partikel ngaliwatan zona éléktroda.

angka 5. "Free fall‿ SEPARATOR triboelectrostatic

jenis ieu SEPARATOR ragrag bébas ogé boga watesan dina ukuran partikel tina bahan anu bisa diolah. Aliran dina zone éléktroda kudu dikawasa pikeun ngaleutikan kaayaan nu teu tenang ulah "smearing‿ pisah teh. The lintasan partikel rupa nu beuki effected ku kaayaan nu teu tenang ti pasukan sered aerodinamika on partikel rupa anu laér leuwih badag batan gaya gravitasi sarta éléktrostatik. Partikel pohara rupa ogé bakal condong kumpulkeun dina surfaces éléktroda sarta kudu dihapus ku sababaraha metoda. Partikel kirang ti 75 μm moal bisa efektif dipisahkeun jadi.

watesan sejen nyaeta yén loading partikel dina zone éléktroda kudu jadi low pikeun nyegah épék muatan spasi, nu ngawates laju processing. Ngalirkeun bahan ngaliwatan zona éléktroda inherently ngakibatkeun pemisahan-salengkah, saprak aya kamungkinan pikeun ulang ngecas partikel. kituna, Sistem multi-tahap anu diperlukeun pikeun ngaronjatkeun darajat separation kaasup ulang ngecas bahan ku kontak saterusna ku alat ngecas. Anu dihasilkeun volume parabot na pajeulitna nambahan sasuai.

Kontras jeung prosés separation éléktrostatik sadia séjén, nu SEPARATOR sabuk triboelectrostatic ieu ideally cocog pikeun pisah tina pohara rupa (<1 μm) mun moderately kasar (300μm) bahan nu mibanda throughputs pisan tinggi. The ngecas partikel triboelectric téh mujarab pikeun rupa-rupa bahan jeung ngan merlukeun partikel - kontak partikel. Celah leutik, médan listrik tinggi, kontra aliran ayeuna, vigorous agitation partikel-partikel sarta timer beberesih Peta tina sabuk dina éléktroda nu fitur kritis SEPARATOR nu. Efisiensi tinggi separation multi-tahap ngaliwatan ngecas / recharging jeung hasil Daur mulang internal di separations tebih punjul na téh éféktif dina bahan rupa nu teu bisa dipisahkeun pisan ku téhnik konvensional.

Aplikasi nu TRIBOELECTROSTATIC sabuk separation

laleur Ash

Téknologi separation sabuk triboelectrostatic munggaran dilarapkeun industri jeung ngolah lebu batubara durukan laleur dina 1995. Pikeun aplikasi lebu laleur, téhnologi nu geus éféktif dina misahkeun partikel karbon ti ngabakar batubara, ti partikel aluminosilicate mineral glassy dina lebu laleur. téhnologi nu geus instrumental di sangkan Daur mulang ti laleur lebu-euyeub mineral salaku gaganti semén dina produksi beton. ti mimiti 1995, 19 separators sabuk triboelectrostatic geus operasi di AS, Kanada, Inggris, jeung Polandia, ngolah leuwih 1,000,000 ton lebu laleur taunan. téhnologi nu aya kiwari ogé di Asia jeung SEPARATOR munggaran dipasang di Koréa Kidul ieu th. Sajarah industri pisah laleur lebu kadaptar di Table 1.

meja 1. Aplikasi Industrial pisah sabuk Triboelectrostatic pikeun lebu laleur

Aplikasi mineral

separations éléktrostatik geus éksténsif dipaké pikeun beneficiation pikeun rentang badag mineral "Manouchehri-Bagean 1 (2000)‿. Bari paling aplikasi ngagunakeun béda dina konduktivitas listrik bahan jeung Corona-kendang tipe separators, triboelectric ngecas kabiasaan kalawan separators bébas-ragrag ogé dipaké dina skala industri "Manouchehri-Bagean 2 (2000)‿. Hiji sampel aplikasi pamrosésan triboelectrostatic dilaporkeun dina sastra kadaptar di Table 2. Bari ieu teu hiji Listing tuntas tina aplikasi, tabél ieu illustrates rentang potensi aplikasi pikeun ngolah éléktrostatik mineral.

meja 2. Dilaporkeun separation triboelectrostatic mineral

tutuwuhan pilot éksténsif jeung nguji widang loba nangtang separations bahan dina industri mineral geus dipigawé ngagunakeun SEPARATOR triboelectrostatic sabuk. Conto hasil separation ditembrakkeun di Table 3.

meja 3. conto, separations mineral maké separation sabuk triboelectrostatic

Pamakéan nandakeun tina SEPARATOR sabuk triboelectrostatic geus nunjukkeun kana éféktif beneficiate loba campuran mineral. Kusabab SEPARATOR nu bisa ngolah bahan nu mibanda ukuran partikel tina ngeunaan 300 μm mun kirang ti 1 μm, jeung separation triboelectrostatic téh mujarab pikeun duanana insulating jeung bahan conductive, téhnologi nu greatly manjangan lingkup bahan lumaku leuwih separators éléktrostatik konvensional. Kusabab tribo nu- prosés éléktrostatik anu sagemblengna garing, ngamangpaatkeun eta eliminates butuh drying bahan sarta penanganan limbah cair ti prosés flotation.

Biaya TRIBOELECTROSTATIC sabuk separation

Ngabandingkeun kana konvensional Flotation pikeun Barite

Hiji studi ongkos komparatif ieu commissioned ku STET tur anu dilakukeun ku Soutex Nyarita. Soutex nyaéta parusahaan rékayasa dumasar Quebec Kanada sareng pangalaman éksténsif dina duanana flotation baseuh jeung evaluasi prosés separation éléktrostatik jeung desain. nalungtik dibandingkeun ibukota sarta operasi waragad prosés separation sabuk triboelectrostatic mun flotation froth konvensional keur beneficiation of a bijih barite low-grade. Duanana téknologi ningkatkeun barite ku ngaleupaskeun padet dénsitas low, utamana quartz, ngahasilkeun hiji Perminyakan Institute Amérika (API) pangeboran kelas barite kalawan SG gede ti 4.2 g / ml. Hasil Flotation anu dumasar kana studi tutuwuhan pilot anu dilakukeun ku Laboratorium Nasional Metalurgi India (NML 2004)18. Hasil separation sabuk Triboelectrostatic anu dumasar kana studi tutuwuhan pilot maké ores feed sarupa. Ulikan ékonomi komparatif kaasup ngembangkeun flowsheet, bahan jeung énergi balances, alat-alat utama sizing na petik pikeun duanana flotation na tribo- Prosés separation sabuk éléktrostatik. Jadi dadasar pikeun duanana flowsheets téh sami, carana ngokolakeun 200,000 t / y eupan barite kalawan SG 3.78 ngahasilkeun 148,000 t / y tina pangeboran kelas barite produk kalawan SG 4.21 g / ml. Estimasi prosés flotation teu kaasup sagala waragad pikeun cai prosés, atawa treatment cai.

Flowsheets anu dihasilkeun ku Soutex pikeun prosés flotation barite (angka 6), jeung prosés separation sabuk triboelectrostatic (angka 7).

angka 6 prosés flotation Barite flowsheet

angka 7 Barite sabuk triboelectrostatic prosés separation flowsheet

Theses flowsheets teu kaasup sistem bijih atah crushing, nu umum jeung duanana téknologi. Feed grinding pikeun hal flotation geus dilakonan maké ngagiling bola bubur baseuh ku Siklon classifier. Feed grinding pikeun hal separation sabuk triboelectrostatic geus dilakonan maké garing, roller ngagiling nangtung kalawan classifier dinamis integral.

The triboelectrostatic separation sabuk flowsheet téh basajan ti flotation. separation sabuk Tribo-electostatic kahontal dina salengkah tanpa tambahan nu mana wae réagen kimiawi, dibandingkeun tilu-tahap flotation kalayan asam oleat dipaké salaku kolektor pikeun barite na natrium silikat salaku depressant keur gangue silika. A flocculant ogé ditambahkeun salaku réagen pikeun thickening dina hal barite flotation. Taya dewatering na drying parabot anu diperlukeun pikeun separation sabuk triboelectrostatic, dibandingkeun paneuas, tekenan sababaraha filter, sarta dryers usaha Rotary diperlukeun pikeun proses flotation barite.

Waragad modal jeung Operasi

A modal jeung biaya operasi estimasi lengkep ieu dipigawé ku Soutex pikeun duanana téknologi maké cutatan peralatan sarta metoda biaya factored. Waragad operasi anu diperkirakeun kaasup kuli operasi, pamiaraeun, tanaga (listrik jeung BBM), sarta consumables (e.g, waragad réagen kimiawi pikeun flotation). Waragad input anu dumasar kana nilai has pikeun tutuwuhan hypothetical lokasina deukeut Battle Gunung, Nevada AS.

The total biaya kapamilikan leuwih sapuluh taun ieu diitung tina biaya modal jeung operasi ku asumsina hiji 8% laju diskon. Hasil ongkos ngabandingkeun nu hadir salaku percentages relatif di Table 4

meja 4. Babandingan ongkos keur Barite Processing

The total biaya meuli peralatan ibukota pikeun prosés separation sabuk triboelectrostatic rada kirang ti keur flotation. Sanajan kitu lamun ka pengeluaran ibukota total diitung ngawengku instalasi alat, piping tur listrik waragad, jeung waragad ngawangun prosés, bédana nyaéta badag. Biaya ibukota total keur tribo nu- prosés separation sabuk éléktrostatik anu 63.2% tina biaya prosés flotation. Biaya nyata handap pikeun hasil prosés garing tina flowsheet basajan. Waragad operasi pikeun prosés separation sabuk triboelectrostatic nyaeta 75.5% tina prosés flotation alatan syarat staf operasi utamana handap sarta pamakéan énérgi handap.

The total biaya kapamilikan tina prosés separation sabuk triboelectrostatic nyaeta nyata kirang ti keur flotation. Ulikan panulis, Soutex Inc., menyimpulkan yén prosés separation sabuk triboelectrostatic nawarkeun kaunggulan atra dina CAPEX, OPEX, sarta kesederhanaan operasional.

KACINDEKAN

The SEPARATOR sabuk triboelectrostatic nyadiakeun industri pangolahan mineral sarana pikeun beneficiate bahan rupa kalawan téhnologi sagemblengna garing. Prosésna ramah lingkungan bisa ngaleungitkeun processing baseuh jeung drying diperlukeun tina bahan ahir. prosés butuh saeutik, lamun aya, pre-perlakuan tina sejenna bahan ti grinding tur ngoperasikeun dina kapasitas tinggi - nepi ka 40 ton per jam ku mesin ci. pamakéan énérgi anu low, kirang ti 2 kWh / ton bahan olahan. Kusabab hijina émisi poténsi proses nu mangrupa lebu, permitting relatif gampang.

Hiji studi ongkos ngabandingkeun prosés separation sabuk triboelectrostatic mun flotation froth konvensional pikeun barite rengse ku Soutex Nyarita. nalungtik nunjukeun yen biaya Ibu total keur pikeun prosés separation sabuk triboelectrostatic garing nya 63.2% tina prosés flotation. The total biaya operasi pikeun separation sabuk triboelectrostatic nyaeta 75.8% biaya operasi pikeun flotation. Ulikan urang pangarang cik yén garing, prosés separation sabuk triboelectrostatic nawarkeun kaunggulan atra dina CAPEX, OPEX, sarta kesederhanaan operasional.

rujukan

1.Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Tinggi na garing, Magazine Acim, vol. 8, teu. 4, pp. 48-51.

2.kokolot, J. & Yan, E (2003) eForce.- Generasi newest of SEPARATOR éléktrostatik keur industri mineral Sands, Beurat Mineral Konférénsi, Johannesburg, Afrika Institute kiduleun Pertambangan sarta Metallurgy.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Review of Metode separation Eléktro, bagean 1: aspék fundaméntal, mineral & Processing Metalurgi, vol 17, teu. 1 pp 23 - 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Review of Metode separation Eléktro, bagean 2: pertimbangan praktis, mineral & Processing Metalurgi, vol 17, teu. 1 pp 139- 166.

5.Searls, J (1985) Potash, Bab di Fakta Mineral sarta Masalah: 1985 Edition, Amérika Sarikat Biro Pertambangan, Washington DC.

6.Berthon, Urang Sunda & Bhicr, M, (1975) Separation éléktrostatik of Potash Ores, Amérika Sarikat Patén # 3,885,673.

7.merek, L, Beier, P, & Stahl, abdi (2005) separation éléktrostatik, Wiley-VCH penerbit, GmbH & Co.

8.babasan, F (1962) separation éléktrostatik tina Bahan Granular, Biro AS ngeunaan Pertambangan, buletin 603.

9.babasan, F (1964), Pretreatment mineral pikeun separation éléktrostatik, Patén AS 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson, N (1997) Faktor préparasi Feed mangaruhan efisiensi pisah éléktrostatik, Separation magnét sarta Eléktro, vol 8 pp 161-173.

11.Inculet, abdi (1984) Éléktrostatik separation Mineral, Electrostatics na éléktrostatik Aplikasi Series, Studi Panalungtikan Pencét, Ltd, John Wiley & putra, Nyarita.

12.Feasby, D (1966) Gratis-digolongkeun éléktrostatik separation fosfat jeung kalsit Partikel, Laboratorium Panalungtikan Mineral, Labs Nomer. 1869, 1890, 1985, 3021, jeung 3038, buku 212, kamajuan Laporan.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumatic ngangkut, Triboelectric Beneficiation keur Florida fosfat Industri, Florida Institute of Panalungtikan fosfat, ieu publikasi No. 02-149-201, Desember.

14.Manouchehri, H, Hanumantha Sunda, & Foressberg, K (2002), Triboelectric Cas, Sipat Electrophysical na Beneficiation Eléktro Poténsial of Sacara kimia diperlakukeun Feldspar, quartz, sarta Wollastonite, Separation magnét sarta Eléktro, vol 11, teu 1-2 pp 9-32.

15.nunggu-nunggu, J, raramean, M, & Bruwer, J (2007) Pangaruh épék permukaan dina separation éléktrostatik of zircon na rutile, Internasional 6 beurat Mineral Konférénsi, The Southern Afrika Institute of Pertambangan sarta Metallurgy.

16.Celik, M sarta Yasar, E (1995) Balukar Suhu na pangotor dina separation éléktrostatik tina Bahan boron, Téknik mineral, vol. 8, teu. 7, pp. 829-833.

17.babasan, F (1947) Catetan dina Drying pikeun éléktrostatik separation partikel, CINTA Tec. pub 2257, Nopember.

18.NML (2004) Beneficiation of barite kelas low (Hasil melak pilot), Laporan final, Laboratorium Metalurgi Nasional, Jamshedpur India, 831 007