Espandendo in separazione a secco triboelettrico dei minerali

Applicazioni a secco triboelettrico in espansione

Separazione dei minerali

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

ST attrezzature & Technology LLC, Needham Massachusetts 02494 STATI UNITI D'AMERICA

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

RIEPILOGO

ST attrezzature & Tecnologia, LLC (STET) ha sviluppato un sistema di elaborazione basato sulla separazione di cintura di triboelectrostatic che fornisce i mezzi per materiali pregiati beneficiare l'industria di lavorazione dei minerali con una tecnologia completamente asciutta. A differenza di altri processi di separazione elettrostatica che sono in genere limitati a particelle superiore a 75μm dimensioni, il separatore di cintura triboelettrico è ideale per la separazione di finissima (<1Μm) a moderatamente grossolana (300Μm) particelle con un'elevatissima produttività. La separazione di multi‐stage ad alta efficienza attraverso interna di carica/ricarica e riciclare risultati nelle separazioni di gran lunga superiore che possono essere raggiunto con un convenzionale single‐stage free‐ cadere triboelectrostatic separatore. La tecnologia di separatore triboelettrico cintura è stata utilizzata per separare una vasta gamma di materiali, compresi i miscugli di alluminosilicati/carbonio vitreo, calcite/quarzo, talco/magnesite, e barite/quarzo. Un confronto economico di utilizzando la separazione di cintura triboelectrostatic versus convenzionale flottazione per barite / separazione di quarzo illustra i vantaggi della lavorazione a secco per minerali.

Parole chiavi: minerali, separazione a secco, barite, triboelectrostatic di ricarica, cintura separatore, cenere volatile

INTRODUZIONE

La mancanza di accesso all'acqua potabile sta diventando un fattore importante che interessa la fattibilità di progetti di data mining nel mondo. Secondo Hubert Fleming, ex direttore globale per l'acqua di tratteggio, "Di tutti i progetti di data mining nel mondo che sono stati fermati o rallentato lo scorso anno, è stato, in quasi 100% dei casi, un risultato dell'acqua, direttamente o indirettamente"Blin (2013). Metodi di lavorazione dei minerali asciutto offrono una soluzione a questo problema incombente.

Metodi di separazione ad umido come flottazione schiuma richiedono l'aggiunta di reagenti chimici che devono essere gestiti in modo sicuro e smaltiti in modo ecocompatibile. Inevitabilmente non è possibile operare con 100% riciclo acqua, che richiedono la disposizione di almeno di parte dell'acqua di processo, probabilmente contenente tracce di reagenti chimici.

Metodi di asciutti come separazione elettrostatica eliminerà il bisogno di acqua fresca, e offrono il potenziale per ridurre i costi. Uno dei più promettenti nuovi sviluppi nelle separazioni minerale asciutte è il separatore di cintura triboelectrostatic. Questa tecnologia ha esteso la gamma di dimensione delle particelle per le particelle più fini rispetto alle tecnologie convenzionali separazione elettrostatica, nella gamma dove solo flottazione ha avuto successo in passato.

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Figura 2. Dettaglio della zona di separazione

Il processo è completamente asciutto, non richiede nessun materiale aggiuntivo e non produce rifiuti acqua o aria emissioni. Nel caso di carbonio da separazioni di ceneri volanti, i materiali recuperati consistono di ceneri ridotto a tenore di carbonio ai livelli adatto ad uso come una mescolanza pozzolanica in calcestruzzo, e una frazione di alto tenore di carbonio che può essere masterizzata presso l'impianto di generazione di elettricità. L'utilizzo di entrambi i flussi prodotto fornisce un 100% soluzione ai problemi di smaltimento ceneri.

Il triboelectrostatic cintura separatore è relativamente compatto. Una macchina progettata per elaborare 40 tonnellate l'ora sono di circa 9.1 metri (30 ft) lungo, 1.7 metri (5.5 Ft.) ampia e 3.2 metri (10.5 Ft.) alta. Il necessario equilibrio della pianta è costituito da sistemi di trasmettere materiale secco da e verso il separatore. La compattezza del sistema consente flessibilità nei disegni di installazione.

Figura 3. Commerciale triboelectrostatic cintura separatore

Confronto ad altri processi di separazione elettrostatica

La tecnologia di separazione di cintura triboelectrostatic espande notevolmente la gamma di materiali che può essere arricchita da processi elettrostatici. I più comunemente utilizzati processi elettrostatici contare su differenze nella conducibilità elettrica dei materiali da separare. In questi processi, il materiale dovrà contattare un tamburo con messa a terra o un piatto tipicamente dopo il materiale particelle sono caricati negativamente da una scarica di corona ionizzante. Materiali conduttivi perderanno la loro carica rapidamente e generate dal tamburo. Il materiale di non‐conductive continua ad essere attratto dal tamburo dalla

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carica si dissipa più lentamente e cadrà o essere spazzolato dal tamburo dopo la separazione dal materiale conduttore. Questi processi sono limitati nella capacità dovuta al contatto richiesto di ogni particella al tamburo o piastra. L'efficacia di questi processi di ricarica di contatto sono anche limitati a particelle di circa 100 Μm o superiore in dimensioni a causa sia della necessità di contattare la piastra di messa a terra e la dinamica dei flussi granulometrica richiesta. Particelle di diverse dimensioni avranno anche la dinamica dei flussi diversi a causa di effetti inerziali e si tradurrà in separazione degradato. Nel diagramma seguente (Figura 4) illustra le caratteristiche fondamentali di questo tipo di separatore.

Figura 4. Tamburo separatore elettrostatico "Elder (2003)"

Triboelectrostatic separazioni non sono limitate alla separazione di conduttivo / non‐conductive materiali dipendono ma il ben noto fenomeno del trasferimento della carica di attrito dei materiali con dissimile chimica di superficie. Questo fenomeno è stato utilizzato nei processi di separazione di "caduta libera" per decenni. Tale processo è illustrato nella figura 5. Componenti di una miscela di particelle prima sviluppano diverse cariche dal contatto con una superficie di metallo, o da particella a particella contatto in un dispositivo d'alimentazione a letto fluidizzato. Come le particelle cadono attraverso il campo elettrico nella zona dell'elettrodo, traiettoria di ogni particella è deviato verso l'elettrodo di carica opposta. Dopo una certa distanza, contenitori per la raccolta sono impiegati per separare i flussi. Installazioni tipiche richiedono fasi multiple di separatore con riciclo di una frazione di ampiezza media. Alcuni dispositivi utilizzano un flusso costante di gas per facilitare il trasporto delle particelle attraverso la zona di elettrodo.

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Figura 5. "Caduta libera" triboelectrostatic separatore

Questo tipo di separatore di caduta libera propone anche limitazioni la granulometria del materiale che può essere elaborato. Il flusso all'interno della zona di elettrodo deve essere controllato per minimizzare la turbolenza per evitare "spalmare" della separazione. La traiettoria delle particelle fini sono più effettuati dalle turbolenze poiché l'aerodinamica trascina le forze su particelle fini sono molto più grandi rispetto alle forze gravitazionale ed elettrostatiche. Le particelle molto fini anche tendono a raccogliere sulle superfici degli elettrodi e devono essere rimosso con un certo metodo. Particelle di meno di 75 Μm non possono essere separati in modo efficace.

Un'altra limitazione è che la particella di carico all'interno della zona di elettrodo deve essere bassa per evitare effetti di carica spaziale, che limitano la velocità di elaborazione. Passaggio di materiale attraverso la zona di elettrodo intrinsecamente provoca una separazione single‐stage, Poiché non vi è alcuna possibilità per re‐charging di particelle. Pertanto, sistemi di multi‐stage sono necessari per migliorare il grado di separazione tra cui re‐charging del materiale di contatto successivo con un caricabatterie. Il volume risultante di attrezzature e la complessità aumenta di conseguenza.

In contrasto con gli altri processi di separazione elettrostatica disponibile, il triboelectrostatic cintura separatore è ideale per la separazione di finissima (<1 Μm) a moderatamente grossolana (300Μm) materiali con volumi di produzione molto elevati. La carica della particella triboelettrica è efficace per una vasta gamma di materiali e richiede solo la particella – contatto delle particelle. Il piccolo spazio, elevato campo elettrico, contro flusso corrente, particle‐particle vigorosa agitazione e self‐cleaning azione della cintura sugli elettrodi sono le caratteristiche critiche del separatore. La separazione di multi‐stage ad alta efficienza tramite ricarica / riciclo interno e ricarica risultati nelle separazioni di gran lunga superiore ed è efficace su materiali pregiati, che non possono essere separati a tutti mediante tecniche convenzionali.

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APPLICAZIONI DI SEPARAZIONE CINTURA TRIBOELECTROSTATIC

Cenere volatile

La tecnologia di separazione di cintura di triboelectrostatic in primo luogo è stata applicata su scala industriale al trattamento delle ceneri di combustione di carbone in 1995. Per l'applicazione di ceneri volanti, la tecnologia è stata efficace nella separazione di particelle di carbonio dalla combustione incompleta del carbone, dalle particelle minerali alluminosilicato vetroso in fly ash. La tecnologia è stato determinante nel rendere possibile riciclare della cenere volante mineral‐rich come una sostituzione di cemento nella produzione di calcestruzzo. Dal 1995, 19 separatori di cintura triboelectrostatic hanno operato negli Stati Uniti, Canada, REGNO UNITO, e Polonia, elaborazione su 1,000,000 tonnellate di ceneri annualmente. La tecnologia è ora anche in Asia con il primo separatore installato in Corea del sud quest'anno. La storia industriale di separazione di ceneri è elencata nella tabella 1.

tavolo 3. Esempi, separazioni dei minerali mediante separazione cintura triboelectrostatic

L'uso del separatore cintura triboelectrostatic è stato dimostrato che effettivamente beneficiare molte miscele minerali. Poiché il separatore in grado di elaborare materiali con particelle di dimensioni da circa 300 Μm a meno di 1 Μm, e la separazione di triboelectrostatic è efficace per materiali isolanti sia conduttivi, la tecnologia estende notevolmente la gamma di materiale applicabile sopra separatori elettrostatici convenzionali. Poiché il processo di triboelectrostatic è completamente asciutto, uso di esso elimina la necessità di materiale essiccazione e da processi di flottazione di trattamento dei rifiuti liquidi.

COSTO DI TRIBOELECTROSTATIC CINTURA SEPARAZIONE

Confronto al galleggiamento convenzionale per Barite

Una costo Studio comparativa è stata commissionata da STET e condotto da Soutex Inc. Soutex è che un Quebec Canada basato società di ingegneria con una vasta esperienza nella flottazione bagnato e valutazione del processo di separazione elettrostatica e design. Lo studio ha confrontato la capitale e i costi operativi del processo di separazione di cintura triboelectrostatic al galleggiamento di schiuma convenzionale per l'arricchimento di un minerale di barite low‐grade. Entrambe le tecnologie aggiornare la baritina tramite rimozione dei solidi a bassa densità, principalmente al quarzo, per produrre un American Petroleum Institute (API) barite di grado con SG maggiore di perforazione 4.2 g/ml. Flottazione risultati sono stati basati su impianto pilota studi condotti dal laboratorio Mettalurgical nazionale indiano "NML (2004)". Triboelectrostatic cintura separazione risultati sono stati basati su studi di impianto pilota utilizzando simili mangimi minerali. Lo sviluppo di schemi di processo economico comparativo incluso, equilibri di materia ed energia, dimensionamento delle apparecchiature principali e la citazione per i processi di separazione di cintura triboelectrostatic e flottazione. La base per entrambi gli schemi di processo è lo stesso, elaborazione 200,000 t/a di barite feed con SG 3.78 per produrre 148,000 t/a di perforazione prodotto grado barite SG 4.21 g/ml. La stima del processo di flottazione non includono eventuali costi per acqua di processo, o trattamento delle acque.

Gli schemi di processo sono stati generati da Soutex per il processo di flottazione di barite (Figura 6), e il processo di separazione di cintura triboelectrostatic (Figura 7).

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Figura 6 Organigramma trattato di barite flottazione

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Figura 7 Barite triboelectrostatic cintura separazione organigramma trattato

Diagrammi di tesi non includono un minerale grezzo sistema di frantumazione, che è comune a entrambe le tecnologie. Rettifica dell'alimentazione per il caso di galleggiamento avviene utilizzando un laminatoio di sfera umida polpa con classificatore di ciclone. Rettifica dell'alimentazione per il caso di separazione di cintura triboelectrostatic avviene utilizzando un secco, Mulino a cilindri verticali con classificatore dinamico integrale.

Il flowsheet di separazione triboelectrostatic cintura è più semplice di flottazione. Triboelectostatic cintura separazione è realizzata in un singolo stadio senza l'aggiunta di eventuali reagenti chimici, rispetto al galleggiamento di three‐stage con acido oleico utilizzato come un collezionista per baritina e silicato di sodio come un sedativo per la Ganga di silice. Un flocculante viene aggiunto anche come reagente per ispessimento nel caso di galleggiamento di barite. Nessun disidratazione e l'essiccazione attrezzature è necessario per la separazione di cintura triboelectrostatic, rispetto agli addensanti a, filtri pressa, ed essiccatori rotanti necessarie per il processo di flottazione di barite.

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