توسيع تطبيقات في فصل المعادن Triboelectric الجافة

توسيع التطبيقات في Triboelectric الجافة

الفصل بين المعادن

جيمس د. بيتنير, ف كايل. فلين, وفرانك ي. حراش

معدات ش & التكنولوجيا ذ م م, ولاية ماساتشوستس نيدام 02494 الولايات المتحدة الأمريكية

هاتف: +1-781-972-2300, البريد الالكتروني: jbittner@titanamerica.com

خلاصة

معدات ش & التكنولوجيا, شركة ذات مسؤولية محدودة (أبجد) وقد وضعت نظام معالجه علي أساس فصل الحزام ثلاثي الكهرباء التي توفر صناعه تجهيز المعادن وسيله لوالاستافده المواد الدقيقة مع التكنولوجيا الجافة تماما. علي النقيض من غيرها من عمليات الفصل الكهربائي التي تقتصر عاده علي جزيئات أكبر من 75 μm في الحجم, فاصل triboelectric الحزام هو مثالي لفصل جيد جداً (<1مكم) إلى اعتدال الخشنة (300مكم) جزيئات بإنتاجية عالية جداً. الفصل العالي الكفاءة المتعدد المراحل من خلال الشحن الداخلي/أعاده التعبئة وأعاده التدوير ينتج عنه فواصل متفوقة بشكل كبير والتي يمكن تحقيقها بفاصل ثلاثي الكهرباء التقليدي أحادي المرحلة. وتستخدم تكنولوجيا فاصل الحزام triboelectric لفصل مجموعة واسعة من المواد بما في ذلك الخلائط الومينوسيليكاتيس/كربون زجاجي, كالسيت/الكوارتز, التلك/والمغنسيت, والكوارتز/كبريتات الباريوم. مقارنه اقتصاديه لاستخدام فصل الحزام ثلاثي الكهرباء مقابل التعويم التقليدي للباريت / فصل الكوارتز يوضح مزايا المعالجة الجافة للمعادن.

الكلمات الرئيسية: المعادن, الفصل الجاف, كبريتات الباريوم, تريبوليكتروستاتيك الشحن, حزام فاصل, الرماد المتطاير

مقدمة

عدم إمكانية الوصول إلى المياه العذبة أصبحت أحد عوامل رئيسية التي تؤثر على جدوى مشاريع التعدين العالم. ذكرت Fleming هوبير, المدير العالمي السابق "المياه هاتش", "لجميع مشاريع التعدين في العالم أن يكون قد توقف أو تباطأ خلال السنة الماضية, فقد كان, في تقريبا 100% من الحالات, كنتيجة للمياه, اما بشكل مباشر أو غير مباشر "بلين (2013). أساليب المعالجة المعدنية الجافة تقدم حلاً لهذه المشكلة التي تلوح في الأفق.

وتتطلب أساليب الفصل الرطب مثل زبد تعويم إضافة الكواشف الكيميائية التي يجب التعامل معها بأمان والتخلص منها بطريقة مسؤولة بيئياً. حتما أنه لا يمكن أن تعمل مع 100% إعادة تدوير المياه, تتطلب التخلص منها على الأقل لجزء من المياه المعالجة, يرجح أن تحتوي على كميات ضئيلة من الكواشف الكيميائية.

الأساليب الجافة مثل الفصل الكهربائي سيزيل الحاجة إلى المياه العذبة, وتتيح إمكانية لخفض التكاليف. واحده من التطورات الجديدة الواعدة في فصل المعادن الجافة هو فاصل الحزام ثلاثي الكهرباء. هذه التكنولوجيا ووسعت نطاق حجم الجسيمات للجسيمات الدقيقة من التكنولوجيات التقليدية الفصل الالكتروستاتيكي, في النطاق حيث نجحت فقط التعويم في الماضي.

1

الرقم 2. التفاصيل من منطقة الفصل

هذه العملية جافة تماما, ويتطلب لا مواد إضافية، وتنتج أي انبعاثات النفايات في المياه أو الهواء. وفي حالة الكربون من الرماد المتطاير نسخ فصل الألوان, تتكون المواد المسترجعة من الرماد المتطاير من تقليل محتوى الكربون إلى مستويات مناسبة للاستخدام كاختلاط البوزولاني في الخرسانة, ونسبة كربون عالية التي يمكن حرق في محطة توليد الكهرباء. يوفر استخدام كلا تيارات المنتج 100% حل لمشاكل التخلص من الرماد المتطاير.

فاصل الحزام ثلاثي الكهرباء هو مدمج نسبيا. جهاز مصمم لمعالجة 40 طن كل ساعة تقريبا 9.1 متر (30 فورنت) طويلة, 1.7 متر (5.5 متر.) على نطاق واسع و 3.2 متر (10.5 متر.) عالية. التوازن المطلوب في مصنع يتكون من أنظمة لنقل المواد الجافة من الفاصل. اﻻكتناز النظام يسمح بالمرونة في تصاميم التثبيت.

الرقم 3. التجارية الفاصل الحزام الكهربائي ثلاثي الأقطاب

مقارنة بغيرها من عمليات الفصل الالكتروستاتيكي

تكنولوجيا فصل الحزام ثلاثي الكهرباء يوسع إلى حد كبير من مجموعه من المواد التي يمكن كبريتيد بواسطة عمليات كهرباء. العمليات الالكتروستاتيكي الأكثر شيوعاً تعتمد على الاختلافات في الموصلية الكهربائية للمواد التي يمكن فصلها. في هذه العمليات, المواد التي يجب الاتصال بطبل على أسس أو لوحة عادة بعد المواد جزيئات يتوجب سلبا بتفريغ كورونا المؤينة. مواد موصلة ستفقد إمرتهم بسرعة ويتم طرح من الاسطوانة. ولا تزال المواد غير الموصلة تنجذب إلى الطبل منذ

3

وسوف تبدد تهمه أكثر ببطء وسوف تسقط أو ان نحي من الطبل بعد الانفصال عن المواد التي تجري. هذه العمليات محدودة في قدرة بسبب جهة الاتصال المطلوبة لكل الجسيمات إلى اسطوانة أو لوحة. فعالية الاتصال هذه فرض عمليات محدودة أيضا لجزيئات من حول 100 μm أو أكبر في الحجم بسبب كل من الحاجة إلى الاتصال لوحة على أساس وديناميات تدفق الجسيمات المطلوبة. جسيمات ذات أحجام مختلفة وسيكون أيضا ديناميات تدفق مختلفة بسبب تأثيرات القصور الذاتي وسيؤدي إلى فصل المتدهورة. الرسم التخطيطي التالي (الرقم 4) يوضح الميزات الأساسية لهذا النوع من فاصل.

الرقم 4. طبل الكهربائية الفاصلة "شيخ (2003)"

لا تقتصر حالات الفصل الثلاثي ة الكهربية على الفصل بين التوصيلي / مواد غير موصلة ولكنها تعتمد على ظاهرة معروفة لنقل الشحنة عن طريق ملامسة الاحتكاك للمواد مع كيمياء سطحية مختلفة. وقد استخدمت هذه الظاهرة في عمليات فصل "السقوط الحر" لعقود. ويتضح هذا النوع من العملية في الشكل 5. مكونات خليط من الجسيمات أولا تطوير رسوم مختلفة عن طريق الاتصال إما مع سطح معدني, أو بواسطة الجسيمات إلى اتصال الجسيمات في جهاز تغذية السرير مائع. كما تقع الجسيمات من خلال المجال الكهربائي في منطقة القطب, يتم تحويل مسار كل جسيم نحو القطب من تهمة المعاكس. بعد مسافة معينة, يتم استخدام صناديق التحصيل لفصل الجداول. تتطلب المنشآت النموذجية مراحل فاصل متعددة مع إعادة تدوير كسر متوسط. تستخدم بعض الأجهزة تيارًا ثابتًا من الغاز للمساعدة في نقل الجسيمات عبر منطقة القطب الكهربائي.

4

الرقم 5. فاصل ثلاثي الكهرباء "السقوط الحر"

هذا النوع من فاصل السقوط الحر لديه أيضا قيود في حجم الجسيمات من المواد التي يمكن معالجتها. يجب التحكم في التدفق داخل منطقة القطب للحد من الاضطرابات لتجنب "تلطيخ" الفصل. مسار الجسيمات الدقيقة أكثر أدخلها الاضطراب منذ الأيرودينامية سحب القوات في الجسيمات الدقيقة أكبر بكثير من قوي الجاذبية والكهرباء. جسيمات دقيقة جداً سوف تميل أيضا إلى جمع على السطوح القطب ويجب إزالتها قبل بعض الأسلوب. جزيئات من أقل من 75 لا يمكن فصل μm بشكل فعال.

ثمة قيد آخر أن الجسيمات تحميل داخل منطقة القطب يجب أن تكون منخفضة لمنع آثار تهمة الفضاء, التي تحد من معدل تجهيز. تمرير المواد من خلال منطقة القطب يؤدي بطبيعته إلى فصل مرحلة واحدة, بما أنه لا توجد إمكانية لإعادة شحن الجسيمات. ولذلك, هناك حاجة إلى أنظمة متعددة المراحل لتحسين درجة الفصل بما في ذلك إعادة شحن المادة عن طريق الاتصال اللاحق بجهاز الشحن. يزيد حجم المعدات الناتجة عن ذلك وتعقيدها وفقا لذلك.

على النقيض من عمليات الفصل الكهربائية الساكنة الأخرى المتاحة, وفاصل حزام triboelectrostatic هو مناسبة بشكل مثالي لفصل غرامة جدا (<1 مكم) إلى اعتدال الخشنة (300مكم) مواد مع الإنتاجية عالية جدا. شحن الجسيمات ثلاثية الجزيئات فعال لمجموعة واسعة من المواد ويتطلب فقط الجسيمات – اتصال الجسيمات. الفجوة الصغيرة, ارتفاع الحقل الكهربائي, عداد التدفق الحالي, الانفعالات الجسيمات القوية والإجراءات التنظيف الذاتي للحزام على الأقطاب الكهربائية هي السمات الحرجة للفاصل. الفصل متعدد المراحل عالي الكفاءة من خلال الشحن / إعادة الشحن وإعادة تدوير الداخلية النتائج في فصل متفوقة بكثير وفعال على المواد الدقيقة التي لا يمكن فصلها على الإطلاق من قبل التقنيات التقليدية.

5

تطبيقات فصل حزام ثلاثي البولونية

الرماد المتطاير

تم تطبيق تكنولوجيا فصل الحزام ثلاثي الاحتراق في البداية صناعيا لمعالجة الرماد المتطاير لاحتراق الفحم في 1995. لتطبيق الرماد المتطاير, وقد كانت التكنولوجيا فعالة في فصل جزيئات الكربون من الاحتراق غير مكتملة من الفحم, من جزيئات المعادن المعدنية الزجاجية في الرماد المتطاير. وقد كانت هذه التكنولوجيا مفيدة في تمكين إعادة تدوير فلاش الغنية بالمعادن كبديل للأسمنت في إنتاج الخرسانة. منذ 1995, 19 triboelectrostatic فواصل الحزام تم العمل في الولايات المتحدة الأمريكية, كندا, المملكة المتحدة, وبولندا, المعالجة عبر 1,000,000 طن من الرماد متطاير سنويا. التكنولوجيا الآن أيضا في آسيا مع أول فاصل تركيبها في كوريا الجنوبية هذا العام. التاريخ الصناعي لفصل الرماد المتطاير مدرج في الجدول 1.

الجدول 3. امثله, فصل المعادن باستخدام فصل حزام ثلاثي البولونليك

وقد ثبت استخدام فاصل حزام triboelectstatic للاستفادة الفعالة العديد من الخلائط المعدنية. منذ الفاصل يمكن معالجة المواد مع أحجام الجسيمات من حوالي 300 μm إلى أقل من 1 مكم, وفصل ثلاثي البوكيليكتروتاتاتيكي فعال لكل من المواد العازلة والماهرة, التكنولوجيا يوسع إلى حد كبير مجموعة من المواد القابلة للتطبيق على فواصل الكهرباء الساكنة التقليدية. منذ عملية triboelectrostatic جافة تماما, الاستخدام لأنه يلغي الحاجة لتجفيف المواد والنفايات السائلة معالجة من عمليات التعويم.

تكلفة فصل الحزام ثلاثي البولون الكهربائي

مقارنة لتعويم التقليدية كبريتات الباريوم

تم تكليف دراسة التكاليف المقارنة من قبل STET وأجريت من قبل شركة Soutex. ستيكس كيبيك "كندا" على أساس الشركة الهندسية مع خبرة واسعة في كل من التعويم الرطب وتقييم عملية الفصل الكهربائي والتصميم. قارنت الدراسة العاصمة وتكاليف التشغيل لعملية فصل الحزام ثلاثي البكتروستاتكية بتعويم الزبد التقليدي من أجل تعبئة خام الباريت منخفض الدرجة. ترقية كل التكنولوجيات كبريتات الباريوم بإزالة المواد الصلبة ذات الكثافة السكانية المنخفضة, أساسا من الكوارتز, لإنتاج معهد البترول الأمريكي (API) كبريتات الباريوم الصف مع سان جرمان أكبر من الحفر 4.2 g/ml. واستندت نتائج التعويم إلى دراسات تجريبية لمحطة أجراها المختبر الوطني الهندي للأرصاد الفلكية "NML" (2004)". واستندت نتائج فصل الحزام ثلاثي البوكتروستاتك على دراسات نباتية تجريبية باستخدام خامات تغذية مماثلة. وشملت الدراسة الاقتصادية المقارنة تطوير ورقة التدفق, أرصدة المواد والطاقة, المعدات الرئيسية التحجيم والاقتباس لكل من التعويم triboelectrostatic عمليات الفصل. هو الأساس لكل فلووشيتس نفسه, تجهيز 200,000 آر تي/y من كبريتات الباريوم مع سان جرمان 3.78 لإنتاج 148,000 t/y للحفر الصف كبريتات الباريوم المنتج مع سان جرمان 4.21 g/ml. التقدير عملية التعويم لم تشمل أي تكاليف لعملية المياه, أو مياه الشرب..

فلووشيتس تم إنشاؤها بواسطة سوتيكس لعملية التعويم كبريتات الباريوم (الرقم 6), وtriboelectrostatic عملية فصل الحزام (الرقم 7).

8

الرقم 6 فلووشيت عملية التعويم كبريتات الباريوم

9

الرقم 7 ورقة تدفق عملية فصل الحزام ثلاثي الboelectrostatic الباريت

لا تتضمن أوراق تدفق الوحائف نظام سحق خام خام خام خام, وهو أمر مشترك بين كل من التكنولوجيات. يتم إنجاز تغذية طحن لحالة التعويم باستخدام طاحونة كرة اللب الرطب مع مصنف الإعصار. يتم إنجاز تغذية طحن لحالة فصل حزام ثلاثي البولونليكتروستاتك باستخدام الجافة, طاحونة الأسطوانة الرأسية مع مصنف ديناميكي متكامل.

ورقة انسيابي فصل الحزام ثلاثي الboboelectstatic أبسط من التعويم. ويتحقق فصل حزام ثلاثي البكتاتات في مرحلة واحدة دون إضافة أي الكواشف الكيميائية, مقارنة مع التعويم ثلاث مراحل مع حمض الأوليك المستخدمة كجامع للباريت وسيليكات الصوديوم كمثبط لغانغو السيليكا. يضاف أيضا flocculant كمعشف للكثخان في حالة تعويم الباريت. لا يلزم معدات نزح المياه والتجفيف لفصل الحزام ثلاثي البكتريات, مقارنة مع سماكة, ضغطات التصفية, ومجففات دوارة المطلوبة لعملية التعويم كبريتات الباريوم.

10

مراجع

1.البلينيه, ف & ديون أورتيغا, A (2013) عالية وجافة, مجلة CIM, المجلد. 8, لا. 4, pp. 48‐51.

2.كبار السن, ي. & يان, ه (2003) eForce.- أحدث جيل من الفاصل الكهربائي لصناعة رمال المعادن, مؤتمر المعادن الثقيلة, جوهانسبرغ, معهد جنوب أفريقيا للتعدين والمعادن.

3.منوچهری, ح, هانومانثا روا,ك, & [هسّبرغ], ك (2000), استعراض طرق الفصل الكهربائي, جزء 1: الجوانب الأساسية, المعادن & تجهيز المعادن, المجلد 17, لا. 1 pp 23 – 36.

4.منوچهری, ح, هانومانثا روا, ك, & [هسّبرغ], ك (2000), استعراض طرق الفصل الكهربائي, جزء 2: اعتبارات عملية, المعادن & تجهيز المعادن, المجلد 17, لا. 1 ص 139- 166.

5.سيرلز, ي (1985) البوتاس, الفصل في حقائق ومشاكل المعادن: 1985 الطبعه, مكتب الولايات المتحدة للمناجم, واشنطن العاصمة.

6.بيرثون, R & بيخارا, M, (1975) الفصل الكهروستاتيكي لخامات البوتاس, الولايات المتحدة براءات الاختراع # 3,885,673.

7.العلامات التجارية, L, بير, ف, & ستال, أنا (2005) الفصل الالكتروستاتيكي, وايلي-VCH فيرلاغ, Gmbh & أول أكسيد الكربون.

8.فراس, و (1962) الفصل الكهروستاتيكي للمواد الحبيبية, مكتب الولايات المتحدة للمناجم, نشره 603.

9.فراس, و (1964), المعالجة المسبقة للمعادن من أجل الفصل الكهروستاتيكي, الولايات المتحدة براءات الاختراع 3,137,648.

10.ليندلي, ك & روسون, ن (1997) عوامل إعداد التغذية التي تؤثر على كفاءة الفصل الكهربائي, فصل مغناطيسي وكهربي, المجلد 8 pp 161-173.

11.1- الكوليت, أنا (1984) فصل المعادن الكهربائية, سلسلة التطبيقات الكهروستاتية والكهربائية, مطبعة الدراسات البحثية, المحدودة, جون وايلي & ابناء, شركه.

12.فيسبي, د (1966) فصل كهرباء السقوط الحر للفوسفات وجزيئات الكالسيت, مختبر بحوث المعادن, مختبرات رقم. 1869, 1890, 1985, 3021, و 3038, الكتاب 212, تقرير مرحلي.

13.ستينسيل, ي & جيانغ, X (2003) النقل الهوائي, الBeneficit ثلاثية الكهربية لصناعة الفوسفات فلوريدا, معهد فلوريدا لبحوث الفوسفات, المنشور رقم. 02‐149‐201, كانون الأول/ديسمبر.

14.منوچهری, ح, هانومانثا R, & [هسّبرغ], ك (2002), شحنة ثلاثية الالويلية, خصائص كهربائية كهربية وإمكانات النفي الكهربائي من فلسبار المعالجة كيميائيا, مرو, والولاستونيت, فصل مغناطيسي وكهربي, المجلد 11, لا 1-2 ص 9-32.

15.فينتر, ي, فيرماك, M, & بروير, ي (2007) تأثير الآثار السطحية على فصل الكهرباء والزركون والروتيل, المؤتمر الدولي السادس للمعادن الثقيلة, معهد الجنوب الأفريقي للتعدين و المعادن.

16.سيليك, م ويار, ه (1995) آثار درجة الحرارة والشوائب على الفصل الكهروستاتيكي لمواد البورون, هندسة المعادن, المجلد. 8, لا. 7, pp. 829‐833.

17.فراس, و (1947) ملاحظات حول التجفيف للفصل الكهروستاتيكي من الجسيمات, AIME Tec. حانه 2257, تشرين الثاني/نوفمبر.

18.المنطقة الحرام (2004) Beneficiation من الباريت منخفضة الدرجة (نتائج المحطة التجريبية), التقرير النهائي, المختبر الوطني للمعادن, جامشيدبور الهند, 831 007

13