擴大在礦物幹摩擦分離中的應用

在幹三電領域的擴展應用

礦物分離

詹姆斯 D. 特納, 凱爾 P. 弗林, 和弗蘭克 J. 赫拉赫

ST 設備 & 技術有限責任公司, 李約瑟麻塞諸塞州 02494 美國

電話: +1‐781‐972‐2300, 電子郵件: jbittner@titanamerica.com

抽象

ST 設備 & 技術, Llc (STET) 開發了基於三聚苯乙烯帶分離的加工系統，為礦物加工業提供了一種採用完全乾燥技術使精細材料得到利用的手段. 與其他靜電分離過程相比，這些分離過程通常限於尺寸大於 75μm 的顆粒, 三電帶分離器非常適合分離非常精細 (<1微米) 到中等粗糙 (300微米) 具有極高輸送量的粒子. 通過內部充電/充電和回收實現高效多級分離，通過傳統的單級自由落三穩分離器實現更優越的分離. 三電帶分離器技術已被用於分離廣泛的材料, 包括玻璃鋁矽混合物/碳, 降鈣素/石英, 滑石, 和男中石. 使用三苯靜電帶分離與硼化常規浮選的經濟比較 / 石英分離說明了礦物乾燥處理的優越性.

關鍵字: 礦物, 幹法分選, 重晶石, 靜電充電, 帶分隔符號, 飛灰

介紹

缺乏淡水正在成為影響世界各地採礦專案可行性的主要因素. 據休伯特·弗萊明說, 哈奇水公司前全球總監, "在過去一年裡，世界上所有採礦專案要麼被停止，要麼放緩。, 它一直, 幾乎在 100% 案件, 水的結果, 要麼直接或間接"布林 (2013). 幹礦物加工方法為這個迫在眉睫的問題提供了解決方案.

濕分離方法（如泡沫浮選）需要添加化學試劑，必須安全處理，以對環境負責的方式處置. 不可避免地，不可能使用 100% 水迴圈, 要求至少處理部分工藝用水, 可能含有微量化學試劑.

靜電分離等乾燥方法將消除對淡水的需求, 並提供降低成本的潛力. 幹礦物分離最有前途的新發展之一是三聚電阻. 與傳統的靜電分離技術相比，該技術將顆粒尺寸範圍擴展到更細的顆粒, 到過去只有浮選成功的範圍內.

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圖 2. 隔離區詳情

這個過程是完全乾燥, 無需額外材料，且不產生廢水或空氣排放. 在粉煤灰分離的碳的情況下, 回收材料由粉煤灰組成，碳含量降低到適合用作混凝土中波左拉混合劑的水準, 和高碳餾分，可以在發電廠燃燒. 利用這兩種產品流提供 100% 飛灰處置問題的解決方案.

三聚電阻帶分離器相對緊湊. 一台機器，用於處理 40 噸每小時大約是 9.1 米 (30 金融時報 》) 長, 1.7 米 (5.5 dtl) 寬和 3.2 米 (10.5 dtl) 高. 工廠所需的平衡由將幹材料輸送到分離器的系統組成. 系統緊湊，安裝設計具有靈活性.

圖 3. 商用三氟化帶分離器

與其他靜電分離過程的比較

三聚靜電帶分離技術極大地擴展了靜電工藝可利用的材料範圍. 最常用的靜電工藝依賴于要分離的材料的導電性的差異. 在這些過程中, 材料必須接觸接地的滾筒或板，通常是在材料顆粒被電離電暈放電負電荷後. 導電材料將很快失去電荷，從滾筒中扔出. 非導電材料繼續被吸引到鼓，因為

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電荷消散速度會慢一些，從導電材料分離後會從滾筒上落下或刷掉. 由於每個顆粒與滾筒或板的接觸需要，這些過程的容量有限. 這些接觸式充電過程的有效性也僅限於 100 *m 或更大的尺寸，因為需要接觸接地板和所需的顆粒流動力學. 由於慣性效應,不同尺寸的粒子也會有不同的流動動力學,並導致分離退化. 下圖 (圖 4) 說明了這種類型的分隔符號的基本特徵.

圖 4. 鼓靜電分離器"長老 (2003)"

三電靜分離不限於導電分離 / 非導電材料，但依賴于已知與不同表面化學材料的摩擦接觸電荷轉移現象. 這種現象在"自由落體"分離過程中已經使用了幾十年. 此流程如圖所示 5. 粒子混合物的成分首先通過與金屬表面接觸產生不同的電荷, 或通過流化床餵食裝置中的顆粒與粒子接觸. 當粒子穿過電極區的電場時, 每個粒子的軌跡偏轉到相反電荷的電極. 經過一定距離, 收集箱用於分隔流. 典型安裝需要多個分離階段，並回收中間部分. 某些設備使用穩定的氣體流來説明通過電極區輸送顆粒.

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圖 5. "自由落體"三聚苯酯分離器

這種類型的自由落分離器在可加工材料的顆粒大小方面也有限制. 必須控制電極區域內的流量，以儘量減少湍流，以避免分離的"汙跡". 細顆粒的軌跡受湍流的影響更大，因為微粒的空氣動力學阻力遠遠大於重力和靜電力. 非常細的顆粒也會在電極表面上聚集，必須通過某種方法去除. 小於 75 μm 不能有效分離.

另一個限制是電極區域內的顆粒載荷必須低，以防止空間電荷效應, 限制處理速率. 通過電極區的材料自然會導致單級分離, 因為不可能對粒子進行充電. 因此, 需要多級系統來提高分離程度，包括通過隨後與充電設備接觸對材料進行充電. 由此產生的設備體積和複雜性相應增加.

與其他可用的靜電分離工藝相反, 三聚靜電帶分離器非常適合分離非常精細 (<1 微米) 到中等粗糙 (300微米) 具有極高輸送量的材料. 三電粒子充電適用于各種材料，只需要顆粒與顆粒接觸. 小差距, 高電場, 計數器當前流, 電極上皮帶的劇烈粒子攪拌和自清潔作用是分離器的關鍵特徵. 通過充電實現高效多級分離 / 充電和內部回收可產生更優越的分離效果，並且對傳統技術無法分離的精細材料有效.

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三博靜電帶分離的應用

飛灰

三聚靜電帶分離技術首次應用於煤燃燒粉煤灰的加工。 1995. 用於粉煤灰應用, 該技術有效地將碳顆粒與煤炭不完全燃燒分離開來, 從粉煤灰中的玻璃氧化鋁矽酸鹽礦物顆粒. 該技術有助於回收富含礦物質的飛粉，作為混凝土生產的水泥替代品. 因為 1995, 19 三聚靜電帶分離器已在美國運行, 加拿大, 英國, 和波蘭, 處理 1,000,000 每年噸粉煤灰. 該技術現在也在亞洲，今年在韓國安裝了第一個分離器. 表列出了粉煤灰分離的工業歷史 1.

表 3. 例子, 使用三角靜態皮帶分離的礦物分離

已證明使用三角帶分離器可以有效地對多種礦物混合物產生好處理作用. 由於分離器可以處理顆粒大小的材料,大約 300 μm 到小於 1 微米, 和三角分離是有效的絕緣和導電材料, 該技術大大擴展了傳統靜電分離器的適用材料範圍. 由於三波電靜止過程是完全乾燥的, 使用它消除了從浮選過程中進行材料乾燥和液體廢物處理.

三元分離皮帶的成本

與傳統浮選的比較

比較成本研究由STET委託Soutex公司進行. Soutex 是一家位於加拿大魁北克的工程公司,在濕浮選和靜電分離工藝評估和設計方面擁有豐富的經驗. 這項研究將三波電極帶分離工藝的資本和運營成本與低品位鐵礦的常規泡沫浮選進行了比較. 這兩種技術都通過去除低密度固體來升級棒石, 主要是石英, 生產美國石油學會 (Api) SG 大於鑽孔級塊 4.2 克/毫升. 浮選結果基於印度國家美外科實驗室「NML」進行的試驗性植物研究 (2004)". 三角帶分離結果基於使用類似飼料的試種植物研究. 比較經濟研究包括流程發展, 材料和能量平衡, 上市和三波電帶分離工藝的主要設備尺寸和報價. 兩個流程表基礎相同, 處理 200,000 t/y 帶 SG 的巴石飼料 3.78 生產 148,000 t/y 帶 SG 的鑽級巴石產品 4.21 克/毫升. 浮選過程估計不包括任何工藝用水成本, 或水處理.

Soutex 為巴倫特浮選流程產生流程表 (圖 6), 和三角靜態皮帶分離過程 (圖 7).

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圖 6 巴倫特浮選流程表

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圖 7 巴鐵礦三角帶分離工藝流程表

這些流程表不包括原礦石破碎系統, 這兩種技術都很常見. 使用帶旋風分類器的濕紙漿球磨機完成浮選箱的進料磨削. 使用乾式輸送帶分離箱完成三角靜態皮帶分離箱的進料磨削, 帶整體動態分類器的垂直輥磨機.

三角靜態皮帶分離流表比浮選簡單. 三葉草靜電帶分離在一個階段實現，無需添加任何化學試劑, 與三個階段上市相比，油酸用作巴萊特的收集器，矽酸鈉用作二氧化矽甘油的抑製劑. 此外,還添加絮凝劑作為試劑,用於在巴石浮選箱中增稠. 三角分離無需脫水和乾燥設備, 與增稠劑相比, 過濾器按壓機, 和棒石浮選工藝所需的旋轉乾燥機.

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引用

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