Paplašinot pieteikumu sausa Triboelectric atdalīšana minerāli

Paplašinot pielietojumus sausajā triboelektriskajā

Minerālu atdalīšana

Džeimss D. Bittner, Kails P. Flynn, un Frenks Dž.. Hrach (Hrach)

ST aprīkojums & Tehnoloģiju LLC, Nīdhemas Masačūsetsas štats 02494 ASV

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

abstrakts

ST aprīkojums & Tehnoloģija, Llc (STET) ir izstrādājis apstrādes sistēmu, kuras pamatā ir triboelektrostatiskās jostas atdalīšana, kas minerālu apstrādes rūpniecībai nodrošina līdzekli smalku materiālu iegūšanai ar pilnīgi sausu tehnoloģiju. Atšķirībā no citiem elektrostatiskās atdalīšanas procesiem, kas parasti aprobežojas ar daļiņām, kuru izmērs pārsniedz 75 μm, Triboelektriskais jostas separators ir ideāli piemērots ļoti smalku atdalīšanai (<1μm) līdz vidēji rupjai (300μm) daļiņas ar ļoti augstu caurlaidspēju. Augstas efektivitātes daudzpakāpju atdalīšana, izmantojot iekšējo uzlādi / uzlādi un pārstrādi, rada daudz labāku atdalīšanu, ko var panākt ar parasto vienpakāpes brīvā kritiena triboelektrostatisko separatoru. Triboelectric jostas atdalītāju tehnoloģija ir lietots, lai atdalītu plašu materiālu, to skaitā maisījumos, stiklveida aluminosilicates/oglekļa, Kalcīts/kvarcs, talks/magnezāts, un barīts/kvarcs. Ekonomisks salīdzinājums par triboelektrostatiskās jostas atdalīšanu un parasto flotāciju barītam / kvarca atdalīšanas ilustrē sausās apstrādes minerālvielu priekšrocības.

Atslēgvārdi: Minerālvielas, sausa atdalīšana, barītu, triboelectrostatiskā uzlāde, jostas atdalītājs, vieglie pelni

IEVADS

Saldūdens pieejamības trūkums kļūst par galveno faktoru, kas ietekmē kalnrūpniecības projektu iespējamību visā pasaulē. Saskaņā ar Hubert Fleming, bijušais "Hatch Water" globālais direktors, "No visiem kalnrūpniecības projektiem pasaulē, kas pēdējā gada laikā ir vai nu apturēti, vai palēnināti, ir pierādīts, ka, gandrīz 100% no lietām, kas, ūdens rezultātā, vai nu tieši, vai netieši" Blin (2013). Sausās minerālu pārstrādes metodes piedāvā risinājumu šai draudošai problēmai.

Mitrās atdalīšanas metodēm, piemēram, putu flotācijai, jāpievieno ķīmiskie reaģenti, ar kuriem jārīkojas droši un jāiznīcina videi draudzīgā veidā.. Neizbēgami nav iespējams darboties ar 100% ūdens pārstrāde, pieprasīts utilizēt vismaz daļu no procesa ūdens, kas var saturēt nelielu daudzumu ķīmisko reaģentu.

Sausās metodes, piemēram, elektrostatiskā atdalīšana, novērsīs vajadzību pēc saldūdens, un piedāvā iespēju samazināt izmaksas. Viens no daudzsološākajiem jaunumiem sauso minerālu atdalīšanā ir triboelectrostatiskais jostas separators. Šī tehnoloģija ir paplašinājusi daļiņu izmēru diapazonu līdz smalkākai daļiņai nekā parastās elektrostatiskās atdalīšanas tehnoloģijas, diapazonā, kur iepriekš ir bijusi veiksmīga tikai peldēšana.

1

Stāvs 2. Atdalīšanas zonas detaļas

Process ir pilnīgi sauss, neprasa papildu materiālus un nerada notekūdeņus vai emisijas gaisā. Attiecībā uz oglekli no mušu pelnu atdalīšanas, reģenerētie materiāli sastāv no māšu, kuru oglekļa saturs ir samazināts līdz līmenim, kas piemērots izmantošanai par pozzolānisku piejaucumu betonā., un lielu oglekļa frakciju, ko var sadedzināt elektroenerģijas ražošanas iekārtā. Abu produktu plūsmu izmantošana nodrošina 100% risinājums , lai lidotu ar pelnu likvidēšanas problēmām.

Triboelectrostatic jostas separators ir relatīvi kompakts. Mašīna, ko paredzēts apstrādāt 40 tonnām stundā ir aptuveni 9.1 metru (30 Pēdas) garš, 1.7 metru (5.5 ft.) plata un 3.2 metru (10.5 ft.) augsta. Nepieciešamais iekārtas līdzsvars sastāv no sistēmām sausa materiāla nogādāšana uz separatoru un no tā. Sistēmas kompaktums nodrošina elastību uzstādīšanas dizainos.

Stāvs 3. Komerciālais triboelectrostatiskais jostas separators

Salīdzinājums ar citiem elektrostatiskās atdalīšanas procesiem

Triboelectrostatiskā jostu atdalīšanas tehnoloģija ievērojami paplašina materiālu klāstu, ko var iegūt elektrostatiskos procesos. Visbiežāk izmantotie elektrostatiskie procesi balstās uz nodalāmo materiālu elektriskās vadītspējas atšķirībām. Šajos procesos, materiālam jāsazinās ar iezemētiem cilindriem vai plāksni, parasti pēc tam, kad materiāla daļiņas ir negatīvi uzlādētas ar jonizējošā korona izplūdi.. Vadoši materiāli ātri zaudēs lādiņu un tiks izmesti no bungām. Nevadošais materiāls joprojām tiek piesaistīts bungām kopš

3

lādiņš izkliedēsies lēnāk un pēc atdalīšanas no vadošā materiāla nokritīs vai tiks notīrīts no bungas. Šo procesu kapacitāte ir ierobežota, jo katra daļiņa ir nepieciešama saskarē ar trumuli vai plāksni.. Šo kontakta uzlādes procesu efektivitāte aprobežojas arī ar daļiņām, kas satur apmēram 100 μm vai lielāks izmērs, jo gan nepieciešams saskarties ar iezemēto plāksni, gan nepieciešamā daļiņu plūsmas dinamika. Dažādu izmēru daļiņām būs arī atšķirīga plūsmas dinamika inerces efekta dēļ, un tās izraisīs degradētu atdalīšanos. Šī shēma (Stāvs 4) ilustrē šāda veida separatora pamatiezīmju.

Stāvs 4. Bungu elektrostatiskais separators "Vecākais (2003)"

Triboelectrostatiskie dalījums neaprobežojas tikai ar vadītspējas / nevadoši materiāli, bet ir atkarīgi no labi zināmās parādības, kad lādiņš tiek pārnests ar materiālu berzes kontaktu ar atšķirīgu virsmas ķīmiju. Šī parādība gadu desmitiem ir izmantota "brīvā kritiena" atdalīšanas procesos. Šāds process ir parādīts attēlā 5. Daļiņu maisījuma sastāvdaļas vispirms rodas dažādos lādiņos, saskaroties vai nu ar metāla virsmu, vai daļiņu ietekmē saskarē ar daļiņām šķidrinātā gultas barošanas ierīcē. Daļiņām krītot cauri elektriskajam laukam elektrodu zonā, katras daļiņas trajektorija ir novirzīta uz pretēja lādiņa elektrodu.. Pēc noteikta attāluma, savākšanas nodalījumi tiek izmantoti , lai atdalītu straumes. Tipiskām iekārtām ir nepieciešami vairāki atdalītājposmi ar vidējas frakcijas pārstrādi. Dažas ierīces izmanto vienmērīgu gāzes plūsmu, lai palīdzētu nogādāt daļiņas caur elektrodu zonu..

4

Stāvs 5. "Brīvā kritiena" triboelektrostatiskais separators

Šāda veida brīvā kritiena separatoram ir arī ierobežojumi apstrādājamā materiāla daļiņu izmērā.. Plūsma elektrodu zonā jākontrolē, lai samazinātu turbulenci un izvairītos no atdalīšanas "smērēšanās". Smalko daļiņu trajektoriju vairāk ietekmē turbulence, jo aerodinamiskie vilkšanas spēki uz smalkām daļiņām ir daudz lielāki nekā gravitācijas un elektrostatiskie spēki.. Ļoti smalkās daļiņas arī mēdz savākties uz elektroda virsmām, un tās ir jānoņem ar kādu metodi. Daļiņas, kas mazākas par 75 μm nevar efektīvi atdalīt.

Vēl viens ierobežojums ir tāds, ka daļiņu slodzei elektroda zonā jābūt zemai, lai novērstu kosmosa lādiņa efektus., kas ierobežo apstrādes ātrumu. Materiāla iziešana caur elektrodu zonu pēc būtības izraisa vienpakāpes atdalīšanos, jo nav iespējams atkārtoti uzlādēt daļiņas. Tādēļ, daudzpakāpju sistēmas ir nepieciešamas, lai uzlabotu atdalīšanas pakāpi, tostarp materiāla atkārtotu uzlādēšanu, pēc tam saskaroties ar uzlādes ierīci;. Iegūtais aprīkojuma apjoms un sarežģītība attiecīgi palielinās.

Atšķirībā no citiem pieejamiem elektrostatiskās separācijas procesiem, triboelectrostatiskais jostas separators ir ideāli piemērots ļoti smalku (<1 μm) līdz vidēji rupjai (300μm) materiālus ar ļoti lielu caurlaidspēju. Triboelektrisko daļiņu uzlāde ir efektīva plašam materiālu klāstam, un tai ir nepieciešama tikai daļiņu – daļiņu saskare. Neliela atstarpe, augsts elektriskais lauks, straumju plūsmas skaitītājs, Spēcīga daļiņu daļiņu uzbudināšana un jostas pašattīrīšanās iedarbība uz elektrodiem ir separatora kritiskās iezīmes. Augstas efektivitātes daudzpakāpju atdalīšana ar uzlādes palīdzību / uzlādes un iekšējās pārstrādes rezultātā notiek daudz pārāka atdalīšana, un tā ir efektīva smalkiem materiāliem, kurus vispār nevar atdalīt ar parastajiem paņēmieniem..

5

TRIBOELECTROSTATISKO JOSTU ATDALĪŠANAS LIETOJUMI

Vieglie pelni

Triboelektriskās jostas atdalīšanas tehnoloģija pirmo reizi tika rūpnieciski pielietota akmeņogļu sadedzināšanas mušu pārstrādei 1995. Fly pelnu uzklāšanai, tehnoloģija ir bijusi efektīva, lai atdalītu oglekļa daļiņas no ogļu nepilnīgas sadedzināšanas,, no stiklainām alumosilikāta minerālu daļiņām mušu pelnos. Šai tehnoloģijai ir bijusi liela nozīme, ļaujot pārstrādāt minerālvielām bagātos mušpelus kā cementa aizstājēju betona ražošanā. kopš 1995, 19 ASV darbojas triboelektriskās jostas separatori, Kanāda, Uk, un Polija, apstrādi 1,000,000 tonnas vieglo pelnu gadā. Tehnoloģija tagad ir arī Āzijā ar pirmo šogad Dienvidkorejā uzstādīto separatoru. Rūpniecisko vēsturi par mušu pelnu atdalīšanu ir 1.

Tabula 3. Piemēri, minerālu atdalīšana, izmantojot triboelectrostatisko jostu atdalīšanu

Ir pierādīts, ka triboelectrostatic jostas separatora izmantošana efektīvi izmanto daudzus minerālu maisījumus. Tā kā separators var apstrādāt materiālus ar daļiņu izmēriem no aptuveni 300 μm līdz mazāk nekā 1 μm, un triboelectrostatiskā atdalīšana ir efektīva gan izolācijas, gan vadītspējīgiem materiāliem, tehnoloģija ievērojami paplašina piemērojamā materiāla klāstu, izmantojot parastos elektrostatiskos separatorus,. Tā kā triboelektrostatiskais process ir pilnīgi sauss, tā izmantošana novērš vajadzību pēc materiālu žāvēšanas un šķidro atkritumu apstrādes flotācijas procesos;.

TRIBOELECTROSTATIC JOSTAS ATDALĪŠANAS IZMAKSAS

Salīdzinājums ar parasto flotāciju Barite

Salīdzinošo izmaksu pētījumu pasūtīja STET, un to veica Soutex Inc. Soutex ir Kvebekā bāzēts inženieru uzņēmums ar plašu pieredzi gan slapjās flotācijas, gan elektrostatiskās atdalīšanas procesu novērtēšanā un projektēšanā. Pētījumā tika salīdzinātas triboelektrostatiskās jostas atdalīšanas procesa kapitāla un darbības izmaksas ar parasto putu flotāciju zemas kvalitātes barīta rūdas iegūšanai. Abas tehnoloģijas uzlabo barītu, noņemot zema blīvuma cietās daļiņas, galvenokārt kvarcs, , lai izveidotu Amerikas Naftas institūtu (Api) urbšanas kategorijas barīts ar SG lielāku par 4.2 g/ml. Flotācijas rezultāti tika balstīti uz izmēģinājuma rūpnīcas pētījumiem, ko veica Indijas Nacionālā metalurģijas laboratorija "NML (2004)". Triboelectrostatiskās jostas atdalīšanas rezultāti tika balstīti uz eksperimentāliem augu pētījumiem, kuros izmantoja līdzīgas barības. Salīdzinošais ekonomikas pētījums ietvēra plūsmas lapas izstrādi, materiālu un enerģijas bilances, Galvenās iekārtas izmēru noteikšana un kotēšana gan flotācijas, gan triboelektrostatiskās jostas atdalīšanas procesiem. Abu blokshēmu pamats ir vienāds, Apstrādes 200,000 t/y barīta barības ar SG 3.78 ražot 148,000 t/y urbšanas kvalitātes barīta produkta ar SG 4.21 g/ml. Flotācijas procesa aplēsē nebija iekļautas izmaksas par ūdens, vai ūdens attīrīšana.

Soutex ģenerēja plūsmas lapas barīta flotācijas procesam (Stāvs 6), un triboelectrostatisko jostu atdalīšanas procesu (Stāvs 7).

8

Stāvs 6 Barīta flotācijas procesa plūsmas lapa

9

Stāvs 7 Barite triboelectrostatic jostas atdalīšanas procesa plūsmas lapa

Šīs blokshēmas neietver neapstrādāturūdas saspiešanas sistēmu, kas ir kopīgs abām tehnoloģijām. Barības slīpēšana flotācijas gadījumā tiek veikta, izmantojot mitrās celulozes lodīšu dzirnavas ar ciklona klasifikatoru. Padeves slīpēšana triboelektriskās jostas atdalīšanas gadījumā tiek veikta, izmantojot sausu, vertikālā rullīšu dzirnavas ar integrētu dinamisko klasifikatoru.

Triboelectrostatic jostas atdalīšanas plūsmas lapa ir vienkāršāka nekā flotācija. Tribolektostatiskās jostas atdalīšanu panāk vienā posmā, nepievienojot ķīmiskus reaģentus, salīdzinot ar trīspakāpju flotāciju ar oleīnskābi, ko izmanto kā kolektoru barītam un nātrija silikātu kā silīcija dioksīda ganga depresantu. Flokulānu pievieno arī kā reaģentu sabiezācijai barīta flotācijas gadījumā. Triboelektriskās jostas atdalīšanai nav nepieciešamas atūdeņošanas un žāvēšanas iekārtas, salīdzinot ar biezinātājiem, filtru preses, un rotācijas žāvētāji, kas nepieciešami barīta flotācijas procesam.

10

Atsauces

1.Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Augsts un sauss, CIM žurnāls, Vol. 8, nē. 4, PP. 48‐51.

2.Vecākais, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Jaunākās paaudzes elektrostatiskais separators minerālu smilšu rūpniecībai, Smago minerālu konference, Johannesburg, Dienvidāfrikas Kalnrūpniecības un metalurģijas institūts.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg (Foressberg), K (2000), Pārskats par elektriskās atdalīšanas metodēm, Daļa 1: Pamataspekti, Minerālvielas & Metalurģisko apstrādi, Vol 17, nē. 1 PP 23 - 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg (Foressberg), K (2000), Pārskats par elektriskās atdalīšanas metodēm, Daļa 2: Praktiski apsvērumi, Minerālvielas & Metalurģisko apstrādi, Vol 17, nē. 1 139. lpp. 166.

5.Sīļi (Searls), J (1985) Potaša, Nodaļa minerālu faktos un problēmās: 1985 Izdevums (Edition), Amerikas Savienoto Valstu Raktuvju birojs, Vašingtona DC.

6.Bertona (Berthon), R & Bičara (Bichara), M, (1975) Potaša ordu elektrostatiskā atdalīšana, Amerikas Savienoto Valstu patents # 3,885,673.

7.Zīmoli, L, Beier, P, & Stahl, Es (2005) Elektrostatiska atdalīšana, Wiley-VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraas (Fraas), F (1962) Granulēto materiālu elektrostatiskā atdalīšana, ASV Raktuvju birojs, Biļetenā 603.

9.Fraas (Fraas), F (1964), Minerālu pirmapstrāde elektrostatiskai atdalīšanai, ASV patents 3,137,648.

10.Lindlijs (Lindley), K & Rindusons (Rowson), N (1997) Barības sagatavošanas faktori, kas ietekmē elektrostatiskās atdalīšanas efektivitāti, Magnētiskā un elektriskā atdalīšana, Vol 8 161.–173. lpp..

11.Inkubācija, Es (1984) Elektrostatiskā minerālu atdalīšana, Elektrostatikas un elektrostatisko pielietojumu sērija, Pētījumu prese, Sia, Džons Vilijs & Dēli, Inc.

12.Feasbijs (Feasby), D (1966) Fosfātu un kalcīta daļiņu brīvā kritiena elektrostatiskā atdalīšana, Minerālu pētniecības laboratorija, Labs Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, un 3038, grāmata 212, Progresa ziņojums.

13.Stencel, J & Dzjana (Jiang), X (2003) Pneimatiskais transports, Triboelektriskā beneficiācija Floridas fosfātu rūpniecībai, Floridas Fosfātu pētniecības institūts, Publikācijas Nr.. 02‐149‐201, Decembris.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg (Foressberg), K (2002), Triboelektriskā maksa, Ķīmiski apstrādāta feldšpara elektrofizikāālās īpašības un elektriskās beneficiācijas potenciāls, Kvarcs, un Wollastonite, Magnētiskā un elektriskā atdalīšana, Vol 11, Nr. 1–2, 9.–32. lpp..

15.Ventilācijas atvere, J, Vermaak (Vermaak), M, & Brūvers (Bruwer), J (2007) Virsmas ietekmes ietekme uz cirkona un rutila elektrostatisko atdalīšanos, 6. Starptautiskā smago minerālu konference, Dienvidāfrikas Kalnrūpniecības un metalurģijas institūts.

16.Celik, M un Yasar, E (1995) Temperatūras un piemaisījumu ietekme uz bora materiālu elektrostatisko atdalīšanu, Minerālu inženierija, Vol. 8, nē. 7, PP. 829‐833.

17.Fraas (Fraas), F (1947) Piezīmes par žāvēšanu elektrostatiskai atdalīšanai daļiņu, AIME Tec. krogs 2257, Novembris.

18.NML (NML) (2004) Zemas kvalitātes barīta saņēmēji (eksperimentālo iekārtu rezultāti), Nobeiguma ziņojums, Valsts metalurģijas laboratorija, Džamshedpura Indija, 831 007

13