Triboelectrostatic Узбагачэнне зямля, запоўненая і пралітую лятучай попелу

прэпрынтаў- артыкул будзе апублікаваная ў ACAA Ash на працы, выпуск II 2015

Triboelectrostatic Узбагачэнне

Зямля Запоўненыя і разлітая Лятучая попел

Люіс Бэйкер, Абхишек Gupta, Стывен Gasiorowski, і Фрэнк Грак

Амерыканская асацыяцыя вугальнай попелу (ACAA) штогадовы агляд вытворчасці і выкарыстання вугалю лятучай попелу паведамляе, што паміж 1966 і 2011, па 2.3 млрд кароткіх тон лятучай попелу былі зроблены на вугальных катлаагрэгаце.1 З гэтай сумы прыкладна 625 былі паспяхова выкарыстоўваць мільён тон, галоўным чынам для вытворчасці цэменту і бетону. аднак, астатнія 1.7+ мільярд тон у першую чаргу знаходзяцца на звалках або запоўненыя разлітыя вадасховішча. У той час як каэфіцыент выкарыстання для свежесгенерированных лятучай попелу значна павялічыўся за апошнія гады, з бягучымі стаўкамі побач 45%, прыкладна 40 мільёнаў тон лятучай попелу працягваюць выкідваць штогод. У той час як каэфіцыент выкарыстання ў Еўропе нашмат вышэй, чым у ЗША, значныя аб'ёмы лятучай попелу таксама захоўваюцца на звалках і вадасховішчах у некаторых еўрапейскіх краінах.

у апошні час, цікавасць да вымання гэтага матэрыялу, размешчанага павялічыўся, часткова з-за попыт на высакаякасныя лятучыя попелу для бетону і цэменту на працягу перыяду скарачэння вытворчасці як вытворчасці электраэнергіі на кут у Еўропе і Паўночнай Амерыцы паменшылася. Асцярогі з нагоды доўгатэрміновага ўздзеяння на навакольнае асяроддзе такіх звалак таксама падахвочваючы утыліты для пошуку карысных прыкладанняў для выкарыстання гэтай захоўваемай попелу.

ЗЯМЛЯ FILLED ASH ЯКАСЦЬ І НЕАБХОДНЫЯ Узбагачэнне

У той час як некаторыя з гэтай захаванай лятучай попелу могуць быць прыдатныя для выкарыстання ў якасці карыснага першапачаткова раскапана, пераважная большасць запатрабуе некаторай апрацоўкі, каб адпавядаць стандартам якасці для цэменту або бетону. Бо матэрыял, як правіла, увлажненный, з тым каб рэгуляваць і ўшчыльненне па паветры, пазбягаючы пры гэтым адукацыю пылу, сушкі і деагломерация з'яўляецца неабходным умовай для выкарыстання ў бетоне, таму што вытворцы бетону захочуць прадоўжыць практыку пакетірованія лятучай попелу ў сухім, дробны парашок. аднак, забяспечваючы хімічны склад попелу адпавядае спецыфікацыям, перш за ўсё ўтрыманне вугляроду вымяраецца як страты пры гартаванні (ЗАКАНАДАЎСТВА), з'яўляецца больш складанай задачай. Паколькі выкарыстанне лятучай попелу павялічылася ў апошнія 20+ гадоў, большасць «у некандыцыйных» попел быў паспяхова выкарыстоўваць, і ад якасці попелу, размешчаны. такім чынам, Зніжэнне LOI будзе патрабаваннем для выкарыстання пераважнай большасці лятучай попелу вымаемага з камунальных вадасховішчаў.

LOI зніжэнне на трибоэлектрическое РАЗДЗЯЛЕННЕ

У той час як іншыя даследчыкі выкарыстоўвалі метады спальвання і працэсы флотации для зніжэння LOI вынятага пахаванню і пралітую лятучай попелу, ST абсталяванне & тэхналогіі (СТЕТ) выявіў, што яго унікальная сістэма падзелу triboelectrostatic рамяня, даўно выкарыстоўваюцца для ўзбагачэння свежесгенерированных лятучай попелу, таксама эфектыўны на выдзеленых попелу пасля адпаведнай сушкі і деагломераций.

Stet даследнікі пратэставалі triboelectrostatic паводзін падзелу сухога попелу ад звалкі некалькіх злы звалкі ў Амерыцы і Еўропе. Гэта ачуняў попел аддзяляецца вельмі падобна на свежы генераваных злы з адной дзіўнай розніцай: зарадка часціц была зваротнай ад свежай попелу з вугляродам зарадкі адмоўным у адносінах да мінералы.2 Іншыя даследчыкі электрастатычнага падзелу попелу вугляроду таксама назіралі гэты феномен.3,4,5 Палярнасць STET triboelectrostatic сепаратара можна лёгка рэгуляваць, каб адмову ад адмоўна зараджанага вугляроду з высушаных крыніц пахавання лятучай попелу. Ніякія спецыяльныя мадыфікацыі канструкцыі сепаратара або кіравання не патрабуецца, каб прыстасаваць гэта з'ява.

ТЭХНАЛОГІЯ АГЛЯД - FLY ASH CARBON Падзеленыя

У сепаратары вугляроду СЭТ (фігура 1), матэрыял падаецца ў вузкую шчыліну паміж двума паралельнымі плоскімі электродамі. Часціцы трибоэлектрически спаганяемая межчастичным кантакт. Станоўча зараджаны вуглярод і адмоўна зараджаных мінеральных (у свежесгенерированной попеле, якая не было змочваюць і сушыць) прыцягваюцца да процілеглым электродаў. Часціцы затым заўважылі з дапамогай бясконцай стужкі і транспартуюцца ў процілеглых кірунках. Стужка перамяшчае часціцы, сумежныя з кожным электродам ў напрамку процілеглых канцоў сепаратара. Высокая хуткасць стужкі дазваляе вельмі высокую прапускную здольнасць, да 36 тон у гадзіну на адным сепаратары. невялікі разрыў, поле высокага напружання, лічыльнік току, інтэнсіўнае перамешванне часціц часціц і самаачысткі дзеянне стужкі на электродах з'яўляюцца крытычнымі функцыямі

прэпрынтаў- артыкул будзе апублікаваная ў ACAA Ash на працы, выпуск II 2015

з сепаратара STET. Шляхам рэгулявання розных параметраў працэсу, такія, як хуткасць стужкі, кропка харчавання, і хуткасць падачы, СЭТ працэс вырабляе нізкі LOI лятучай попелу пры змесце вугляроду менш 1.5 у 4.5% ад падачы лятучай попелу ў дыяпазоне LOI ад 4% да больш 25%.

інжыр. 1 СЭТ сепаратар апрацоўкі сушаць, Пахаваная Лятучая попел

Канструкцыя сепаратара з'яўляецца адносна просты і кампактнай. Машына прызначана для апрацоўкі 40 тон у гадзіну прыблізна 30 фут. (9 м.) доўга, 5 фут. (1.5 м.) шырокі, і 9 футаў., м (2.75 м.) высокая. Рэмень і звязаныя з імі ролікі з'яўляюцца толькі рухаюцца часткі. Электроды з'яўляюцца стацыянарнымі, і складаецца з адпаведнага трывалага матэрыялу. Стужка выраблена з які не праводзіць пластыка. Спажываная магутнасць Сепаратар складае каля 1 кілават-гадзіна на тону апрацаванага матэрыялу з большай магутнасці, спажыванай двума рухавікамі прываднага рамяня.

Працэс цалкам сухі, не патрабуе, акрамя лятучай попелу дадатковых матэрыялаў і не вырабляе сцёкавыя вод або выкідаў у атмасферы. Адноўленыя матэрыялы складаюцца з лятучай попелу паніжанага ўтрымання вугляроду да узроўняў, прыдатных для выкарыстання ў якасці пуццолановый дадатку ў бетоне, і высокая доля вугляроду карысныя ў якасці паліва. Выкарыстанне абодвух патокаў прадуктаў забяспечвае 100% рашэнне паляцець праблемы ўтылізацыі попелу.

PROASH® Адышоў ад звалак

Чатыры крыніцы попелу былі атрыманы ад звалак: ўзор А ад электрастанцыі, размешчанай у Злучаным Каралеўстве і ўзоры У, З, і D са Злучаных Штатаў. Усе гэтыя ўзоры складаліся з попелу ад спальвання каменнага вугалю буйных котлаагрэгатаў. Дзякуючы змешванню матэрыялу ў звалках, ніякай дадатковай інфармацыі не маецца ў дачыненні да канкрэтнага крыніцы вугаль або ўмовы згарання.

Ўзоры, атрыманыя ў STET, якія змяшчаюцца паміж 15% і 27% Вада як гэта характэрна для пахавання матэрыялу. Узоры таксама ўтрымлівалі розныя колькасці вялікага >1/8 цалевы (~ 3 мм) матэрыял. Для таго, каб падрыхтаваць ўзоры для падзелу вугляроду, буйны смецце выдаляюць шляхам скрынінга і ўзоры затым высушвалі і деагломерации перад вугляроду узбагачэнні. Некалькі спосабаў сушкі / деагломерации былі ацэненыя ў эксперыментальным маштабе, з тым каб аптымізаваць працэс у цэлым. СУ выбрала прамыслова даказана, Сістэма апрацоўкі корму, што забяспечвае адначасовую сушку і деагломерацию, неабходнай для эфектыўнага электрастатычнага падзелу. Ліст патоку Агульны працэс прадстаўлены на малюнку 2.

прэпрынтаў- артыкул будзе апублікаваная ў ACAA Ash на працы, выпуск II 2015

фігура 2: Схема тэхналагічнага працэсу

Ўласцівасці атрыманых узораў знаходзіліся ў межах дыяпазону лятучай попелу, атрыманы непасрэдна з звычайных энергетычных катлоў. Найбольш важныя ўласцівасці для абодвух каналаў і прадуктаў сепаратара прыведзены ў табліцы 2 нароўні з адноўленым прадуктам.

CARBON Падзеленыя

выпрабаванні па скарачэнні вугляроду з выкарыстаннем Stet трибоэлектрической стужкай сепаратара ў выніку вельмі добрае аднаўленне нізкіх прадуктаў LOI з усіх чатырох палігонаў крыніц лятучай попелу. Зваротная зарадка вугляроду, як апісана вышэй, не пагаршае падзел у любым выпадку, у параўнанні з апрацоўкай свежай попелу.

Ўласцівасці нізкай LOI лятучай попелу здабываюць з выкарыстаннем працэсу STET як для свеже сабранай попелу з катла і злы, выняты з звалкі абагульнена ў табліцы 1. Вынікі паказваюць, што якасць прадукту для ProAsh® вырабляецца з пахаванняў матэрыялу эквівалентна прадукт, атрыманы з свежых крыніц лятучай попелу.

табліца 1: Ўласцівасці корму і аднавіць ProAsh®.

прэпрынтаў- артыкул будзе апублікаваная ў ACAA Ash на працы, выпуск II 2015

ВЫНІКІ ДЗЕЙНАСЦІ Ў Бетон

ўласцівасці ProAsh® генеруецца з асушаных арганічных адходаў матэрыялу былі ў параўнанні з ProAsh® атрымліваюць з свежай лятучай попелу, спароджанага камунальных катлоў з таго ж месца. Апрацаваны утылізаваны попел адпавядае ўсім спецыфікацыям ASTM C618 і стандартам AASHTO M250. У наступнай табліцы прыведзена хімічны склад для узораў з двух крыніц, якія паказваюць нязначная розніцу паміж свежым і другасным матэрыялам.

табліца 2: Ash Хімія нізкай LOI попелу.

развіццё трываласці 20% замена нізкай LOI лятучай попелу ў ступцы, якая змяшчае 600 фунт цэментуе / ярд3 (табліца 3 ніжэй) паказаў ProAsh® прадукт, атрыманы з пахаванню попелу даў ступку з трываласцю, супастаўнай з растворамі, атрыманымі з выкарыстаннем ProAsh® з свежай лятучай попелу, якая ўтвараецца ў тым жа месцы. Канчатковы прадукт узбагачанай меліяраваных попелу будзе падтрымліваць высокія частоты выкарыстоўваецца ў канкрэтнай галіны ў адпаведнасці з вельмі каштоўнай пазіцыяй ProAsh® карыстаецца на рынках у цяперашні час ён служыць.

табліца 3: Трываласць на сціску растворных цыліндраў.

ПРАЦЭС ЭКАНОМІКА

Наяўнасць нізкай кошту прыроднага газу ў ЗША значна павышае эканамічнасць працэсаў сушкі, у тым ліку і пры сушцы увлажненной лятучай попелу з смеццевых звалак. табліца 4 сумуюць выдаткі на паліва для аперацый у ЗША за 15% і 20% ўтрыманне вільгаці. Тыповыя недахопы сушкі ўключаны ў разліковых значэннях. Выдаткі ў разліку на масу матэрыялу пасля сушкі. Дадатковыя выдаткі для сушкі лятучай попелу для апрацоўкі STET triboelectrostatic падзелаў з'яўляюцца адносна нізкіх.

табліца 4: Выдаткі сушкі на аснове высушанай масы.

прэпрынтаў- артыкул будзе апублікаваная ў ACAA Ash на працы, выпуск II 2015

Нават з даданнем выдаткаў на корм сушкі, працэс падзелу STET прапануе нізкую кошт, прамыслова даказана, Працэс зніжэння обзоливания пахавання лятучай попелу. Працэс СЭТ для рэгенераваць лятучай попелу ад адной траціны да паловы капітальных выдаткаў у параўнанні з сістэмамі на аснове спальвання. Працэс СЭТ для вычышчанай лятучай попелу таксама мае значна больш нізкія выкіды ў навакольным сераду ў параўнанні з сістэмамі згарання або флотации на аснове. Паколькі адзіным дадатковая крыніца выкідаў у атмасферу ў працэсе стандартнай ўстаноўку СЭТ з'яўляецца прыродным газам сушылкі, дазвол быў бы адносна проста.

Рэгенераваць паліва КОШТ высокавугляродзістага Попел-выносіла

У дадатку да нізкага вугляроднага прадукту для выкарыстання ў бетоне, брэнд імя ProAsh®, працэс падзелу СТЕТ таксама аднаўляе у адваротным выпадку марна несгоревшего вугляроду ў выглядзе багатага вугляродам лятучай попелу, затаўравалі Ecotherm™. Ecotherm™ мае істотнае значэнне паліва і можа быць лёгка вернуты да электрастанцыі з выкарыстаннем STET Ecotherm™ Вяртанне сістэмы з мэтай скарачэння выкарыстання вугалю на заводзе. калі Ecotherm™ спальваецца ў энергетычным катле, энергія ад згарання пераўтворыцца ў высокі ціск / высокатэмпературны пар, а затым у электрычнасць пры той жа эфектыўнасці, як вугаль, тыпова 35%. Пераўтварэнне вынятай цеплавой энергіі ў электрычную ў ST абсталявання & Тэхналогія ТАА Ecotherm™ Вяртанне сістэмы ў два-тры разы вышэй, чым у канкурэнтнай тэхналогіі, дзе энергія здабываецца ў выглядзе нізкапатэнцыяльных цяпла ў выглядзе гарачай вады, якая цыркулюе ў сістэме водазабеспячэння падачы катла. Ecotherm™ таксама выкарыстоўваюцца ў якасці крыніцы аксіду алюмінія ў цэментных печах, выцясняючы больш дарагі баксітаў, якія, як правіла, перавозяцца на вялікія адлегласці. Выкарыстоўваючы высокі вугляродны Ecotherm™ попел альбо на электрастанцыі або цэментнай печы, максімізуе аднаўленне энергіі ад паставак вугалю, зніжаючы неабходнасць здабываць і транспартаваць дадатковае паліва да аб'ектаў.

Stet ў Talen Energy Brandon Shores, SMEPA R.D. заўтра, NBP Belledune, RWEnpower Дидкот, EDF Energy West Burton, RWEnpower Aberthaw, і Карэя Паўднёва-Усходняя магутнасць лятучай попелу раслін ўсе ўключаюць Ecotherm™ вяртанне сістэмы.

STET ASH АПРАЦОЎКІ АБ'ЕКТАЎ

Працэс падзелу Stet быў выкарыстаны камерцыйным, так 1995 для лятучай попелу узбагачэнні і народжаны над 20 мільёнаў тон высакаякасных лятучай попелу для вытворчасці бетону. Кантралюемая нізкі LOI муха ProAsh®, у цяперашні час вырабляецца з выкарыстаннем тэхналогіі Stet ў адзінаццаць на электрастанцыях па ўсім ЗША, Канада, Велікабрытанія, Польшча, і Рэспубліка Карэя. ProAsh® Лятучая попел была адобрана для выкарыстання больш чым на дваццаць дзяржаўных органаў шашы, а таксама многія іншыя спецыфікацыі агенцтваў. ProAsh® таксама была сертыфікавана ў адпаведнасці з Канадскай асацыяцыі стандартаў і EN 450:2005 Стандарты якасці ў Еўропе. апрацоўкі злы аб'екты з выкарыстаннем Stet тэхналогіі прыведзены ў табліцы 5.

прэпрынтаў- артыкул будзе апублікаваная ў ACAA Ash на працы, выпуск II 2015

табліца 5. Fly аб'ектаў Ash апрацоўкі дадзеных з выкарыстаннем тэхналогіі падзелу Stet

прэпрынтаў- артыкул будзе апублікаваная ў ACAA Ash на працы, выпуск II 2015

ВЫСНОВЫ

Пасля адпаведнага скальпинга буйнога матэрыялу, сушка, і деагломерация, Лятучая попел, вынятая з раслін ўтыліты звалкі можа быць зменшаны утрыманнем вугляроду ў выкарыстанні камерцыйна STET трибоэлектрических істужачны сепаратара. Якасць попелу прадукту зольных, ProAsh® з выкарыстаннем сістэмы STET на асушаных арганічных адходаў матэрыялу эквівалентна ProAsh® вырабляецца з свежага корму лятучай попелу. ProAsh® прадукт вельмі добра падыходзіць і даказана ў вытворчасці бетону. Аднаўленне і ўзбагачэнне пахаванню попелу забяспечаць далейшае прадастаўленне высокай якасці попелу для вытворцаў бетону, нягледзячы на ​​скарачэнне вытворчасці "свежай" попел ў вугле камунальных паменшыць адукацыю. дадаткова, электрастанцыі, якія неабходна выдаліць попел з палігонаў для задавальнення змяняецца экалагічных нормаў будуць мець магчымасць выкарыстоўваць гэты працэс для змены адказнасці за якасць прадукцыі адходы ў каштоўнае сыравіну для вытворцаў бетону. СЭТ працэс падзелу з падачай папярэдняй апрацоўкай абсталяваннем для сушкі і дезагломерацией пахаванню лятучай попелу з'яўляецца прывабным варыянтам для попелу узбагачэння са значна меншымі выдаткамі і больш нізкім узроўнем выкідаў у параўнанні з іншымі сістэмамі згарання і флотации на аснове.

Спіс літаратуры

[1]Прадукты згарання American Coal Ash і выкарыстання вугалю Статыстыка: HTTP://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]ST ўнутраны справаздачу, Аўгусту 1995.

[3]у,t.x,. Schaefer, JL, забарона, H., Neathery, J.K., і Stencel, J.M. Сухія Узбагачэнне Апрацоўка гарэнне лятучай попелу, Працы канферэнцыі па DOE несгоревшего вугляроду ў лятучай попеле Utility, Мая 19 20, Pittsburgh, Пэнсыльванія, 1998.

[4]Baltrus, сусветнай суддзя, Diehl, J.R., сунг, Y., пяскі, W. Triboelectrostatic аддзяленне лятучай попелу і реверсирования зарада, паліва 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, М., Liberti, L, Stencel, J. Ролю выветрывання на ляту размеркавання попелу зарада ць triboelectrostatic узбагачэнні, Часопіс небяспечных матэрыялаў, 164 (2009) pp.683-688.

АЎТАРЫ

Люіс Бэйкер менеджэр тэхнічнай падтрымкі Еўрапейскай для ST абсталявання & Тэхналогія (СТЕТ) якая базуецца ў Злучаным Каралеўстве

Абхишек Гупта з'яўляецца інжынер-тэхнолаг на базе пілотнага завода Separation Technologies і лабараторнага аб'екта, Тэхнічны цэнтр STET, 101 Hampton Ave, Needham М.А. 02494 +1-781-972-2300

доктар. Стывен Gasiorowski, Ph.D. з'яўляецца старэйшым навуковым супрацоўнікам для ST абсталявання & Тэхналогія (СТЕТ) які базуецца ў Нью-Гемпшыры.

Франк Грак з'яўляецца віцэ-прэзідэнтам Process Engineering на базе пілотнага Separation Technologies завода і лабараторыі аб'екта, Тэхнічны цэнтр STET, 101 Hampton Ave, Needham М.А. 02494 +1-781-972-2300