ขยายการใช้งานในแห้ง Triboelectric แยกแร่

ขยายโปรแกรมประยุกต์ใน Triboelectric แห้ง

การแยกแร่ธาตุ

เจมส์ D. Bittner, ไคล์ P. ฟลินน์, และ Frank J. Hrach

อุปกรณ์ ST & เทคโนโลยี LLC, สปาร์ตาอิลลินอยส์แมซ 02494 ประเทศสหรัฐอเมริกา

โทรศัพท์: +1‐781‐972‐2300, อีเมล: jbittner@titanamerica.com

บทคัดย่อ

อุปกรณ์ ST & เทคโนโลยี, LLC (STET) ได้พัฒนาระบบการประมวลผลที่อิง triboelectrostatic เข็มขัดแยกที่ช่วยอุตสาหกรรมผลิตแร่ beneficiate วัสดุคุณภาพ ด้วยเทคโนโลยีทั้งแห้ง. ตรงกันข้ามกับกระบวนการอื่น ๆ แยกไฟฟ้าสถิตที่จำกัดมากกว่า 75μm ขนาดอนุภาคโดยทั่วไป, ตัวแยก triboelectric สายพานเหมาะสำหรับการแยกของดีมาก (<1Μ m) การหยาบปานกลาง (300Μ m) อนุภาค ด้วยอัตราเร็วสูงมาก. การแยก multi‐stage ประสิทธิภาพสูงภายในชาร์จไฟ/ชาร์จไฟและผลรีไซเคิลแยกดีกว่าไกลที่สามารถทำได้ ด้วย free‐ single‐stage ทั่วไปตก triboelectrostatic แยก. มีการใช้เทคโนโลยีการแยกสายพาน triboelectric แยกหลากหลายของวัสดุรวมทั้งส่วนผสมของฟิต aluminosilicates/คาร์บอน, แคลไซต์/ควอตซ์, แป้ง/magnesite, และแคเซียม/ควอตซ์. การเปรียบเทียบทางเศรษฐกิจของการใช้การแยกสายพาน triboelectrostatic เทียบกับลอยธรรมดาสำหรับ barite / ควอตซ์แยกแสดงให้เห็นถึงข้อดีของการประมวลผลแห้งสำหรับแร่ธาตุ.

คำสำคัญ: แร่ธาตุ, แยกแห้ง, แคเซียม, triboelectrostatic ที่ชาร์จ, แยกสายพาน, เถ้า

แนะนำ

การขาดการเข้าถึงน้ำเป็น ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลกระทบต่อความเป็นไปได้ของโครงการทำเหมืองแร่ทั่วโลก. ตาม Hubert เฟลมิง, อดีตผู้อำนวยการส่วนกลางสำหรับฟักน้ำ, "ของโครงการทำเหมืองแร่ทั้งหมดในโลกที่มีการหยุด หรือชะลอตัวลงกว่าปีผ่านมา, จะได้รับ, ในเกือบ 100% กรณีที่, ผลของน้ำ, ตรง หรือทางอ้อม" Blin (2013). วิธีการประมวลผลแร่แห้งมีวิธีการแก้ปัญหานี้ด้วย.

วิธีการแยกเปียกเช่นฟองลอยต้องการเพิ่มสารเคมี reagents ที่ต้องจัดการอย่างปลอดภัย และจำหน่ายในลักษณะรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อม. ย่อมไม่สามารถใช้งานได้กับ 100% รีไซเคิลน้ำ, ต้องการขายน้อยของส่วนของน้ำกระบวนการ, มีแนวโน้มที่ประกอบด้วยจำนวนการติดตามของเคมี reagents.

วิธีการแห้งเช่นแยกไฟฟ้าสถิตจะขจัดความต้องการน้ำจืด, และยังมีศักยภาพที่จะลดต้นทุน. พัฒนาใหม่มากที่สุดในการแยกสารแร่แห้งเป็นตัวแยกสายพาน triboelectrostatic. เทคโนโลยีนี้ได้ขยายช่วงขนาดอนุภาคอนุภาคละเอียดกว่าแยกไฟฟ้าสถิตทั่วไปเทคโนโลยี, ในช่วงที่ลอยเท่านั้นประสบความสำเร็จในอดีต.

1

รูป 2. รายละเอียดของโซนแยก

กระบวนการจะแห้งทั้งหมด, ต้องไม่มีเนื้อหาเพิ่มเติม และผลิตปล่อยน้ำหรืออากาศไม่เสีย. ในกรณีของคาร์บอนจากแยกเถ้า, วัสดุกู้คืนประกอบด้วยเถ้าคาร์บอนลดลงถึงระดับเหมาะสำหรับใช้เป็นตัวผสม pozzolanic ในคอนกรีต, และเศษของคาร์บอนสูงซึ่งสามารถบันทึกได้ที่โรงงานผลิตไฟฟ้า. มีการใช้ประโยชน์ของผลิตภัณฑ์ทั้งสองแบบ 100% ปัญหาการกำจัดเถ้า.

ตัวแยกสายพาน triboelectrostatic มีขนาดเล็ก. เครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อประมวลผล 40 ตันต่อชั่วโมงคือประมาณ 9.1 เมตร (30 ฟุต) ยาว, 1.7 เมตร (5.5 ฟุต) กว้าง และ 3.2 เมตร (10.5 ฟุต) สูง. สมดุลจำเป็นของพืชประกอบด้วยระบบการถ่ายทอดวัสดุแห้ง และ จากตัวแยก. ความกะทัดรัดของระบบให้มีความยืดหยุ่นในการออกแบบการติดตั้ง.

รูป 3. แยกสายพาน triboelectrostatic พาณิชย์

เปรียบเทียบกระบวนการอื่น ๆ แยกไฟฟ้าสถิต

Triboelectrostatic เข็มขัดแยกเทคโนโลยีช่วยขยายช่วงของวัสดุที่สามารถ beneficiated กระบวนการของไฟฟ้าสถิต. กระบวนการไฟฟ้าสถิตที่ใช้ทั่วไปอาศัยความแตกต่างในการนำไฟฟ้าของวัสดุให้แบ่ง. ในกระบวนการเหล่านี้, วัสดุต้องติดต่อกลองดินหรือแผ่นโดยทั่วไปหลังจากวัสดุอนุภาคมีประจุจากปรากฏการณ์การ ionizing. วัสดุนำไฟฟ้าจะสูญเสียความรวดเร็ว และถูกโยนจากกลอง. วัสดุ non‐conductive ยังคงดึงดูดให้กลองตั้งแต่การ

3

ค่าธรรมเนียมจะกระจายมากขึ้นอย่างช้า ๆ และจะตก หรือจะแปรงจากกลองหลังจากแยกจากวัสดุทำ. กระบวนการเหล่านี้จะถูกจำกัดในกำลังการผลิตเนื่องจากการติดต่อของอนุภาคทุกกลองหรือแผ่น. ประสิทธิภาพของการติดต่อเหล่านี้กระบวนการชาร์จจะยังจำกัดอนุภาคของเกี่ยวกับ 100 ไมครอน หรือมากกว่าขนาดเนื่องจากทั้งสองต้องติดต่อแผ่นดินและการเปลี่ยนแปลงของกระแสอนุภาคต้อง. อนุภาคขนาดต่าง ๆ จะมี dynamics ไหลแตกต่างกันเนื่องจากผลกระทบแรง และจะส่งผลให้แยกเสื่อมโทรม. ไดอะแกรมต่อไปนี้ (รูป 4) แสดงคุณสมบัติพื้นฐานของการแยกประเภทนี้.

รูป 4. กลองไฟฟ้าสถิตแยก "พี่ (2003)"

Triboelectrostatic แยกไม่แยกการไฟฟ้าจำกัด / non‐conductive วัสดุแต่ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์รู้จักกันดีค่าธรรมเนียมโอนโดยติดต่อแรงเสียดทานวัสดุเคมีพื้นผิวที่แตกต่างกัน. ปรากฏการณ์นี้ถูกใช้ในกระบวนการแยก "ฟรีฤดูใบไม้ร่วง" มานานหลายทศวรรษ. กระบวนการดังกล่าวเป็นดังรูป 5. ส่วนประกอบของส่วนผสมของอนุภาคแรกพัฒนาค่าธรรมเนียมต่าง ๆ โดยติดต่อทั้งที่ มีพื้นผิวโลหะ, หรือโดยติดต่ออนุภาคอนุภาคในเตียงไฮโดรอุปกรณ์ให้อาหาร. อนุภาคตกผ่านสนามไฟฟ้าในโซนอิเล็กโทรด, วิถีของแต่ละอนุภาคจะคายไปทางขั้วตรงกันข้ามค่าใช้จ่าย. หลังจากเป็นระยะทางหนึ่ง, ช่องเก็บที่ถูกว่าจ้างในการแยกกระแสข้อมูล. ติดตั้งทั่วไปต้องมีหลายขั้นตอนแยกกับรีไซเคิลเศษ middling. อุปกรณ์บางอย่างใช้กระแสของก๊าซเพื่อช่วยลำเลียงอนุภาคผ่านโซนอิเล็กโทรด.

4

รูป 5. "ฤดูใบไม้ร่วงฟรี" triboelectrostatic แยก

ฤดูใบไม้ร่วงฟรีแยกชนิดนี้ยังมีข้อจำกัดในขนาดอนุภาคของวัสดุที่สามารถประมวลผล. ต้องถูกควบคุมการไหลภายในโซนอิเล็กโทรดเพื่อลดความปั่นป่วนเพื่อหลีกเลี่ยง "เปื้อน" ที่แยก. วิถีของอนุภาคมีมากกว่าผลกระทบจากความปั่นป่วนเนื่องจากอากาศพลศาสตร์การลากกองบนอนุภาคมีขนาดใหญ่กว่าแรงโน้มถ่วง และไฟฟ้าสถิต. อนุภาคจะยังมีแนวโน้มจะ เก็บบนพื้นผิวอิเล็กโทรด และต้องเอาออก โดยวิธีความ. อนุภาคของน้อยกว่า 75 ไมครอนไม่สามารถแยกออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

ข้อจำกัดอื่นว่า อนุภาคที่โหลดภายในโซนอิเล็กโทรดต้องต่ำเพื่อป้องกันผลกระทบพื้นที่ค่าธรรมเนียม, ซึ่งจำกัดอัตราการประมวลผล. ผ่านวัสดุโซนอิเล็กโทรดประมาณผลแยก single‐stage, เนื่องจากมีความเป็นไปได้สำหรับ re‐charging ของอนุภาค. ดังนั้น, multi‐stage ระบบจำเป็นสำหรับการปรับปรุงระดับการแยกที่รวมทั้ง re‐charging ของวัสดุ โดยการติดต่อกับอุปกรณ์ชาร์จ. ส่งผลให้อุปกรณ์เสียงและความซับซ้อนเพิ่มขึ้นตามลำดับ.

ตรงกันข้ามกับกระบวนการของแยกไฟฟ้าสถิตที่มี, ตัวแยกสาย triboelectrostatic เหมาะสำหรับการแยกของดีมาก (<1 Μ m) การหยาบปานกลาง (300Μ m) วัสดุที่ มีได้สูงมาก. อนุภาค triboelectric ชาร์จเหมาะสำหรับวัสดุหลากหลาย และใช้เพียง อนุภาค – ติดต่ออนุภาค. ช่องว่างขนาดเล็ก, สนามไฟฟ้าสูง, ไหลเวียน, ก่อกวน particle‐particle แข็งแรงและ self‐cleaning กระทำของสายพานบนขั้วไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติสำคัญของตัวแยก. การแยก multi‐stage ประสิทธิภาพสูงผ่านการชาร์จ / รีไซเคิลภายใน และชาร์จแยกดีกว่าไกล และมีประสิทธิภาพบนวัสดุชั้นดีที่ไม่สามารถแยกจากกันทั้งหมด โดยเทคนิค.

5

การใช้งานของการแยกสายพาน TRIBOELECTROSTATIC

เถ้า

Triboelectrostatic เข็มขัดแยกเทคโนโลยีก่อนใช้ซึ่งการประมวลผลของเถ้าถ่านหินเผาไหม้ใน 1995. สำหรับการประยุกต์ใช้เถ้า, เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพในการแยกอนุภาคคาร์บอนจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ของถ่านหิน, จากอนุภาคแร่ aluminosilicate ฟิตในเถ้า. เทคโนโลยีที่มีการเปิดใช้งานรีไซเคิลของลิกไนต์ mineral‐rich แทนปูนซีเมนต์ในการผลิตคอนกรีต. ตั้งแต่ 1995, 19 triboelectrostatic เข็มขัดแยกมีการปฏิบัติในสหรัฐอเมริกา, แคนาดา, สหราชอาณาจักร, และโปแลนด์, ผลผ่าน 1,000,000 ตันของเถ้าเป็นประจำทุกปี. เทคโนโลยีขณะนี้ยังอยู่ในเอเชียกับแยกแรกที่ติดตั้งในประเทศเกาหลีใต้ปีนี้. ประวัติของการแยกเถ้าอุตสาหกรรมแสดงไว้ในตาราง 1.

ตาราง 3. ตัวอย่าง, แยกแร่โดยใช้การแยกสายพาน triboelectrostatic

ใช้ตัวแยกสายพาน triboelectrostatic ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพ beneficiate ผสมแร่จำนวนมาก. เนื่องจากตัวแยกสามารถดำเนินการวัสดุที่ มีขนาดอนุภาคตั้งแต่ประมาณ 300 Μ m จะน้อยกว่า 1 Μ m, และการแยก triboelectrostatic มีประสิทธิภาพสำหรับวัสดุฉนวน และตัวนำไฟฟ้า, เทคโนโลยีการขยายช่วงของวัสดุที่เกี่ยวข้องผ่านแยกไฟฟ้าสถิตทั่วไป. เนื่องจากกระบวนการ triboelectrostatic ทั้งหมด แห้ง, ใช้งานของคุณไม่จำเป็นสำหรับวัสดุแห้งและของเหลวของเสียการจัดการกระบวนการลอย.

ต้นทุนของการแยกสายพาน TRIBOELECTROSTATIC

เปรียบเทียบการลอยธรรมดาสำหรับ Barite

การเปรียบเทียบต้นทุนการศึกษา โดย STET นาย และดำเนินการ โดย Soutex Inc. Soutex เป็นควิเบกแคนาดาบริษัทวิศวกรรม ด้วยประสบการณ์ทั้งลอยเปียก และการประเมินกระบวนการแยกไฟฟ้าสถิต และการออกแบบ. การศึกษาเปรียบเทียบทุนและค่าใช้จ่าย triboelectrostatic เข็มขัดแยกกระบวนการทั่วไปฟองลอยสำหรับ beneficiation ของแร่ barite เป็น low‐grade. เทคโนโลยีทั้ง barite อัพเกรด โดยการกำจัดของแข็งความหนาแน่นต่ำ, ส่วนใหญ่เป็นควอตซ์, การผลิต สถาบันปิโตรเลียมอเมริกัน (API) เจาะ barite เกรด มีจำนวนมากกว่า 4.2 g/ml. ผลลอยตามศึกษาโรงงานนำร่องที่ดำเนินการ โดยปฏิบัติการ Mettalurgical ชาติที่อินเดีย "เอ็นเอ็มแอล (2004)". Triboelectrostatic เข็มขัดแยกผลลัพธ์จากโรงงานนำร่องการศึกษาใช้แร่อาหารที่คล้ายกัน. การศึกษาเศรษฐกิจเปรียบเทียบรวม flowsheet พัฒนา, ยอดคงเหลือวัสดุและพลังงาน, อุปกรณ์ที่สำคัญขนาดและใบเสนอราคาสำหรับกระบวนการแยกสายพานทั้งลอยและ triboelectrostatic. พื้นฐานสำหรับ flowsheets ทั้งสองจะเหมือนกัน, การประมวลผล 200,000 t/y ของ barite ที่กินอาหารที่ มีจำนวน 3.78 ในการผลิต 148,000 t/y ของเจาะเกรด barite ผลิตภัณฑ์ มีจำนวน 4.21 g/ml. การประเมินกระบวนการลอยไม่มีค่าใช้จ่ายใด ๆ สำหรับกระบวนการน้ำ, หรือการบำบัดน้ำ.

Flowsheets สร้างขึ้น โดย Soutex สำหรับกระบวนการลอย barite (รูป 6), และกระบวนการแยกสายพาน triboelectrostatic (รูป 7).

8

รูป 6 Flowsheet barite ลอยกระบวนการ

9

รูป 7 Barite triboelectrostatic เข็มขัด flowsheet กระบวนการแยก

วิทยานิพนธ์ flowsheets ไม่รวมแร่ดิบบดระบบ, ซึ่งโดยทั่วไปเทคโนโลยีทั้งสอง. บดอาหารสำหรับกรณีลอยได้ด้วยโรงสีเยื่อเปียกลูกลักษณนามไซโคลน. บดอาหารสำหรับ triboelectrostatic เข็มขัดแยกกรณีได้ใช้แห้ง, ลักษณนามแบบไดนามิกหนึ่งมิลล์ลูกกลิ้งแนวตั้ง.

Triboelectrostatic เข็มขัดแยก flowsheet ได้ง่ายกว่าการลอย. Triboelectostatic เข็มขัดแยกจะประสบความสำเร็จในในขั้นตอนเดียวโดยไม่มีการเพิ่มของ reagents เคมีใด ๆ, เมื่อเทียบกับ three‐stage ลอย มีกรดโอเลอิกที่ใช้เก็บแคเซียมและโซเดียมเป็น depressant สำหรับ gangue ซิลิกา. ยังมีเพิ่ม flocculant ที่เป็นน้ำยาสำหรับเพิ่มความหนาในกรณีลอย barite. ไม่แยกน้ำและอบแห้งอุปกรณ์จำเป็นสำหรับการแยกสายพาน triboelectrostatic, เมื่อเทียบกับ thickeners, กดตัวกรอง, และจำเป็นสำหรับกระบวนการลอย barite เครื่องโรตารี่.

10

อ้างอิง

1.Blin, P & Dion‐Ortega, A (2013) สูงและแห้ง, นิตยสาร CIM, ฉบับที่. 8, ไม่ใช่. 4, pp. 48‐51.

2.ผู้สูงอายุ, เจ. & ยัน, อี (2003) eForce จนถึงรุ่นใหม่ล่าสุดของแยกไฟฟ้าสถิตสำหรับแร่ธาตุทรายอุตสาหกรรม, แร่หนักประชุม, โจฮันเนสเบิร์ก, สถาบันแอฟริกาใต้เหมืองแร่และโลหะผสม.

3.Manouchehri, ชม, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), รีวิววิธีแยกไฟฟ้า, เป็นส่วนหนึ่ง 1: ลักษณะพื้นฐาน, แร่ธาตุ & โลหะการประมวลผล, ฉบับที่ 17, ไม่ใช่. 1 pp 23 – 36.

4.Manouchehri, ชม, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), รีวิววิธีแยกไฟฟ้า, เป็นส่วนหนึ่ง 2: พิจารณาปฏิบัติ, แร่ธาตุ & โลหะการประมวลผล, ฉบับที่ 17, ไม่ใช่. 1 pp 139‐ 166.

5.Searls, เจ (1985) โปแตช, บทในแร่ข้อเท็จจริงและปัญหา: 1985 รุ่น, สหรัฐอเมริกาสำนักงานเหมืองแร่, วอชิงตันดีซี.

6.Berthon, R & นาย, ม, (1975) แยกไฟฟ้าสถิตของแร่โปแตช, สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา # 3,885,673.

7.แบรนด์, L, Beier, P, & Stahl, ผม (2005) แยกไฟฟ้าสถิต, การ verlag Wiley‐VCH, GmbH & บริษัท.

8.Fraas, F (1962) แยกไฟฟ้าสถิตของวัสดุเม็ด, สำนักสหรัฐฯ ระเบิด, กระดานข่าว 603.

9.Fraas, F (1964), ปรับสภาพของแร่ธาตุสำหรับแยกไฟฟ้าสถิต, สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson, N (1997) อาหารการเตรียมปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของการแยกไฟฟ้าสถิต, แยกแม่เหล็ก และไฟฟ้า, ฉบับที่ 8 pp 161‐173.

11.Inculet, ผม (1984) แยกแร่ที่ไฟฟ้าสถิต, Electrostatics และชุดไฟฟ้าสถิตประยุกต์, กดการศึกษาวิจัย, จำกัด, John Wiley & บุตร, Inc.

12.Feasby, D (1966) ฟอสเฟตและแคลไซต์อนุภาคแยกไฟฟ้าสถิต Free‐Fall, ห้องปฏิบัติการวิจัยของแร่ธาตุ, หมายเลขห้องปฏิบัติการ. 1869, 1890, 1985, 3021, และ 3038, หนังสือ 212, รายงานความคืบหน้า.

13.Stencel, เจ & เจียง, X (2003) ขนส่งนิวเมติก, Beneficiation triboelectric สำหรับอุตสาหกรรมฟอสเฟตฟลอริดา, วิจัยสถาบันของฟอสเฟตฟลอริดา, ไม่มีประกาศ. 02‐149‐201, ธันวาคม.

14.Manouchehri, ชม, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), ค่าธรรมเนียม triboelectric, คุณสมบัติ Electrophysical และไฟฟ้า Beneficiation ศักยภาพของสารเคมีถือว่าเฟลด์สปาร์, ควอตซ์, และ Wollastonite, แยกแม่เหล็ก และไฟฟ้า, ฉบับที่ 11, ไม่ 9‐32 pp คลื้น.

15.Venter, เจ, Vermaak, ม, & Bruwer, เจ (2007) อิทธิพลของผลกระทบพื้นผิวการแยกไฟฟ้าสถิตของเพทายและ rutile, การประชุมนานาชาติหนักแร่ 6, ภาคใต้แอฟริกันสถาบันเหมืองแร่และโลหะผสม.

16.Celik, M และสี Yasar, อี (1995) ผลของอุณหภูมิและสิ่งสกปรกแยกไฟฟ้าสถิตของโบรอนวัสดุ, แร่วิศวกรรม, ฉบับที่. 8, ไม่ใช่. 7, pp. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) หมายเหตุเกี่ยวกับการอบแห้งสำหรับแยกไฟฟ้าสถิต ของอนุภาค, เม่ Tec. ผับ 2257, พฤศจิกายน.

18.มม. / (2004) Beneficiation ของ barite เกรดต่ำ (นำร่องพืชผล), รายงานขั้นสุดท้าย, ห้องปฏิบัติการทางโลหะวิทยาแห่งชาติ, ชัมเศทปุระอินเดีย, 831 007

13