扩大在矿物干摩擦分离中的应用

扩大在干式三聚电机中的应用

矿物分离

詹姆斯· d. 特纳, 凯尔 P. 弗林, 和弗兰克 J. 赫拉赫

ST 设备 & 技术有限责任公司, 李约瑟马萨诸塞州 02494 美国

电话: +1-781-972-2300, 电子邮件: jbittner@titanamerica.com

抽象

ST 设备 & 技术, Llc (STET) 开发了基于三波静电带分离的加工系统，为矿物加工业提供了一种利用完全干燥技术对精细材料进行原料利用的手段. 与其他静电分离过程不同的是, 这些过程通常仅限于尺寸大于75μm 的颗粒, 三电带分离器非常适合分离非常精细的 (<1微米) 到适度粗 (300微米) 具有非常高的吞吐量的粒子. 通过内部充电/充电和回收实现高效多级分离，可实现超优分离，可通过传统的单级自由式三波静电分离器实现. 三电带分离器技术已被用于分离广泛的材料, 包括玻璃铝硅混合物/碳, 降钙素/石英, 滑石, 和男中石. 使用三波静电带分离与巴硝化常规浮选的经济比较 / 石英分离说明了矿物干燥处理的优越性.

关键字: 矿物, 干法分选, 重晶石, 三聚静电充电, 带分隔符, 飞灰

介绍

无法获得淡水正在成为影响世界各地采矿项目可行性的一个主要因素. 休伯特·弗莱明认为, 前海奇水务公司全球总监, "在过去一年中, 世界上所有的采矿项目要么被叫停, 要么放缓", 它已经, 在几乎 100% 的情况下, 水的结果, 直接或间接 "布林 (2013). 干法选矿方法为这一迫在眉睫的问题提供了解决方案.

泡沫浮选等湿法分离方法要求添加必须安全处理并以对环境负责的方式处置的化学试剂. 不可避免的是, 它是不可能的操作 100% 水回收利用, 需要至少处理部分工艺水, 可能含有微量的化学试剂.

静电分离等干燥方法将消除对淡水的需求, 并提供降低成本的潜力. 干矿物分离最有前途的新发展之一是三聚电阻. 与传统的静电分离技术相比, 该技术已将粒径范围扩大到更细的颗粒, 到的范围, 其中只有浮选已在过去的成功.

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图 2. 分离区域的详细信息

这个过程是完全干燥, 不需要额外的材料, 也不产生废水或空气排放. 在粉煤灰分离产生的碳的情况下, 回收的材料包括粉煤灰, 将含碳量降低到适合用作混凝土中的火山灰外加剂的水平, 和一个高碳分数, 可以在发电厂燃烧. 利用这两种产品流提供 100% 飞灰处置问题的解决方案.

三聚电阻带分离器相对紧凑. 一台机器，用于处理 40 吨每小时大约是 9.1 米 (30 金融时报 》) 长, 1.7 米 (5.5 金融时报 》。) 宽和 3.2 米 (10.5 金融时报 》。) 高. 工厂所需的平衡由输送干燥材料进出分离器的系统组成. 系统的紧凑性允许在安装设计中实现灵活性.

图 3. 商用三氟化带分离器

与其他静电分离工艺的比较

三聚静电带分离技术极大地扩展了静电工艺可利用的材料范围. 最常用的静电过程依赖于分离材料的电导率的差异. 在这些过程中, 材料必须接触接地的鼓或板, 通常是在材料颗粒通过电离电晕放电负电荷后. 导电材料会很快失去电荷, 并被从鼓中抛出. 非导电材料继续被吸引到鼓，因为

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电荷会消散得更慢，在从导电材料分离后从滚筒上掉落或刷过. 由于每个颗粒与滚筒或板材的接触都是有限的。. 这些接触充电过程的有效性也仅限于约 100 由于需要接触接地板和所需的颗粒流动动力学, 因此微米或更大的尺寸. 由于惯性效应, 不同大小的粒子也会有不同的流动动力学, 并将导致降解分离. 下图 (图 4) 说明了这种类型的分隔符的基本特征.

图 4. 鼓式静电分离器 "长者" (2003)"

三电静分离不限于导电分离 / 非导电材料，但取决于众所周知的电荷转移现象，通过摩擦接触材料与不同的表面化学. 这种现象几十年来一直用于"自由落体"分离过程. 如下图所示 5. 颗粒混合物的成分首先通过与金属表面接触而产生不同的电荷, 或通过颗粒与流化床进料装置中的颗粒接触. 当粒子通过电极区的电场时, 每个粒子的轨迹都偏转到相反电荷的电极上. 经过一定的距离, 收集箱被用来分隔流. 典型的安装需要多个分离器阶段, 回收的分数中等. 有些设备使用稳定的气体流, 以协助通过电极区输送粒子.

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图 5. "自由落体"三波静电分离器

这种类型的自由落体分离器也有可加工材料的粒径限制. 必须控制电极区域内的流量，以尽量减少湍流，以避免分离的"涂抹". 细颗粒的轨迹受湍流的影响更大, 因为细颗粒上的空气动力阻力远远大于重力和静力. 非常细的颗粒也会在电极表面收集, 必须用某种方法去除. 小于的颗粒 75 μm 不能有效分离.

另一个限制是, 电极区内的颗粒负荷必须较低, 以防止空间电荷影响, 这限制了处理速率. 通过电极区的材料本质上是单级分离的结果, 因为不可能对颗粒重新充电. 因此, 需要多级系统来提高分离程度, 包括通过随后与充电装置接触来重新充电材料. 由此产生的设备体积和复杂性也相应增加.

与其他可用的静电分离过程不同, 三波静电带分离器非常适合非常精细的分离 (<1 微米) 到适度粗 (300微米) 具有非常高的吞吐量的材料. 三电颗粒充电对各种材料都是有效的, 只需要粒子与颗粒的接触. 小差距, 高电场, 计数器当前流, 电极上皮带的剧烈粒子-粒子搅拌和自清洁作用是分离器的关键特征. 通过充电实现高效多级分离 / 充电和内部回收可实现极高的分离效果, 并且对传统技术根本无法分离的精细材料有效.

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三波静电带分离的应用

飞灰

三波静电带分离技术首次应用于煤燃烧粉煤灰的处理 1995. 适用于粉煤灰应用, 该技术有效地将碳颗粒与煤炭的不完全燃烧分离。, 从玻璃铝硅酸盐矿物颗粒在粉煤灰. 该技术有助于回收富含矿物质的飞天，作为混凝土生产中的水泥替代品. 因为 1995, 19 三波静电带分离器一直在美国运行, 加拿大, 英国, 和波兰, 处理结束 1,000,000 年粉煤灰吨. 目前, 这项技术也在亚洲, 今年韩国安装了第一台分离器. 粉煤灰分离的工业历史见表 1.

表 3. 例子, 使用三波静电带分离的矿物分离

三波静电带分离器的使用已被证明能有效地使许多矿物混合物受惠. 由于分离器可以处理颗粒尺寸的材料, 因为 300 μm 小于 1 微米, 三波静电分离对绝缘和导电材料都有效, 该技术大大扩展了传统静电分离器的适用材料范围. 由于三波静电过程完全干燥, 它的使用消除了浮选过程中对物料干燥和液体废物处理的需要.

三波静电带分离成本

重晶石浮选的比较

一项比较成本研究由STET委托，由Soutex公司进行. soutex 是一家总部位于魁北克的加拿大工程公司, 在湿浮选和静电分离工艺评估和设计方面拥有丰富的经验. 该研究比较了三聚苯乙烯带分离工艺的资本和运营成本与低品位巴利特矿石的富化的传统泡沫浮选. 这两种技术都通过去除低密度固体来升级重晶石, 主要是石英, 生产一个美国石油研究所 (API) 钻井级重晶石, sg 大于 4.2 格勒. 浮选结果基于印度国家Mettalurgical实验室"NML"进行的试验性植物研究 (2004)". 三波静电带分离结果基于使用类似饲料的试验植物研究. 比较经济研究包括流程表开发, 物质和能源平衡, 浮选和三波静电带分离工艺的主要设备尺寸和报价. 两个流表的基础相同, 处理 200,000 带 SG 的巴利特饲料的 t/y 3.78 生产 148,000 带 SG 的钻井级巴利特产品的 t/y 4.21 格勒. 浮选过程估计不包括任何工艺用水费用, 或水处理.

流程表由 Soutex 为 barite 浮选过程生成 (图 6), 和三波静电带分离过程 (图 7).

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图 6 巴里特浮选工艺流程表

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图 7 Barite 三波静电带分离工艺流程表

这些流板不包括原矿石破碎系统, 这是两种技术共同的. 浮选箱的进给磨料使用带旋风分类器的湿浆球磨机完成. 三波静电带分离壳体的进给磨料使用干式, 带整体动态分类器的垂直滚子轧机.

三波静电带分离流量表比浮选更简单. 三波选一作用带分离在单个阶段实现，无需添加任何化学试剂, 与三级浮选相比，油酸用作巴利特和硅酸钠的收集器，作为硅甘油的抑制剂. 在巴利特浮选的情况下，还添加絮凝剂作为增厚剂. 三聚醚带分离不需要脱水和干燥设备, 与增稠剂相比, 过滤器压力机, 和旋转干燥机所需的巴利特浮选工艺.

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