Groeiende toepassingen in droge tribo scheiding van mineralen

Uitbreiden van de toepassingen in droge tribo

Scheiding van mineralen

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

ST apparatuur & Technologie LLC, Needham, Massachusetts 02494 VERENIGDE STATEN

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

ABSTRACT

ST apparatuur & Technologie, LLC (STET) een systeem voor de verwerking op basis van triboelectrostatic riem scheiding die de mogelijkheid de minerale verwerkende industrie een beneficiate mooie materialen met een volledig droog technologie biedt heeft ontwikkeld. In tegenstelling tot andere elektrostatische Scheidingsprocessen die meestal beperkt tot deeltjes groter dan 75μm in grootte zijn, het scheidingsteken tribo riem is bij uitstek geschikt voor scheiding van zeer fijn (<1Μm) tot matig grof (300Μm) deeltjes met een zeer hoge doorvoer. De hoog rendement multi‐stage scheiding door middel van interne opladen/opladen en recycle resultaten in superieur scheidingen die kunnen worden bereikt met een conventionele single‐stage free‐ vallen triboelectrostatic scheidingsteken. De tribo riem scheidingsteken technologie is gebruikt om te scheiden van een breed scala van materialen met inbegrip van mengsels van glazig aluminosilicaten/carbon, calciet/quartz, Talk/magnesiet, en bariet/quartz. Een economische vergelijking van het gebruik van de triboelectrostatic riem scheiding ten opzichte van conventionele flotatie voor bariet / kwarts scheiding illustreert de voordelen van droge verwerking voor mineralen.

Trefwoorden: mineralen, droge scheiding, bariet, triboelectrostatic opladen, riem scheidingsteken, vliegas

INTRODUCTIE

Het gebrek aan toegang tot zoet water is steeds een belangrijke factor die de haalbaarheid van mijnbouwprojecten over de hele wereld. Volgens Hubert Fleming, voormalige globale directeur voor Hatch Water, "Van alle de mijnbouwprojecten in de wereld die ofwel zijn gestopt of vertraagd in het afgelopen jaar, het is geweest, in bijna 100% van de gevallen, een resultaat van water, direct of indirect"Blin (2013). Droge minerale verwerkingsmethoden bieden een oplossing voor deze dreigende probleem.

Natte scheidingsmethoden zoals schuim flotatie vereist de toevoeging van chemische reagentia die veilig hanteren en moeten op een ecologisch verantwoorde wijze verwijderd. Het is onvermijdelijk niet mogelijk om te bedienen met 100% water recycle, verwijdering van ten minste vereisen van gedeelte van het proceswater, waarschijnlijk bevat sporen van chemische reagentia.

Droge methoden zoals de elektrostatische scheiding zal elimineren de noodzaak voor vers water, en bieden de mogelijkheid om kosten te verminderen. Een van de meest veelbelovende nieuwe ontwikkelingen in droge minerale scheidingen is het scheidingsteken van de riem triboelectrostatic. Deze technologie heeft uitgebreid de groottewaaier van de deeltjes naar fijnere deeltjes dan conventionele elektrostatische scheiding technologieën, in het bereik waar alleen beursgang succesvol is geweest in het verleden.

1

Figuur 2. Detail van scheiding zone

Het proces is volledig droog, vereist geen extra materialen en produceert geen afval water of lucht emissies. In het geval van koolstof uit vliegas scheidingen, de herstelde materialen bestaan uit vliegas in koolstofgehalte beperkt tot niveaus geschikt voor gebruik als een pozzolanic vermenging in beton, en een hoge koolstof-fractie die kan worden gebrand op de elektriciteit genereren plant. Gebruik van beide stromen product biedt een 100% oplossing voor vliegas verwijdering problemen.

De tribo-elektrostatische bandafscheider is relatief compact. Een machine die is ontworpen voor het verwerken van 40 ton peruur is ongeveer 9.1 meter (30 ft) lange, 1.7 meter (5.5 ft.) breed en 3.2 meter (10.5 ft.) hoge. Het vereiste evenwicht van planten bestaat uit systemen te brengen droog materiaal van en naar het scheidingsteken. De compactheid van het systeem zorgt voor flexibiliteit in de ontwerpen van de installatie.

Figuur 3. Commerciële tribo-elektrostatische bandafscheider

Vergelijking met andere elektrostatische Scheidingsprocessen

De tribo-elektrostatische bandscheidingstechnologie breidt het materiaalbereik dat kan worden gewelwillend door elektrostatische processen. De meest gebruikte elektrostatische processen zijn afhankelijk van verschillen in de elektrische geleidbaarheid van de materialen worden gescheiden. In deze processen, het materiaal moet contact opnemen met een geaard trommel of plaat meestal na het materiaal deeltjes negatief door een ioniserend corona kwijting geladen zijn. Geleidende materialen zal verliezen hun lading snel en worden gegooid uit de trommel. Het non‐conductive materiaal blijft te worden aangetrokken tot de trommel sinds de

3

gratis langzamer zal wegnemen en zal vallen of worden geborsteld uit de trommel na scheiding van de dirigent materiaal. Deze processen zijn beperkt in capaciteit als gevolg van het vereiste contact van elk deeltje op de trommel of plaat. De effectiviteit van deze contactlaadprocessen is ook beperkt tot deeltjes van ongeveer 100 μm of groter in omvang door zowel de noodzaak om contact te maken met de geaarde plaat als de vereiste deeltjesstroomdynamiek. Deeltjes van verschillende grootte zullen ook verschillende stromingsdynamiek hebben als gevolg van inertiële effecten en zullen resulteren in een verminderde scheiding. Het volgende diagram (Figuur 4) illustreert de fundamentele kenmerken van dit type separator.

Figuur 4. Trommel elektrostatische separator "Elder (2003)"

Tribo-elektrostatische scheidingen zijn niet beperkt tot de scheiding van geleidende / niet-geleidende materialen, maar zijn afhankelijk van het bekende fenomeen van ladingsoverdracht door wrijvingscontact van materialen met ongelijke oppervlaktechemie. Dit fenomeen wordt al tientallen jaren gebruikt in "vrije val" scheidingsprocessen. Een dergelijk proces wordt geïllustreerd in Figuur 5. Componenten van een mengsel van deeltjes ontwikkelen eerst verschillende ladingen door contact, hetzij met een metalen oppervlak, of door deeltje tot deeltjescontact in een gefluïdiseerd bedvoedingsapparaat. Als de deeltjes vallen door het elektrische veld in de elektrode zone, de baan van elk deeltje wordt afgebogen naar de elektrode van de tegenovergestelde lading. Na een bepaalde afstand, inzamelbakken worden gebruikt om de streams te scheiden. Typische installaties vereisen meerdere separatorfasen met recycling van een middling fractie. Sommige apparaten maken gebruik van een gestage stroom van gas bij het overbrengen van de deeltjes via de elektrode-zone.

4

Figuur 5. "Vrije val" triboelectrostatic scheidingsteken

Dit soort vrije val scheidingsteken kent ook beperkingen in de deeltjesgrootte van het materiaal dat kan worden verwerkt. De stroom binnen de zone van de elektrode moet worden gecontroleerd om te minimaliseren van turbulentie om te voorkomen dat "smeren" van de scheiding. Het traject van fijne deeltjes zijn meer verricht door turbulentie, aangezien de aërodynamische krachten Sleep op fijne deeltjes zijn veel groter dan de zwaartekracht en elektrostatische krachten. De zeer fijne deeltjes zal ook de neiging om te verzamelen over de elektrode oppervlakken en moeten worden verwijderd door een methode. Deeltjes van minder dan 75 Μm kan niet effectief worden gescheiden.

Een andere beperking is dat het deeltje laden binnen de zone van de elektrode laag moet ter voorkoming van ruimte gratis effecten, die beperken de snelheid van de verwerking. Materiaal passeren de elektrode zone inherent resulteert in een single‐stage scheiding, want er geen mogelijkheid voor re‐charging van deeltjes is. Daarom, multi‐stage-systemen zijn vereist voor het verbeteren van de graad van scheiding met inbegrip van re‐charging van het materiaal door latere contact met een opladen apparaat. De resulterende apparatuur omvang en gecompliceerdheid verhoogt dienovereenkomstig.

In tegenstelling tot de andere beschikbare elektrostatische Scheidingsprocessen, de tribo-elektrostatische bandafscheider is bij uitstek geschikt voor het scheiden van zeer fijne (<1 Μm) tot matig grof (300Μm) materialen met zeer hoge doorvoercapaciteit. Het opladen van de tribo deeltje is effectief voor een breed scala van materialen en vereist alleen deeltje-deeltje contact. De kleine opening, hoge veldsterkte, stroom van de teller, krachtige particle‐particle agitatie en self‐cleaning actie van de gordel op de elektroden zijn de essentiële kenmerken van het scheidingsteken. De hoog rendement multi‐stage scheiding via opladen / opladen en interne recycle resulteert in veel superieur scheidingen en is effectief op mooie materialen die helemaal niet kunnen worden gescheiden door de conventionele technieken.

5

TOEPASSINGEN VAN TRIBO-ELEKTROSTATISCHE BANDSCHEIDING

Vliegas

De tribo-elektrostatische bandscheidingstechnologie werd voor het eerst industrieel toegepast op de verwerking van kolenverbrandingsvliegas in 1995. Voor de toepassing van de vliegas, de technologie heeft gefunctioneerd in het scheiden van koolstof deeltjes van de onvolledige verbranding van steenkool, uit de glazig aluminosilicaat minerale deeltjes in de vliegas. De technologie heeft bijgedragen in het recycleren van de mineral‐rich flyash als een vervanging van cement in beton productie inschakelen. Sinds 1995, 19 tribo-elektrostatische bandafscheiders zijn actief in de VS, Canada, VERENIGD KONINKRIJK, en Polen, verwerking via 1,000,000 ton van vliegas jaarlijks. De technologie is nu ook in Azië met de eerste scheiding geïnstalleerd in Zuid-Korea dit jaar. De industriële geschiedenis van vliegas scheiding wordt vermeld in tabel 1.

Tabel 3. Voorbeelden, minerale scheidingen met behulp van de triboelectrostatic riem scheiding

Gebruik van de triboelectrostatic riem scheidingsteken is aangetoond dat zij effectief beneficiate vele minerale mengsels. Aangezien het scheidingsteken kan het verwerken van materialen met deeltjesgrootte van ongeveer 300 Μm tot minder dan 1 Μm, en de triboelectrostatic scheiding is effectief voor zowel isolerende en geleidende materialen, de technologie vergroot sterk het bereik van de toepasselijke materiaal over conventionele elektrostatische scheidingstekens. Aangezien het triboelectrostatic proces volledig droog is, gebruik ervan elimineert de noodzaak voor materiaal drogen en vloeibaar afval verwerken van flotatie processen.

KOSTEN VAN TRIBOELECTROSTATIC RIEM SCHEIDING

Vergelijking met de conventionele flotatie voor bariet

Een vergelijkende studie kosten was in opdracht van STET en gedirigeerd door Soutex Inc. Soutex is een in Quebec Canada gevestigd engineering bedrijf met uitgebreide ervaring in zowel natte flotatie en elektrostatische scheiding proces evaluatie en ontwerp. De studie vergeleek de kapitaal- en exploitatiekosten van het triboelectrostatische gordelscheidingsproces met conventionele schuimflotatie voor de weldadige barieterts. Beide technologieën upgraden de bariet door het verwijderen van vaste stoffen met een lage dichtheid, voornamelijk kwarts, om een American Petroleum Institute te produceren (API) boorkwaliteit bariet met SG groter dan 4.2 g/ml. Flotatie resultaten werden gebaseerd op pilot plant studies uitgevoerd door de Indiase National Mettalurgical Laboratory "NML (2004)". Triboelectrostatische bandscheidingsresultaten waren gebaseerd op proefplantenstudies met vergelijkbare voederertsen. De vergelijkende economische studie omvatte de ontwikkeling van flowsheet, materiaal- en energiebalansen, grote apparatuur dimensionering en offerte voor zowel flotatie en triboelectrostatische riem scheiding processen. De basis voor beide stroombladen is dezelfde, Verwerking 200,000 t/y van barietvoer met SG 3.78 om 148,000 t/y van boorkwaliteit barietproduct met SG 4.21 g/ml. De raming van het flotatieproces had geen kosten voor proceswater, of waterbehandeling.

Stroomschema's werden gegenereerd door Soutex voor het barietflotatieproces (Figuur 6), en triboelectrostatische gordelscheidingsproces (Figuur 7).

8

Figuur 6 Stroomblad van het barietflotatieproces

9

Figuur 7 Barite triboelectrostatische riem scheiding proces flowsheet

Stellingen stroombladen bevatten geen ruw ertsverplettersysteem, wat gemeenschappelijk is voor beide technologieën. Voer slijpen voor de flotatie geval wordt bereikt met behulp van een natte pulp bal molen met cycloon classifier. Voer slijpen voor de triboelectrostatische riem scheiding geval wordt bereikt met behulp van een droge, verticale rolmolen met integrale dynamische classificatie.

Het triboelectrostatische gordelscheidingsstroomblad is eenvoudiger dan flotatie. Triboelectostatische riemscheiding wordt in één fase bereikt zonder toevoeging van chemische reagentia, in vergelijking met three‐stage flotatie met oliezuur gebruikt als een verzamelaar voor bariet en natriumsilicaat als een depressivum voor de silica ganggesteente. Een flocculant wordt ook toegevoegd als een reagens voor verdikking in het geval van bariet flotatie. Voor de scheiding van triboelectrostatische gordels is geen ontwaterings- en droogapparatuur nodig, in vergelijking met bindmiddelen, filter persen, en roterende drogers die nodig zijn voor het proces van bariet flotatie.

10

VERWIJZINGEN

1.Blin, P & Dion‐Ortega Dion‐Ortega, A (2013) Hoog en droog, CIM Magazine, vol. 8, geen. 4, PP. 48‐51.

2.Oudere, J. & Yan, E (2003) eForce.‐ Nieuwste generatie elektrostatische separator voor de minerale zandindustrie, Conferentie over zware mineralen, Johannesburg, Zuid-Afrikaans Instituut voor Mijnbouw en Metallurgie.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), Herziening van de methoden voor elektrische scheiding, Deel 1: Fundamentele aspecten, Mineralen & Metallurgische Processing, vol 17, geen. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Herziening van de methoden voor elektrische scheiding, Deel 2: Praktische overwegingen, Mineralen & Metallurgische Processing, vol 17, geen. 1 pp 139‐ 166.

5.Searls, J (1985) Potas, Hoofdstuk in minerale feiten en problemen: 1985 Edition, United States Bureau of Mines, Washington DC.

6.Berthon Berthon, R & Bichara Bichara, M, (1975) Elektrostatische scheiding van potasertsen, Amerikaans octrooi # 3,885,673.

7.Merken, L, Beier, P, & Stahl, Ik (2005) Elektrostatische scheiding, Wiley‐VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraas (Fraas), F (1962) Elektrostatische scheiding van granulaire materialen, US Bureau of Mines, Bulletin 603.

9.Fraas (Fraas), F (1964), Voorbehandeling van mineralen voor elektrostatische scheiding, Amerikaans octrooi 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson Rowson, N (1997) Feed voorbereiding factoren die de efficiëntie van elektrostatische scheiding, Magnetische en elektrische scheiding, vol 8 PP 161‐173.

11.Inculet, Ik (1984) Elektrostatische minerale scheiding, Elektrostatica en elektrostatische toepassingen reeks, Research Studies Press, Ltd, John Wiley & Zonen, Inc.

12.Feasby, D (1966) Free‐Fall elektrostatische scheiding van fosfaat en calciet deeltjes, Mineralen-onderzoekslaboratorium, Labs Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, en 3038, boek 212, Voortgangsverslag.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pneumatisch Transport, Tribo Beneficiation voor de industrie van Florida fosfaat, Florida Instituut van fosfaat onderzoek, Publicatie nr. 02‐149‐201, December.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Tribo gratis, Electrophysical eigenschappen en elektrische Beneficiation potentiële van chemisch behandeld veldspaat, Kwarts, en wollastoniet, Magnetische en elektrische scheiding, vol 11, geen 1‐2 pp 9‐32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Invloed van oppervlakte effecten op de elektrostatische scheiding van zirkoon en rutiel, De 6e Conferentie van de internationale zware mineralen, De zuidelijke Afrikaanse Instituut voor mijnbouw en metallurgie.

16.Celik, M en Yasar, E (1995) Effecten van temperatuur en onzuiverheden op elektrostatische scheiding van boor materialen, Mineralen Engineering, vol. 8, geen. 7, PP. 829‐833.

17.Fraas (Fraas), F (1947) C HTING drogen voor elektrostatische scheiding van deeltjes, AIME-Tec. Pub 2257, November.

18.NML (2004) Beneficiation van lage rang bariet (resultaten van de pilot plant), Eindverslag, Nationale metallurgisch laboratorium, Jamshedpur India, 831 007

13