Laieneva rakenduste kuiv Triboelectric eraldamine mineraalide

Rakenduste laiendamine kuivas triboelektrikus

Mineraalide eraldamine

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

ST seadmed & Technology OÜ, Needham, Massachusetts 02494 USA

Tel: +1‐781‐972‐2300, Meil: jbittner@titanamerica.com

ABSTRAKTNE

ST seadmed & Tehnoloogia, OÜ (STET) on välja töötanud triboelektrostaatilise vöö eraldamisel põhineva töötlemissüsteemi, mis annab mineraalide töötlemise tööstusele vahendid täiesti kuiva tehnoloogiaga peenmaterjalide oksüdeerida. Erinevalt teistest elektrostaatilistest eraldusprotsessidest, mis on tavaliselt piiratud osakestega, mille suurus on suurem kui 75 μm, triboelektriline vööeraldaja sobib ideaalselt väga peene eraldamiseks (<1μm) mõõdukalt jäme (300μm) väga suure läbilaskevõimega osakesed. Suure efektiivsusega mitmeastmeline eraldamine sisemise laadimise/laadimise ja ringlussevõtu abil toob kaasa palju paremad eraldused, mida on võimalik saavutada tavalise üheastmelise vabalangemisega triboelektrostaatilise eraldajaga.. Triboelectric vöö eraldaja tehnoloogiat on kasutatud erinevaid materjale, sh klaasjas aluminosilicates/tekitavad eraldi, kaltsiit/kvarts, Talk/magnesiit, barüüdi/jahvatatakse. Triboelektrostaatilise vöö eraldamise majanduslik võrdlus võrreldes tavalise flotatsiooniga bariidi puhul / kvarts eraldamine illustreerib seotud mineraalide kuiv tootmise eelised.

Märksõnad: mineraalid, kuiv eraldamine, barüüdi, triboelektrostaatiline laadimine, vöö eraldaja, veidi

SISSEJUHATUS

Puudub juurdepääs puhtale veele on saamas peamine tegur, mis mõjutab teostatavust kaevandamisprojektidele üle maailma. Vastavalt Hubert Fleming, endine maailma direktor luuk vee, "Ning kõik kaevandamisprojektidele maailmas, mis on peatunud või aeglustunud viimase aasta jooksul, See on olnud, aastal peaaegu 100% juhtudest, tingitud vee, kas otseselt või kaudselt" Blin (2013). Kuiv mineraalide töötlemise meetodid annavad selles ootuses probleemi.

Märg eraldamise meetodid nagu vaht flotatsiooni teel nõuavad Lisaks keemilised reaktiivid, mis tuleb käidelda ohutult ja säästvam viisil kõrvaldada. Paratamatult ei saa toimida nii 100% vee recycle, kõrvaldamine nõuab vähemalt osa protsessi vee, tõenäoliselt sisaldavad väikeses koguses keemilised reaktiivid.

Kuiv meetodeid, näiteks elektrostaatilised eraldamine kõrvaldab värske vesi, ning vähendada kulusid. Üks kõige lootustandvamaid uusi arenguid kuivade mineraalide eraldamisel on triboelektrostaatiline vöö eraldaja.. See tehnoloogia on laiendatud osakeste suuruse vahemik, et peenemad osakesed kui tavalise elektrostaatilise eraldamise tehnika, vahemikku, kus on ainult ujuvad edukalt varem.

1

Joonis 2. Eraldamine tsooni detail

Protsess on täiesti kuiv, ei ole täiendavaid materjale nõuab ja toodab mingit vee või õhuga emissiooni. Carbon: veidi värvilahutuse puhul, taaskasutatud materjalid koosnevad veidi vähendada süsiniku sisalduse tasemele sobiv pozzolanic segunemisest betooni, ja kõrge süsiniku osa, mida saab kirjutada kell elektri tootmise tehase. Mõlema toote voolu kasutamine pakub on 100% lendtuha kõrvaldamise probleemidele lahenduse.

Triboelektrostaatiline vööeraldaja on suhteliselt kompaktne. Masina töötlemiseks 40 tonni tunnis on ligikaudu 9.1 meetrit (30 meetri) pikk, 1.7 meetrit (5.5 jalga.) lai ja 3.2 meetrit (10.5 jalga.) kõrge. Vajalik tasakaal taim koosneb süsteemide edasi kuiva materjali ja sealt eraldaja. Süsteemi kompaktsus võimaldab paindlikkust paigalduskonstruktsioonides.

Joonis 3. Kaubanduslik triboelektrostaatiline vööeraldaja

Võrdlus teiste elektrostaatiliste eraldusprotsessidega

Triboelektrostaatilise vöö eraldamise tehnoloogia laiendab oluliselt materjalide valikut, mida saab elektrostaatiliste protsesside abil eraldada.. Kõige sagedamini kasutatavad elektrostaatilised protsessid tuginevad eraldavate materjalide elektrijuhtivuse erinevustele. Nendes protsessides, materjal peab kokku puutuma maandatud trumli või plaadiga tavaliselt pärast seda, kui ioniseeriva koroona tühjenemisega on materjaliosakesed negatiivselt laetud. Juhtivad materjalid kaotavad oma laengu kiiresti ja visatakse trumlist välja. Mittejuhtivat materjali köidab trummel jätkuvalt, kuna

3

laeng hajub aeglasemalt ja langeb või harjatakse trumlist pärast eraldumist juhtivast materjalist. Need protsessid on piiratud võimsusega, kuna iga osake on trumliga või plaadiga kokku puutunud.. Nende kontaktlaadimisprotsesside tõhusus piirdub ka umbes 100 μm või suurem, kuna on vaja võtta ühendust maandatud plaadiga ja vajaliku osakeste voolu dünaamikaga. Erineva suurusega osakestel on inertsiaalse toime tõttu ka erinev vooludünaamika ja need põhjustavad lagunenud eraldumist.. Järgmine skeem (Joonis 4) illustreerib seda tüüpi eraldaja põhijooni.

Joonis 4. Trummelelektaatiline eraldaja "Elder (2003)"

Triboelektrostaatilised eraldused ei piirdu juhtiva eraldamisega / mittejuhtivad materjalid, kuid sõltuvad tuntud laengu ülekandmise nähtusest erinevate pinnakeemiaga materjalide hõõrdumise kaudu. Seda nähtust on aastakümneid kasutatud "vabalangemise" eraldamisprotsessides.. Selline protsess on illustreeritud joonisel 5. Osakeste kiusegu komponentide esmalt arendada erinevat maksu kontakt kas metallist korpusega, või poolt osakeste osakeste keevkihis, söötmise seadmega ühendust võtta. Osakesed, mis kuuluvad läbi elektroodide ala elektriväli, poole vastupidine tasuta elektrood paindub iga osakese trajektoori. Pärast teatud vahemaa, kogumise aluste töötavad eraldi voogusid. Tüüpiline käitiste nõuda mitme eraldaja etappidel recycle võimaldavad sellest murruna. Mõne seadme abil püsivalt gaasi osakesed läbi elektroodide tsooni edastamine.

4

Joonis 5. "Vabalangemine" triboelektrostaatiline eraldaja

Seda tüüpi vabalanguses eraldaja on ka piirangud materjali, mida saab töödelda suurusele. Elektrooditsooni voolu tuleb kontrollida, et minimeerida turbulentsi, et vältida eraldamise "määrimist".. Peenosakeste trajektoori on rohkem tegeleks turbulentsi, kuna selle aerodünaamiline jõud lohistage peenosakeste on palju suurem kui gravitatsioonilise ja elektrostaatilised jõud. Väga peeneid osakesi ka tavaliselt koguda elektroodi pinnal ja praktiliselt teostatav mõne meetodi. Osakesed alla 75 μm ei saa tõhusalt eraldada.

Teine piirang on, et osakeste laadimine toimub elektroodi piirkonnas peab olema madal, et ruumi maksu mõju, mis piirata töötlemise kiirus. Materjali läbimine elektrooditsoonist toob oma olemuselt kaasa üheastmelise eraldumise, kuna osakeste uuesti laadimise võimalust ei ole. Seetõttu, eraldamise astme parandamiseks on vaja mitmeastmelised süsteemid, sealhulgas materjali uuesti laadimine, kui need puutuvad kokku laadimisseadmega. Saadud seadmete mahtu ja keerukust suurendab vastavalt.

Erinevalt saadaval elektrostaatilise eraldamise protsessid, triboelektrostaatiline vööeraldaja sobib ideaalselt väga peene eraldamiseks (<1 μm) mõõdukalt jäme (300μm) väga kõrge läbilase materjalid. Triboelektriline osakeste laadimine on efektiivne paljude materjalide jaoks ja nõuab ainult osakeste kokkupuudet osakestega. Väike lõhe, kõrge elektriväli, vastuvoolu vool, vöö jõuline osakeste ja osakeste agitatsioon ja isepuhastuv toime elektroodidel on eraldaja kriitilised omadused. Kõrge efektiivsusega mitmeastmeline eraldamine laadimise teel / laadimine ja sisemine ringlussevõtt toob kaasa palju paremad eraldused ja on tõhus peenete materjalide korral, mida tavapäraste tehnikatega ei saa üldse eraldada.

5

TRIBOELEKTROSTAATILISE VÖÖ ERALDAMISE RAKENDUSED

Veidi

Triboelektrostaatilise vöö eraldamise tehnoloogiat rakendati esmakordselt tööstuslikult söe põletamise lendtuha töötlemiseks 1995. Lendtuha pealekandmiseks, tehnoloogia on olnud tõhus süsinikuosakeste eraldamisel söe mittetäielikust põlemisest, klaasjast alumiiniumoksiidi mineraalosakestest lendtuhas. Tehnoloogia on aidanud kaasa mineraalirikka kärbeste taaskasutamisele tsemendiasendajana betoonitootmises.. Alates 1995, 19 USA-s on tegutsenud triboelektrostaatilise vöö eraldajad, Kanada, UK, ja Poola, töötlemine üle 1,000,000 tonni lendtuhka aastas. Tehnoloogia on nüüd ka Aasias, kus esimene eraldaja paigaldati Sel aastal Lõuna-Koreasse. Lendtuha eraldamise tööstusajalugu on loetletud tabelis 1.

Tabel 3. Näited, mineraalide eraldamine triboelektrostaatilise vöö eraldamisel

On tõestatud, et triboelektrostaatilise vööeraldaja kasutamine on tõhusalt kasulik paljudele mineraalsegudele.. Kuna eraldaja saab töödelda materjali osakeste suurused alates umbes 300 μm kuni vähem kui 1 μm, ja triboelektroostiline eraldamine on efektiivne nii isoleerivate kui ka juhtivmaterjalide puhul, tehnoloogia oluliselt laiendab valikut korral materjali üle tavalise elektrostaatilise eraldajad. Kuna triboelektrostaatiline protsess on täiesti kuiv, kasutamist, kaob vajadus materjali kuivatamine ja vedelate jäätmete käitlemise ujuvad tekkivas.

TRIBOELEKTROSTAATILISE VÖÖ ERALDAMISE KULUD

Võrreldes tavapäraste ujuvad barüüdi

Võrdleva kuluuuringu tellis STET ja viis läbi Soutex Inc. Soutex on Kanada Quebec põhineb ettevõte kellel on suur kogemus nii märg ujuvad ja elektrostaatilised eraldamise protsessi hindamine ja disain. Uuringus võrreldi triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsessi kapitali- ja tegevuskulusid tavapärase vahutuspõrkega madala kvaliteediga paljaste maagi katmiseks.. Mõlema tehnoloogia upgrade on barüüdi eemaldamise madala tihedusega tahke aine, peamiselt kvarts, toota American Petroleum Institute (API) Puur koos suurem kui SG klassi barüüdi 4.2 g/ml. Flotatsiooni tulemused põhinesid India riikliku mettalurgical laboratory "NML" poolt läbi viidud piloottaimede uuringutel (2004)". Triboelektrostaatilise vöö eraldamise tulemused põhinesid katsetaimede uuringutel, milles kasutati sarnaseid söödamake. Võrdlev majandusuuring hõlmas voolehe arendamist, materjali ja energia, peamised seadmete suurused ja noteering nii flotatsiooni kui ka triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsesside jaoks. Mõlemad mahutitena on sama, töötlemine 200,000 t/a SG toita rohkesti 3.78 toota 148,000 t/a puurimine hinne barüüdi toote SG 4.21 g/ml. Flotatsiooni protsessi hinnang ei hõlma kulusid protsessi vee, või vee töötlemiseks.

Mahutitena pärinevad Soutex barüüdi ujuvad protsessi (Joonis 6), ja triboelektrostaatilise vöö eraldamise protsess (Joonis 7).

8

Joonis 6 Barüüdi ujuvad protsessi graafiku

9

Joonis 7 Bariidi triboelektrostaatiline vöö eraldamise protsessi vooleht

Teesid mahutitena ei sisalda toores maagi purustamine süsteemi, mis on ühine nii tehnoloogiad. Sööda lihvimine ujuvad juhtumi puhul on saavutatud kasutades märg uusinvesteering palli mille tsüklon klassifitseerijale. Triboelektrostaatilise vöö eraldamise korpuse sööda lihvimine toimub kuiva, vertikaalne rull mill lahutamatu dünaamiline klassifitseerijale koos.

Triboelektrostaatiline vöö eraldamise vooleht on lihtsam kui flotatsioon. Triboelektostaatilise vöö eraldamine saavutatakse ühes etapis ilma keemilisi reaktiive lisamata, võrreldes kolmeastmelise flotatsiooniga oleiinhappega, mida kasutatakse bariidi ja naatriumsilikaadi kogujana ränidioksiidi gangue depressandina. A flokulandina.* lisatakse reaktiivi paksenemine barüüdi ujuvad juhul. Triboelektrostaatilise vöö eraldamiseks ei ole vaja veetus- ja kuivatusseadmeid, võrreldes paksendid, filter pressid, ja pöörlevad kuivatid vajatakse barüüdi ujuvad protsessi.

10

VIITED

1.Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Kõrge ja kuiv, CIM ajakiri, Vol. 8, Ei. 4, PP. 48‐51.

2.Vanem, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Mineraalide liivatööstuse elektrostaatilise eraldaja uusim põlvkond, Raskete mineraalide konverents, Johannesburg, Lõuna-Aafrika mäetööstuse ja metallurgia.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), Elektrilise eraldamise meetodite läbivaatamine, Osa 1: Aluspõhimõtteid, Mineraalid & Metallurgiline töötlemine, Vol 17, Ei. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Elektrilise eraldamise meetodite läbivaatamine, Osa 2: Praktilised kaalutlused, Mineraalid & Metallurgiline töötlemine, Vol 17, Ei. 1 pp 139‐ 166.

5.Searls, J (1985) Kaaliumkloriidi, Peatükk mineraalse faktid ja probleemid: 1985 Väljaanne, USA rahvaloendusbüroo kaevanduste, Washington DC.

6.Berthon, R & Bichara, M, (1975) Elektrostaatilised eraldamine kaaliumkloriidi kaevandamine, USA patendi # 3,885,673.

7.Brändid, L, Beier, P, & Stahl, Ma (2005) Elektrostaatilised eraldamine, Wiley‐VCH verlag, GmbH & Co.

8.Fraas, F (1962) Elektrostaatilised eraldamine abrasiivsed materjalid, USA Bureau of Mines, Bülletään 603.

9.Fraas, F (1964), Mineraalide elektrostaatilise lahuselu eeltöötlus, Lähemalt sellest 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson, N (1997) Sööda ettevalmistamine elektrostaatilise eraldamine tõhusust mõjutavad tegurid, Magnetvälja ja elektriseadmete eraldamine, Vol 8 lk 161–173.

11.Inculet, Ma (1984) Elektrostaatilised maavarade eraldamine, Electrostatics ja elektrostaatilised taotluste seeria, Teadus uuringud Press, OÜ, John Wiley & Pojad, Inc.

12.Feasby, D (1966) Fosfaadi ja kaltsiidiosakeste vabalangus elektrostaatiline eraldamine, Mineraalide Research Laboratory, Labs nr. 1869, 1890, 1985, 3021, ja 3038, raamat 212, Eduaruanne.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumaatiline transport, Triboelectric Beneficiation Florida fosfaadi tööstusele, Florida fosfaadi instituudi teadustöö, Avaldamise nr. 02‐149‐201, Detsember.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Triboelectric tasuta, Electrophysical omadused ja elektri Beneficiation võimalike ning keemiliselt töödeldud päevakivi, Kvarts, ja Wollastonite, Magnetvälja ja elektriseadmete eraldamine, Vol 11, no 1-2 pp 9-32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Mõju pinnaefekte tsirkoon ja rutiili elektrostaatilise eraldamine, 6. rahvusvaheline raskete mineraalide konverents, Lõuna-Aafrika instituudi kaevandus- ja metallurgia.

16.Celik, M ja Yasar, E (1995) Temperatuuri ja lisandite mõju elektrostaatilise boori materjalide eraldamine, Inseneri mineraalid, Vol. 8, Ei. 7, PP. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) Märkused kuivatamise kohta elektrostaatiliseks eraldamiseks osakestest, AIME EÜ asutamislepingu. Pubi 2257, November.

18.NML (2004) Beneficiation madala kvaliteediklassi rohkesti (tehases tulemused), Lõpparuanne, Riigi metallurgiline laboratoorse, Jamshedpur India, 831 007

13