Triboelectric ayrılması kuru: mineraller uygulamalarda genişletme

Kuru Triboelektrik Uygulamaların Genişletilmesi

Minerallerin Ayrılması

James D. Bittner, Kyle P. Flynn, ve Frank J. Hraç

ST ekipman & Technology LLC, Needham Massachusetts 02494 ABD

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

SOYUT

ST ekipman & Teknoloji, LLC (STET) mineral işleme endüstrisine tamamen kuru bir teknoloji ile ince malzemelerle beneficiate araç sağlayan triboelektrostatik kayış ayrımına dayalı bir işleme sistemi geliştirmiştir. Genellikle 75μm'den büyük parçacıklar ile sınırlı olan diğer elektrostatik ayırma proseslerinin aksine, triboelektrik kayış ayırıcı ideal çok ince ayrılması için uygundur (<1Μm) Orta kaba (300Μm) çok yüksek iş akışına sahip parçacıklar. Dahili şarj/şarj ve geri dönüşüm yoluyla yüksek verimli çok kademeli ayırma, geleneksel tek kademeli serbest düşme triboelektrostatik ayırıcı ile elde edilebilen çok daha üstün ayırmalarla sonuçlanır.. Triboelektrik kayış ayırıcı teknolojisi camsı alüminyum/karbon karışımları da dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeleri ayırmak için kullanılmıştır., kalsit/kuvars, Talk/magnezit, ve barit/kuvars. Triboelektrostatik kayış ayrımı ile barit için konvansiyonel yüzdürme nin ekonomik karşılaştırılması / Kuvars ayrılık mineraller için Kuru işleme avantajları gösterilmektedir.

Anahtar kelimeler: mineraller, Kuru ayırma, Barit, şarj triboelectrostatic, kemer ayırıcı, uçan kül

GİRİŞ

Tatlı suya erişim eksikliği, dünya çapında madencilik projelerinin fizibilitesini etkileyen önemli bir faktör haline gelmektedir.. Hubert Fleming göre, Hatch Water eski küresel direktörü, "Dünyada son bir yıl içinde durdurulan ya da yavaşlayan tüm madencilik projeleri arasında, olmuştur, neredeyse 100% vakaların, su sonucu, ya doğrudan ya da dolaylı" Blin (2013). Kuru mineral işleme yöntemleri bu başgösteren soruna bir çözüm sunar.

Köpük yüzdürme gibi ıslak ayırma yöntemleri, güvenli bir şekilde ele alınması ve çevreye duyarlı bir şekilde bertaraf edilmesi gereken kimyasal reaktiflerin eklenmesini gerektirir.. Kaçınılmaz olarak ile çalışmak mümkün değildir 100% su geri dönüşümü, proses suyunun en az bir kısmının bertaraf edilmesi, muhtemelen kimyasal reaktiflerin eser miktarda içeren.

Elektrostatik ayırma gibi kuru yöntemler tatlı su ihtiyacını ortadan kaldıracaktır, ve maliyetleri azaltmak için potansiyel sunuyoruz. Kuru mineral ayrıştırmalarında en umut verici yeni gelişmelerden biri triboelektrostatik kayış ayırıcısi. Bu teknoloji parçacık boyutu aralığını geleneksel elektrostatik ayırma teknolojilerine göre daha ince parçacıklara genişletti, geçmişte sadece yüzdürme başarılı olduğu aralıkiçine.

1

Şekil 2. Ayırma bölgesinin detayı

Süreci tamamen kurudur, hiçbir ek malzeme gerektirir ve hiçbir atık su veya hava emisyonu üretir. Sinek kül ütmelerinden karbon durumunda, geri kazanılmış malzemeler beton pozzolanik katkı olarak kullanıma uygun seviyelere karbon içeriği azaltılmış sinek kül oluşur, ve elektrik üretim tesisinde yakılabilir yüksek karbon fraksiyonu. Her iki ürün akışları kullanımı sağlayan bir 100% fly ash elden çıkarma sorunlarına çözüm.

Triboelektrostatik kayış ayırıcısı nispeten kompakttır. İşlemek için tasarlanmış bir makine 40 ton saatte yaklaşık de 9.1 metre (30 ft) uzun, 1.7 metre (5.5 ft.) geniş ve 3.2 metre (10.5 ft.) yüksek. Tesisin gerekli dengesi, kuru malzemeyi ayırıcıya ve seteðörden iletecek sistemlerden oluþan. Sistemin kompaktlığı, kurulum tasarımlarında esneklik sağlar.

Şekil 3. Ticari triboelektrostatik kayış ayırıcı

Diğer elektrostatik ayırma prosesleri ile karşılaştırılması

Triboelektrostatik kayış ayırma teknolojisi, elektrostatik prosesler tarafından kullanılabilir malzeme yelpazesini büyük ölçüde genişletir. En sık kullanılan elektrostatik prosesler, ayrılacak malzemelerin elektriksel iletkenlik farklılıklarına dayanır.. Bu süreçlerde, malzeme parçacıkları iyonlaştırıcı bir korona deşarjı ile negatif yüklü sonra malzeme genellikle topraklanmış bir tambur veya plaka temas etmelidir. İletken malzemeler hızlı bir şekilde şarj kaybeder siniz ve davul dan atılır. İletken olmayan malzeme,

3

şarj daha yavaş dağılacak ve iletken malzemeden ayrıldıktan sonra baburundan düşecek veya fırçalanacak. Bu süreçler, her parçacığın tambur veya plakaile gerekli teması nedeniyle kapasite yle sınırlıdır.. Bu temas şarj süreçlerinin etkinliği de yaklaşık parçacıkları ile sınırlıdır 100 hem topraklanmış plakaya temas etme ihtiyacı hem de gerekli parçacık akış dinamiği nedeniyle boyutu 0m veya daha büyük. Farklı boyutlardaki parçacıklar da atalet etkileri nedeniyle farklı akış dinamiği olacak ve bozulmuş ayrışma ile sonuçlanacaktır. Aşağıdaki diyagram (Şekil 4) ayırıcı bu tür temel özelliklerini göstermektedir.

Şekil 4. Drum elektrostatik ayırıcı "Yaşlı (2003)"

Triboelektrostatik ayırmalar iletken ayrımı ile sınırlı değildir / iletken olmayan malzemeler ancak farklı yüzey kimyası ile malzemelerin sürtünme teması ile şarj transferi iyi bilinen fenomen bağlıdır. Bu olgu yıllardır "serbest düşüş" ayırma süreçlerinde kullanılmaktadır.. Böyle bir süreç Şekil'te gösterilmiştir 5. Parçacıkların bir karışımının bileşenleri ilk olarak metal bir yüzeyle temas ederek farklı yükler geliştirir, veya sıvılaştırılmış yatak besleme cihazında parçacık teması parçacık tarafından. Parçacıklar elektrot bölgesindeki elektrik alanından düşerken, her parçacığın yörüngesi zıt yükün elektrotuna doğru saptırılır. Belirli bir mesafeden sonra, toplama kutuları akışları ayırmak için kullanılır. Tipik yüklemeler, orta bölmenin geri dönüşümüyle birden çok ayırıcı aşama gerektirir. Bazı cihazlar, parçacıkların elektrot bölgesi üzerinden iletilmesine yardımcı olmak için sabit bir gaz akışı kullanır..

4

Şekil 5. "Serbest düşüş" triboelektrostatik ayırıcı

Serbest düşme ayırıcı bu tür de işlenebilir malzemenin parçacık boyutunda sınırlamalar vardır. Elektrot bölgesi içindeki akış, ayrımın "bulaşmasını" önlemek için türbülansı en aza indirmek için kontrol edilmelidir.. İnce parçacıklar üzerindeki aerodinamik sürükleme kuvvetleri yerçekimsel ve elektrostatik kuvvetlerden çok daha büyük olduğundan ince parçacıkların yörüngesi türbülanstan daha fazla etkilenir.. Çok ince parçacıklar da elektrot yüzeylerde toplamak eğiliminde olacaktır ve bazı yöntemle kaldırılmalıdır. Daha az parçacıklar 75 μm etkili bir şekilde ayrılamaz.

Bir diğer sınırlama, uzay yükü etkilerini önlemek için elektrot bölgesi içindeki parçacık yüklemesinin düşük olması gerektiğidir., işlem oranını sınırlayan. Elektronun elektrot bölgesinden geçirilmesi doğal olarak tek kademeli bir ayırma ile sonuçlanır, parçacıkların yeniden şarj edilmesi mümkün olmadığından. Bu nedenle, bir şarj cihazı ile sonraki temas ile malzemenin yeniden şarj edilmesi de dahil olmak üzere ayırma derecesini artırmak için çok aşamalı sistemler gereklidir. Ortaya çıkan ekipman hacmi ve karmaşıklığı buna göre artar.

Aksine diğer mevcut elektrostatik ayırma işlemleri, triboelektrostatik kayış ayırıcı ideal çok ince ayrılması için uygundur (<1 Μm) Orta kaba (300Μm) çok yüksek throughputs malzemelerle. Triboelektrik partikül şarj ı çok çeşitli malzemeler için etkilidir ve sadece parçacık teması gerektirir. Küçük boşluk, yüksek elektrik alanı, Counter geçerli akış, güçlü parçacık-parçacık ajitasyonu ve kayışın elektrotlar üzerindeki kendi kendini temizleme eylemi ayırıcının kritik özellikleridir. Şarj yoluyla yüksek verimli çok kademeli ayırma / şarj ve dahili geri dönüşüm çok daha üstün ayrıştırmalarla sonuçlanır ve geleneksel tekniklerle hiç ayrılamayan ince malzemeler üzerinde etkilidir.

5

TRIBOELEKTROSTATIK KAYIŞ AYRIMI UYGULAMALARI

Uçan kül

Triboelektrostatik kayış ayırma teknolojisi ilk endüstriyel kömür yanma sinek kül işleme uygulandı 1995. Sinek kül uygulaması için, teknoloji kömür eksik yanma karbon parçacıkları ayıran etkili olmuştur, sinek kül camsı alüsiosilicate mineral parçacıkları. Bu teknoloji, beton üretiminde çimento yerine mineral açısından zengin flyash'ın geri dönüştürülmesini sağlamada etkili olmuştur.. Beri 1995, 19 triboelektrostatik kayış ayırıcıları ABD'de faaliyet göstermektedir, Kanada, İNGİLTERE, ve Polonya, üzerinde işleme 1,000,000 yıllık sinek kül ton. Teknoloji şimdi de Asya'da ilk ayırıcı güney Kore'de bu yıl yüklü. Sinek külü ayrımının sanayi tarihi Tablo'da listelenmiştir 1.

Tablo 3. Örnekler, triboelektrostatik kayış ayırma kullanarak mineral ayırmalar

Triboelektrostatik kayış ayırıcısının kullanımı birçok mineral karışımına etkili bir şekilde yararlandığı gösterilmiştir.. Ayırıcı, parçacık boyutlarındaki malzemeleri yaklaşık 300 μm daha az 1 Μm, ve triboelektrostatik ayırma hem yalıtım hem de iletken malzemeler için etkilidir, teknoloji, konvansiyonel elektrostatik ayırıcılar üzerinde uygulanabilir malzeme yelpazesini büyük ölçüde genişletir. Triboelektrostatik proses tamamen kuru olduğundan, kullanımı, yüzdürme işlemlerinden malzeme kurutma ve sıvı atık işleme ihtiyacını ortadan kaldırır.

TRIBOELEKTROSTATIK KAYıŞ AYıRMA MALIYETI

Barit için Konvansiyonel Yüzdürme ile karşılaştırılması

Karşılaştırmalı bir maliyet çalışması STET tarafından yaptırıldı ve Soutex Inc. tarafından yürütüldü.. Soutex, Hem ıslak yüzdürme hem de elektrostatik ayırma süreci değerlendirme ve tasarımı konusunda geniş deneyime sahip Quebec Kanada merkezli bir mühendislik şirketidir.. Çalışma, triboelektrostatik kayış ayırma işleminin sermaye ve işletme maliyetlerini düşük dereceli barit cevherinin faydalanması için konvansiyonel köpük flotasyonuile karşılaştırdı.. Her iki teknoloji de bariti düşük yoğunluklu katıların uzaklaştırılmasıyla yükseltiyor, esas olarak kuvars, Bir Amerikan Petrol Enstitüsü üretmek için (API) sg daha büyük sondaj sınıf barit 4.2 g/ml. Yüzdürme sonuçları Hindistan Ulusal Mettaluji Laboratuvarı "NML" tarafından yürütülen pilot tesis çalışmalarına dayanmaktadır (2004)". Triboelektrostatik kayış ayırma sonuçları, benzer yem cevherleri kullanılarak yapılan pilot tesis çalışmalarına dayanmaktadır.. Karşılaştırmalı ekonomik çalışma akış şeması geliştirme dahil, malzeme ve enerji dengeleri, hem yüzdürme hem de triboelektrostatik kayış ayırma işlemleri için ana ekipman boyutlandırma ve kotasyon. Her iki akış şemasının temeli aynıdır, işleme 200,000 SG ile barit yemi t/y 3.78 üretmek için 148,000 SG ile sondaj sınıfı barit ürün t/y 4.21 g/ml. Yüzdürme işlemi tahmini, proses suyu için herhangi bir maliyet içermadı, veya su arıtma.

Akış şemaları barit yüzdürme işlemi için Soutex tarafından oluşturulmuştur (Şekil 6), ve triboelektrostatik kayış ayırma işlemi (Şekil 7).

8

Şekil 6 Barit yüzdürme işlemi akış şeması

9

Şekil 7 Barit triboelektrostatik kayış ayırma işlemi akış şeması

Tezler akış şemaları ham cevher kırma sistemi içermez, her iki teknoloji için ortak olan. Yüzdürme durumda yem öğütme siklon sınıflandırıcı ile ıslak hamuru bilyalı değirmen kullanılarak gerçekleştirilir. Triboelektrostatik kayış ayırma durumda yem taşlama kuru kullanılarak gerçekleştirilir, integral dinamik sınıflandırıcılı dikey silindir değirmeni.

Triboelektrostatik kayış ayırma akış şeması yüzdürmeden daha basittir.. Triboelectostatik kayış ayırma herhangi bir kimyasal reaktif ilave sayılmadan tek bir aşamada elde edilir, barit ve sodyum silikat için kolektör olarak kullanılan oleik asit ile üç aşamalı yüzdürme ile karşılaştırıldığında silika gangue için bir depresan olarak. Bir flokculant da barit yüzdürme durumda kalınlaşma için bir reaktif olarak eklenir. Triboelektrostatik kayış ayırma için susuzlama ve kurutma ekipmanı gerekmez, kalınlaşmacılara göre, filtre presleri, ve barit yüzdürme işlemi için gerekli döner kurutucular.

10

REFERANSLAR

1.Blin, P & Dion-Ortega, A (2013) Yüksek ve Kuru, CIM Dergisi, Vol. 8, yok. 4, PP. 48‐51.

2.Yaşlı, J. & Yan, E (2003) eForce.- Mineral kum endüstrisi için en yeni nesil elektrostatik ayırıcı, Ağır Mineraller Konferansı, Johannesburg, Güney Afrika Madencilik ve Metalurji Enstitüsü.

3.Manouchehri, H, Hanumantha Roa,K, & Foressberg, K (2000), Elektriksel Ayırma Yöntemlerinin İncelenmesi, Bölümü 1: Temel yönleri, Mineraller & Metalurjik işleme, Vol 17, yok. 1 PP 23 – 36.

4.Manouchehri, H, Hanumantha Roa, K, & Foressberg, K (2000), Elektriksel Ayırma Yöntemlerinin İncelenmesi, Bölümü 2: Pratik Hususlar, Mineraller & Metalurjik işleme, Vol 17, yok. 1 s. 139- 166.

5.Searls, J (1985) Potas, Mineral Gerçekler ve Sorunlar Bölüm: 1985 Edition, Amerika Birleşik Devletleri Maden Bürosu, Washington DC.

6.Berthon, R & Bichara, M, (1975) Potas Cevherlerinin Elektrostatik Ayrılması, Amerika Birleşik Devletleri Patent # 3,885,673.

7.Markalar, L, Beier, P, & Stahl, Ben (2005) Elektrostatik ayırma, Wiley-VCH verlag, Gmbh & Co.

8.Fraas, F (1962) Granüler Malzemelerin elektrostatik ayrıştırma, ABD Maden Bürosu, Bülteni 603.

9.Fraas, F (1964), Elektrostatik ayırma için minerallerin ön muamelesi, ABD Patent 3,137,648.

10.Lindley, K & Rowson, N (1997) Elektrostatik ayırmanın verimliliğini etkileyen yem hazırlama faktörleri, Manyetik ve Elektriksel Ayırma, Vol 8 s. 161-173.

11.Kuluçka, Ben (1984) Elektrostatik Mineral Ayırma, Elektrostatik ve Elektrostatik Uygulamalar Serisi, Araştırma Çalışmaları Basın, Ltd, John Wiley & Oğulları, ınc.

12.Feasby, D (1966) Fosfat ve Kalsit Partiküllerinin Serbest Düşüş Elektrostatik Ayrıştırma, Mineraller Araştırma Laboratuvarı, Laboratuvar Nos. 1869, 1890, 1985, 3021, ve 3038, Kitap 212, İlerleme Raporu.

13.Stencel, J & Jiang, X (2003) Pnömatik Taşıma, Florida Fosfat Sanayi için Triboelectric Beneficiation, Florida Fosfat Araştırma Enstitüsü, Yayın No. 02‐149‐201, Aralık.

14.Manouchehri, H, Hanumantha R, & Foressberg, K (2002), Triboelektrik Yük, Kimyasal Olarak İşletilen Feldspatın Elektrofizik Özellikleri ve Elektriksel Beneficiation Potansiyeli, Kuvars, ve Wollastonite, Manyetik ve Elektriksel Ayırma, Vol 11, hayır 1-2 pp 9-32.

15.Venter, J, Vermaak, M, & Bruwer, J (2007) Yüzey etkilerinin zirkon ve rutilin elektrostatik ayrımı üzerindeki etkisi, 6. Uluslararası Ağır Mineraller Konferansı, Güney Afrika Madencilik ve Metalurji Enstitüsü.

16.Çelik, M ve Yaşar, E (1995) Sıcaklık ve Kirlerin Bor Malzemelerinin Elektrostatik Ayrıştırma Larına Etkileri, Mineral Mühendisliği, Vol. 8, yok. 7, PP. 829‐833.

17.Fraas, F (1947) Elektrostatik Ayırma İçin Kurutma Üzerine Notlar parçacıkların, AIME Tec. Pub 2257, Kasım.

18.NML (2004) Düşük dereceli barit in beneficiation (pilot tesis sonuçları), Nihai Rapor, Ulusal Metalurji Laboratuvarı, Jamshedpur Hindistan, 831 007

13