گسترش برنامه های کاربردی در جدایی تریبو الکتریک خشک مواد معدنی

گسترش برنامه های کاربردی در Triboelectric خشک

جداسازی مواد معدنی

جیمز D. Bittner, کایل P. فلین, و فرانک J. هراچ

ST تجهیزات & فناوری LLC, مهاجرانی ماساچوست 02494 ایالات متحده آمریکا

تلفن: +1-781-2300, ایمیل: jbittner@titanamerica.com

چکيده

ST تجهیزات & تکنولوژی, LLC (STET) یک سیستم پردازش بر اساس جداسازی کمربند triboelectrostatic ایجاد کرده است که صنعت فرآوری مواد معدنی را فراهم می کند وسیله ای برای مواد خوب با تکنولوژی کاملا خشک. در مقایسه با دیگر فرآیندهای جداسازی الکترواستاتیک که به طور معمول به ذرات بیشتر از ۷۵ μm در اندازه محدود, triboelectric جدا کننده کمربند است ایده آل برای جدایی بسیار خوب مناسب (<1μm) به نسبتا درشت (300μm) ذرات با توان عملیاتی بسیار بالا. جداسازی چند مرحله ای با راندمان بالا از طریق شارژ داخلی/شارژ و نتایج بازیافت در تفکیک های بسیار برتر است که می تواند با یک جداساز triboelectrostatic یک مرحله ای معمولی به دست آید. تکنولوژی جداکننده کمربند triboelectric برای جدا کردن طیف گسترده ای از مواد از جمله مخلوط شیشه ای aluminosilicates کربن استفاده شده, کلسیت و کوارتز, تالک/مگنزیت, و باریت/کوارتز. مقایسه اقتصادی با استفاده از جداسازی کمربند triboelectrostatic در مقابل شناوری معمولی برای باریت / جدایی کوارتز نشان می دهد که مزایای استفاده از پردازش خشک برای مواد معدنی.

کلید واژه ها: مواد معدنی, جدایی خشک, سولفات باریم طبیعی, triboelectrostatic شارژ, جدا کمربند, خاکستر

مقدمه

عدم دسترسی به آب شیرین تبدیل شدن به عامل اصلی موثر بر امکان سنجی پروژه های معدنی در سراسر جهان. به گفته هوبرت فلمینگ, مدیر سابق جهانی آب هچ, "از تمام پروژه های معدنی در جهان است که باید یا شده متوقف یا آهسته در سال گذشته،, آن شده است, در تقریبا 100% از موارد, نتیجه از آب, به صورت مستقیم یا غیر مستقیم "Blin (2013). روش های خشک فرآوری مواد معدنی پیشنهاد راه حلی برای این مشکل بلندی.

روش جدا مرطوب مانند شناوری کف کردن نیاز به افزودن مواد شیمیایی است که باید با خیال راحت به کار گرفته و از در یک روش سازگار با محیط زیست مسئول دفع. ناچار این کار با امکان ندارد 100% سطل آب, نیاز به دفع حداقل بخشی از آب فرایند, به احتمال زیاد حاوی مقدار بسیار کم از مواد شیمیایی.

روش های خشک مانند الکترواستاتیک جدایی از بین بردن نیاز به آب شیرین, و پتانسیل کاهش هزینه. یکی از امیدوار کننده ترین تحولات جدید در جداسازی مواد معدنی خشک ، جدا کننده کمربند triboelectrostatic است. این تکنولوژی تا به گسترش محدوده اندازه ذرات به ذرات ظریف از فن آوری های متعارف الکترواستاتیک جدایی است, را در محدوده که در آن تنها شناوری در گذشته موفق بوده است.

1

شکل 2. جزئیات جدايی

فرایند کاملا خشک است, نیاز به هیچ مواد اضافی و بدون ضایعات آب یا هوا تولید گازهای گلخانه ای را تولید می کند. در مورد کربن از خاکستر جداسازی, شامل مواد بازیافت شده از خاکستر در محتوای کربن به سطح مناسب برای استفاده به عنوان برای مواد افزودنی پوزولانی در بتن کاهش می یابد, و کسری کربن بالا است که می توانید در برق تولید گیاه سوخته. استفاده از هر دو جریان محصول را فراهم می کند 100% راه حل برای مشکلات دفع خاکستر.

جدا کننده کمربند triboelectrostatic نسبتا جمع و جور است. ماشین طراحی شده برای پردازش 40 تن در هر ساعت در حدود 9.1 متر (30 فوت) طولانی, 1.7 متر (5.5 مربع.) گسترده و 3.2 متر (10.5 مربع.) بلند. تعادل مورد نیاز گیاه شامل سیستم های انتقال مواد خشک و از جدا کننده. درحد سیستم اجازه می دهد تا انعطاف پذیری در طراحی نصب و راه اندازی.

شکل 3. جدا کننده کمربند تجاری triboelectrostatic

نسبت به سایر فرایندهای جداسازی الکترواستاتیک

تکنولوژی جداسازی کمربند triboelectrostatic تا حد زیادی گسترش می یابد ، طیف وسیعی از مواد است که توسط فرآیندهای الکترواستاتیک قابل پردازش. فرآیندهای معمول الکترواستاتیک تکیه می کنند تفاوت های الکتريکی مواد جدا می شود. در این فرآیند, مواد بر اساس درام یا بشقاب به طور معمول پس از مواد ذرات شارژ منفی توسط يونيزاسيون تاج ترشحات باید تماس بگیرید. مواد رسانا شارژ خود را به سرعت از دست خواهد داد و از درام پرتاب. مواد غیر رسانا همچنان به درام جذب می شود از آنجا که

3

شارژ به آرامی پراکنده خواهد شد و سقوط خواهد کرد و یا از درام پس از جدایی از مواد انجام خار. این فرآیندها به دلیل تماس مورد نیاز هر ذره به درام یا صفحه ، در ظرفیت محدود می شوند. اثربخشی این تماس فرآیندهای شارژ نیز به ذرات در مورد محدود 100 μm یا بیشتر در اندازه به دلیل هر دو نیاز به تماس با صفحه پایه و دینامیک جریان ذرات مورد نیاز. ذرات با اندازه های مختلف نیز پویایی جریان های مختلف به علت اثرات اینرسیایی و در جدایی تخریب منجر خواهد شد. نمودار زیر (شکل 4) ویژگی های اساسی این نوع تفکیک کننده را نشان می دهد.

شکل 4. درام جدا کننده الکترواستاتیک "سالمند (2003)"

جداسازی triboelectrostatic به تفکیک رسانا محدود نمی شود / مواد غیر رسانا اما به پدیده شناخته شده از انتقال اتهام با تماس با اصطکاک مواد با شیمی سطحی متفاوت بستگی دارد. این پدیده در چندین دهه از پروسه های جداسازی آزاد "پاییز" استفاده شده است.. چنین فرایندی در شکل نشان داده می شود 5. اجزای مخلوط ذرات اول اتهامات مختلف توسط تماس با سطح فلز یا توسعه, و یا با تماس با ذرات به ذرات در بستر سيال تغذیه دستگاه. به عنوان ذرات از طریق میدان الکتریکی در منطقه الکترود, ذرات هر مسیر به سمت الکترود شارژ مخالف حاکی است. پس از فاصله معینی, سطل های جمع آوری برای جدا کردن جریان ها به کار گرفته می شوند. نصب معمولی نیاز به چند مرحله جدا کننده با بازیافت کسری متوسط. برخی از دستگاه ها از یک جریان ثابت گاز برای کمک به انتقال ذرات از طریق منطقه الکترود استفاده می کنند.

4

شکل 5. "سقوط آزاد" جداکننده تریبو هتراستاتیک

این نوع از جداکننده سقوط آزاد همچنین دارای محدودیت در اندازه ذرات از مواد است که می تواند پردازش. جریان درون منطقه الکترود باید کنترل شود تا اغتشاش به حداقل رسد تا از «اسمیرینگ» جدایی جلوگیری شود. خط سیر ذرات ریز بیشتر از آشفتگی ناشی می شود ، زیرا نیروهای از کشیدن آیرودینامیکی بر روی ذرات ریز بسیار بزرگتر از نیروهای گرانشی و الکترواستاتیک هستند. ذرات بسیار ریز نیز از تمایل به جمع آوری در سطح الکترود و باید برخی از روش حذف. ذرات کمتر از 75 μm نمی تواند به طور موثر از هم جدا.

محدودیت دیگری است که ذرات بارگذاری در منطقه الکترود باید برای جلوگیری از اثرات فضای اتهام کم, که در محدود کردن سرعت پردازش. انتقال مواد از طریق منطقه الکترود ذاتا منجر به جداسازی تک مرحله ای, از آنجا که هیچ امکان وجود دارد برای دوباره شارژ ذرات. از این رو, سیستم های چند مرحله ای برای بهبود میزان جداسازی از جمله شارژ مجدد مواد با تماس بعدی با دستگاه شارژ مورد نیاز است. در نتیجه حجم تجهیزات و پیچیدگی را افزایش می دهد بر این اساس.

در مقایسه با دیگر فرآیندهای موجود جدایی الکترواستاتیک, triboelectrostatic جدا کننده کمربند است ایده آل برای جدایی بسیار خوب مناسب (<1 μm) به نسبتا درشت (300μm) مواد با توان عملیاتی بسیار بالا. شارژ ذرات triboelectric برای طیف گسترده ای از مواد موثر است و تنها نیاز به ذرات--تماس با ذرات. شکاف کوچک, میدان الکتریکی بالا, شمارنده جریان فعلی, عملکرد قوی ذرات ذره ای و خود تمیز کردن تسمه بر روی الکترودها ، از ویژگی های مهم جدا کننده. جداسازی چند مرحله ای با کارایی ‐ از طریق شارژ / شارژ و نتایج بازیافت داخلی در تفکیک به مراتب برتر و موثر بر روی مواد خوب است که می تواند در همه توسط تکنیک های متعارف از هم جدا نیست.

5

کاربردهای جداسازی کمربند TRIBOELECTROSTATIC

خاکستر

Triboelectrostatic فن آوری جداسازی کمربند برای اولین بار صنعتی به پردازش زغال سنگ خاکستر پرواز در استفاده 1995. برای پرواز خاکستر نرم افزار, فن آوری در جدا کردن ذرات کربن از احتراق ناقص زغال سنگ موثر بوده است, از ذرات معدنی آلونوسیلیکات شیشه ای در خاکستر پرواز. فن آوری شده است در قادر به بازیافت از flyash غنی از مواد معدنی به عنوان جایگزینی سیمان در تولید بتن. از 1995, 19 جدا کننده کمربند triboelectrostatic شده اند عامل در ایالات متحده آمریکا, کانادا, بریتانیا, و لهستان, پردازش بیش از 1,000,000 تن از خاکستر پرواز سالانه. این تکنولوژی در حال حاضر نیز در آسیا با اولین جداکننده نصب شده در کره جنوبی این سال. تاریخچه صنعتی از جدایی خاکستر در جدول ذکر شده است 1.

جدول 3. نمونه, جداسازی مواد معدنی با استفاده از جداسازی کمربند triboelectrostatic

استفاده از جدا کننده کمربند triboelectrostatic نشان داده شده است به طور موثر بسیاری از مخلوط مواد معدنی. از آنجا که جدا کننده می تواند مواد با اندازه ذرات از حدود پردازش 300 میکرومتر به کمتر از 1 μm, و جداسازی triboelectrostatic برای مواد عایق و رسانا موثر است, این تکنولوژی تا حد زیادی گسترش طیف وسیعی از مواد قابل اجرا بیش از جداکننده های الکترواستاتیک معمولی. از آنجا که فرایند triboelectrostatic به طور کامل خشک, استفاده از آن را حذف نیاز به خشک کردن مواد و دست زدن به ضایعات مایع از فرآیندهای شناوری.

هزینه جداسازی کمربند TRIBOELECTROSTATIC

نسبت به شناوری معمولی برای باریت

مطالعه تطبیقی هزینه توسط STET سفارش و انجام شده توسط شرکت Soutex. Soutex یک شرکت مهندسی مبتنی بر کبک کانادا با تجربه گسترده در هر دو طرح و ارزیابی فرایند جداسازی و طراحی الکترواستاتیک مرطوب است. این مطالعه با هدف مقایسه هزینه های سرمایه و عملکرد فرآیند جداسازی کمربند triboelectrostatic به شناوری کف معمولی برای بهره برداری از سنگ باریت با درجه پایین. هر دو فن آوری باریت با حذف مواد جامد با چگالی کم ارتقاء, عمدتا کوارتز, برای تولید یک موسسه نفت آمریکا (API) باریت درجه حفاری با SG بیشتر از 4.2 g/ml. نتایج فلوتاسیون بر اساس مطالعات کارخانه آزمایشی انجام شده توسط آزمایشگاه ملی متالورژیک هند "NML (2004)". نتایج جداسازی کمربند triboelectrostatic بر اساس مطالعات پایلوت گیاه با استفاده از سنگ های تغذیه مشابه. مطالعه تطبيقي اقتصادي شامل توسعه فلوورق, موازنه مواد و انرژی, اندازه تجهیزات عمده و نقل قول برای هر دو فلوتاسیون و تریبوآلکتروستاتیک کمربند فرایندهای جداسازی. پایه ای برای هر دو صفحه flowsheets است, پردازش 200,000 t/y از باریت با SG 3.78 برای تولید 148,000 t/y از محصول درجه باریت حفاری با SG 4.21 g/ml. برآورد فرایند فلوتاسیون هیچ هزینه ای برای آب فرایند را شامل نمی شود, یا تصفیه آب.

Flowsheets توسط Soutex برای فرایند فلوتاسیون باریت تولید شد (شکل 6), و فرآیند جداسازی کمربند triboelectrostatic (شکل 7).

8

شکل 6 فرآیند شناوری باریت flowsheet

9

شکل 7 فرآیند جداسازی تسمه triboelectrostatic باریت به روش فلوشیت

پایان نامه های flowsheets را شامل نمی شود سنگ شکن خام سیستم, که به هر دو تکنولوژی مشترک است. خوراک سنگزنی برای مورد شناوری با استفاده از آسیاب توپ پالپ مرطوب با طبقه بندی گردباد انجام. اشتراک سنگ زنی برای مورد جدا کمربند triboelectrostatic با استفاده از یک خشک انجام می شود, آسیاب غلطکی عمودی با طبقه بندی دینامیکی انتگرال.

فلوورق جداسازی کمربند triboelectrostatic ساده تر از شناوری. جداسازی کمربند تریبوئلکتواستاتیک در یک مرحله بدون اضافه شدن هر گونه واکنشگر شیمیایی به دست می آورد, در مقایسه با فلوتاسیون سه ‐ با اسید اولئیک مورد استفاده به عنوان یک جمع کننده برای باریت و سیلیکات سدیم به عنوان یک افسردگی برای گانگو سیلیکا. فلوانت نیز به عنوان معرف برای ضخیم شدن در مورد شناوری باریت اضافه. بدون تجهیزات آبگیری و خشک کردن برای جداسازی کمربند triboelectrostatic مورد نیاز است, در مقایسه با غلظت دهنده, فیلتر پرس, و خشک کن های دوار مورد نیاز برای فرایند شناوری باریت.

10

مراجع

1.Blin, پ & دیون‐رتگا, A (2013) بالا و خشک, مجله CIM, ج. 8, خیر. 4, ص. 48‐51.

2.سالمند, J. & یان, E (2003) eForce.‐ جدیدترین نسل جداکننده الکترواستاتیک برای صنعت ماسه های معدنی, کنفرانس مواد معدنی سنگین, ژوهانسبورگ, موسسه آفریقای جنوبی معدن و متالورژی.

3.منوچهری, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), مروری بر روش های جداسازی الکتریکی, بخش 1: جنبه های اساسی, مواد معدنی & پردازش متالورژی, ج 17, خیر. 1 ص 23 - 36.

4.منوچهری, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), مروری بر روش های جداسازی الکتریکی, بخش 2: ملاحظات عملی, مواد معدنی & پردازش متالورژی, ج 17, خیر. 1 pp 139‐ 166.

5.سوزان, J (1985) پتاس, فصل در حقایق و مشکلات معدنی: 1985 نسخه, دفتر معادن ایالات متحده آمریکا, واشنگتن دی سی.

6.Berthon, R & Bichara, M, (1975) جداسازی الکترواستاتیک سنگ های پتاس, ایالات متحده آمریکا ثبت اختراع # 3,885,673.

7.مارک های, L, Beier, پ, & استال, من (2005) جداسازی الکترواستاتیک, وایلی‐VCH verlag, Gmbh & شرکت.

8.Fraas, F (1962) جداسازی الکترواستاتیک مواد گرانول, دفتر معادن ایالات متحده, بولتن 603.

9.Fraas, F (1964), پیش تصفیه مواد معدنی برای جداسازی الکترواستاتیک, ایالات متحده ثبت اختراع 3,137,648.

10.لیندلی, K & Rowson, N (1997) عوامل آماده سازی خوراک بر کارایی جداسازی الکترواستاتیک, جداسازی مغناطیسی و الکتریکی, ج 8 pp 161‐173.

11.کابوس, من (1984) جداسازی مواد معدنی الکترواستاتیک, سری الکترو استاتیک و الکترواستاتیک, تحقیقات مطبوعات, گیم, جان ویلی & پسران, شرکت.

12.Feasby, D (1966) جداسازی ‐ ذرات فسفات و کلسیت آزاد, آزمایشگاه تحقیقات مواد معدنی, آزمایشگاه های Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, و 3038, کتاب 212, گزارش پیشرفت.

13.Stencel, J & جیانگ, ایکس (2003) حمل و نقل پنوماتیک, Triboelectric در مورد صنعت در فلوریدا فسفات, موسسه تحقیقات فسفات فلوریدا, نشريه شماره. 02‐149‐201, دسامبر.

14.منوچهری, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), شارژ triboelectric, ویژگی های الکتروفیزیکی و پتانسیل های الکتریکی شیمیایی در فلدسپار درمان شده, کوارتز, و Wollastonite, جداسازی مغناطیسی و الکتریکی, ج 11, no 1‐2 pp 9‐32.

15.ونتر, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) تأثير سطوح بر جداسازي الكترواستاتيك زیرکون و روتیل, ششمین کنفرانس بین المللی مواد معدنی سنگین, موسسه آفریقای جنوبی معدن و متالورژی.

16.چیلیک, م و یاسار, E (1995) اثر دما و ناخالصی بر جداسازی الکترواستاتیک مواد بور, مهندسی مواد معدنی, ج. 8, خیر. 7, ص. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) یادداشت ها در مورد خشک کردن برای جداسازی الکترواستاتیک از ذرات, AIME Tec. میخانه 2257, نوامبر.

18.NML (2004) از باریت با درجه پایین (پایلوت نتایج کارخانه), گزارش نهایی, آزمایشگاه ملی متالورژی, Jamshedpur هند, 831 007

13