Proširenje aplikacije u suhim Triboelectric separacija minerala

Proširenje aplikacije u kemijska Triboelectric

Razdvajanje minerala

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

ST oprema & Tehnologija D.O.O., Needham Massachusetts 02494 SJEDINJENE AMERIČKE DRŽAVE

Tel: +1‐781‐972‐2300, e-pošte: jbittner@titanamerica.com

SAŽETAK

ST oprema & Tehnologija, LLC (STET) razvila se obrada sustav temeljen na triboelectrostatic pojas razdvajanja koja pruža mineralna prerađivačke industrije sredstvo za kvalietno finim materijalima s potpuno suhom tehnologijom. In contrast to other electrostatic separation processes that are typically limited to particles greater than 75μm in size, the triboelectric belt separator is ideally suited for separation of very fine (<1μm) do umjereno suza (300μm) particles with very high throughput. The high efficiency multi‐stage separation through internal charging/recharging and recycle results in far superior separations that can be achieved with a conventional single‐stage free‐ fall triboelectrostatic separator. Tehnologija separatora triboelektričnog pojasa je korištena za odvajanje širokog spektra materijala uključujući smjese staklenih aluminosilikata/ugljika, kalcit / kvarc, talk/magnezita, i barite/kvartz. An economic comparison of using the triboelectrostatic belt separation versus conventional flotation for barite / razdvajanje kvarca ilustrira prednosti suhe obrade za minerale.

Ključne riječi: minerali, suha odvajanje, barit, triboelectrostatičko punjenje, pojas razdjelnika, letećeg pepela

UVOĐENJE

Nedostatak pristupa slatkom vodom postaje glavni faktor utjecaja na izvodljivosti rudarskih projekata diljem svijeta. Prema Hubert Fleming, bivši direktor globalnog za izlaz vode, "Od svih rudarskih projekata u svijetu koje su ili prestala ili usporila u proteklih godinu dana, Bilo je, u gotovo 100% slučajeva, rezultat vode, either directly or indirectly” Blin (2013). Metode suhe mineralne obrade ponuditi rješenje tog problema nazire.

Metode mokra razdvajanja kao što je flotacija pneuma zahtevaju dodavanje hemijskih reagenta koji se moraju bezbedno rukovati i odloziti na ekološki odgovoran način. Nebježno nije moguće operirati s 100% recikliranje vode, koja traži odlaganje najmanje porcije procesne vode, koji bi možda sadržavali količine hemijskih reagenta.

Suhe metode kao što je elektrostatičko odvajanje će eliminirati potrebu za svježom vodom, i ponuditi potencijal za smanjenje troškova. Jedan od najperspektivnijih novih događaja u suhim separacijama minerala je triboelectrostatički separator pojasa. Ova tehnologija je produžila opseg veličine čestica u finije čestice od uobičajene elektrostatičke tehnologije razdvajanja, u domet gdje je samo flotacija bila uspješna u prošlosti.

1

Slika 2. Detalji zone razdvajanja

Proces je potpuno suh., Ne zahtijeva dodatne materijale i ne proizvodi nikakve traćenje ili zračne emisije. U slučaju ugljika od odvajanja od mušice pepela, oporavljani materijali se sastoji od mušice pepela svedenog u sadržaju ugljika na nivoe pogodan za upotrebu kao pozzolanski admiksture u betonu, i visoku frakciju ugljika koja se može spaliti u elektrani koja stvara struju. Utočište oba toka proizvoda pruža 100% rješenje za letenje problema s odlaganjem pepela.

Triboelektrostatički separator pojasa je relativno kompaktivan. Mašina dizajnirana za obradu 40 tone na sat je približno 9.1 metara (30 FT) Dugo, 1.7 metara (5.5 FT.) široka i 3.2 metara (10.5 FT.) Visoko. Potrebna ravnoteža biljke sastoji se od sistema za prenošenje suhog materijala do i od separatora. Kompaktnost sistema omogućava fleksibilnost u instalacionim dizajnima.

Slika 3. Komercijalni triboelectrostatički separator pojasa

Usporedba s drugim elektrostatičkim procesima razdvajanja

Tehnologija razdvajanja triboelektrostatičkog pojasa umnogome proširuje raspon materijala koji se mogu dobiti elektrostatičkim procesima. Najčešće korišteni elektrostatički procesi se poudaju na razlike u električnoj provodljivosti materijala koje treba odvojiti. U tim procesima, materijal mora kontaktirati prizemni bubanj ili ploču obično nakon što se čestice materijala negativno naboje ionizirajućim pražnjenim koronama. Provodljivi materijali će brzo izgubiti naboj i biti bačen iz bubnja. The non‐conductive material continues to be attracted to the drum since the

3

charge will dissipate more slowly and will fall or be brushed from the drum after separation from the conducting material. Ovi procesi su ograničeni u kapacitetu zbog potrebnog kontakta svake čestice do bubnja ili ploče. Učinkovitost ovih procesa punjenja kontakata je također ograničena na čestice o 100 μm or greater in size due to both the need to contact the grounded plate and the required particle flow dynamics. Čestice različitih veličina također će imati različitu dinamiku protoka zbog inercijalanih efekata i rezultirat će degradiranom separacijom. Sljedeći dijagram (Slika 4) ilustrira temeljne osobine ove vrste separatora.

Slika 4. Drum electrostatic separator “Elder (2003)”

Triboelektrostatička razdvajanja nisu ograničena na odvajanje provodljivog / non‐conductive materials but depend on the well known phenomenon of charge transfer by frictional contact of materials with dissimilar surface chemistry. Ovaj fenomen se koristi u "free fall" separacijski procesi već desetljećima. Takav postupak je ilustriran na slici 5. Komponente smjese čestica prvo razviti različite naplate po kontaktu ni s metalnih površina, ili česticama do dodira čestica u uređaju za hranjenje fluidiziranog kreveta. Kako čestice padaju kroz električno polje u zoni elektroda, putanja svake čestice se skreće prema elektrodi suprotnog naboja. Nakon određene udaljenosti, za odvajanje toka se zapošljavaju smeće za sakupljanje. Tipične instalacije zahtijevaju više faza razdvajanja s reciklažom srednje razlomka. Neki uređaji koriste stalan tok plina kako bi pomogli prenošenje čestica kroz zonu elektroda.

4

Slika 5. "Slobodni pad" triboelektrostatički separator

Ova vrsta separatora slobodnog pada također ima ograničenja u veličini čestica materijala koji se može obraditi. Protok unutar elektrodne zone mora biti kontrolisan kako bi se smanjile turbulencije kako bi se izbeglo "razmazivanje" razdvajanja.. Putanja finih čestica je više uticana turbulencijom pošto su aerodinamičke sile vučenja na fine čestice mnogo veće od gravitacijske i elektrostatičke sile. Vrlo fine čestice također će se skloniti prikupljati na površinama elektroda i moraju biti uklonjene nekim metodom. Čestice manje od 75 μm cannot be effectively separated.

Drugo ograničenje je da učitavanje čestica unutar zone elektroda mora biti nisko kako bi se spriječili efekti naboja svemira, koji ograničavaju brzinu obrade. Passing material through the electrode zone inherently results in a single‐stage separation, since there is no possibility for re‐charging of particles. Stoga, multi‐stage systems are required for improving the degree of separation including re‐charging of the material by subsequent contact with a charging device. Rezultujući volumen opreme i složenost se u skladu s tim povećavaju.

Za suprotno od ostalih dostupnih elektrostatičkog procesa razdvajanja, triboelektrostatički separator pojasa idealno odgovara za odvajanje vrlo finih (<1 μm) do umjereno suza (300μm) materijali sa vrlo visokim protiscima. Punjenje triboelektričnih čestica je efektivno za širok spektar materijala i zahtijeva samo čestice – kontakt čestica. Mali razmak, visoko elektricno polje, brojač protoka, vigorous particle‐particle agitation and self‐cleaning action of the belt on the electrodes are the critical features of the separator. The high efficiency multi‐stage separation through charging / punjenje i interna reciklaža rezultira daleko superiornijim razdvajanjima i efektivna je na finim materijalima koji se uopšte ne mogu razdvojiti konvencionalnim tehnikama.

5

PRIMJENE TRIBOELECTROSTATIČKOG ODVAJANJA POJASA

Letećeg pepela

Tehnologija razdvajanja triboelektrostatičkog pojasa je prvi put primijenjena industrijski na obradu izgara ugalja u pepelu 1995. Za muhu pepeo aplikaciju, tehnologija je bila učinkovita u odvajanju čestica ugljika od nepotpunog sagorijevanja ugljena, od staklaste aluminosilicate mineralne čestice u pepelu muhe. The technology has been instrumental in enabling recycle of the mineral‐rich flyash as a cement replacement in concrete production. Od 1995, 19 Triboelectrostatički separatori pojasa djeluju u SAD-u, Kanada, VELIKA BRITANIJA, i Poljska, obrada preko 1,000,000 tonnes of fly ash annually. Tehnologija je sada i u Aziji sa prvim separatorom instaliranim u Južnoj Koreji ove godine. Industrijska istorija razdvajanja pepela je navedena za stolom. 1.

Tablica 3. Primjeri, separacije minerala koristeci triboelektrostaticnu separaciju pojasa

Dokazano je da upotreba separatora triboelektrostatičkog pojasa učinkovito koristi mnogim mineralnim smjesama. Pošto separator može obraditi materijale sa veličinama čestica od oko 300 μm to less than 1 μm, i triboelektrostatičko odvajanje je efektivno i za izolaciju i za provodne materijale, tehnologija uveliko proširuje raspon primjenjivog materijala preko konvencionalnih elektrostatičkog separatora. Since the triboelectrostatic process is entirely dry, korištenjem njega eliminira se potrebu za sušenjem materijala i rukovanju tekućim otpadom iz procesa flotacije.

TROŠKOVI TRIBOELECTROSTATIČKOG ODVAJANJA POJASA

Usporedba s konvencionalnom flotacijom za Barite

Komparativnu studiju troškova naručio je STET, a sproveo Soutex Inc. Soutex je Quebec Kanadska inženjerska kompanija sa obimnim iskustvom i u mokroj flotaciji i elektrostatičkom procesu razdvajanja evaluacija i dizajn. The study compared the capital and operating costs of triboelectrostatic belt separation process to conventional froth flotation for the beneficiation of a low‐grade barite ore. Obje tehnologije nadograđuju barit uklanjanjem čvrstoće niske denziteta, uglavnom kvarc, za proizvodnju Američkog naftnog instituta (Api) bušenje razreda barit sa SG većim od 4.2 g/ml. Flotation results were based on pilot plant studies conducted by the Indian National Mettalurgical Laboratory “NML (2004)”. Rezultati odvajanja triboelektrostatičkog pojasa su bazirani na pilot studijama postrojenja koristeći slične feed pore. Komparativna ekonomska studija uključivala je razvoj toka, materijalna i energetska ravnoteža, major equipment sizing and quotation for both flotation and triboelectrostatic belt separation processes. Osnova za oba toka je ista, Obrada 200,000 t/y barit feeda sa SG 3.78 za proizvodnju 148,000 t/y bušenja razreda baritnog proizvoda sa SG 4.21 g/ml. Procjena procesa flotacije nije uključila nikakve troškove za procesnu vodu, ili obrada vode.

Tokove je soutex generirao za proces flotacije barita. (Slika 6), i triboelektrostatički proces razdvajanja pojasa (Slika 7).

8

Slika 6 Lisna toka procesa flotacije barita

9

Slika 7 Barit triboelectrostatički pojas separacija proces protoka liha

Ovi tokovi ne uključuju sirovi sistem drobioca., što je zajedničko objema tehnologijama. Mlevenje hrane za slučaj flotacije se postiže pomoću mlina za mokru pulpu s klasifikatorom ciklona. Brusenje hrane za triboelektrostatički remen separacija slučaja se postiže pomoću suhog, vertikalni valjak mlin s integral dinamičkim klasifikatorom.

Triboelektrostatički pojas odvajanje protoka je jednostavniji od flotacije. Triboelectostatic belt separation is achieved in a single stage without the addition of any chemical reagents, compared to three‐stage flotation with oleic acid used as a collector for barite and sodium silicate as a depressant for the silica gangue. Flokkulant se dodaje i kao reagent za zadebavanje u slučaju baritske flotacije. Za odvajanje triboelektrostatičkog pojasa nije potrebna oprema za devodiranje i sušenje, u odnosu na zdešci, filter preša, i rotacijski sušionici potrebni za proces flotacije barita.

10

REFERENCE

1.Blin, P & Dion‐Ortega, A (2013) Visoko i suho, CIM Magazine, maramicu. 8, Ne. 4, PP. 48‐51.

2.Stariji, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Newest generation of electrostatic separator for the minerals sands industry, Konferencija teških minerala, Johannesburg, Južnoafrički institut za rudarstvo i metalurgiju.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), Pregled metoda električnog razdvajanja, Deo 1: Temeljnih aspekata, Minerali & Metalurška obrada, maramicu 17, Ne. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Pregled metoda električnog razdvajanja, Deo 2: Praktičnim Razmatacijama, Minerali & Metalurška obrada, maramicu 17, Ne. 1 pp 139‐ 166.

5.Searls, J (1985) Potaša, Poglavlje u mineralnim činjenicama i problemima: 1985 Izdanje, Američki biro za mine, Washington DC.

6.Berthon, R & Bichara, M, (1975) Elektrostatičko razdvajanje potash oresa, Patent SAD-a # 3,885,673.

7.Marke, L, Beier, P, & Stahl, Ja (2005) Elektrostatičko razdvajanje, Wiley‐VCH verlag, GmbH & Co.

8.Fraas, F (1962) Elektrostatičko odvajanje granularnih materijala, Biro mina SAD-a, Bulletin 603.

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

10.Lindley, K & Rowson, N (1997) Faktori pripreme hrane za hranu za hranu koja utiču na efikasnost elektrostatičkog razdvajanja, Magnetsko i električno razdvajanje, maramicu 8 pp 161‐173.

11.Inkulet, Ja (1984) Elektrostatičko odvajanje minerala, Elektrostatika i elektrostatička aplikacija serija, Research Studies Press, Ltd, John Wiley & Sinovi, Inc.

12.Feasby, D (1966) Free‐Fall Electrostatic Separation of Phosphate and Calcite Particles, Laboratorija za istraživanje minerala, Laboratorijski brojevi. 1869, 1890, 1985, 3021, i 3038, knjiga 212, Izvještaj o napretku.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumatic Transport, Triboelektrična beneficija za industriju fosfata Floride, Florida Institute of Phosphate Research, Ne publikacije. 02‐149‐201, Prosinac.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Triboelektrični naboj, Elektrofizička svojstva i električna beneficija Potencijal hemijski tretiranog Feldspara, Kvarc, i Wollastonite, Magnetsko i električno razdvajanje, maramicu 11, no 1‐2 pp 9‐32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Utjecaj površinskih efekata na Elektrostatski odvajanje cirkon i rutil, 6 međunarodni teških minerala konferencije, Južne afričke zavod za rudarstvo i metalurgiju.

16.Čelik, M i Jašar, E (1995) Utjecaj Temperature i nečistoća na Elektrostatski odvajanje bor materijala, Minerali inženjering, maramicu. 8, Ne. 7, PP. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) Bilješke na sušenje Elektrostatski odvajanje čestica, AIME Tec. Pivnica 2257, Studeni.

18.NML (2004) Beneficiation barita niskog stupnja (Rezultati pilot postrojenja), Završno izvješće, Nacionalnih laboratorija metalurškog, Jamshedpur Indije, 831 007

13