A föld tele Triboelectrostatic dúsítása és Ponded pernye

PREPRINT- cikk ACAA Ash munkahelyi közzé kell tenni, Kérdés II. 2015

Triboelectrostatic Beneficiation of

Land Filled and Ponded Fly Ash

Által Lewis Baker, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, és Frank Hrach

Az amerikai szén Ash Egyesület (ACAA) éves felmérés a termelési és szén pernye felhasználása jelentések között 1966 és 2011, több mint 2.3 billion short tons of fly ash have been produced by coal-fired utility boilers.1 Of this amount approximately 625 millió tonna kedvezően használják, leginkább a cement és a beton gyártás. Azonban, a fennmaradó 1.7+ milliárd tonna elsősorban található hulladéklerakók, vagy töltött ponded tározásokat. Míg a kihasználtságot a frissen létrehozott pernye jelentősen nőttek az elmúlt évek során, a jelenlegi árak közelében 45%, körülbelül 40 millió tonna pernye továbbra is ártalmatlanítani évente. Bár a kapacitáskihasználási arány Európában sokkal magasabb, mint az USA-ban, jelentős mennyiségű pernye is tárolták a hulladéklerakók és tározásokat néhány európai országban.

Nemrégiben, a forgalomba hozott anyag visszaszerzésének érdeke, részben annak köszönhető, hogy csökkent a termelés a beton és cementgyártás esetében, mivel a széntüzelésű erőművek előállítása Európában és Észak-Amerikában lecsökkent, a kiváló minőségű pernye. Aggodalmak a hosszú távú környezeti hatása az ilyen hulladéklerakók is megkérdezése közművek találni jótékony hatású alkalmazások e tárolt hamu.

LAND FILLED ASH QUALITY AND REQUIRED BENEFICIATION

Míg néhány ilyen tárolt pernye lehet alkalmas a hasznos felhasználás, mint kezdetben kiterített, túlnyomó többség megköveteli, hogy a cement-vagy a betongyártás minőségi előírásainak megfeleljen a. Since the material has been typically wetted to enable handling and compaction while avoiding airborne dust generation, drying and deagglomeration is a necessary requirement for use in concrete since concrete producers will want to continue the practice of batching fly ash as a dry, finom púder. Azonban, assuring the chemical composition of the ash meets specifications, most notably the carbon content measured as loss-on-ignition (LOI), is a greater challenge. As fly ash utilization has increased in the last 20+ év, a legtöbb "in-spec" hamu jótékony felhasználásra került, és a jó minőségű hamu ártalmatlanítása. Így, LOI reduction will be a requirement for utilizing the vast majority of fly ash recoverable from utility impoundments.

LOI CSÖKKENTÉS TRIBOELECTRIC ELVÁLASZTÁSSAL

Míg más kutatók használt égési technikákat és flotációs folyamatok LOI csökkentése visszanyert és felvert hulladéklerakás, ST berendezések & Technológiák (MEGHAGY) megállapította, hogy egyedülálló triboelektrosztatikus szalagelválasztó rendszere, régóta használják a frissen generált pernye, megfelelő szárítás és deagglomeráció után is hatásos a visszanyert hamura.

STET researchers have tested the triboelectrostatic separation behavior of dried landfilled ash from several fly ash landfills in the Americas and Europe. This recovered ash separated very similarly to freshly generated ash with one surprising difference: the particle charging was reversed from that of fresh ash with the carbon charging negative in relation to the mineral.2 Other researchers of electrostatic separation of fly ash carbon have also observed this phenomena.3,4,5 The polarity of the STET triboelectrostatic separator can easily be adjusted to allow rejection of negatively charged carbon from dried landfilled fly ash sources. No special modifications to the separator design or controls are necessary to accommodate this phenomena.

TECHNOLÓGIA-ÁTTEKINTÉS-PERNYE SZÉN-DIOXID-ELKÜLÖNÍTÉS

A STET szén-dioxid-elválasztó (Ábra 1), anyag táplálják be a vékony szakadék két párhuzamos sík elektródák. A részecskék triboelectrically terheli a interparticle kapcsolat. A pozitív töltésű szén-dioxid és a negatív töltésű ásványi (a frissen létrehozott hamu, hogy nem parafadugóval és szárított) vonzza a szemben elektródák. A részecskék majd elsöpri a folyamatosan mozgó öv, és tolmácsolta az ellenkező irányba. A biztonsági öv mozog a részecskék a szomszédos egyes elektróda felé ellentétes pólusát az elválasztó. A magas biztonsági öv sebességet is lehetővé teszi, hogy nagyon nagy teljesítmények, akár 36 tonna / óra a egy elválasztó. A kis rés, nagyfeszültségű mező, számláló áramlásának, vigorous particle-particle agitation and self-cleaning action of the belt on the electrodes are the critical features

PREPRINT- cikk ACAA Ash munkahelyi közzé kell tenni, Kérdés II. 2015

of the STET separator. Különböző technológiai paraméterek ellenőrzése, mint a tényleges sebesség, csatlakozási pont, és a sebességet, STET folyamat termel alacsony LOI pernye, a szén-dioxid-tartalma kevesebb, mint 1.5 a 4.5% takarmány fly hamvait az LOI-tól kezdve 4% a túl 25%.

Füge. 1 STET Separator processing dried, landfilled fly ash

Az elválasztó tervez viszonylag egyszerű és kompakt. A gépet tervezték feldolgozni 40 tonna / óra körülbelül 30 Ft. (9 m.) hosszú, 5 Ft. (1.5 m.) széles, és 9 Ft., m (2.75 m.) magas. A biztonsági öv és kapcsolódó görgők, az egyetlen mozgó alkatrészek. Az elektródákat a helyhez kötött és megfelelően tartós anyagból áll. The belt is made of non-conductive plastic. A szétválasztó erő fogyasztás van szó 1 a legtöbb a vezetés a biztonsági öv két motorok által felhasznált energia feldolgozott anyag tonnánként kilowattóra.

A folyamat teljesen száraz, nem igényel semmilyen további anyagot, kivéve a pernye, és nem termel szennyvíz vagy levegő-kibocsátás. A visszanyert anyagok áll csökkenteni a szén-dioxid-tartalom szint egy pozzolanic keveredés konkrét felhasználásra alkalmas pernye, és a hasznos, mint például üzemanyag magas szén-dioxid-frakció. Mindkét termék patakok hasznosítása biztosít a 100% pernye ártalmatlanítása kapcsolatos problémák.

PROASH® RECOVERED FROM LAND FILLS

Four sources of ash were obtained from landfills: sample A from a power plant located in the United Kingdom and samples B, C, and D from the United States. All these samples consisted of ash from the combustion of bituminous coal by large utility boilers. Due to the intermingling of material in the landfills, no further information is available concerning specific coal source or combustion conditions.

The samples as received by STET contained between 15% és 27% water as is typical for landfilled material. The samples also contained varying amounts of large >1/8 lassan mászik (~3 mm) material. To prepare the samples for carbon separation, the large debris was removed by screening and the samples then dried and deagglomerated prior to carbon beneficiation. Several methods for drying/deagglomeration have been evaluated at the pilot-scale in order to optimize the overall process. STET has selected an industrially proven, feed processing system that offers simultaneous drying and deagglomeration necessary for effective electrostatic separation. A general process flow sheet is presented in Figure 2.

PREPRINT- cikk ACAA Ash munkahelyi közzé kell tenni, Kérdés II. 2015

Ábra 2: Process Flow Diagram

The properties of the prepared samples were well within the range of fly ash obtained directly from normal utility boilers. The most relevant properties for both the separator feeds and products are summarized in Table 2 along with recovered product.

CARBON SEPARATION

Carbon reduction trials using the STET triboelectric belt separator resulted in very good recovery of low LOI products from all four landfill fly ash sources. The reverse charging of the carbon as discussed above did not degrade the separation in any way as compared to processing fresh ash.

The properties of the low LOI fly ash recovered using the STET process for both freshly collected ash from the boiler and ash recovered from the landfill is summarized in Table 1. The results show that the product quality for ProAsh® produced from landfilled material is equivalent to product produced from fresh fly ash sources.

Táblázat 1: Properties of feed and recovered ProAsh®.

PREPRINT- cikk ACAA Ash munkahelyi közzé kell tenni, Kérdés II. 2015

PERFORMANCE IN CONCRETE

The properties of the ProAsh® generated from the reclaimed landfill material were compared to that of ProAsh® produced from fresh fly ash generated by the utility boilers from the same location. The processed reclaimed ash meets all the specifications of ASTM C618 and AASHTO M250 standards. The following table summarizes the chemistry for samples from two of the sources showing the insignificant difference between the fresh and reclaimed material.

Táblázat 2: Ash Chemistry of low LOI ash.

Strength development of a 20% substitution of the low LOI fly ash in a mortar containing 600 lb cementitious/ yd3 (Lásd a táblázatot 3 Alábbi) showed the ProAsh® product derived from landfilled ash yielded mortars with strength comparable to mortars produced using ProAsh® from fresh fly ash produced at the same location. The end product of the beneficiated reclaimed ash would support high end uses in the concrete industry consistent with the highly valuable position ProAsh® enjoys in the markets it currently serves.

Táblázat 3: Compressive strength of mortar cylinders.

PROCESS ECONOMICS

The availability of low cost natural gas in the USA greatly enhances the economics of drying processes, including the drying of wetted fly ash from landfills. Táblázat 4 summarizes the fuel costs for operations in the USA for 15% és 20% moisture contents. Typical inefficiencies of drying are included in the calculated values. Costs are based on the mass of material after drying. The incremental costs for drying fly ash for STET triboelectrostatic separation processing are relatively low.

Táblázat 4: Drying costs on basis of dried mass.

PREPRINT- cikk ACAA Ash munkahelyi közzé kell tenni, Kérdés II. 2015

Even with the addition of feed drying costs, the STET separation process offers a low cost, industrially proven, process for LOI reduction of landfilled fly ash. The STET process for reclaimed fly ash is one-third to one-half of the capital cost compared to combustion based systems. The STET process for reclaimed fly ash also has significantly lower emissions to the environment compared to combustion or flotation based systems. Since the only additional air emission source to the standard STET process installation is a natural gas-fired dryer, permitting would be relatively simple.

VISSZANYERT TÜZELŐANYAG ÉRTÉKE MAGAS SZÉN-DIOXID-PERNYE

Amellett, hogy az alacsony szén-dioxid-készítményt beton, parázs nevezett ProAsh®, STET szétválasztása folyamat is helyreállítja másképp elpusztít égett szén-dioxid formájában a szénben gazdag pernye, márkás EcoTherm™. EcoTherm™ jelentős üzemanyag-értéke, és könnyen vissza lehessen juttatni a STET EcoTherm segítségével elektromos erőmű™ Visszáru rendszert, hogy csökkenteni szén a növény. Ha közvetlenül a Trimo™ a segédprogram kazán égett, a tüzelésből származó energia magas nyomásra alakul át, / magas hőmérsékletű gőz, majd a villamos energia ugyanolyan hatékonysággal, mint a szén, általában 35%. A visszanyert hőenergiát átalakítása villamos berendezések ST & Technology LLC EcoTherm™ Visszáru rendszer kétszer-háromszor magasabb, mint a versenyképes technológia ahol vissza az energia, gyenge minőségű hő formájában a meleg víz, amely a kazán bírálatok takarmány vízrendszer. EcoTherm™ is használják, mint egy forrás alumina cement kályhákban történo felhasználása, kiszorították a drágább bauxit, amely általában szállított nagy távolságok. A magas szén-dioxid-EcoTherm felhasználásával™ Ash egy erőmű vagy egy Cementégető kemence, maximalizálja az energia-visszanyerés, a szállított szén, csökkentve annak szükségességét, hogy az enyém és a közlekedés további üzemanyag a létesítmények.

STET's Talen energia Brandon Shores, SMEPA RUDÓ MAGDOLNA. Holnap, NBP-Belledune, RWEnpower-Didcot, EDF energia West Burton, RWEnpower Aberthaw, and the Korea South-East Power fly ash plants all include EcoTherm™ Vissza a rendszerek.

MEGHAGY HAMU FELDOLGOZÓ LÉTESÍTMÉNYEK

STET’s separation process has been used commercial since 1995 for fly ash beneficiation and has generated over 20 million tons of high quality fly ash for concrete production. Controlled low LOI fly ProAsh®, is currently produced with STET’s technology at eleven power stations throughout the U.S., Kanada, Egyesült Királyság, Lengyelország, and Republic of Korea. ProAsh között® pernye hagyták jóvá használatra több mint húsz állami autópálya hatóságok, valamint sok más előírás ügynökségek. ProAsh között® a Canadian Standards Association és az EN 450:2005 minőségi szabványok, az Európai. Táblázatban felsorolt hamu feldolgozó létesítmények STET technológiával 5.

PREPRINT- cikk ACAA Ash munkahelyi közzé kell tenni, Kérdés II. 2015

Táblázat 5. Fly Ash Processing facilities using STET separation technology

PREPRINT- cikk ACAA Ash munkahelyi közzé kell tenni, Kérdés II. 2015

KÖVETKEZTETÉSEK

After suitable scalping of large material, drying, and deagglomeration, fly ash recovered from utility plant landfills can be reduced in carbon content using the commercialized STET triboelectric belt separator. The quality of the fly ash product, ProAsh között® using the STET system on reclaimed landfill material is equivalent to ProAsh® produced from fresh feed fly ash. The ProAsh® product is very well suited and proven in concrete production. The recovery and beneficiation of landfilled ash will provide a continuing supply of high quality ash for concrete producers in spite of the reduced production of “fresh” ash as coal-fired utilities reduce generation. Továbbá, power plants that need to remove ash from landfills to meet changing environmental regulations will be able to utilize the process to alter a waste product liability into a valuable raw material for concrete producers. The STET separation process with feed pre-processing equipment for drying and deagglomerating landfilled fly ash is an attractive option for ash beneficiation with significantly lower cost and lower emissions compared to other combustion and flotation based systems.

REFERENCIÁK

[1]Amerikai szén Ash szén égéstermékek és statisztikát: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]ST internal report, Augusztus 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Tilalom, H., Neathery, J.K., and Stencel, J.M. Dry Beneficiation Processing of Combustion Fly Ash, Proceedings of the DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, Május 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J.R., Soong, Y., Sands, W. Triboelectrostatic separation of fly ash and charge reversal, Fuel 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. The role of weathering on fly ash charge distribution during triboelectrostatic beneficiation, Journal of Hazardous Materials, 164 (2009) pp.683-688.

AUTHORS

Lewis Baker is the European Technical Support Manager for ST Equipment & Technológia (MEGHAGY) based in the United Kingdom

Abhishek Gupta is a Process Engineer based at the Separation Technologies pilot plant and lab facility, STET Technical Center, 101 Hampton Ave, Needham, MA 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Ph.D. is a Senior Research Scientist for ST Equipment & Technológia (MEGHAGY) based in the New Hampshire.

Frank Hrach is Vice President of Process Engineering based at the Separation Technologies pilot plant and lab facility, STET Technical Center, 101 Hampton Ave, Needham, MA 02494 +1-781-972-2300