Vaxandi Umsóknir í þurru triboelectric aðskilnað steinefna

Stækkandi forrit í Dry Triboelectric

Aðskilnaður steinefna

Jakob D. Bittner, Kyle P. Flynn, Eftir Frank J. Hrach

ST Equipment & tækni LLC, Needham Massachusetts 02494 Bandaríkin

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

Óhlutbundnar

ST Equipment & tækni, Llc (STET) hefur þróað vinnslukerfi sem byggir á triboelectrostatic beltaaðskilnaði sem veitir steinefnavinnsluiðnaðinum leið til að nýta fín efni með algjörlega þurrtækni. Öfugt við aðra rafstöðuaðskilnaðarferla sem venjulega eru takmarkaðir við agnir sem eru stærri en 75μm að stærð, sem triboelectric beltaskiljun er helst hentug til aðgreiningar á mjög fínum (<1μm) í meðallagi gróft (300μm) agnir með mjög háum gegnumstreymi. Mikil afköst multi‐stigs aðskilnaður með innri hleðslu / endurhleðslu og endurvinnslu skilar sér í mun betri aðskilnaði sem hægt er að ná með hefðbundnum eins‐stigi ókeypis‐ fall triboelectrostatic skilju. Triboelectric beltaskiljutæknin hefur verið notuð til að aðskilja fjölbreytt úrval efna, þar á meðal blöndur af glerkenndum álverum/kolefni, kalsíum/kvars, talc/magnesite, og barít/kvars. Efnahagslegur samanburður á notkun triboelectrostatic beltis aðskilnaðar á móti hefðbundnu floti fyrir barít / kvars aðskilnaður sýnir kosti þurrvinnslu fyrir steinefni.

Leitarorð: Steinefni, þurr aðskilnaður, Barite, triboelectrostatic hleðsla, belti Skilrúm, fljúga Ash

KYNNING

Skortur á aðgengi að fersku vatni er að verða stór þáttur sem hefur áhrif á hagkvæmni námuverkefna um allan heim. Samkvæmt Hubert Fleming, fyrrverandi alþjóðlegur leikstjóri fyrir Hatch Water, "Af öllum smáverkefnum í heiminum sem hafa ýmist verið hætt eða hæglát á liðnu ári, Það hefur verið, í næstum 100% á málunum, í kjölfar þess að vatn, annað hvort beint eða óbeint" Blin (2013). Þurr steinefnavinnsluaðferðir bjóða upp á lausn á þessu yfirvofandi vandamáli.

Blautar aðskilnaðaraðferðir eins og froðuflot krefjast þess að bætt sé við efnahvarfefnum sem þarf að meðhöndla á öruggan hátt og farga á umhverfisvænan hátt. Óhjákvæmilega er ekki hægt að starfa með 100% vatn endurvinna, krefjast förgunar á að minnsta kosti hluta vinnsluvatnsins, sem líklega inniheldur snefilmagn af efnahvarfefnum.

Þurr aðferð eins og rafföst aðgreining mun útrýma þörfinni fyrir ferskt vatn, og bjóða upp á möguleika til að draga úr kostnaði. Ein vænlegasta nýjungin í þurrum steinefnaskiljum er triboelectrostatic beltaskiljan. Þessi tækni hefur aukið Kornastærð á bilinu til fínkornastærðar en hefðbundna raffasta aðskilnaðartækni, inn á svið þar sem aðeins flot hefur reynst vel á undanförnum.

1

Mynd 2. Smáatriði aðskilnaðarsvæðis

Ferlið er algjörlega þurrt, krefst ekki viðbótarefna og framleiðir hvorki úrgangsvatn né loftpúða. Um er að ræða kolefni frá fljúgandi ösku aðskilnaði, batna efni samanstanda af fljúga aska minnkað í kolefni efni til stigum sem henta til notkunar sem pozzolanic admixture í steypu, og hátt kolefnisbrot sem hægt er að brenna á rafmagni sem myndar álverið. Nýting beggja afurðastrauma veitir 100% lausn til að fljúga aska förgun vandamál.

Triboelectrostatic beltisskiljan er tiltölulega þétt. Vél hönnuð til vinnslu 40 tonn á klukkustund er u.þ.b. 9.1 Metra (30 Ft) Langur, 1.7 Metra (5.5 Ft.) breiðar og 3.2 Metra (10.5 Ft.) Hár. Nauðsynlegt jafnvægi plantna samanstendur af kerfum til að flytja þurrefni til og frá skilrúmi. Samningur kerfisins gerir ráð fyrir sveigjanleika í uppsetningarhönnun.

Mynd 3. Auglýsing triboelectrostatic belti skilju

Samanburður við önnur rafstöðuaðskilnaðarferli

Triboelectrostatic beltisaðskilnaðartæknin stækkar mjög úrval efna sem hægt er að nýta með rafstöðueiginleikaferlum. Algengustu rafstöðueiginleikaferlarnir treysta á mismun á rafleiðni efnanna sem á að aðskilja. Í þessum ferlum, efnið verður að komast í snertingu við jarðtengda trommu eða plötu venjulega eftir að efnisagnirnar eru neikvætt hlaðnar með jónandi kórónulosun. Leiðandi efni missa hleðsluna fljótt og verða hent úr trommunni. Non‐leiðandi efnið heldur áfram að laðast að trommunni síðan

3

hleðsla dreifist hægar og fellur eða verður burstað úr trommunni eftir aðskilnað frá leiðandi efni. Þessir ferlar eru takmarkaðir í getu vegna nauðsynlegrar snertingar hverrar ögnar við trommuna eða plötuna. Virkni þessara snertihleðsluferla er einnig takmörkuð við agnir um það bil 100 μm eða meira að stærð vegna bæði þörfarinnar á að komast í snertingu við jarðtengda plötuna og nauðsynlega agnaflæðisvirkni. Agnir af mismunandi stærðum munu einnig hafa mismunandi flæðisvirkni vegna tregðuáhrifa og munu leiða til niðurbrots aðskilnaðar. Eftirfarandi skýringarmynd (Mynd 4) sýnir grundvallareiginleika þessarar tegundar skilju.

Mynd 4. Trommu rafstöðueiginleikaskilja "Öldungur (2003)"

Triboelectrostatic aðskilnaður er ekki takmarkaður við aðskilnað leiðandi / ekki‐leiðandi efni en eru háð vel þekktu fyrirbæri hleðsluflutnings með núningssambandi efna með ólíkri yfirborðsefnafræði. Þetta fyrirbæri hefur verið notað í "frjálsu falli" aðskilnaðarferlum í áratugi. Slíkt ferli er sýnt á mynd 5. Íhlutir blöndu agna þróa fyrst mismunandi hleðslur með snertingu annað hvort við málmyfirborð, eða með ögn til agnasambands í vökvavæddum rúmfóðrunarbúnaði. Þegar agnirnar falla í gegnum rafsviðið á rafskautasvæðinu, braut hverrar ögnar er sveigð í átt að rafskauti gagnstæðrar hleðslu. Eftir ákveðna fjarlægð, söfnunartunnur eru notaðar til að aðskilja lækina. Dæmigerðar uppsetningar krefjast margra skiltáknstiga með endurvinnslu á miðju broti. Sum tæki nota stöðugan gasstraum til að aðstoða við flutning agnanna í gegnum rafskautasvæðið.

4

Mynd 5. "Frjálst fall" triboelectrostatic aðskilnaður

Þessi tegund af frjálsri fallskilju hefur einnig takmarkanir á agnastærð efnisins sem hægt er að vinna úr. Stjórna þarf flæðinu innan rafskautasvæðisins til að lágmarka ókyrrð til að forðast "smyrsl" aðskilnaðarins. Braut fínna agna hefur meiri áhrif á ókyrrð þar sem loftaflfræðilegir dragkraftar á fínum ögnum eru mun stærri en þyngdar- og rafstöðukraftarnir. Mjög fínu agnirnar munu einnig hafa tilhneigingu til að safnast á rafskautsfletina og verður að fjarlægja þær með einhverri aðferð. Agnir sem eru minni en 75 ekki er hægt að aðskilja μm á áhrifaríkan hátt.

Önnur takmörkun er sú að agnahleðsla innan rafskautasvæðisins verður að vera lítil til að koma í veg fyrir áhrif á geimhleðslu, sem takmarka vinnsluhlutfallið. Að fara með efni í gegnum rafskautasvæðið leiðir í eðli sínu til eins‐stigs aðskilnaðar, þar sem enginn möguleiki er á endurhleðslu agna. Þess vegna, multi‐stage systems are required for improving the degree of separation including re‐charging of the material by subsequent contact with a charging device. The resulting equipment volume and complexity increases accordingly.

In contrast to the other available electrostatic separation processes, the triboelectrostatic belt separator is ideally suited for separation of very fine (<1 μm) í meðallagi gróft (300μm) materials with very high throughputs. The triboelectric particle charging is effective for a wide range of materials and only requires particle – particle contact. Litla bilið, high electric field, Teljari núverandi flæðis, vigorous particle‐particle agitation and self‐cleaning action of the belt on the electrodes are the critical features of the separator. The high efficiency multi‐stage separation through charging / endurhleðsla og innri endurvinnsla skilar sér í mun betri aðskilnaði og er áhrifarík á fínum efnum sem alls ekki er hægt að aðskilja með hefðbundinni tækni.

5

UMSÓKNIR UM TRIBOELECTROSTATIC BELTI AÐSKILNAÐUR

Fly Ash

Triboelectrostatic beltis aðskilnaðartækninni var fyrst beitt iðnaðarlega við vinnslu á kolabrennslufluguösku í 1995. Fyrir fluguöskunotkunina, tæknin hefur skilað árangri við að aðskilja kolefnisagnir frá ófullkomnum bruna kola, úr gleri álplötum steinefna í fljúgandi ösku. Tæknin hefur átt stóran þátt í því að gera kleift að endurvinna steinefnið‐ríka flugupottinn sem sementsskipti í steypuframleiðslu. Síðan 1995, 19 triboelectrostatic beltaskiljur hafa verið starfræktar í Bandaríkjunum, Canada, Bretlandi, og Póllandi, vinnslu yfir 1,000,000 tonn af fluguösku árlega. Tæknin er nú einnig í Asíu með fyrstu skiljunni sem sett var upp í Suður-Kóreu á þessu ári. Iðnaðarsaga fluguöskuaðskilnaðar er skráð í töflu 1.

Table 3. Dæmi, steinefnaaðskilnaður með því að nota triboelectrostatic beltisaðskilnað

Sýnt hefur verið fram á að notkun triboelectrostatic beltaskiljunnar styrkir í raun margar steinefnablöndur. Þar sem skiljan getur unnið efni með agnastærðum frá um það bil 300 μm til minna en 1 μm, og triboelectrostatic aðskilnaðurinn er árangursríkur fyrir bæði einangrunar- og leiðandi efni, tæknin lengir mjög svið viðeigandi efnis yfir hefðbundnar rafstöðuskiljur. Þar sem triboelectrostatic ferlið er alveg þurrt, notkun þess útilokar þörfina fyrir þurrkun efnis og meðhöndlun fljótandi úrgangs úr flotferlum.

KOSTNAÐUR VIÐ TRIBOELECTROSTATIC BELT AÐSKILNAÐ

Samanburður við hefðbundið flot fyrir Barít

Samanburðarrannsókn á kostnaði var gerð af STET og gerð af Soutex Inc. Soutex er verkfræðifyrirtæki í Quebec Kanada með mikla reynslu af bæði blautu floti og mati á rafstöðu aðskilnaðarferli og hönnun. Rannsóknin bar saman fjármagns- og rekstrarkostnað triboelectrostatic beltisaðskilnaðarferlis við hefðbundna froðuflökt til að rétthafa barítgrýti af lágu‐stigi. Bæði tæknin uppfærir barítið með því að fjarlægja lágþéttni föst efni, aðallega kvars, að framleiða American Petroleum Institute (Api) borun bekk barít með SG meiri en 4.2 g/ml. Flotniðurstöður voru byggðar á tilraunaverksmiðjurannsóknum sem gerðar voru af Indian National Mettalurgical Laboratory "NML (2004)". Niðurstöður um aðskilnað triboelectrostatic beltis voru byggðar á rannsóknum á tilraunaplöntum með svipuðu fóðurgrýti. Samanburðarrannsóknin í hagfræði fól í sér þróun flæðiblaðs, efnis- og orkujafnvægi, helstu stærð búnaðar og tilvitnun í bæði flot og triboelectrostatic belti aðskilnaðarferli. Grunnurinn að báðum flæðiblöðunum er sá sami, úrvinnsla 200,000 t/y af barítfóðri með SG 3.78 að framleiða 148,000 t/y af borunarflokki barítvöru með SG 4.21 g/ml. Mat flotferlisins innihélt engan kostnað vegna vinnsluvatns, eða vatnsmeðferð.

Flæðiblöð voru búin til af Soutex fyrir barite flotferlið (Mynd 6), og triboelectrostatic belti aðskilnaðarferli (Mynd 7).

8

Mynd 6 Barite flotferli flæðiblað

9

Mynd 7 Barite triboelectrostatic belti aðskilnaðarferli flæðiblað

Þessar flæðiblöð innihalda ekki hrátt málmgrýtis mulningskerfi, sem er sameiginlegt báðum tækninni. Fóðurslípun fyrir flotmálið er náð með því að nota blauta kvoðakúlumyllu með hringrásarflokki. Fóðurslípun fyrir triboelectrostatic beltisaðskilnaðarhylkið er náð með því að nota þurrt, lóðrétt rúllumyllla með óaðskiljanlegum kraftmiklum flokkara.

Triboelectrostatic belti aðskilnaðarflæðiblaðið er einfaldara en flot. Aðskilnaður triboelectostatic beltis næst á einu stigi án þess að bæta við efnahvarfefnum, samanborið við þriggja‐stigs flot með olíusýru sem notuð er sem safnari fyrir barít og natríumsílikat sem þunglyndislyf fyrir kísilgengið. Flocculant er einnig bætt við sem hvarfefni til að þykkna í barít flothylkinu. Ekki er þörf á afvötnunar- og þurrkunarbúnaði til að fjarlægja triboelectrostatic belti, samanborið við þykkingarefni, sía ýtir á, og snúningsþurrkara sem þarf fyrir barít flotferlið.

10

TILVÍSANIR

1.Blin, P & Dion‐Ortega, A (2013) Hátt og þurrt, CIM tímarit, Vol. 8, Nei. 4, Pp. 48‐51.

2.Yllir, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Nýjasta kynslóð rafstöðueiginleikaskilju fyrir steinefnasandsiðnaðinn, Ráðstefna um þung steinefni, Jóhannesarborg, Suður-Afríska stofnunin um námuvinnslu og málmvinnslu.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), Endurskoðun rafskilnaðaraðferða, Hluti 1: Grundvallarþættir, steinefni & Málmvinnsluvinnsla, Vol 17, Nei. 1 Pp 23 - 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Endurskoðun rafskilnaðaraðferða, Hluti 2: Hagnýt atriði, steinefni & Málmvinnsluvinnsla, Vol 17, Nei. 1 bls. 139‐ 166.

5.Searls, J (1985) Potash, Kafli í Staðreyndir og vandamál steinefna: 1985 Útgáfa, Jarðsprengjustofnun Bandaríkjanna, Washington DC.

6.Berthon, R & Bichara, M, (1975) Rafstöðueiginleiki Potash Málmgrýtis, Einkaleyfi Bandaríkjanna # 3,885,673.

7.Vörumerki, L, Beier, P, & Stahl, Ég (2005) Rafstöðueiginleiki aðskilnaður, Wiley‐VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraas, F (1962) Rafstöðueiginleiki kornóttra efna, Námustofnun Bandaríkjanna, Bulletin 603.

9.Fraas, F (1964), Formeðferð steinefna til rafstöðuaðskilnaðar, Bandarískt einkaleyfi 3,137,648.

10.Bandaríkin, K & Róðrarsonur, N (1997) Undirbúningsþættir fóðurs sem hafa áhrif á skilvirkni rafstöðuaðskilnaðar, Segul- og rafmagnsaðskilnaður, Vol 8 bls. 161‐173.

11.Inculet, Ég (1984) Rafstöðueiginlegur steinefnaaðskilnaður, Rafstöðueiginleikar og rafstöðueiginleikar röð, Rannsóknir Rannsóknir Pressan, Ltd, John Wiley & Syni, Hf..

12.Feasby, D (1966) Frjáls‐Fall rafstöðueiginleiki fosfats og kalsítagna, Rannsóknastofa í steinefnarannsóknum, Labs Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, og 3038, bók 212, Framvinduskýrsla.

13.Stencel, J & Malasía, X (2003) Pneumatic Samgöngur, Triboelectric Styrkþegi fyrir Florida Phosphate iðnaðinn, Florida Institute of Phosphate Research, Útgáfa nr.. 02‐149‐201, desember.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Triboelectric hleðsla, Rafeðlisfræðilegir eiginleikar og rafknúnir styrkingarmöguleikar efnameðhöndlaðra Feldspar, Kvars, og Wollastonite, Segul- og rafmagnsaðskilnaður, Vol 11, no 1‐2 bls 9‐32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Áhrif yfirborðsáhrifa á rafstöðuaðskilnað sirkons og rutile, 6. alþjóðlega ráðstefnan um þungar steinefni, Námu- og málmvinnslustofnun Suður-Afríku.

16.Kelduhverfi, M og Yasar, E (1995) Áhrif hitastigs og óhreininda á rafstöðuaðskilnað bórefna, Steinefnaverkfræði, Vol. 8, Nei. 7, Pp. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) Athugasemdir um þurrkun fyrir rafstöðuaðskilnað af ögnum, AIME Tec. Krá 2257, nóvember.

18.NML (2004) Rétthafi baríts á lágu stigi (niðurstöður tilraunaverksmiðju), Lokaskýrsla, National Metallurgical Laboratory, Jamshedpur Indland, 831 007

13