Разширяване на приложения в сухи Triboelectric отделяне на минерали

Разширяване на приложенията в сух трибоелектрик

Разделяне на минералите

Джеймс Д. Bittner, Кайл P. Флин, и Франк J. Hrach

ST оборудване & Технологии LLC, Needham Масачузетс 02494 САЩ

Тел: +1‐781‐972‐2300, Имейл: jbittner@titanamerica.com

АБСТРАКТЕН

ST оборудване & Технология, LLC (STET) е разработила система за преработка, базирана на разделяне на трибоелектростатичен колан, която осигурява на минералната преработвателна промишленост средство за облагодетелстване на фини материали с изцяло суха технология.. За разлика от други електростатични процеси на разделяне, които обикновено са ограничени до частици, по-големи от 75μm по размер, трибоелектрическият сепаратор е идеално подходящ за отделяне на много (<1μm) за умерено груб (300μm) частици с много висока производителност. Високоефективното многоетапно разделяне чрез вътрешно зареждане/презареждане и рециклиране води до далеч по-добри разделяния, които могат да бъдат постигнати с конвенционален едноетапен трибоелектростатичен сепаратор. Технологията за сепаратор на трибоелектричния пояс е била използвана за отделяне на широк спектър от материали, включително смеси от стъклени алуминиеви, калцит/кварц, талк/магнезит, и барит/кварц. Икономическо сравнение на използването на разделяне на трибоелектростатичен колан спрямо конвенционалната флотация за барит / Кварцов разделяне илюстрира предимствата на сухо обработка на минерали.

Ключови думи: минерали, сухи отделяне, барит, triboelectrostatic зареждане, разделител за колан, летлива пепел

ВЪВЕЖДАНЕТО

Липсата на достъп до прясна вода се превръща в основен фактор, който влияе върху осъществимостта на миннодобивните проекти по целия свят. Според Хуберт Флеминг, бивш глобален директор за "Hatch Water", "От всички проекти за добив на суровини в света, които са били спрени или забавяни през изминалата година, то е било, в почти 100% на случаите, резултат от вода, пряко или косвено" Блин (2013). Сухите методи за обработка на минерали предлагат решение на този разгъваем проблем.

Методите за мокрено разделяне като флотация на разпенване изискват добавянето на химически реагенти, които трябва да се обработват безопасно и да се изхвърлят по отговорен за околната среда начин. Неизбежно не е възможно да се работи с 100% рециклиране на вода, изискващи изхвърляне на поне част от процесната вода, вероятно съдържащи следи количества химически реагенти.

Сухите методи като електростатичното разделяне ще елиминират нуждата от прясна вода, и да предложат потенциал за намаляване на разходите. Едно от най-обещаващите нови разработки в сухите минерални сепарации е трибоелектростатичният сепаратор на колана. Тази технология разшири обхвата на размера на частиците до по-фини частици от конвенционалните електростатични технологии за разделяне, в диапазона, където само флотация е била успешна в миналото.

1

Фигура 2. Детайл на зоната за разделяне

Процесът е изцяло сух, не изисква допълнителни материали и не произвежда отпадъчни води или емисии във въздуха. В случая на отделяне на въглерод от летливи пепели, възстановените материали се състоят от летва пепел, намалена в съдържанието на въглерод, до нива, подходящи за използване като поцоланова смес в бетон, и висока въглеродна фракция, която може да бъде изгорен в електрогенерато. Използването на двата потока продукти 100% решение за отстраняване на проблеми с изхвърлянето на.

Трибоелектростатичният сепаратор на колана е сравнително компактен. Машина, проектирана за обработка 40 тона на час е приблизително 9.1 м. (30 Ft) дълъг, 1.7 м. (5.5 Фута.) широк и 3.2 м. (10.5 Фута.) високо. Необходимият баланс на инсталацията се състои от системи за пренасяне на сух материал до и от. Компактността на системата позволява гъвкавост при проектирането на инсталациите.

Фигура 3. Търговски трибоелектростатичен сепаратор на колани

Сравнение с други процеси на електростатично разделяне

Технологията за разделяне на трибоелектростатичния колан значително разширява гамата от материали, които могат да бъдат ползотворни от електростатичните процеси. Най-често използваните електростатични процеси разчитат на разлики в електрическата проводимост на материалите, които трябва да бъдат отделени. В тези процеси, материалът трябва да се свърже със заземен барабан или плоча обикновено след като частиците на материала се зареждат отрицателно чрез йонизиращ разряд на корона. Проводимите материали ще загубят заряда си бързо и ще бъдат хвърлени от барабана. Непроводимият материал продължава да бъде привлечен от барабана, тъй като

3

зарядът ще се разсейва по-бавно и ще падне или ще бъде изчеткан от барабана след отделяне от проводящия материал. Тези процеси са ограничени по вместимост поради необходимия контакт на всяка частична част към барабана или плочата. Ефективността на тези процеси на контактно зареждане също са ограничени до частици от около 100 μm или по-голям по размер поради необходимостта от контакт със заземената плоча и необходимата динамика на потока на частиците. Частиците с различни размери също ще имат различна динамика на потока поради инерционни ефекти и ще доведат до влошено разделяне. Следната диаграма (Фигура 4) илюстрира основните особености на този тип разделители.

Фигура 4. Барабанен електростатичен сепаратор "Старейшина (2003)"

Трибоелектростастичните сепарации не се ограничават до отделяне на проводими / непроводими материали, но зависят от добре известното явление на трансфер на заряд чрез триене контакт на материали с различна повърхностна химия. Това явление се използва в процесите на разделяне "свободно падане" в продължение на десетилетия. Такъв процес е илюстриран на фигура 5. Компонентите на смес от частици първо развиват различни заряди чрез контакт или с метална повърхност., или чрез контакт с частици към частици в устройство за подаване на течно легло. Тъй като частиците падат през електрическото поле в зоната на електрода, Траекторията на всяка частица се отклонява към електрода с противоположен заряд. След определено разстояние, кошчета за събиране се използват за разделяне на потоците. Типичните инсталации изискват множество етапи на разделяне с рециклиране на междинна фракция. Някои устройства използват постоянен поток от газ, за да подпомогнат пренасянето на частиците през зоната на електрода.

4

Фигура 5. Трибоелектростатичен сепаратор "Свободно падане"

Този тип сепаратор за свободно падане също има ограничения в размера на частиците на материала, който може да бъде обработен. Потокът в зоната на електрода трябва да се контролира, за да се сведе до минимум турбуленцията, за да се избегне "размазването" на разделянето.. Траекторията на фините частици се осъществява по-силно от турбуленцията, тъй като аеродинамичните сили на влачене върху фини частици са много по-големи от гравитационните и електростатичните сили.. Много фините частици също ще са склонни да се събират върху повърхностите на електрода и трябва да бъдат отстранени по някакъв метод.. Частици, по-малки от 75 μm не може ефективно да бъде отделен.

Друго ограничение е, че натоварването на частиците в зоната на електрода трябва да е ниско, за да се предотвратят ефектите на пространствения заряд, които ограничават скоростта на преработка. Преминаването на материал през зоната на електрода по своята същност води до едноетапно разделяне, тъй като няма възможност за презареждане на частици. Следователно, Необходими са многостъпални системи за подобряване на степента на разделяне, включително презареждане на материала чрез последващ контакт с зарядно устройство. Полученият обем и сложност на оборудването съответно се увеличават.

За разлика от другите налични електростатични сепарационни процеси, Трибоелектростатичният лентов сепаратор е идеално подходящ за отделяне на много фини (<1 μm) за умерено груб (300μm) материали с много висок получаване. Зареждането с трибоелектрични частици е ефективно за широк спектър от материали и изисква само контакт частица – частица. Малката разлика, високото електрично поле, противотоков поток, Енергичното възбуждане на частиците и самопочистващото действие на колана върху електродите са критичните характеристики на сепаратора. Високоефективното многоетапно разделяне чрез зареждане / Презареждането и вътрешното рециклиране водят до далеч по-добри сепарации и са ефективни при фини материали, които изобщо не могат да бъдат разделени чрез конвенционалните техники.

5

ПРИЛОЖЕНИЯ НА ТРИБОЕЛЕКТРОСТАТИЧНОТО РАЗДЕЛЯНЕ НА КОЛАНА

Летлива пепел

Технологията за разделяне на трибоелектростатичния пояс за първи път се прилага промишлено при обработката на летлива пепел от изгаряне на въглища в 1995. За приложението на летлива пепел, Технологията е ефективна при отделянето на въглеродните частици от непълното изгаряне на въглища, от стъклените алуминосиликатни минерални частици в летката. Технологията е от съществено значение за рециклирането на богатия на минерали flyash като заместител на цимента в производството на бетон.. Тъй като 1995, 19 трибоелектростатични сепаратори на колани работят в САЩ, Канада, Великобритания, Полша, обработка над 1,000,000 тонове пепел от муха годишно. Технологията вече е и в Азия с първия сепаратор, инсталиран в Южна Корея тази година. Индустриалната история на отделянето на летлив 1.

Таблица 3. Примери, минерални сепарации с използване на трибоелектростатично разделяне на колана

Доказано е, че използването на трибоелектростатичния лентов сепаратор ефективно благоприятства много минерални смеси. Тъй като сепараторът може да обработва материали с размери на частиците от около 300 μm до по-малко от 1 μm, и трибоелектростатичното разделяне е ефективно както за изолационни, така и за проводими материали, Технологията значително разширява обхвата на приложимия материал в сравнение с конвенционалните електростатични сепаратори. Тъй като трибоелектростатичният процес е напълно сух, използването му елиминира необходимостта от сушене на материали и обработка на течни отпадъци от флотационни процеси.

РАЗХОДИ ЗА РАЗДЕЛЯНЕ НА ТРИБОЕЛЕКТРОСТАТИЧНИЯ КОЛАН

Сравнение с конвенционалната флотация за барит

Сравнително проучване на разходите е поръчано от STET и проведено от Soutex Inc. Soutex е инженерна компания, базирана в Квебек, Канада, с богат опит както в оценката и проектирането на мокра флотация, така и в процеса на електростатично разделяне. Проучването сравнява капиталовите и оперативните разходи на процеса на разделяне на трибоелектростатичния пояс с конвенционалната флотация на пяна за възползване от нискокачествена баритна руда. И двете технологии надграждат барита чрез отстраняване на твърди вещества с ниска плътност, главно кварц, за създаване на Американски петролен институт (API) пробиване клас барит с SG по-голяма от 4.2 г/мл. Резултатите от флотацията се основават на пилотни проучвания на растенията, проведени от Индийската национална металургична лаборатория "NML" (2004)". Резултатите от разделянето на трибоелектростатичните ленти се основават на пилотни проучвания на растенията, използващи подобни фуражни руди. Сравнителното икономическо изследване включва разработване на блок-листове, материални и енергийни баланси, Основно оборудване оразмеряване и котировка както за флотация, така и за трибоелектростатични процеси на разделяне на ремъци. Основата за двете таблици е една и съща, Обработка 200,000 т/г на барит фуражи със SG 3.78 да произвежда 148,000 т / г на пробиване клас барит продукт с SG 4.21 г/мл. Оценката на флотационния процес не включва никакви разходи за технологична вода, или пречистване на вода.

Flowsheets са генерирани от Soutex за процеса на флотация на барит (Фигура 6), и трибоелектростатичен процес на разделяне на колана (Фигура 7).

8

Фигура 6 Блок-схема на процеса на флотация на барит

9

Фигура 7 Процес на разделяне на баритни трибоелектростатични ленти

Тези таблици не включват система за раздробяване на сурова руда, което е общо за двете технологии. Смилането на фуражи за флотационния случай се извършва с помощта на мелница за мокра целулоза с циклонен класификатор. Смилането на фуража за случая на разделяне на трибоелектростатичния ремък се извършва с помощта на суха, вертикална ролкова мелница с интегрален динамичен класификатор.

Потокът за разделяне на трибоелектростатичния ремък е по-прост от флотацията. Разделянето на трибоелекостатичните ремъци се постига на един етап без добавяне на химически реагенти, в сравнение с тристепенна флотация с олеинова киселина, използвана като колектор за барит и натриев силикат като депресант за силициевата скална маса. Флокулант се добавя и като реагент за удебеляване в случая на флотация на барит. Не се изисква оборудване за обезводняване и сушене за разделяне на трибоелектростатичния ремък, в сравнение със сгъстителите, Филтър преси, и ротационни сушилни, необходими за процеса на флотация на барит.

10

ПРЕПРАТКИ

1.Blin, P & Дион-Ортега, А (2013) Високо и сухо, Списание CIM, об. 8, Не. 4, п.п.. 48‐51.

2.Бъз, J. & Ян, E (2003) eForce.‐ Най-ново поколение електростатичен сепаратор за производството на минерални пясъци, Конференция за тежки минерали, Йоханесбург, Южноафрикански институт по минно дело и металургия.

3.Manouchehri, H, Хануманта Роа,K, & Форесберг, K (2000), Преглед на методите за разделяне на електрическите системи, Част 1: Основните аспекти, Минерали & Металургична обработка, об 17, Не. 1 п.п. 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Хануманта Роа, K, & Форесберг, K (2000), Преглед на методите за разделяне на електрическите системи, Част 2: Практически съображения, Минерали & Металургична обработка, об 17, Не. 1 стр. 139‐ 166.

5.Сърлс, J (1985) Поташ, Глава в минералните факти и проблеми: 1985 Издание, Бюро на мините на САЩ, Вашингтон.

6.Кей, R & Бичара, М, (1975) Електростатично разделяне на поташовите руди, Патент на САЩ # 3,885,673.

7.Марки, L, Beier, P, & Щал, Аз (2005) Електростатична сепарация, Уайли‐VCH верлаг, ГмбХ & Co.

8.Фраас, F (1962) Електростатично разделяне на гранулирани материали, Министерство на мините на САЩ, Бюлетин 603.

9.Фраас, F (1964), Предварителна обработка на минерали за електростатично отделяне, Патент на САЩ 3,137,648.

10.Линдли, K & Роусън, N (1997) Фактори за подготовка на фуражите, влияещи върху ефективността на електростатично отделяне, Магнитно и електрическо разделяне, об 8 pp 161‐173.

11.Инкулет, Аз (1984) Електростатично минерално отделяне, Серия електростатици и електростатични приложения, Изследователски изследвания Преса, ООД, Джон Уайли & Синове, Inc.

12.Феасби, D (1966) Свободно ‐Есенно електростатично отделяне на фосфатни и калцитни частици, Изследователска лаборатория за минерали, Лаборатории Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, and 3038, книга 212, Доклад за напредъка.

13.Stencel, J & Цзян, X (2003) Пневматичен транспорт, Трибоелектрическа полза за фосфатната индустрия във Флорида, Флорида институт за фосфатни изследвания, Публикация No. 02‐149‐201, Декември.

14.Manouchehri, H, Хануманта Р, & Форесберг, K (2002), Трибоелектрически заряд, Електрофизни свойства и Потенциал за електрическо полезно използване на Химически третирани Фелдшпар, Кварц, и Уоластънит, Магнитно и електрическо разделяне, об 11, No 1‐2 стр 9‐32.

15.Вентър, J, Вермаак, М, & Брювер, J (2007) Влияние на повърхностните ефекти върху електростатичното отделяне на циркон и рутил, Шеста международна конференция за тежки минерали, Южноафриканският институт по минно дело и металургия.

16.Челик, М и Ясар, E (1995) Влияние на температурата и примесите върху електростатичното разделяне на борните материали, Минерално инженерство, об. 8, Не. 7, п.п.. 829‐833.

17.Фраас, F (1947) Бележки за сушене за електростатично разделяне от частици, АИМЕ Тек. Кръчма 2257, Ноември.

18.НМЛ (2004) Бенефициация на нискокачествен барит (Резултати от пилотния завод), Окончателен доклад, Национална металургична лаборатория, Джамшедпур Индия, 831 007

13