Uitbreiding van aansoeke in droë Triboelectric skeiding van minerale

Uitbreiding van toepassings in droë triboelektriese

Skeiding van minerale

James D. Bittner, Kyle P. Flynn, en Frank J. Hrach

ST Toerusting & Technology LLC, Needham Massachusetts 02494 VSA

Tel: +1‐781‐972‐2300, E-pos: jbittner@titanamerica.com

ABSTRAKTE

ST Toerusting & Tegnologie, LLC (STET) het 'n verwerkingstelsel ontwikkel wat gebaseer is op triboeleklectrostatiese gordel skeiding wat die minerale verwerkingsbedryf 'n manier bied om fyn materiale met 'n heeltemal droë tegnologie te benefisiet. In teenstelling met ander elektrostatiese skeidingsprosesse wat tipies beperk is tot deeltjies groter as 75μm in grootte, die tribo-elektriese gordel skeiding is ideaal geskik vir die skeiding van baie fyn (<1μm) tot matig growwe (300μm) deeltjies met 'n baie hoë deurset. Die hoë doeltreffendheid multi‐stadium skeiding deur interne laai / herlaai en herwinning lei tot baie beter skeidings wat bereik kan word met 'n konvensionele enkel-stadium gratis‐ val triboelectrostatic separator. Die triboelektriese gordel skeier tegnologie is gebruik om 'n wye verskeidenheid van materiale te skei, insluitend mengsels van glasagtige aluminosilicates / koolstof, calcite / kwarts, talk/magnesite, en baritiet/kwarts. 'N Ekonomiese vergelyking van die gebruik van die triboeleklectrostatiese gordel skeiding teenoor konvensionele flotasie vir bariet / kwarts skeiding illustreer die voordele van droë verwerking vir minerale.

sleutelwoorde: minerale, droë skeiding, barite, triboelectrostatic laai, gordel skeierbladsy, vliegas

INLEIDING

Die gebrek aan toegang tot vars water word 'n belangrike faktor wat die haalbaarheid van mynprojekte regoor die wêreld beïnvloed. Volgens Hubert Fleming, voormalige globale direkteur vir Hatch Water, "Van al die mynprojekte in die wêreld wat die afgelope jaar óf gestop óf vertraag is, dit is, in byna 100% van die gevalle, As gevolg van water, óf direk óf indirek" Blin (2013). Droë minerale verwerkingsmetodes bied 'n oplossing vir hierdie dreigende probleem.

Nat skeidingsmetodes soos skuimvlos vereis die byvoeging van chemiese reagense wat veilig hanteer moet word en op 'n omgewingsverantwoordelike manier weggedoen moet word. Dit is onvermydelik dat dit nie moontlik is om met 100% water herwin, wat die wegdoening van ten minste 'n gedeelte van die proses water vereis, waarskynlik bevat spoor hoeveelhede chemiese reagense.

Droë metodes soos elektrostatiese skeiding sal die behoefte aan vars water uitskakel, en bied die potensiaal om koste te verminder. Een van die mees belowende nuwe ontwikkelings in droë minerale skeidings is die triboeleklectrostatiese gordel skeiding. Hierdie tegnologie het die Partikel grootte wissel tot fyner deeltjies as konvensionele elektrostatiese skeiding tegnologieë uitgebrei, in die reeks waar slegs flottasie het was suksesvol in die verlede.

1

Figuur 2. Detail van skeiding sone

Die proses is heeltemal droog, vereis geen bykomende materiaal en produseer geen afval water of lug uitstoot. In die geval van koolstof uit fly ash skeidings, die herwinde materiale bestaan van fly ash verminder in koolstof inhoud tot vlakke geskik vir gebruik as 'n pozzolanic admixture in beton, en 'n hoë koolstof breuk wat verbrand kan word by die elektrisiteit genereer plant. Aanwending van beide produk strome bied 'n 100% oplossing vir fly ash beskikking probleme.

Die triboelectrostatiese gordel skeiding is relatief kompak. 'N Masjien wat ontwerp is om te verwerk 40 Ton per uur is ongeveer 9.1 meter (30 ft) lank, 1.7 meter (5.5 Ft.) wyd en 3.2 meter (10.5 Ft.) hoë. Die vereiste balans van plant bestaan uit stelsels om droë materiaal na en van die skeiding oor te dra. Die compackheid van die stelsel maak voorsiening vir buigsaamheid in die installasie ontwerpe.

Figuur 3. Kommersiële triboelectrostatiese gordel skeiding

Vergelyking met ander elektrostatiese skeidingsprosesse

Die triboeleklekletiese gordel skeidingstegnologie brei die verskeidenheid materiale wat deur elektrostatiese prosesse veredel kan word, aansienlik uit. Die mees algemeen gebruikte elektrostatiese prosesse staatmaak op verskille in die elektriese conductivity van die materiaal om te skei. In hierdie prosesse, die materiaal moet kontak 'n standvastige drom of bord tipies na die materiaal deeltjies is negatief gehef deur 'n ionizing corona afskeiding. Geleidende materiaal verloor hul beheer vinnig en uit die drom gegooi word. Die nie-geleidende materiaal word steeds aangetrokke tot die drom sedert die

3

lading sal stadiger verdwyn en sal val of uit die drom geborsel word na skeiding van die geleidende materiaal. Hierdie prosesse is beperk in kapasiteit as gevolg van die vereiste kontak van elke deeltjie na die drom of plaat. Die doeltreffendheid van hierdie kontak laai prosesse is ook beperk tot deeltjies van ongeveer 100 μm of groter in grootte as gevolg van beide die behoefte om die gegronde plaat en die vereiste deeltjievloeidinamika te kontak. Deeltjies van verskillende groottes sal ook verskillende vloei dinamika as gevolg van inertial effekte en sal lei tot vervalle skeiding. Die volgende diagram (Figuur 4) illustreer die fundamentele kenmerke van hierdie tipe van skeierbladsy.

Figuur 4. Drom elektrostatiese afskeier "ouderling (2003)"

Triboelectrostatiese skeidings is nie beperk tot skeiding van geleiding nie / non‐conductive materiaal maar hang af van die bekende verskynsel van lading oordrag deur frictional kontak van materiale met dissimilar oppervlak Chemie. Hierdie verskynsel is al dekades lank in "vrye val" skeidingsprosesse gebruik. So 'n proses word geïllustreer in Figuur 5. Komponente van 'n mengsel van deeltjies ontwikkel eers verskillende ladings deur kontak met 'n metaaloppervlak, of deur deeltjie tot deeltjiekontak in 'n gevloeiliseerde bedvoedingstoestel. Soos die deeltjies deur die elektriese veld in die elektrodesone val, elke deeltjie se trajek word gedeflekteer na die elektrode van teenoorgestelde lading. Na 'n bepaalde afstand, versameling dromme is in diens geneem om die strome te skei. Tipiese installasies vereis veelvoudige skeierbladsy stadiums met Snippermandjie van 'n middling breuk. Sommige toestelle gebruik 'n bestendige stroom van gas te help die vervoer van die deeltjies deur die electrode sone.

4

Figuur 5. "Vrye val" triboelectrostatic skeierbladsy

Hierdie tipe van vrye val skeierbladsy het ook beperkinge in die Partikel grootte van die materiaal wat verwerk kan word. Die vloei binne die elektrode sone moet beheer word om onstuimigheid te verminder om "smeer" van die skeiding te vermy. Die trajek van fyn deeltjies word meer deur onstuimigheid beïnvloed, aangesien die aërodinamiese sleepkragte op fyn deeltjies baie groter is as die swaartekrag- en elektrostatiese kragte.. Die baie fyn deeltjies sal ook geneig wees om te versamel op die elektrode oppervlaktes en moet verwyder word deur 'n metode. Partikels van minder as 75 μm kan nie effektief geskei word nie.

'N ander beperking is dat die deeltjie Laai tans binne die electrode sone laag om ruimte gelaai effekte voorkom moet word, wat beperk die verwerking koers. Verbygaande materiaal deur die electrode sone inherent lei tot 'n single‐stage skeiding, Aangesien daar geen moontlikheid vir re‐charging van deeltjies. daarom, Multi‐stage stelsels is nodig vir die verbetering van die graad van skeiding insluitend re‐charging van die materiaal deur daaropvolgende kontak met 'n laaimat toestel. Die gevolglike toerusting volume en kompleksiteit verhoog dienooreenkomstig.

In teenstelling met die ander beskikbare elektrostatiese skeiding prosesse, die triboeleklectrostatiese gordel skeiding is ideaal geskik vir die skeiding van baie fyn (<1 μm) tot matig growwe (300μm) materiaal met baie hoë deursette. Die triboelectric deeltjie gelaai word is effektief vir 'n wye verskeidenheid van materiale en vereis slegs deeltjie – deeltjie kontak. Die klein gaping, hoë elektriese veld, toonbank huidige vloei, geil particle‐particle agitasie en self‐cleaning aksie van die gordel op die elektrodes is die kritiese kenmerke van die Verdelerblad. Die hoë doeltreffendheid multi‐stage skeiding deur laai / herlaai en interne herwinning lei tot baie beter skeidings en is effektief op fyn materiaal wat glad nie deur die konvensionele tegnieke geskei kan word nie.

5

TOEPASSINGS VAN TRIBOELEKLECTROSTATIESE GORDEL SKEIDING

Vliegas

Die triboelectrostatiese gordel skeidingstegnologie is eers industriële toegepas op die verwerking van steenkoolverbranding vliegas in 1995. Vir die vliegastoediening, die tegnologie is effektief in die skeiding van koolstofdeeltjies van die onvolledige verbranding van steenkool, van die glassy aluminosilicate minerale deeltjies in die fly ash. Die tegnologie was instrumenteel in die snippermandjie van die mineral‐rich flyash as 'n sement vervanging in konkrete produksie om te aktiveer. Sedert 1995, 19 triboeleklectrostatiese gordel skeidings is in die VSA bedryf, Kanada, VERENIGDE KONINKRYK, en Pole, verwerking oor 1,000,000 ton van fly ash jaarliks. Die tegnologie is nou ook in Asië met die eerste skeierbladsy geïnstalleer in Suid-Korea vanjaar. Die industriële geskiedenis van fly ash skeiding is gelys in tabel 1.

tafel 3. Voorbeelde, minerale skeidings met behulp van triboeleklectrostatiese gordel skeiding

Die gebruik van die triboeleklestatiese gordelskeier is gedemonstreer om baie minerale mengsels effektief te benefisiet. Aangesien die Verdelerblad kan verwerk materiale met Partikel grootte van ongeveer 300 Μm tot minder as 1 μm, en die triboelekleklestatiese skeiding is effektief vir beide isolerende en geleidende materiale, die tegnologie brei die omvang van toepaslike materiaal oor konvensionele elektrostatiese skeidings aansienlik uit. Aangesien die triboelekleklestatiese proses heeltemal droog is, gebruik daarvan elimineer die behoefte aan materiaaldroging en vloeibare afvalhantering van flotasieprosesse.

KOSTE VAN TRIBOELECTROSTATIESE GORDEL SKEIDING

Vergelyking met konvensionele flotasie vir Barite

'N Vergelykende kostestudie is in opdrag van STET en uitgevoer deur Soutex Inc. Soutex is 'n Quebec Kanada-gebaseerde ingenieursmaatskappy met uitgebreide ervaring in beide nat flotasie en elektrostatiese skeidingsproses evaluering en ontwerp. Die studie vergelyk die kapitaal- en bedryfskoste van triboelekleklestatiese gordel skeidingsproses met konvensionele skuim flotasie vir die veredeling van 'n lae-graad barieterts. Beide tegnologieë gradeer die bariet op deur die verwydering van lae digtheid vaste stowwe, hoofsaaklik kwarts, te produseer 'n Amerikaanse Petroleum Institute (API) boor graad barite met SG groter as 4.2 g/ml. Flotasie resultate is gebaseer op vlieënier plant studies wat deur die Indiese Nasionale Mettalurgiese Laboratorium "NML (2004)". Triboelectrostatiese gordel skeiding resultate is gebaseer op vlieënier plant studies met behulp van soortgelyke voer ertse. Die vergelykende ekonomiese studie het vloeibladontwikkeling ingesluit, materiaal en energie saldo's, groot toerusting grootte en kwotasie vir beide flotasie en triboelectrostatiese gordel skeiding prosesse. Die basis vir albei flowsheets is dieselfde, verwerking 200,000 t/y van barite voer met SG 3.78 te produseer 148,000 t/y van boor graad barite produk met SG 4.21 g/ml. Die flottasie proses skatting het nie enige koste vir proses water ingesluit, of water behandeling.

Flowsheets gegenereer is deur Soutex vir die barite flottasie proses (Figuur 6), en triboelectrostatiese gordel skeidingsproses (Figuur 7).

8

Figuur 6 Barite flottasie proses flowsheet

9

Figuur 7 Bariet triboelectrostatiese gordel skeiding proses vloeiblad

Proefskrifte flowsheets sluit in 'n rou erts verpletterende stelsel, wat is algemeen by albei tegnologieë. Voer maal vir die flottasie geval is bereik met behulp van 'n nat pulp bal milj met cyclone classifier. Voer maal vir die triboelectrostatiese gordel skeiding geval bereik met behulp van 'n droë, vertikale roller meule met integrale dinamiese classifier.

Die triboelectrostatiese gordel skeiding vloeiblad is eenvoudiger as flotasie. Triboelectostatiese gordel skeiding word bereik in 'n enkele stadium sonder die toevoeging van enige chemiese reagense, in vergelyking met three‐stage flottasie met oleic suur gebruik word as 'n kollektant vir barite en natrium Silikaat as 'n depressant vir die silika gangue. 'N flocculant is ook bygevoeg as 'n aseptiese vir verdikking in die barite flottasie geval. Geen ontwatering en droog toerusting is nodig vir triboelectrostatiese gordel skeiding, in vergelyking met thickeners, filter drukke, en roterende droërs vereis vir die barite flottasie proses.

10

VERWYSINGS

1.Blin, P & Dion‐Ortega, A (2013) Hoog en droog, CIM tydskrif, vol. 8, geen. 4, pp. 48‐51.

2.Geen ouderling, J. & Yan, E (2003) eForce. ‐ nuutste generasie van elektrostatiese skeierbladsy vir die minerale afskuur bedryf, Swaar minerale konferensie, Johannesburg, Suid-Afrikaanse Instituut vir mynbou en Metallurgie.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), Hersiening van elektriese skeiding metodes, Deel 1: fundamentele aspekte, minerale & Metallurgiese Processing, vol 17, geen. 1 pp 23 - 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Hersiening van elektriese skeiding metodes, Deel 2: Praktiese oorwegings, minerale & Metallurgiese Processing, vol 17, geen. 1 pp 139‐ 166.

5.Searls, J (1985) Potash, Hoofstuk in minerale feite en probleme: 1985 Uitgawe, Verenigde State Buro van myne, Washington DC.

6.Berthon, R & Bichara, M, (1975) Elektrostatiese skeiding van potasertse, Verenigde State Patent # 3,885,673.

7.Brands, L, Beier, P, & Stahl, Ek (2005) elektrostatiese skeiding, Wiley‐VCH verlag, Gmbh & mede.

8.Fraas, F (1962) Elektrostatiese skeiding van korrelkunsmis materiale, VSA Buro van myne, Bulletin 603.

9.Fraas, F (1964), Pretreatment van minerale vir elektrostatiese skeiding, VSA Patent 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson, N (1997) Voed voorbereiding faktore wat die doeltreffendheid van elektrostatiese skeiding, Magnetiese en elektriese skeiding, vol 8 pp 161‐173.

11.Inculet, Ek (1984) Elektrostatiese mineraal skeiding, Electrostatics en elektrostatiese aansoeke reeks, Navorsing Studies Press, Bpk, John Wiley & Seuns, Ing.

12.Feasby, D (1966) Vry‐Val Elektrostatiese Skeiding van Fosfaat en Calcite Deeltjies, Minerale Navorsingslaboratorium, Laboratoriums Nee's. 1869, 1890, 1985, 3021, en 3038, boek 212, Vorderingsverslag.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumatiese vervoer, Triboelektriese Veredeling vir die Florida Fosfaatbedryf, Florida Instituut van Fosfaat Navorsing, Publikasie Nr. 02‐149‐201, Desember.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Triboelektriese lading, Elektrofisiese eienskappe en elektriese veredelingspotensiaal van chemies behandelde Feldspar, Kwarts, en Wollastoniet, Magnetiese en elektriese skeiding, vol 11, no 1‐2 pp 9‐32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Invloed van oppervlak effekte op die elektrostatiese skeiding van sirkoon en rutile, Die 6de Internasionale Swaar Minerale Konferensie, Suider-Afrikaanse Instituut vir Mynbou en Metallurgie.

16.Celik, M en Yasar, E (1995) Effekte van temperatuur en onsuiwerhede op elektrostatiese skeiding van boormateriaal, Minerale Ingenieurswese, vol. 8, geen. 7, pp. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) Notas oor droog vir elektrostatiese skeiding Deeltjies, AIME Tec. Kroeg 2257, November.

18.NML (2004) Veredeling van lae graad bariet (vlieënier plant resultate), Finale verslag, Nasionale Metallurgiese Laboratorium, Jamshedpur Indië, 831 007

13