Rozšíření aplikací v suché Triboelektrický oddělení nerostů

Rozšíření aplikací v sušině Triboelektrický

Oddělení nerostů

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

St. zařízení & Technologie LLC, Needham, Massachusetts 02494 SPOJENÉ STÁTY AMERICKÉ

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

ABSTRAKT

St. zařízení & Technologie, LLC (STET) vyvinula systém zpracování založený na oddělení triboelektrostatických pásů, který poskytuje průmyslu zpracování nerostných surovin prostředky k tomu, aby se jemné materiály podobaly zcela suché technologii. Na rozdíl od jiných elektrostatické separační procesy, které jsou obvykle omezeny na částice větší než 75μm ve velikosti, Triboelektrický pásový separátor je ideální pro oddělení velmi jemné (<1Μm) až středně hrubá (300Μm) částice s velmi vysokou propustností. Vysoce účinné vícestupňové oddělení prostřednictvím interního nabíjení/dobíjení a recyklace má za následek mnohem vynikající separace, které lze dosáhnout konvenčním jednostupňovým trioelektrostatickým separátorem volného pádu. Triboelektrický pás oddělovač technologie byla použita k oddělení širokou škálu materiálů včetně směsí sklovité hlinitokřemičitany/uhlíku, vápenec/quartz, mastek/magnezit, a barytu/quartz. Ekonomické srovnání použití separace triboelektrostatického pásu oproti konvenční flotaci pro baryty / Quartz rozdělení znázorňuje výhody suchého zpracování minerálů.

Klíčová slova: minerály, suchý separační, barytu, triboelektrostatické nabíjení, pásový separátor, Popílek

ÚVOD

Nedostatečný přístup k čerstvé vodě se stává významným faktorem ovlivňující proveditelnost důlních projektů po celém světě. Podle Hubert Fleming, bývalý ředitel globální pro šrafování vody, "Ze všech důlních projektů ve světě, který přestal nebo se zpomalil v uplynulém roce, už je to, v téměř 100% případů, v důsledku vody, buď přímo nebo nepřímo"Blin (2013). Suché minerální zpracování metody nabízejí řešení této rýsující se problém.

Metody obrábění za mokra, jako flotační pěna vyžadují přidání chemických činidel, které musí být zpracovány bezpečně a zlikvidován v ekologicky odpovědným způsobem. Nevyhnutelně není možné pracovat s 100% Recyklace vody, vyžadování likvidace alespoň části technologické vody, pravděpodobně obsahuje stopové množství chemických činidel.

Suché metody jako elektrostatické oddělování eliminuje potřebu pitné vody, a nabízí potenciál pro snížení nákladů. Jedním z nejslibnějších nových změn v suchých minerálních separacích je triboelektrostatický separátor pásu. Tato technologie rozšířila rozsah velikostí částic na jemnější částice než konvenční elektrostatickou separaci technologie, do oblasti, kde byla v minulosti úspěšné pouze flotační.

1

Obrázek 2. Detail oddělení zóny

Tento proces je zcela suchá, vyžaduje žádné další materiály a neprodukuje žádné odpadní vody nebo vzduchu emise. U uhlíku z popílku separace, Obnovená materiály se skládají z popílku sníženy na úroveň, které jsou vhodné pro použití jako Puzolánový příměsi do betonu v obsahu uhlíku, a zlomek vysokým obsahem uhlíku, které mohou být vypáleny na výrobu rostlinných elektřiny. Využití obou proudů produktu poskytuje 100% řešení problémů likvidace popílek.

Triboelektrostatický separátor pásu je relativně kompaktní. Stroj určený ke zpracování 40 tun za hodinu je přibližně 9.1 metrů (30 FT) dlouhá, 1.7 metrů (5.5 FT.) široký a 3.2 metrů (10.5 FT.) vysoká. Se skládá ze systémů zprostředkovat suchý materiál z oddělovač a nezbytnou rovnováhu rostlin. Kompaktnost systému umožňuje flexibilitu v provedení instalace.

Obrázek 3. Obchodní triboelektrostatický separátor pásu

V porovnání s jinými procesy elektrostatickou separaci

Triboelektrostatická technologie oddělování pásů výrazně rozšiřuje rozsah materiálů, které mohou být nárokem elektrostatickými procesy.. Nejčastěji používané elektrostatické procesy opírají o rozdílech v elektrické vodivosti materiálů, které mají být odděleny. V těchto procesech, materiál musí obrátit uzemněný válec nebo deska obvykle po materiálu, kterou částice mají záporný náboj ionizujícím korónového výboje. Vodivé materiály se baterie vybíjí rychle a být vyvolána z bubnu. Non‐conductive materiál je stále přitahován k bubnu od

3

rozptýlí pomaleji a bude klesat nebo kartáčovat z bubnu po oddělení od vedení materiálu. Tyto procesy jsou omezené kapacity vlivem požadovaný kontakt každé částice do bubnu nebo deska. Účinnost těchto kontaktu nabíjení procesy jsou také omezeny na částice o 100 Μm nebo větší velikostí kvůli nutnosti kontaktovat uzemněné desku a dynamiky toku požadované částice. Částice různých velikostí mají také různé toku dynamics inerciální vlivem a bude mít za následek horší oddělení. Následující diagram (Obrázek 4) ilustruje základní rysy tohoto typu oddělovač.

Obrázek 4. Drum elektrostatický odlučovač "starší (2003)"

Triboelektrostatické separace nejsou omezeny na separaci vodivých / Non‐Conductive materiály, ale závisí na dobře známý jev přenos náboje třecím kontaktem materiálů s odlišnými povrchová chemie. Tento jev byl použit v "volný pád" separačních procesů po desetiletí. Tento proces je znázorněn na obrázku 5. Složek směsi částic nejprve vyvinout různé poplatky podle kontaktu buď s kovovým povrchem, nebo za částice na částice kontakt ve fluidním loži krmení zařízení. Jak částice padají prostřednictvím elektrického pole v zóně elektrody, Každá částice trajektorie se odrazilo směrem k elektrodu opačného náboje. Po určité vzdálenosti, sběrných kontejnerech se používají k oddělení datových proudů. Typická instalace vyžadují více fází oddělovač s recyklaci druhořadou frakce. Některá zařízení používají stálý proud plynu usnadňující přemisťování částic pásmem elektrody.

4

Obrázek 5. "Volný pád" triboelectrostatic oddělovač

Tento typ oddělovače volného pádu má také omezení velikosti částic materiálu, které mohou být zpracovány. Tok v rámci zóny elektroda musí být kontrolován minimalizuje turbulence a nedošlo k "rozmazání" oddělení. Trajektorie jemných částic jsou více uskutečněné turbulence, protože aerodynamickými tažením sil na jemné částice jsou mnohem větší než gravitační a elektrostatické síly. Velmi jemné částečky také tendenci shromažďovat na povrchu elektrody a musí být odstraněny způsobem, který. Částice menší než 75 Nemohou být účinně odděleny μm.

Dalším omezením je, že částice načítání v pásmu elektroda musí být nízká, zabránit účinkům prostor zdarma, které omezují rychlost zpracování. Z podstaty materiálu procházející zóna elektroda má za následek oddělování single‐stage, vzhledem k tomu, neexistuje žádná možnost pro re‐charging částic. Proto, Multi‐Stage systémy jsou nezbytné pro zlepšení na stupeň oddělení včetně re‐charging materiálu v následném kontaktu s nabíjecí zařízení. Výsledné zařízení objemu a složitosti zvyšuje podle toho.

Na rozdíl od jiných dostupných elektrostatické separačních procesů, triboelektrostatický separátor pásu je ideální pro separaci velmi jemné (<1 Μm) až středně hrubá (300Μm) materiály s velmi vysokou propustností. Triboelektrický částic nabíjení je účinný pro širokou škálu materiálů a vyžaduje pouze částice – částice kontakt. Malá mezera, vysoké elektrické pole, proti proudu, energický particle‐particle agitace a self‐cleaning působení pásu na elektrody jsou důležité rysy oddělovač. Vysoká účinnost multi‐stage oddělení při nabíjení / dobíjení a vnitřní koš má za následek daleko lepší separace a je účinný na jemné materiály, které nemohou být odděleny vůbec konvenční techniky.

5

POUŽITÍ TRIBOELEKTROSTATICKÉHO ODDĚLOVÁNÍ PÁSŮ

Popílek

Triboelektrostatická technika separace pásů byla poprvé aplikovala průmyslově na zpracování popílku z spalování uhlí v 1995. Pro aplikaci popílek, technologie byla efektivní při oddělování částic ze spalování uhlí, z minerálních částic sklovité hlinitokřemičitanu v popílek. Tato technologie byla nápomocná při umožnění recyklace pošašky bohaté na nerostné suroviny jako náhrady cementu při výrobě betonu. Od 1995, 19 v USA působí triboelektrostatický separátory pásů, Kanada, VELKÁ BRITÁNIE, a Polsko, zpracování přes 1,000,000 tuny popílku ročně. Technologie je nyní také v Asii s první oddělovač nainstalován v Jižní Koreji letos. Průmyslové historie popílek separace je uvedena v tabulce 1.

Tabulka 3. Příklady, minerální výtažky s použitím triboelektrostatických separačních pásů

Použití triboelektrostatického separátoru pásu bylo prokázáno účinně profitovat mnoha minerálních směsí. Vzhledem k tomu, oddělovač může zpracovávat materiály s velikostí částic přibližně od 300 Μm až méně než 1 Μm, a triboelektrostatický separační materiál je účinný pro izolační i vodivé materiály, Tato technologie výrazně rozšiřuje rozsah použitelného materiálu nad konvenční elektrostatické odlučovače. Vzhledem k tomu, že triboelektrostatický proces je zcela suchý, využívání it eliminuje potřebu materiálu, sušení a odpadní vody, které zpracování z flotační procesů.

NÁKLADY NA TRIBOELEKTROSTATICKOU SEPARACI PÁSŮ

V porovnání s konvenční flotace pro barytu

Srovnávací cena studie byl pověřen STET a pod vedením Soutex Inc. Soutex je Quebec Kanada založena strojírenská firma s rozsáhlými zkušenostmi v mokré flotace a hodnocení procesu elektrostatickou separaci a design. Studie porovnávala kapitálové a provozní náklady procesu separace triboelektrostatických pásů s konvenční flotací pěny pro beneficiation nízké hospo-barytové rudy. Obě technologie upgradovat barytu odstraněním nízké hustoty těles, především křemen, k výrobě americký ropný institut (ROZHRANÍ API) vrtací stupeň barytu s SG větší než 4.2 g/ml. Výsledky flotace byly založeny na pilotních studiích rostlin provedených Indickou národní metaltalurgickou laboratoří "NML (2004)". Výsledky triboelektrostatických pásů oddělujících pásy byly založeny na studiích pilotních zařízení používajících podobné krmné rudy. Komparativní ekonomické studie zahrnovala vývoj v tisku, materiálové a energetické bilance, hlavní velikost i citace zařízení pro procesy separace flotace i triboelektrostatického pásu. Základem obou schématech je stejná, zpracování 200,000 t/y barytu krmivo s SG 3.78 k výrobě 148,000 t/y vrtání barytu výrobek s SG 4.21 g/ml. Odhad procesu flotace nezahrnovaly žádné náklady na provozní vody, nebo odpadních vod.

Schématech byly generovány Soutex procesu flotace barytu (Obrázek 6), a triboelektrostatický proces oddělování pásů (Obrázek 7).

8

Obrázek 6 V barytu flotační proces tisku

9

Obrázek 7 Proces separace barite triboelektrostatických pásů

Práce schématech nezahrnuje surové rudy, drcení systém, což je společné pro obě technologie. Krmné broušení pro případ flotace je dosaženo pomocí mokré celulózku míč s cyklonem třídění. Drcení posuvu pro případ triboelektrostatického separačních pásů se provádí pomocí suchého, vertikální mlýny s integrální dynamické třídění.

Triboelektrostatický vývojové diagramy separačních pásů jsou jednodušší než flotace. Separace triboelectostatického pásu je dosaženo v jedné fázi bez přidání jakýchkoli chemických činidel, ve srovnání s three‐stage flotační se používá jako sběratel barytu a křemičitanu sodného jako depresivní pro hlušiny oxidu křemičitého jako kyselina olejová. Vločkovač je také přidán jako činidla pro zahušťování v případě flotace barytu. Pro triboelektrostatický separaci pásů se nevyžaduje žádné zařízení pro odnapájení a sušení., ve srovnání s zahušťovadla, filtrační lisy, a rotační sušárny pro procesu flotace barytu.

10

ODKAZY

1.Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Vysoká a suchá, Časopis CIM, Vol. 8, Ne. 4, PP. 48‐51.

2.Starší, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Nejnovější generace elektrostatického separátoru pro průmysl minerálů, Konference o těžkých minerálech, Johannesburg, Jihoafrický institut hornictví a metalurgie.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg (Foressberg), K (2000), Přehled metod elektrickéseparace, Část 1: Základní aspekty, Minerály & Hutního zpracování, Vol 17, Ne. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg (Foressberg), K (2000), Přehled metod elektrickéseparace, Část 2: Praktické aspekty, Minerály & Hutního zpracování, Vol 17, Ne. 1 139. 166.

5.Searls, J (1985) Potaš, Kapitola v minerální fakta a problémy: 1985 Edition, Úřad doly Spojených států, Washington DC.

6.Berthon (Bertonová), R & Bichara, M, (1975) Elektrostatické oddělení potaše rud, Spojené státy patent # 3,885,673.

7.Značky, L, Beier, P, & Stahl, Já (2005) Elektrostatické oddělování, Wiley‐VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraas, F (1962) Elektrostatické oddělení granulovaných materiálů, Americký úřad pro doly, Bulletin 603.

9.Fraas, F (1964), Předúprava minerálů pro elektrostatické separace, Americký patent 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson (Posuzky, N (1997) Faktory přípravy krmiva ovlivňující účinnost elektrostatickéseparace, Magnetické a elektrické oddělení, Vol 8 161–173.

11.Inculet, Já (1984) Elektrostatické separace minerálů, Řada elektrostazista a elektrostatických aplikací, Výzkumné studie tisk, Ltd, Jan Wiley & Synové, Inc.

12.V případě, D (1966) Elektrostatické separace fosfátových a kalcitových částic ve volném pádu, Výzkumná laboratoř minerálních látek, Č. laboratoří. 1869, 1890, 1985, 3021, a 3038, Kniha 212, Zpráva o pokroku.

13.Štencel, J & Jiang, X (2003) Pneumatická doprava, Triboelectric Beneficiation pro floridský fosfátový průmysl, Floridský institut výzkumu fosfátů, Číslo publikace. 02‐149‐201, Prosinec.

14.Manouchehri, H, Chanumantha R, & Foressberg (Foressberg), K (2002), Triboelektrický náboj, Elektrofyzikální vlastnosti a elektrický Beneficiation potenciál chemicky ošetřeného živce, Křemen, a Wollastonite, Magnetické a elektrické oddělení, Vol 11, č. 1‐2 p.9‐32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Vliv povrchových vlivů na elektrostatickou separaci zirkonu a rutilu, 6. mezinárodní konference těžkých minerálních látek, Jihoafrický institut těžby a hutnictví.

16.Celik, M a Yasar, E (1995) Účinky teploty a nečistot na elektrostatickou separaci materiálů Boronu, Inženýrství minerálních látek, Vol. 8, Ne. 7, PP. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) Poznámky k sušení pro elektrostatickou separaci částic, AIME TEC. Hospoda 2257, Listopadu.

18.NML (2004) Beneficiation baritu s nízkým stupněm (výsledky zkušebního závodu), Závěrečná zpráva, Národní metalurgické laboratoře, Jamshedpur India, 831 007

13