Bővülő alkalmazások száraz Triboelectric szétválasztása ásványi anyagok

Bővülő alkalmazások száraz triboelectric

Szétválasztása ásványok

Daris Attila. Bittner, Kyle P. Flynn, Frank j. Edit

ST berendezések & Technology LLC, Needham, Massachusetts 02494 AMERIKAI EGYESÜLT ÁLLAMOK

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

ABSZTRAKT

ST berendezések & Technológia, LLC (MEGHAGY) egy triboelektrosztatikus öv elválasztáson alapuló feldolgozási rendszert fejlesztett ki, amely az ásványianyag-feldolgozó ipar számára lehetővé teszi, hogy teljesen száraz technológiával a finom anyagokat. Más elektrosztatikus elválasztási eljárásokkal szemben, amelyek jellemzően 75 μm-nél nagyobb részecskékre korlátozódnak, a triboelectric öv elválasztó ideális szétválasztása nagyon finom (<1μm) a közepesen durva (300μm) nagyon nagy áteresztőképességű részecskék. A nagy hatékonyságú, többlépcsős szeparálás a belső töltés/feltöltés és újrahasznosítás révén sokkal jobb elválasztásokat eredményez, melyek egy hagyományos egyfokozatú, szabadon lehullanak triboelektrosztatikus elválasztóval is elérhetők. A triboelectric öv elválasztó technológia használták, hogy külön anyagok, ideértve az üveges aluminosilicates, carbon nagyon sokféle, kalcit/quartz, talkum/magnezit, és barit/quartz. Egy gazdasági összehasonlítás a triboelektrosztatikus öv elválasztásának használatával szemben a hagyományos flotáció a baritra / kvarc elválasztás illusztrálja a száraz feldolgozás előnyeit ásványok.

Kulcsszavak: Ásványi anyagok, szárazelválasztás, barit, triboelektrosztatikus töltés, elválasztó öv, pernye

BEVEZETÉS

A tiszta vízhez jutás hiánya egyre egy jelentős tényező, amely a megvalósíthatósági bányászati projektek a világ minden tájáról. Hubert Fleming szerint, korábbi világ-igazgató-a sraffozás víz, "Az összes bányászati projekt a világon, vagy megállt vagy lelassult az elmúlt évben, Ez már, a szinte 100% az esetek, víz eredménye, sem közvetlenül, sem közvetve "Blin (2013). Száraz ásványianyag-feldolgozási módszerek megoldást kínálnak erre a fenyegető probléma.

A vizes elválasztási módszerek, mint például a hab flotáció, olyan kémiai reagensek hozzáadását igényli, amelyeket biztonságosan kell kezelni, és környezetvédelmi szempontból felelősségteljes módon ártalmatlanítani. Elkerülhetetlen, hogy nem lehet működtetni a 100% víz újrahasznosítása, a vízvíz legalább részének ártalmatlanítása, amelyek a vegyi reagensek nyommennyiségét tartalmazzák.

Száraz módszerek, mint például elektrosztatikus szétválasztás megszünteti annak szükségességét, hogy a friss víz, és lehetőséget biztosít a költségek csökkentése érdekében. Az egyik legígéretesebb új fejlesztések száraz ásványi anyagok elválasztása a triboelektrosztatikus öv elválasztó. Ez a technológia birtokol kiterjedt-a részecskék mérete collban finomabb részecskék, mint a hagyományos elektrosztatikus leválasztó technológiák, a tartományba, ahol csak a flotációs már sikeres az elmúlt.

1

Ábra 2. Szétválasztás zóna részlete

A folyamat teljesen száraz, nincs további anyagok igényel, és nem termel hulladékot víz vagy levegő kibocsátás. Szén-dioxid-a pernye színrebontás esetén, a visszanyert anyagok áll csökkenteni a szén-dioxid-tartalom szint egy pozzolanic keveredés konkrét felhasználásra alkalmas pernye, és a magas szén-dioxid-frakció, mely lehet égetni a villamos energia termelő növény. Mindkét termék patakok hasznosítása biztosít a 100% pernye ártalmatlanítása kapcsolatos problémák.

A triboelektrosztatikus szalagleválasztó viszonylag kompakt. A gépet tervezték feldolgozni 40 tonna / óra van körülbelül 9.1 méter (30 Ft) hosszú, 1.7 méter (5.5 Ft.) széles és 3.2 méter (10.5 Ft.) magas. A szükséges egyensúly a növény áll közvetíteni a száraz anyagokat, és az elválasztó rendszerek. A tömörség, a rendszer lehetővé teszi, hogy rugalmasan tervek készítése.

Ábra 3. Kereskedelmi triboelektrosztatikus szalagleválasztó

Összehasonlítás más elektrosztatikus elválasztási folyamatokkal

A triboelektrosztatikus övleválasztási technológia nagymértékben kibővíti az elektrosztatikus folyamatokkal hasznosítható anyagok körét. A leggyakrabban használt elektrosztatikus folyamatok a szétválasztott anyagok elektromos vezetőképessége közötti különbségekre támaszkodnak. Ezekben a folyamatokban, az anyagnak egy földelt dobot vagy lemezt kell felvegye, általában azután, hogy az anyag részecskéket negatív töltést. A vezetőképes anyagok gyorsan elveszítik a töltésüket és a dobból kidobják. A nem vezető anyag továbbra is vonzza a dob, mivel a

3

a töltést lassabban fogják eloszlálni, majd leesik, vagy elfogják a dobból, miután elszakad a vezető anyagtól. Ezek a folyamatok kapacitáskorlátozottak, mivel minden részecske szükséges érintkeznek a dobhoz vagy a tányérhoz. Ezeknek a kapcsolattöltési folyamatoknak a hatékonysága csak a 100 μm-es vagy nagyobb méretű, mind a földelt lemezzel való érintkezés szükségessége, mind a szükséges részecske-áramlási dinamika miatt. A különböző méretű részecskéknek az inerciális hatások miatt eltérő áramlási dinamikája is lesz, ami leromlott elválasztást eredményez.. A következő ábra (Ábra 4) illusztrálja az ilyen típusú elválasztó alapvető jellemzőit.

Ábra 4. Elektrosztatikus dob "Elder (2003)"

A triboelektrosztatikus elválasztások nem korlátozódnak a vezetőképes / nem vezető anyagok, azonban az anyagátadás jól ismert jelenségén múlik, a különböző felületi kémiával rendelkező anyagok súrlódási érintkezése által. Ezt a jelenséget évtizedeken át "szabadesés"-i elválasztási folyamatokban használták. Az ilyen folyamatot illusztrálja az ábra 5. A részecskék keverékének összetevői először különböző töltéseket fejtenek ki egy fémfelülettel való érintkezés útján, vagy részecske-részecske érintkezéssel egy fluidágyas etetőberendezésben. Ahogy a részecskék átesnek az elektromos mezőn az elektróda zónában, minden részecske pályája az ellentétes töltésű elektróda felé hajlik. Egy bizonyos távolság után, gyűjtőedényeket használnak a patakok elválasztására. A tipikus telepítések több elválasztó szakaszt igényelnek, egy közepes frakció újrahasznosításával. Egyes eszközök állandó gázáramot használnak, hogy segítsék a részecskék szállítását az elektróda zónán keresztül.

4

Ábra 5. "Szabadesés" triboelektrosztatikus szeparátor

Az ilyen típusú szabadesés-szeparátornak korlátai vannak a feldolgozható anyag részecskeméretében is. Az elektróda zónán belüli áramlást úgy kell szabályozni, hogy a turbulencia minimálisra csökkenjen, hogy elkerülhető legyen az elválasztás "elkenődése". A finom részecskék pályáját jobban befolyásolja a turbulencia, mivel a finom részecskékre ható aerodinamikai húzóerők sokkal nagyobbak, mint a gravitációs és elektrosztatikus erők. A nagyon finom részecskék is hajlamosak összegyűlni az elektróda felületén, és valamilyen módszerrel el kell távolítani őket. Kisebb, mint a részecskék 75 μm nem különíthető el hatékonyan.

Egy másik korlátozás az, hogy az elektróda zónán belüli részecsketerhelésnek alacsonynak kell lennie a tér töltési hatásainak elkerülése érdekében, amelyek korlátozzák a feldolgozási sebességet. Az anyag áthaladása az elektródzónán eredendően egylépcsős elválasztást eredményez, mivel nincs lehetőség a részecskék újratöltésére. Ezért, többlépcsős rendszerek szükségesek a szétválás fokának javításához, beleértve az anyag ismételt feltöltést is a töltőkészülékkel történő későbbi érintkezés útján.. Az eredményül kapott berendezések mennyisége és összetettsége ennek megfelelően nő.

A többi rendelkezésre álló elektrosztatikus elválasztási eljárással szemben, a triboelektrosztatikus övszeparátor kiválóan alkalmas a nagyon finom (<1 μm) a közepesen durva (300μm) anyagok nagyon magas throughelhelyezi. A triboelectric részecske töltés hatékony a széles körű anyagok, és csak akkor szükséges részecske-részecske kapcsolat. A kis rés, magas elektromos mező, számláló áramlásának, erőteljes részecske-részecske agitáció és öntisztító fellépés az öv az elektródák a kritikus jellemzői az elválasztó. A magas hatásfokú, többlépcsős elkülönítés a töltési / Az újratöltés és a belső újrahasznosítás sokkal jobb elválasztást eredményez, és hatékony olyan finom anyagokon, amelyeket a hagyományos technikákkal egyáltalán nem lehet elválasztani.

5

A TRIBOELEKTROSZTATIKUS SZALAGSZÉTVÁLASZTÁS ALKALMAZÁSAI

Pernye

A triboelektrosztatikus övelválasztási technológiát először iparilag alkalmazták a széntüzelésű pernye feldolgozására 1995. A pernye alkalmazáshoz, A technológia hatékonyan választotta el a szénrészecskéket a szén hiányos égésétől, a az üveges-alumínium-szilikát ásványi részecskék a pernye. A technológia fontos szerepet játszott abban, hogy lehetővé váljon az ásványi anyagokban gazdag pernye újrahasznosítása cementcsereként a betongyártásban. Óta 1995, 19 triboelektrosztatikus szalagleválasztók működnek az USA-ban, Kanada, EGYESÜLT KIRÁLYSÁG, és Lengyelország, feldolgozás felett 1,000,000 tonna pernye évente. A technológia most már Ázsiában is megvan, az első szeparátort idén telepítették Dél-Koreába. A pernyeelválasztó ipari története a táblázatban található 1.

Táblázat 3. Példák, ásványi elválasztások triboelektrosztatikus övleválasztással

Kimutatták, hogy a triboelektrosztatikus övleválasztó használata hatékonyan hasznosít számos ásványi keveréket. Mivel a szeparátor körülbelül részecskeméretű anyagokat képes feldolgozni 300 μm-től kisebbig, mint 1 μm, és a triboelektrosztatikus elválasztás hatékony mind a szigetelő, mind a vezetőképes anyagoknál, A technológia nagymértékben kiterjeszti az alkalmazható anyagok körét a hagyományos elektrosztatikus szeparátorokkal szemben. Mivel a triboelektrosztatikus folyamat teljesen száraz, Használata kiküszöböli az anyagszárítás és a folyékony hulladékkezelés szükségességét a flotációs folyamatokból.

A TRIBOELEKTROSZTATIKUS ÖV ELVÁLASZTÁSÁNAK KÖLTSÉGE

Összehasonlítás a barit hagyományos flotációjával

A STET megbízásából összehasonlító költségtanulmányt készítettek és a Soutex Inc. végezte el. A Soutex egy kanadai quebeci székhelyű mérnöki vállalat, amely nagy tapasztalattal rendelkezik mind a nedves flotáció, mind az elektrosztatikus elválasztási folyamat értékelése és tervezése terén. A tanulmány összehasonlította a triboelektrosztatikus övleválasztási folyamat tőke- és működési költségeit a hagyományos habfúvással egy alacsony minőségű baritérc javára. Mindkét technológia frissíti a baritot az alacsony sűrűségű szilárd anyagok eltávolításával, főleg kvarc, egy American Petroleum Institute termelésére (Api) fúrási minőségű barit, amelynek SG-je nagyobb, mint 4.2 g/ml. A flotációs eredmények az Indiai Nemzeti Mettalurgiai Laboratórium "NML" által végzett kísérleti növényvizsgálatokon alapultak (2004)". A triboelektrosztatikus öv szétválasztásának eredményei hasonló takarmányérceket használó kísérleti üzemvizsgálatokon alapultak. Az összehasonlító gazdasági tanulmány magában foglalta a folyamatábra kidolgozását, Anyag- és energiamérlegek, főbb berendezések méretezése és árjegyzése mind a flotációs, mind a triboelektrosztatikus övleválasztási folyamatokhoz. Mindkét folyamatábra alapja ugyanaz, feldolgozás 200,000 t/y baritadagolás SG-vel 3.78 előállítani 148,000 t/y fúrási minőségű barit termék SG-vel 4.21 g/ml. A flotációs folyamat becslése nem tartalmazta a technológiai víz költségeit, vagy vízkezelés.

A folyamatábrákat a Soutex készítette a barit flotációs folyamathoz (Ábra 6), és triboelektrosztatikus övleválasztási folyamat (Ábra 7).

8

Ábra 6 Barit flotációs folyamat folyamatábrája

9

Ábra 7 Barit triboelektrosztatikus övleválasztási folyamat folyamatábrája

Ezek a folyamatábrák nem tartalmaznak nyers érczúzó rendszert, ami mindkét technológiában közös. A flotációs tok takarmányőrlését nedves cellulóz golyósmalommal, ciklon osztályozóval végezzük. A triboelektrosztatikus szíjelválasztó tok előtolási őrlése száraz, függőleges hengermalom beépített dinamikus osztályozóval.

A triboelektrosztatikus szalagelválasztó folyamatlap egyszerűbb, mint a flotáció. A triboekosztatikus öv szétválasztása egyetlen szakaszban, kémiai reagensek hozzáadása nélkül történik, összehasonlítva a barit kollektoraként használt olajsavval és nátrium-szilikáttal a szilícium-dioxid gangue depresszánsaként használt háromlépcsős flotációval. A barit flotációs tokban a sűrítéshez reagensként flokkulánst is adnak hozzá. Nincs szükség víztelenítő és szárító berendezésre a triboelektrosztatikus öv elválasztásához, a sűrítőanyagokhoz képest, szűrőprések, és a barit flotációs folyamathoz szükséges forgószárítók.

10

REFERENCIÁK

1.Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Magas és száraz, CIM-magazin, Vol. 8, nem. 4, PP. 48‐51.

2.Bodza, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Az elektrosztatikus szeparátor legújabb generációja az ásványi homokipar számára, Nehéz ásványok konferencia, Johannesburg, Dél-afrikai Bányászati és Kohászati Intézet.

3.Manouchehri, H, Rak Roa,K, & Foressberg, K (2000), Elektromos szétválasztása módszerek áttekintése, Rész 1: Alapvető szempontok, Ásványi anyagok & Kohászati feldolgozása, Vol 17, nem. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Rak Roa, K, & Foressberg, K (2000), Elektromos szétválasztása módszerek áttekintése, Rész 2: Gyakorlati szempontok, Ásványi anyagok & Kohászati feldolgozása, Vol 17, nem. 1 139. oldal‐ 166.

5.Gyöngyök, J (1985) Kálium-karbonát, fejezet az ásványi anyagokkal kapcsolatos tényekről és problémákról: 1985 Kiadás, Egyesült Államok Bányászati Hivatala, Washington D.C.C..

6.Kikötő, R & Bichara, M, (1975) A káliumércek elektrosztatikus elválasztása, Egyesült Államok szabadalma # 3,885,673.

7.Márkák, L, Beier, P, & Stahl, Én (2005) Elektrosztatikus szétválasztás, Wiley‐VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraák, F (1962) A szemcsés anyagok elektrosztatikus elválasztása, Amerikai Bányászati Hivatal, Közlöny 603.

9.Fraák, F (1964), Ásványi anyagok előkezelése elektrosztatikus elválasztáshoz, Amerikai szabadalom 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson ·, N (1997) Az elektrosztatikus elválasztás hatékonyságát befolyásoló előtolás-előkészítő tényezők, Mágneses és elektromos elválasztás, Vol 8 161–173. oldal.

11.Inculet, Én (1984) Elektrosztatikus ásványi elválasztás, Elektrosztatika és elektrosztatikus alkalmazások sorozat, Kutatási tanulmányok Sajtó, Ltd, Wiley János & Fiai, Inc.

12.Hőstett, D (1966) Foszfát- és kalcitrészecskék szabadeséses elektrosztatikus elválasztása, Ásványkutató Laboratórium, Labs számok. 1869, 1890, 1985, 3021, és 3038, könyv 212, Az elért eredményekről szóló jelentés.

13.Stencel, J & Csiang, X (2003) Pneumatikus szállítás, Triboelektromos jótékonyság a floridai foszfátipar számára, Floridai Foszfátkutató Intézet, Közzététel száma. 02‐149‐201, December.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Triboelektromos töltés, A kémiailag kezelt földpát elektrofizikai tulajdonságai és elektromos jótékony potenciálja, Kvarc, és Wollastonite, Mágneses és elektromos elválasztás, Vol 11, 1-2. oldal 9‐32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Brutális, J (2007) A felületi hatások hatása a cirkon és a rutil elektrosztatikus elválasztására, A 6. nemzetközi nehézásvány-konferencia, A Dél-afrikai Bányászati és Kohászati Intézet.

16.Celik, M és Yasar, E (1995) A hőmérséklet és a szennyeződések hatása a bóranyagok elektrosztatikus elválasztására, Ásványok Mérnöki, Vol. 8, nem. 7, PP. 829‐833.

17.Fraák, F (1947) Megjegyzések az elektrosztatikus elválasztáshoz szükséges szárításhoz Részecskék száma, AIME Tec. Kocsma 2257, November.

18.NML (2004) Az alacsony minőségű barit jótékonysága (kísérleti üzem eredményei), Zárójelentés, Nemzeti Kohászati Laboratórium, Jamshedpur India, 831 007

13