Triboelectrostatic Beneficiamento de terra chea e ponded Fly Ash

preimpresión- artigo a ser publicado na ACAA Ash no Traballo, emisión II 2015

Triboelectrostatic Beneficiamento de

Terra chea e ponded Fly Ash

Por Lewis Baker, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, e Frank Hrach

A Coal Asociación Americana Ash (ACAA) busca anual da produción e utilización de cinzas volantes de carbón informa que entre 1966 e 2011, sobre 2.3 mil millóns de toneladas curtas de cinzas volantes foron producidos por caldeiras de servizos públicos a carbón.1 Dese importe, aproximadamente, 625 millóns de toneladas foron usadas beneficiosamente, sobre todo para cemento e produción de formigón. con todo, O resto 1.7+ millóns de toneladas son atopados principalmente en vertedoiros ou cuberto encoros ponded. Mentres que as taxas de utilización de cinzas volantes recén xerado aumentaron considerablemente nos últimos anos, coas taxas actuais preto 45%, aproximadamente 40 millóns de toneladas de cinzas volantes seguir sendo eliminados anualmente. Mentres que as taxas de utilización en Europa foron moito maior que os Estados Unidos, volumes considerables de cinzas volantes tamén foron almacenados en recheos e encoros nalgúns países europeos.

recentemente, interese na recuperación deste material disposto aumentou, parcialmente debido á demanda de cinzas volantes de alta calidade para a produción de formigón e cemento, durante un período de redución da produción de xeración de enerxía movida a carbón diminuíu en Europa e América do Norte. Problemas sobre o impacto ambiental a longo prazo de tales recheos tamén están levando utilidades para atopar aplicacións de uso beneficiosos desta cinzas gardadas.

Terra chea CALIDADE ASH e esixiu beneficiamento

Mentres algunhas destas cinzas volantes almacenados poden ser adecuados para uso beneficioso como inicialmente escavado, a gran maioría vai esixir algún tratamento para atender aos estándares de calidade para cemento ou produción de formigón. Xa que o material fose tipicamente humedecidos para permitir o manexo ea compactación mentres evitando a xeración de po en suspensión, secado e desaglomeração é un requisito para o seu uso en concreto dende os produtores de formigón vai querer seguir a práctica de cinzas lotes mosca como unha seca, po fino. con todo, asegurando a composición química das cinzas atopa especificacións, máis notabelmente o contido de carbono medida como perda de peso por ignición (LEI), é un reto maior. Como a utilización de cinzas volantes aumentou no último 20+ anos, máis "in-spec" grises foi usado beneficiosamente, ea cinza fóra de calidade disposto. así, redución Loi será un requisito para o uso da gran maioría das cinzas volantes recuperable desde impoundments utilidade.

REDUCIÓN Loi por separación triboelétricas

Mentres que outros investigadores usaron técnicas de combustión e procesos de flotación para a redución de loi recuperados depositados en vertedoiros e ponded cinzas volantes, equipo ST & Technologies (STET) descubriu que o seu exclusivo sistema de separación correa triboelectrostatic, moi utilizados para beneficiação de cinzas volantes recén xerado, tamén é eficaz en cinzas recuperado tras secado e desaglomeração axeitado.

investigadores STET ter probado o comportamento de separación de cinzas triboelectrostatic vertedoiro secas a partir de varios recheos de cinzas volantes de América e Europa. Esta gris recuperado separados cinzas moi semellante ao recén xerado cunha diferenza sorprendente: a carga de partículas foi revertida desde cinzas que fresco co carbono de carga negativa en relación ao mineral.2 Outros investigadores de separación Electrostática de Fly Ash carbono tamén observaron este fenómeno.3,4,5 A polaridade do separador triboelectrostatic STET pode ser facilmente axustado para permitir o rexeitamento de carbono cargados negativamente a partir de fontes de cinzas volantes vertedoiro secas. Non hai modificacións especiais para o proxecto de separación ou controis necesarios para acomodar ese fenómeno.

Visión xeral da tecnoloxía - cinzas volantes CARBONO Separación

Na ficha de carbono STET (figura 1), material é introducida no intervalo fino entre dous electrodos planos paralelos. As partículas son cargadas por vía triboeléctrica por contacto interpartículas. O carbono cargado positivamente eo mineral de carga negativa (en cinzas recén xerado que non foi mollado e seco) están unidas para os electrodos opostos. As partículas son entón arrastrados cara arriba por unha correa que se move continuamente e transmitida en direccións opostas. O cinto move-se as partículas adxacentes de cada un dos electrodos para extremidades opostas do separador. A elevada velocidade de correa tamén permite moi altas taxas de transferencia, ata 36 toneladas por hora nun único separador. O pequeno intervalo, campo de alta voltaxe, contrarrestar o fluxo de corrente, axitación partícula-partícula e auto-limpeza acción vigorosa da correa sobre os electrodos son as características críticas

preimpresión- artigo a ser publicado na ACAA Ash no Traballo, emisión II 2015

do separador STET. Ao controlar varios parámetros do proceso, tales como a velocidade da correa, punto de alimentación, e taxa de alimentación, o proceso STET produce baixo contido de cinzas Loi mosca no contido de carbono de menos de 1.5 para 4.5% desde cinzas volantes de alimentación que varían de loi de 4% a máis 25%.

figo. 1 STET Separador de procesamento seco, cinzas volantes recheos

O proxecto separador é relativamente simple e compacto. Unha máquina destinada a procesar 40 toneladas por hora é de aproximadamente 30 ft. (9 m.) longo, 5 ft. (1.5 m.) gran, e 9 ft., m (2.75 m.) alto. A correa e de rolos asociados son as únicas partes móbiles. Os electrodos son estacionarios e composta dun material adecuadamente resistente. A correa é feita de plástico non condutor. consumo de enerxía do separador é sobre 1 quilowatts-hora por tonelada de material procesado coa maior parte da enerxía consumida por dous motores de accionar a correa.

O proceso é completamente seco, non require outros que as cinzas volantes e material adicional non produce augas residuais ou emisións atmosféricas. Os materiais recuperados consisten cinzas volantes reducida no contido de carbono para niveis adecuados para uso como un aditivo pozolânico en formigón, e unha fracción de alto contido de carbono como combustible útil. Utilización de ambos os fluxos de produtos ofrece unha 100% solución para voar problemas de eliminación de cinzas.

PROASH® Recuperado de vertedoiros

Catro fontes de carbonato de sodio foron obtidos a partir de vertedoiros: Unha mostra desde unha central de enerxía situada no Reino Unido e mostras B, C, e D dos Estados Unidos. Todas estas mostras consistiu de cinzas da combustión do carbón bituminoso de grandes caldeiras de utilidade. Debido á mestura de material nos vertedoiros, Ningunha outra información dispoñible sobre condicións da fonte de carbón ou de combustión específicas.

As mostras segundo recibidas pola STET contidos entre 15% e 27% auga como é típico para os materiais depositados en vertedoiro. As mostras tamén contiñan cantidades variables de gran >1/8 polgada (~ 3 mm) material. Para preparar as mostras para a separación de carbono, o gran detritos foi eliminada por seguimento e as mostras despois secou-se e desaglomerados antes para beneficiação de carbono. Existen varios métodos de secado / desaglomeração foron avaliadas a escala piloto, a fin de optimizar o proceso global. STET seleccionou unha comprobada industrialmente, sistema de procesamento de alimentos para animais que ofrece secado e desaglomeração simultánea necesario para a separación electrostática eficaz. Unha folla de fluxo de proceso xeral preséntase na Figura 2.

preimpresión- artigo a ser publicado na ACAA Ash no Traballo, emisión II 2015

figura 2: Proceso Diagrama de Fluxo

As propiedades das mostras preparadas foron ben dentro do rango de cinzas volantes obtidas directamente dende caldeiras de utilidade normais. As propiedades máis importantes tanto para as alimentacións de separación e de produtos atópanse resumidos na táboa 2 xunto co produto recuperado.

Separación de CARBONO

Ensaios de redución de carbono mediante o separador de correa de triboeléctricas STET resultou moi boa recuperación dos produtos de baixo loi de todas as fontes de cinzas volantes catro recheos. A carga inversa do carbono como discutido anterior non degradar a separación de calquera forma, en comparación co procesamento de cinzas fresco.

As propiedades da cinza baixo Loi mosca recuperados mediante o proceso de STET tanto cinzas collido de fresco desde a caldeira e cinzas recuperado dende o vertedoiro é resumida na Táboa 1. Os resultados mostran que a calidade do produto para ProAsh® producido a partir de material depositadas en aterro é equivalente ao do produto producido a partir de fontes de cinzas volantes fresco.

mesa 1: Propiedades de alimentación e recuperado ProAsh®.

preimpresión- artigo a ser publicado na ACAA Ash no Traballo, emisión II 2015

DESEMPEÑO no concreto

As propiedades do ProAsh® xerado a partir do material de terraplén recuperado foron comparadas coas de ProAsh® producido a partir de cinzas volantes fresco xerado polas caldeiras de utilidade do mesmo lugar. A cinza recuperado procesado satisfai todas as especificacións da norma ASTM C618 e normas AASHTO M250. A táboa seguinte resume a química para as mostras a partir de dúas das fontes que mostra a diferenza significativa entre o material fresco e recuperado.

mesa 2: Ash Química de baixo contido de cinzas Loi.

desenvolvemento da forza dun 20% substitución do baixo contido de cinzas Loi mosca nun almofariz conteñen 600 lb de cemento / iarda3 (ver Táboa 3 baixo) mostrou o ProAsh® produto derivado de cinzas depositadas en aterro produciu morteiros con forza comparable para morteiros producidas usando ProAsh® desde cinzas volantes fresca producida na mesma situación. O produto final das cinzas recuperado beneficiado ía apoiar gama alta usa na industria de formigón consistente coa posición altamente valiosa ProAsh® goza nos mercados nos que actualmente serve.

mesa 3: Resistencia á compresión de cilindros morteiro.

ECONOMÍA PROCESO

A dispoñibilidade de gas natural de baixo custo nos EUA aumenta grandemente a economía dos procesos de secado, incluíndo o secado de cinzas volantes mollada dos recheos. mesa 4 resume os custos de combustible para operacións en Estados Unidos para 15% e 20% contidos de humidade. ineficiencia típicas de secado son incluídos nos valores calculados. Os custos están baseadas na masa de material tras o secado. Os custos adicionais para o secado de cinzas mosca para procesamento de separación triboelectrostatic STET son relativamente baixos.

mesa 4: custos de secado, nunha base de masa seca.

preimpresión- artigo a ser publicado na ACAA Ash no Traballo, emisión II 2015

Mesmo coa adición de custos de secado de alimentación, o proceso de separación STET ofrece un baixo custo, industrialmente comprobada, Proceso para a redución de loi de cinzas depositadas en aterro. O proceso para a STET cinzas volantes recuperada é dun terzo a metade do custo de capital en comparación con sistemas de combustión en base. O proceso para a STET cinzas volantes recuperada ten tamén emisións máis baixas para o ambiente en comparación coa combustión ou sistemas de flotación baseado. Dende a única fonte de emisión de aire adicional para a instalación do proceso STET é un secador movidas a gas natural, permitindo que sería relativamente sinxela.

Recuperado COMBUSTIBLE VALOR DE ALTA DE CARBONO cinzas volantes

En adición ao produto de baixo contido de carbono para utilización en formigón, marca ProAsh chamado®, o proceso de separación STET tamén recupera doutro xeito desperdiçada carbono non queimada, baixo a forma de cinzas ricas en carbono, ECOTHERM marca™. ECOTHERM™ ten valor de combustible significativa e pode ser facilmente retorno para a fábrica de enerxía eléctrica mediante o ECOTHERM STET™ sistema de voltar para reducir o uso de carbón na planta. cando ECOTHERM™ é queimado na caldeira de utilidade, a enerxía a partir da combustión é convertida en alta presión / vapor de alta temperatura e, a continuación, a electricidade na mesma eficacia como carbón, tipicamente 35%. A conversión da enerxía térmica recuperada a electricidade en ST Equipo & Technology LLC ECOTHERM™ Sistema de retorno é de dúas a tres veces maior que o da tecnoloxía competitiva, onde a enerxía é recuperada en forma de calor de baixo grao en forma de auga quente, que se transmite para o sistema de auga de alimentación da caldeira. ECOTHERM™ tamén é utilizado como unha fonte de alúmina en fornos de cemento, desprazando a bauxita máis caro que adoita transportados por longas distancias. Mediante o ECOTHERM de carbono elevado™ Ash, quere a unha fonte de alimentación ou un forno de cemento, maximiza a recuperación de enerxía a partir do carbón entregado, reducindo a necesidade de minerar e transportar combustible adicional para as instalacións.

da STET Talen Enerxía Brandon Shores, SMEPA R.D.. día seguinte, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy West Burton, RWEnpower Aberthaw, ea Corea do sueste Poder plantas cinzas volantes todos inclúen ECOTHERM™ sistemas de devolución.

Instalacións de procesamento STET ASH

proceso de separación do STET foi usado comercial desde 1995 para beneficiação de cinzas volantes e xerou máis 20 millóns de toneladas de alta calidade cinzas para a produción de formigón. Controlado ProAsh Fly baixo Loi®, é actualmente producido coa tecnoloxía de STET en once estacións de enerxía en todo os Estados Unidos, Canadá, o U.K., Polonia, e República de Corea. ProAsh® cinzas volantes foi aprobado para uso por máis de vinte autoridades estradas estatais, así como moitas outras axencias de especificación. ProAsh® Tamén foi certificado por Canadian Standards Association e UNE 450:2005 estándares de calidade en Europa. instalacións de procesamento Ash usando a tecnoloxía STET están listados na táboa 5.

preimpresión- artigo a ser publicado na ACAA Ash no Traballo, emisión II 2015

mesa 5. Fly Ash instalacións de procesamento usando tecnoloxía de separación STET

preimpresión- artigo a ser publicado na ACAA Ash no Traballo, emisión II 2015

CONCLUSIÓNS

Tras escalpo axeitada de material grande, secado, e deagglomeration, cinzas volátiles recuperados de vertedoiros de plantas utilidade pode ser reducido en contido de carbono mediante o separador de correa de triboeléctricas STET comercializado. A calidade do produto cinzas volantes, ProAsh® mediante o sistema de STET en material de terraplén recuperada equivale a ProAsh® producido a partir da cinza de mosca alimentación fresca. o ProAsh® produto é moi ben adaptado e comprobada na produción de formigón. A recuperación e beneficiação de cinzas depositadas en aterro ha proporcionar unha subministración continua de cinzas de alta calidade para os fabricantes de formigón, a pesar da produción reducida de grises "fresco", como utilidades a carbón reducir a xeración. Adicionalmente, centrais de enerxía que necesitan para eliminar cinzas dos recheos para atender ás normas poderá utilizar o proceso de cambiar un pasivo produto de residuos en materia prima valiosa para produtores de formigón. O proceso de separación STET con equipo de alimentación de pre-procesamento para secar e desaglomeração cinzas volantes vertedoiro é unha opción atractiva para beneficiação de cinzas con custo significativamente máis baixo e emisións máis baixas en comparación con outros sistemas de flotación con base combustión e.

REFERENCIAS

[1]Os produtos da combustión American Coal cinzas de carbón e utilizar as estatísticas: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]Informe interno ST, agosto 1995.

[3]en,T.X,. Schaefer, JL, alonxamento, H., Neathery, J.K., e Stencel, J.M. Procesamento de beneficiamento en seco de combustión Fly Ash, Proceedings of the Conference DOE sobre carbón non queimado en Utilidade Fly Ash, maio 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J. R., Soong, Y., Sands, W. separación Triboelectrostatic de cinzas volantes e reversión de carga, combustible 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. O papel do intemperismo na distribución de carga cinzas volantes durante beneficiamento triboelectrostatic, Journal of Hazardous Materials, 164 (2009) pp.683-688.

AUTORES

Lewis Baker é o Director de Soporte Técnico Europeo para a ST Equipos & tecnoloxía (STET) con sede no Reino Unido

Abhishek Gupta é un Enxeñeiro de Proceso baseado na instalación de plantas Separation Technologies piloto e laboratorio, STET Centro Técnico, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300

dr. Stephen Gasiorowski, Ph.D. é un científico de investigación Senior para ST Equipos & tecnoloxía (STET) baseado no New Hampshire.

Frank Hrach é vicepresidente de Enxeñaría de Procesos con base na instalación de plantas Separation Technologies piloto e laboratorio, STET Centro Técnico, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300