Laajentaa sovellusten kuiva Triboelectric erottaminen mineraalien

Laajentaa sovellusten kuiva Triboelectric

Erottaminen mineraalien

James D. Bittner, Jouni pietiläinen. Flynn, ja Frank J. Hrach

ST laitteet & Technology LLC, Needham, Massachusetts 02494 YHDYSVALLAT

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

TIIVISTELMÄ

ST laitteet & Tekniikka, LLC (STET) on kehittänyt triboelektrostaattiseen hihnan erotteluun perustuvan käsittelyjärjestelmän, joka tarjoaa mineraalien jalostusteollisuudelle keinon tehdä hienojakoisia materiaaleja täysin kuivalla tekniikalla. Toisin kuin muita Sähköstaattinen erottaminen prosesseja, jotka ovat yleensä vain yli 75μm kokoisia hiukkasia, triboelectric vyö erotin soveltuu erinomaisesti erottaminen erittäin hieno (<1Μm) jotta kohtalaisen karkea (300Μm) hiukkaset, joiden erittäin korkea suorituskyky. Korkea hyötysuhde monivaiheinen erottelu sisäisen latauksen/latauksen ja kierrätyksen avulla johtaa paljon parempiin erotteluihin, jotka voidaan saavuttaa perinteisellä yksivaiheisen vapaan putoamisen triboelektrostaattierottimella. Triboelectric vyö erotin teknologiaa on käytetty eri monenlaisia materiaaleja, mukaan lukien lasimainen aluminosilikaatit/hiili, kalsiitti/quartz, talkki ja magnesiitti, ja baryyttia/quartz. Triboelektrostaattisen vyön erottelun ja bariitin tavanomaisen kellunnan taloudellinen vertailu / Quartz erottaminen kuvaa kuiva jalostettaviksi kivennäisaineita edut.

Avainsanat: kivennäisaineita, kuiva erottaminen, baryyttia, triboelektrostaattinen lataus, vyö erotin, lentotuhka

JOHDANTO

Makean veden puute on yhä merkittävä tekijä, joka vaikuttaa toteutettavuus kaivoshankkeiden ympäri maailmaa. Mukaan Hubert Fleming, entinen maailmanlaajuinen johtaja luukku vettä, ”Kaikki maailman kaivoshankkeita, joista on joko lopettanut tai hidastui viime vuoden, se on ollut, Tässä lähes 100% tapauksista, tulos vettä, suoraan tai välillisesti ”Blin (2013). Kuiva mineraalien käsittely tarjotaan uhkaava ongelman ratkaisu.

Märkäprosessin erottaminen menetelmiä, kuten vaahdota vaahdotus lisättävä kemialliset reagenssit, jotka on käsitellä turvallisesti ja ympäristön kannalta vastuullisella tavalla myytyä. Väistämättä ei voi toimia 100% veden kierrätys, vaatia luovutuksen ainakin osa prosessivesien selkeytyksestä, todennäköisesti sisältävät pieniä määriä kemialliset reagenssit.

Kuiva menetelmiä, kuten Sähköstaattinen erottaminen poistaa makean veden tarve, ja antaa mahdollisuuden vähentää kustannuksia. Yksi lupaavimmista uusista kehityssuunnista kuivien mineraalien erottelussa on triboelektrostaattinen vyöerotin. Tämä tekniikka on laajentanut hiukkanen kokoluokan hienompaa hiukkaset kuin perinteiset Sähköstaattinen erottaminen tekniikat, alueelle, jossa vain vaahdotus on ollut aiempia.

1

Kuva 2. Yksityiskohtaisuuden erottaminen zone

Prosessi on täysin kuiva, vaatii muita materiaaleja ja tuottaa ei veden tai ilman epäpuhtauspäästöjen. Jos hiiltä lentotuhka värierottelu, hyödynnettävien materiaalien koostuvat lentotuhka vähentää hiilipitoisuus tasolle ainoaksi pozzolanic sekoittumisen betoniin, ja runsashiilinen osuus, joka voidaan polttaa sähköä tuottavan tehtaan. Hyödyntäminen sekä tuotteen virtojen tarjoaa 100% lentotuhka käytettävissä ongelmien ratkaisu.

Triboelektrostaattinen vyöerotin on suhteellisen kompakti. Kone, joka on suunniteltu käsittelemään 40 tonnia tunnissa on noin 9.1 metriä (30 metrin) pitkä, 1.7 metriä (5.5 metrin.) leveä ja 3.2 metriä (10.5 metrin.) korkea. Tarvittava tehtaan tasa paino koostuu järjestelmistä, jotka välittävät kuivan materiaalin erottimesta. Järjestelmän tiiviys mahdollistaa asennus mallien joustavuuden.

Kuva 3. Kaupallinen triboelektrostaattinen hihnaerotin

Vertailu muihin sähköstaattiseen erotteluprosessiin

Triboelektrostaattinen hihnan erottelutekniikka laajentaa huomattavasti materiaalivalikoimaa, jota voidaan parantaa sähköstaattisten prosessien avulla. Yleisimmin käytetyt sähköstaattiset prosessit perustuvat eroteltavinen materiaalien sähkönjohtavuuden eroihin. Näissä prosesseissa, materiaalin on oltava kosketuksissa maadoitettuun rumpuun tai levyyn tyypillisesti sen jälkeen, kun materiaalihiukkaset on ladattu negatiivisesti ionisoivalla koronapurkauksella. Johtava materiaali menettää latauksensa nopeasti ja heitetään rummusta. Ei-johtava materiaali houkuttelee edelleen rumpua, koska

3

lataus haihtuu hitaammin ja putoaa tai harjataan rummusta sen jälkeen, kun se on irrottautunut johtavasta materiaalista. Näiden prosessien kapasiteetti on rajallinen, koska jokainen hiukkanen on joutanut rumpuun tai levyyn. Näiden kosketuslatausprosessien tehokkuus rajoittuu myös noin 100 μm tai suurempi, koska sekä tarve ottaa yhteyttä maadoitettuun levyyn että vaadittu hiukkasvirtausdynamiikka. Erikokoisilla hiukkasilla on myös erilainen virtausdynamiikka inertiavaikutusten vuoksi ja ne johtavat hajoavaan erotteluun. Seuraava kaavio (Kuva 4) havainnollistaa tämäntyyppisen erottimen peruspiirteitä.

Kuva 4. Rummun sähköstaattinen erotin "Vanhin (2003)"

Triboelektrostaattiset erot eivät rajoitu johtavien / ei-johtavia materiaaleja, mutta ne riippuvat tunnetusta latauksen siirrosta kitkakoskettelemalla materiaaleja, joiden pintakemia on erilaista. Tätä ilmiötä on käytetty "vapaan syksyn" erotteluprosesseissa vuosikymmeniä. Tällainen prosessi on kuvattu kuvassa 5. Hiukkasseoksen komponentit kehittävät ensin erilaisia varauksia joltain metallipinnalta, tai hiukkaskosketinta vastaan nesteytetyssä sängynsyöttölaitteella. Koska hiukkaset muuttuvat sähkökentän elektrodi-alueella, jokainen hiukkanen kehityskaari taipua kohti vastakkaista ilmaiseksi elektrodi. Jälkeen tietyn etäisyyden, kokoelma varastopaikkoja työskentelee eri puroihin. Tyypilliset asennukset edellyttävät useita erotin vaiheita kierrättää keskinkertainen osa. Jotkin laitteet käyttävät tasaista kaasun auttamaan, hiukkaset, elektrodi-alueen kautta välittää.

4

Kuva 5. ”Free fall” triboelectrostatic erotin

Tämäntyyppinen vapaassa pudotuksessa erotin on rajoituksia partikkelikoon materiaalia, jota voidaan käsitellä. Elektrodi-alueella virtaus on valvottava minimoida turbulenssi välttää ”tahroja” erottaminen. Pienhiukkasten lentorataa vaikuttaa enemmän turbulenssi, koska pienhiukkasten aerodynaamiset vetovoimat ovat paljon painovoimaa ja sähköstaattisia voimia suuremmat. Hyvin pienet hiukkaset kertyvät myös elektrodin pinnoille, ja ne on poistettava jollakin menetelmällä.. Hiukkaset, jotka ovat alle 75 μm:tä ei voi tehokkaasti erottaa toisistaan.

Toinen rajoitus on, että elektrodivyöhykkeen hiukkaskuormituksen on oltava alhainen, jotta estetään tilan latausvaikutukset., jotka rajoittavat jalostusastetta. Materiaalin kulkeminen elektrodivyöhykkeen läpi johtaa luonnostaan yksivaiheisesta erottelusta, koska hiukkasia ei ole mahdollista ladata uudelleen. Siksi, monivaiheisten järjestelmien on parannettava erotteluastetta, mukaan lukien materiaalin uudelleenlataus, ottamalla se myöhemmin kosketuksiin latauslaitteen kanssa.. Tuloksena oleva laitemäärä ja monimutkaisuus kasvavat vastaavasti.

Toisin kuin muut käytettävissä olevat sähköstaattiset erotteluprosessit, triboelektrostaattinen vyöerotin soveltuu erinomaisesti erittäin hienojen (<1 Μm) jotta kohtalaisen karkea (300Μm) materiaalit, joiden nopeudet ovat erittäin suuret. Tribosähköinen hiukkaslataus on tehokas monenlaisille materiaaleille ja vaatii vain hiukkaskosketinta. Pieni ero, korkea Sähkökenttä, laskurivirtavirta, voimakas hiukkaskiihdytys ja vyön itsepuhdistus elektrodeilla ovat erottimen kriittisiä ominaisuuksia. Nopea hyötysuhde monivaiheinen erottelu latauksen kautta / lataaminen ja sisäinen kierrätys johtaa paljon parempiin erotteluihin ja tehoavat hienoihin materiaaleihin, joita ei voida erottaa lainkaan tavanomaisilla tekniikoilla.

5

TRIBOELEKTROSTAATTISEN VYÖN EROTTELUN KÄYTTÖ

Lentotuhka

Triboelektrostaattista hihnan erotteluteknologiaa sovellettiin ensin teollisesti hiilenpolttolentotuhkan käsittelyyn 1995. Lentotuhkasovellusta varten, teknologia on erotettu tehokkaasti hiilihiukkasista hiilen epätäydellisestä palamisesta, lasimainen aluminosilikaatti mineraali hiukkaset lentää tuhkaa. Teknologialla on ollut ratkaiseva rooli mineraalipitoisen flyashin kierrättämisen mahdollistajana betonituotannon sementin korvikena. Koska 1995, 19 triboelektrostaattiset hihnaerottimet ovat toimineet Yhdysvalloissa, Kanada, ISO-BRITANNIA, ja Puola, käsittely yli 1,000,000 tonnia lentotuhkaa vuosittain. Teknologia on nyt myös Aasiassa, ja ensimmäinen erotin asennetaan Etelä-Koreaan tänä vuonna. Lentotuhkaerottelun teollisuushistoria on lueteltu taulukossa 1.

Taulukko 3. Esimerkkejä, mineraalierottelut triboelektrostaattisen vyön erottelun avulla

Triboelektrostaattisen vyöerottisen erottimen käytön on osoitettu hyödyttävän tehokkaasti monia mineraaliseoksia. Koska erotin voi käsitellä materiaaleja, joiden hiukkaskoot ovat noin 300 μm–alle 1 Μm, ja triboelektrostaattinen erottelu on tehokas sekä eristämiseen että johtaviin materiaaleihin, teknologia laajentaa sovellettavan materiaalin valikoimaa huomattavasti perinteisiin sähköstaattisiin erottimiin. Koska triboelektrostaattinen prosessi on täysin kuiva, sen käyttö poistaa materiaalikuivauksen ja nestemäisen jätteen käsittelyn tarpeen kelluntaprosesseissa.

TRIBOELEKTROSTAATTISEN VYÖN EROTTELUN KUSTANNUKSET

Vertailu bariittien tavanomaiseen kelluntaan

STET tilasi vertailevan kustannustutkimuksen, jonka toteutti Soutex Inc.. Soutex on QuebecIssä Kanadassa toimiva insinööritoimisto, jolla on laaja kokemus sekä märkä flotaatiosta että sähköstaattisten erotteluprosessien arvioinnista ja suunnittelusta. Tutkimuksessa verrattiin triboelektrostaattisen vyön erotteluprosessin pääoma- ja käyttökustannuksia tavanomaiseen vaahto flotaatioon matalalaatuisen bariittimädän hyvänlaatuisen. Molemmat teknologiat päivittävät bariittia poistamalla pienitiheyksiset kiintoainteet, pääasiassa kvartsia, american petroleum -instituutin tuottamiseksi (API) porauslaatuinen bariitti, jonka SG on suurempi kuin 4.2 g/ml. Kelluntatulokset perustuivat Intian kansallisen mettalurgisen laboratorion "NML" (2004)". Triboelektrostaattisten hihnojen erottelutulokset perustuivat pilottilaitostutkimuksiin, joissa. Vertailevassa taloustutkimuksessa oli mukana virtalomakkeen kehittäminen, materiaali- ja energiatasteet, tärkeimmät laitteiden koko ja noteeraus sekä kellunta- että triboelektrostaattisten hihnojen erotteluprosesseissa. Molempien virtaraporttien perusta on sama, Käsittely 200,000 t/y bariittirehua SG:llä 3.78 tuottaa 148,000 t/y porauslaatuista bariittituotetta, jossa on SG 4.21 g/ml. Kelluntaprosessin arvioon ei sisältynyt prosessiveden kustannuksia, tai vedenkäsittely.

Soutex loi flowsheetit bariittien kelluntaprosessia varten (Kuva 6), ja triboelektrostaattisen vyön erotteluprosessi (Kuva 7).

8

Kuva 6 Bariittien kelluntaprosessin työnkulkulomake

9

Kuva 7 Bariitti triboelektrostaattisen vyön erotteluprosessi virtalomake

Teesien virtalavoissa ei ole raakaa orinmurskausjärjestelmää, joka on yhteinen molemmille teknologioille. Kelluntakotelon rehuhionta toteutetaan käyttämällä märkää sellupallomyllyä, jossa on sykloniluokittelulaite. Triboelektrostaattisen vyön erottelukotelon syöttöhionta toteutetaan kuivalla, pystysuuntainen rullamylly, jossa on integroitu dynaaminen luokitin.

Triboelektrostaattisen vyön erotuslomake on yksinkertaisempi kuin kellunta. Triboemosostaattinen vyön erottelu saavutetaan yhdessä vaiheessa ilman kemiallisia reagenssia, verrattuna kolmivaiheiseen kelluntaan öljyhapolla, jota käytetään bariitin ja natriumsilikaatin keräilijänä piidioksidin kampelan depressiivinä. Flocculantti lisätään myös reagenssiksi paksuuntumiseen bariittien kelluntakotelossa. Triboelektrostaattisen vyön erotteluun ei tarvita vedenpoisto- ja kuivauslaitteita, verrattuna sakeuttamisiin, suodatin painaa, ja pyörökuivaajat, joita tarvitaan bariittien kelluntaprosessiin.

10

VIITTEET

1.Kävi koulua Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Korkea ja kuiva, CIM-lehti, Vol. 8, Ei. 4, PP. 48‐51.

2.Vanhin, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Mineraalihiekkateollisuuden uusin sähköstaattinen erotin, Heavy Minerals -konferenssi, Johannesburg, Etelä-Afrikan kaivos- ja metallurgiainstituutti.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), Katsaus sähköinen erottaminen menetelmät, Osa 1: Keskeisiä näkökohtia, Kivennäisaineita & Metallurgisen jalostuksen, Vol 17, Ei. 1 PP 23 - 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Katsaus sähköinen erottaminen menetelmät, Osa 2: Käytännön huomioitavaa, Kivennäisaineita & Metallurgisen jalostuksen, Vol 17, Ei. 1 s. 139‐ 166.

5.Searls-niminen, J (1985) Potaskan, Luku mineraalifaktoissa ja -ongelmissa: 1985 Edition, Yhdysvaltain kaivosvirasto, Washington DC.

6.Berthon maakunta, R & Bichara, M, (1975) Potaska-oreiden sähköstaattinen erottelu, Yhdysvaltain patentti # 3,885,673.

7.Tuotemerkit, L, Beier, P, & Stahl, Olen (2005) Sähköstaattinen erottaminen, Wiley-VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraas, F (1962) Rakeisten materiaalien sähköstaattinen erottelu, Yhdysvaltain kaivosvirasto, Tiedote 603.

9.Fraas, F (1964), Mineraalien esikäsitteleminen sähköstaattista erottelua varten, Yhdysvaltain patentti 3,137,648.

10.Lindley, mitä 200, K & Rowson, N (1997) Sähköstaattisen erottelun tehokkuuteen vaikuttavat rehunvalmistustekijät, Magneettinen ja sähköinen erottelu, Vol 8 s. 161–173.

11.Inculet-niminen, Olen (1984) Sähköstaattinen mineraalien erottelu, Sähköstaattiset ja sähköstaattiset sovellukset -sarja, Tutkimukset Lehdistö, Oy, John Wiley & Poikaa, Inc.

12.Feasby maakunta, D (1966) Fosfaatti- ja kalsiittihiukkasten vapaasti putoava sähköstaattinen erottelu, Mineraalien tutkimuslaboratorio, Laboratorioiden nrot. 1869, 1890, 1985, 3021, ja 3038, Kirja 212, Edistymisraportti.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumaattinen liikenne, Tribosähköinen beneficiation Floridan fosfaattiteollisuudelle, Floridan fosfaattitutkimusinstituutti, Julkaisun numero. 02‐149‐201, Joulukuuta.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Tribosähköinen lataus, Kemiallisesti käsitellyn Feldsparin sähköfyysiset ominaisuudet ja sähköinen erottelupotentiaali, Kvartsi, ja wollastoniitti, Magneettinen ja sähköinen erottelu, Vol 11, nro 1‐2 s. 9–32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Pintavaikutusten vaikutus zirkonin ja ruticin sähköstaattiseen erotteluun, Kuudes kansainvälinen heavy minerals -konferenssi, Eteläisen Afrikan kaivos- ja metallurgiainstituutti.

16.Celik, M ja Yasar, E (1995) Lämpötilan ja epäpuhtauksien vaikutukset boorimateriaalien sähköstaattiseen erotteluun, Mineraalien suunnittelu, Vol. 8, Ei. 7, PP. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) Huomautuksia sähköstaattisen erottelun kuivaamisesta hiukkasista, AIME Tec. Pub 2257, Marraskuuta.

18.NML-tiedosto (2004) Matalan laatuluokan bariitin hyväntahtoinen (pilottilaitoksen tulokset), Loppuraportti, Kansallinen metallurginen laboratorio, Jamshedpur Intia, 831 007

13