いっぱいの土地の Triboelectrostatic 選鉱および湛フライアッシュ

プレプリント- 仕事で灰を隔月に掲載される記事, 問題 II 2015

Triboelectrostatic の選鉱

充填と湛フライアッシュを土地します。

ルイス ・ ベーカー, アビシェーク ・ グプタ, スティーブン ・ Gasiorowski, フランク ・ Hrach

アメリカの石炭の灰連合 (隔月) 生産の年次調査および石炭灰フライアッシュの使用レポートの間 1966 と 2011, 以上 2.3 10億トンの短いフライアッシュが石炭火力発電ボイラーによって生産されている.1 この金額の約 625 万トンが有益に使われています。, セメント ・ コンクリートの生産のために主. しかし, 残り 1.7+ 億トン、主に埋め立て地で発見または湛 impoundments をいっぱい. 近年大幅に増加して飛灰中の利用率が新しく生成されます。, 現在のレート付近で 45%, 約 40 フライアッシュの百万トンを毎年処分する続ける. ヨーロッパでの使用率は米国でよりはるかに高いされている中, 飛灰の大量は、埋め立て地や一部の欧州諸国の impoundments で格納されています。.

最近, この破棄された材料の回復の興味は増加しています。, 部分的に高品質フライアッシュ石炭火力発電として生産量の減少の期間中にコンクリートやセメントの生産のための需要のため、世代は、ヨーロッパと北アメリカで減少しています。. このような埋め立て地の長期的な環境への影響についての懸念がこのストアド灰の有効利用アプリケーションを検索するためのユーティリティを求めるも.

土地は灰の質と必要な受入れ

これのいくつかは飛灰を保存可能性があります有益な使用に適した初期出土, 大半のセメントやコンクリートの製造品質基準を満たすためにいくつかの処理が必要になります. 材料は、通常、空気中のダスト生成を回避しながら、取り扱いと圧縮を可能にするために湿っているので, 乾燥と脱凝集は、コンクリート生産者が乾燥としてフライアッシュをバッチ処理する練習を続けたいと思うため、コンクリートでの使用に必要な要件です, 微粉末. しかし, 灰の化学組成が仕様を満たすことを保証する, 最も顕著な炭素含有量は、損失対点火として測定される (KO します。), より大きな課題である. フライアッシュの使用率が最後に増加したため 20+ 年, ほとんどの「仕様」灰有益に使用されています, 品質を灰の処分と. このように, LOI削減は、ユーティリティの没収から回収可能なフライアッシュの大半を利用するための要件になります.

摩擦電気の分離によって LOI 削減

他の研究者は回復された埋立と湛フライアッシュの LOI 低減のための燃焼技術と浮選プロセスを使用している間, ST 装置 & 技術 (イキ) そのユニークな triboelectrostatic ベルト分離システムを発見しました。, たての選鉱に使用される長い生成飛灰, 適切な乾燥し、砕した後も回復した灰に効果的です。.

イキ研究者でテストしているいくつかの飛灰の埋立処分場から乾燥埋立灰の triboelectrostatic 分離挙動米州・欧州. この回復された灰は 1 つの驚くべき違い新たに生成された灰に非常に同様に分離: 粒子の帯電は、鉱物に関連して炭素が負の炭素を有する新鮮な灰のそれから逆転した.2 フライアッシュ炭素の静電分離の他の研究者もこの現象を観察しました。.3,4,5 STET triboelectrostatic 区切り線の極性が乾燥埋立灰ソースから負荷電炭素の除去を許可するように調整可能. この現象に対応するために必要な区切り記号デザインやコントロールに特別な変更はありません。.

技術概要-フライアッシュ炭素分離

STET カーボンセパレーターの (図 1), 2 つの平行平面電極細い隙間に材料を供給します。. 粒子は、粒子間の接触によって充電 triboelectrically. 正荷電の炭素と負荷電の鉱物 (新たに生成された灰が接液していないと乾燥) 反対の電極に引き付けられる. 粒子が連続的な移動ベルトによって流されているし反対方向に伝達. ベルトの区切り記号の反対の端に各電極に隣接する粒子を動き. 高いベルトの速度も非常に高いスループットを有効に, まで 36 1 つの区切りの時間あたりトン. 小さなギャップ, 高電圧のフィールド, カウンターの現在の流れ, 重要な特徴は、セルフ クリーニング作用、電極のベルトの精力的な粒子の攪拌

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STET セパレーターの. さまざまなプロセス ・ パラメーターを制御することにより, ベルト速度など, ポイントをフィードします。, ・送り, STET プロセス生成の炭素含有量の低い LOI フライアッシュ未満 1.5 宛先 4.5% LOI に至るまでフィードの飛灰から 4% 超える 25%.

イチジク. 1 ステットセパレータ処理乾燥, 飛灰の埋立

区切り文字デザインは比較的シンプルでコンパクトです. 処理するために設計された機械 40 毎時トンは約 30 ft. (9 M。) 長い, 5 ft. (1.5 M。) 広い, と 9 ft。, m (2.75 M。) 高. 関連するローラーおよびベルトが唯一の可動部分です。. 電極は、適切な耐久性のある材料で構成され、固定. ベルトは非導電性プラスチックで作られる. 区切り記号の消費電力は約 1 ベルトを運転する 2 つのモーターの消費電力のほとんどを加工材料のトン当たりキロワット時.

プロセスは完全に乾燥させて, 飛灰以外付加的な材料を必要とせず、廃棄物の水や空気の排出量を生成します。. 回収材料から成っているフライアッシュ コンクリートのポゾラン用混和材としての使用に適したレベルに炭素含有量の減少, 燃料として役に立つ高炭素率. 製品ストリームの両方を使用する、 100% 飛灰の処分の問題を解決.

プロッシュ® 土地の塗りつぶしから回収

灰の 4 つのソースは、埋め立て処分場から得られました。: イギリスにある発電所からのサンプルAとサンプルB, C, アメリカ合衆国から D. すべてのこれらのサンプルから成っていた大規模なユーティリティ ボイラーで石炭の燃焼灰. 埋め立て地の素材の混在のため, 特定石炭ソースまたは燃焼条件等に関する利用可能な詳細情報はありません。.

間に含まれる STET によって受信されたサンプル 15% と 27% 埋立材料の典型的な水. サンプルも含まれるさまざまな量の大 >1/8 インチ (〜 3 mm) 材料. 炭素の分離のためにサンプルを準備するには, 大きな破片スクリーニングにより除去し、サンプルを乾燥し、炭素選鉱前 deagglomerated. 全体のプロセスを最適化するために、パイロットスケールで乾燥/脱凝集のためのいくつかの方法が評価されています. STETは工業的に証明された選択をした, 効果的な静電気分離に必要な同時乾燥と脱凝集を提供するフィード処理システム. 図に一般的なプロセス フロー シートを発表します。 2.

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図 2: プロセス フロー図

作製した試料の特性が通常のユーティリティ ボイラーから直接入手した飛灰の範囲内に. 区切りフィードと製品の両方の最も関連性の高いプロパティを表にまとめます 2 回収された製品と共に.

炭素の分離

STET三圧ベルトセパレータを用いた炭素削減試験は、4つの埋め立てフライアッシュ源すべてから低LOI製品の非常に良好な回収をもたらした. 上で説明した炭素の逆充電は、新鮮な灰の処理と比較して、いかなる方法でも分離を低下させなかった.

低 LOI フライアッシュの性状は、ボイラーから両方の新鮮な収集したアッシュの STET プロセスを使用して回復し、埋め立て地から回収した灰分は表のとおりです。 1. 結果は、ProAshの製品品質を示しています® 埋め立て材料から生産された製品は、新鮮なフライアッシュ源から生成された製品に相当します.

テーブル 1: フィードおよび回復された ProAsh のプロパティ®.

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パフォーマンス コンクリート

プロアシュのプロパティ® 埋め立て埋め立て材から生成された、ProAshのそれと比較された® 同じ場所からユーティリティボイラーによって生成された新鮮なフライアッシュから生成. 加工された再生灰は、ASTM C618およびAASHTO M250規格のすべての仕様に適合します. 次の表は、新鮮な材料と再生された材料の間の有意でない違いを示す2つのソースからのサンプルの化学を要約しています.

テーブル 2: 低ロイ灰の灰化学.

強度発現、 20% 含むモルタル中の低LOIフライアッシュの置換 600 lb セメンティシャス/ yd3 (表を参照します。 3 以下に) プロッシュを示した® 陸上灰に由来する製品は、ProAshを使用して製造された迫撃砲に匹敵する強度を持つ迫撃砲を生み出した® 同じ場所で生産された新鮮なフライアッシュから. ベネフィシテッド再生灰の最終的な製品は、非常に貴重な位置ProAshと一致するコンクリート業界でのハイエンドの使用をサポートします® 現在提供している市場で楽しむ.

テーブル 3: モルタルシリンダーの圧縮強度.

プロセス経済学

米国での低コスト天然ガスの利用可能性は乾燥プロセスの経済性を大幅に高める, 埋め立て地からの接液部の飛灰の乾燥など. テーブル 4 米国での事業の燃料費を要約します。 15% と 20% 水分含量. 乾燥の典型的な非効率性は、計算結果の値に含まれています。. コストは乾燥後の物質の質量に基づいています. STET triboelectrostatic 分離処理飛灰の乾燥に増分コストが比較的低い.

テーブル 4: 乾燥質量に基づく乾燥コスト.

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フィードの追加があっても乾燥コスト, STET分離プロセスは低コストを提供する, 工業的に証明された, 埋め立つフライアッシュのLOI削減プロセス. 再生フライアッシュのSTETプロセスは、燃焼ベースのシステムと比較して、資本コストの3分の1から2分の1です. 再生フライアッシュのSTETプロセスも、燃焼または浮遊ベースのシステムと比較して環境への排出量が大幅に低い. 標準のSTETプロセス設置に追加の唯一の追加の排出源は、天然ガス火力乾燥機であるため, 許可は比較的簡単です.

回復された燃料高炭素の飛灰の値

コンクリート用低炭素製品に加えて, ProAsh ブランド®, STET 分離処理も回復するそうでなければ無駄に未燃炭素カーボン豊富な飛灰の形で, ブランド EcoTherm™. EcoTherm™ 大幅な燃費値は、STET EcoTherm を使用して発電所に簡単に返せます™ 工場で石炭の使用を減らすために戻りシステム. とき EcoTherm™ ユーティリティ ボイラーで焼かれています。, 燃焼エネルギーは高圧に変換されます。 / 高温スチームと石炭と同じ効率で電気に, 通常 35%. 回収熱エネルギーの ST 装置の電気への変換 & 技術 LLC EcoTherm™ リターン システムは競争力のある技術の 2 ~ 3 倍以上低品位熱ボイラー循環温水の形でフィード水システムとしてエネルギーを回収. EcoTherm™ またアルミナ セメント窯のソースとして使用されます。, 長距離の輸送は、通常より高価なボーキサイトの変位. 高炭素 EcoTherm を利用しました。™ 発電所またはセメント窯の灰, 配信の石炭からのエネルギーの回収を最大化します。, 鉱山する必要がある、施設に付加的な燃料を輸送.

イキの Talen エネルギー ブランドン海岸, SMEPA 第. モロー, NBP Belledune, RWEnpower イースト ・ ヘンドレッド, EDF エネルギー西・ バートン, RWEnpower ・ アベルサウ, 韓国の東南パワーフライアッシュプラントはすべてEcoTherm™ 返送システム.

イキ灰処理設備

STETの分離プロセスは、以来、商業用に使用されています 1995 飛ぶ灰選鉱と上が生成 20 コンクリート生産のための高品質のフライアッシュの百万トン. 制御された低LOIフライプロアッシュ®, 現在、米国全土の11の発電所でSTETの技術で生産されています。, カナダ, イギリス, ポーランド, 韓国. ProAsh® 飛灰は、20 以上の州高速道路当局によって使用するため承認されています。, 他の多くの仕様の機関だけでなく、. ProAsh® アンとカナダ規格協会によって認定されているも 450:2005 ヨーロッパの品質基準. STET 技術を使用して灰処理設備は、表に記載されて 5.

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テーブル 5. STET分離技術を用いたフライアッシュ加工設備

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結論

大きな材料を適当な皮むき後, 乾燥, ・砕, 飛灰は埋め立て地は商品化された STET 摩擦ベルト記号を使用して炭素含有量に減らすことができるユーティリティ プラントから回復. 飛灰製品の品質, ProAsh® 再生埋め立て材質にSTETシステムを使用すると、ProAshと同等です® 新鮮な飼料フライアッシュから製造. プロアッシュ® 製品は非常によく適しており、コンクリート生産で証明されています. 埋め立て灰の回収と受益は、石炭火力発電が発電を削減するにつれて「新鮮な」灰の生産が減少したにもかかわらず、コンクリート生産者に高品質の灰の継続的な供給を提供する. かつ, 環境規制の変化に対応するために埋め立て地から灰を除去する必要がある発電所は、このプロセスを利用して廃棄物の責任をコンクリート生産者にとって貴重な原料に変えることができるでしょう。. 充填されたフライアッシュの乾燥および脱凝集のための供給前処理装置によるSTET分離プロセスは、他の燃焼および浮遊ベースのシステムと比較して、大幅に低コストで低排出の灰の受益のための魅力的なオプションです.

参照

[1]アメリカの石炭灰石炭燃焼生成物と使用統計情報: http://アカア- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]ST内部レポート, 8 月 1995.

[3]李,T.X,. シェーファー, J.L., 禁止, H., Neathery, Jk。, ・ Stencel, Jm. 燃焼フライアッシュの乾燥性受入加工, ユーティリティフライアッシュ上の未燃炭素に関するDOE会議の議事録, 5 月 19 20, ピッツバーグ, PA, 1998.

[4]Baltrus, Jp。, Diehl, Jr。, 宋, Y。, 砂, W. フライアッシュと電荷反転のトライボ電帯分離, 燃料 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M。, Liberti, L, Stencel, J. 三紡電成電化時のフライアッシュ電荷分布における風化の役割, 危険物ジャーナル, 164 (2009) pp.683-688.

著者

ルイス ・ ベーカーは ST 用欧州テクニカル サポート マネージャーです。 & 技術 (イキ) イギリスに拠点を置く

アビシェーク グプタは分離技術パイロット プラント ラボ施設に基づくプロセス エンジニアです。, イキ テクニカル センター, 101 ハンプトン アベニュー, マサチューセッツ州ニーダム 02494 +1-781-972-2300

Dr. スティーブン ・ Gasiorowski, 博士. ST 装置は、主任研究員 & 技術 (イキ) ニュー ・ ハンプシャー州に拠点を置く.

フランク Hrach、副社長のプロセス工学分離技術のパイロット プラントおよびラボ施設で, イキ テクニカル センター, 101 ハンプトン アベニュー, マサチューセッツ州ニーダム 02494 +1-781-972-2300