Beneficiation Triboelectrostatic o zemlji punoj i Ponded pepeo leti

PREPRINT- članak za objavljivanje ACAA pepeo na poslu, Pitanje II 2015

Triboelectrostatic Beneficiation of

Land Filled and Ponded Fly Ash

Napisao Luis Bejker, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, i Frenk Hrač

Udruženje Ash američki ugalj (ACAA) godišnje istraživanje proizvodnje i upotrebe pepelu muva izveštava da je između 1966 i 2011, Gotovo 2.3 milijardu kratkih tona mušičarenog pepela proizveli su komunalni kotlovi na ugalj.1 Od ove sume približno 625 milion tona povoljno upotrebljavan, uglavnom za proizvodnju cementa i betona. Međutim, preostala 1.7+ milijarde tona nalaze se prvenstveno na deponijama ili ispunjen ponded impoundments. Dok preopterećenosti stope za sveže generisane muva ash imaju značajno povećan poslednjih godina, sa trenutnom stopom blizu 45%, otprilike 40 milion tona muva ash i dalje dostupni, godišnje. Dok preopterećenosti stopa u Evropi bila mnogo veća nego u Americi., znatne volumene pepela muva takođe smešteno je u deponije i impoundments u nekim evropskim zemljama.

Nedavno, interesovanje za povraćaj ovog rashodovanog materijala je poraslo, delimično zbog potražnje za visokokvalitetnim mušičarskim pepelom za proizvodnju betona i cementa u periodu smanjene proizvodnje jer se proizvodnja energije na ugalj smanjila u Evropi i Severnoj Americi. Zabrinutost zbog dugoročnog uticaja takvih deponija na životnu sredinu takođe podstiče komunalne službe da pronađu aplikacije za blagotvornu upotrebu ovog uskladištenog pepela.

ZEMLJIŠTE ISPUNILO KVALITET PEPELA I ZAHTEVALO DOBROĆUDNOST

Dok neki od ovih uskladištenih mušičarenih pepela mogu biti pogodni za blagotvornu upotrebu kao što je prvobitno iskopano, velika većina će zahtevati određenu preradu da bi zadovoljila standarde kvaliteta za proizvodnju cementa ili betona. Pošto je materijal obično mok da bi se omogućilo rukovanje i sažimanje, a da se istovremeno izbegne proizvodnja prašine koja se prenosi vazduhom, sušenje i deagglomeration je neophodan uslov za upotrebu u betonu pošto će proizvođači betona želeti da nastave praksu gomilanja mušičarenja kao suvog, fini puder. Međutim, uveravanje hemijskog sastava pepela zadovoljava specifikacije, pre svega sadržaj ugljenika koji se meri kao gubitak na paljenju (LOI), je veći izazov. Kako se iskorišćenost pepela muva povećala u poslednjoj 20+ godina, većina "in-spec" pepela je blagotvorno korišćena, i nekvalitetni pepeo odložen. Tako, Smanjenje LOI-a biće uslov za korišćenje velike većine pepela mušica koje se mogu oporaviti od zaplene komunalnih usluga.

SMANJENJE LOI TRIBOELEKTRIČNIM RAZDVAJANJEM

Dok su drugi istraživači koristili tehnike sagorevanja i procese flotacije za LOI smanjenje oporavljene deponije i jezerceta leteće pepela, ST opreme & Tehnologije (STET JE) je otkrio da je njegov jedinstveni triboelectrostatic sistem razdvajanja kaiša, dugo se koristi za beneficaciju sveže generisanog mušičarskog pepela, je takođe efikasan na oporavljenom pepelu nakon odgovarajućeg sušenja i deagglomeracije.

Istraživači STET-a testirali su ponašanje triboelektrostatičnog razdvajanja osušenog isušenog pepela sa nekoliko deponija pepela u Americi i Evropi. Ovaj oporavljeni pepeo se odvojio veoma slično sveže generisanom pepelu sa jednom iznenađujućom razlikom: punjenje čestica je obrnuto od svežeg pepela sa negativnim punjenjem ugljenika u odnosu na mineral.2 Drugi istraživači elektrostatičkog razdvajanja ugljenika mušičarenja takođe su primetili ovaj fenomen.3,4,5 Polaritet STET triboelektrostatičnog separatora lako se može prilagoditi tako da se omogući odbacivanje negativno nabijenog ugljenika iz osušenih izvora mušičarenja. Nisu potrebne posebne izmene dizajna ili kontrola za razdvajanje da bi se prilagodile ovom fenomenu.

PREGLED TEHNOLOGIJE – MUVA ASH UGLJEN ODVAJANJE

U znak za razdvajanje ugljen STET (Figura 1), materijal je hranio u tankom jaz između dva paralelna planar elektrode. Иestice su triboelectrically optužen od strane interparticle kontakt. Pozitivno nabijen ugljen i negativno nabijen mineralne (u sveže generisane pepeo koji ima ne raskvašenog i sušeni) privlači ih nasuprot elektrode. Иestice su onda zahvatio i kontinuirani pokretni pojas i preneo u suprotnim smerovima. Pojas se pomera na čestice graniče sa svake elektrode prema suprotnim stranama znak za razdvajanje. Visoki pojas brzina je takođe omogućava vrlo visok throughputs, do 36 tona po satu na jednoj razdvajanje. Mali razmak, polje visokog napona, trenutni protok pulta, energična agitacija čestica i samociscenje pojasa na elektrodama su kritične karakteristike

PREPRINT- članak za objavljivanje ACAA pepeo na poslu, Pitanje II 2015

znaka za razdvajanje STET-a. Kontrolisanjem različitih parametara procesa, kao što je brzina pojas, Nahrani tačka, i nahrani stopa, proces STET proizvodi nisko LOI muva ash na ugljen sadržaj manje od 1.5 da 4.5% iz feed leti pepeo koji se kreću u LOI iz 4% da je gotovo 25%.

Smokva. 1 Osušena obrada STET znaka za razdvajanje, na deponiji mušičaren pepeo

Za razdvajanje dizajn je relativno jednostavna i kompaktne. Stroj je dizajniran da se 40 tona po satu je približno 30 FT. (9 M..) duga, 5 FT. (1.5 M..) širok, i 9 FT., m (2.75 M..) visoko. Pojas i pridruženi oblice su samo delovi. Elektrode su stacionarni i čine je na odgovarajući način otpornih materijala. Kaiš je napravljen od plastike koja nije provodljiva. Znak za razdvajanje potrošnju energije u pitanju 1 kilowatt-hour po Toni materijala obrađen sa najve obuzet 2 motora vozila pojasa.

Proces je potpuno suva., zahteva nema dodatni materijal koji nije muva Asha i proizvodi bez otpadnih voda ili vazduha emisije. Spasene materijali koji se sastoje od muva ash u ugljenika smanjen na nivo pogodan za upotrebu kao pozzolanic admixture u beton, i razlomak visok ugljen, što je korisno kao gorivo. Iskorišćenje potoci oba proizvoda pruža i 100% rešenje problema muva ash rashoda.

PROASH® OPORAVLJENI OD ZEMLJIŠNE POPUNE

Četiri izvora pepela dobijena su sa deponija: uzorak A iz elektrane koja se nalazi u Ujedinjenom Kraljevstvu i uzorci B, C, i D iz SJEDINJENIH DRŽAVA. Svi ovi uzorci su se sastojali od pepela od sagorevanja bituminoznog uglja od strane velikih komunalnih kotla. Zbog mešanja materijala na deponijama, nema više informacija u vezi sa specifičnim izvorom uglja ili uslovima sagorevanja.

Uzorci koje je steT primio sadržali su između 15% i 27% voda kao što je tipično za deponiju materijala. Uzorci su takođe sadržali različite količine velikih >1/8 inču (~3 mm) Materijal. Priprema uzoraka za razdvajanje ugljenika, velike krhotine su uklonjene skriningom i uzorci su se potom osušili i deagglomerirali pre beneficacije ugljenika. Na pilotskoj skali je procenjeno nekoliko metoda za sušenje/deagglomeracije u cilju optimizacije celokupnog procesa. STET je izabrao industrijski dokazan, sistem obrade feedova koji nudi istovremeno sušenje i deagglomeraciju neophodnu za efikasno odvajanje elektrostatika. List toka opšteg procesa predstavljen je na slici 2.

PREPRINT- članak za objavljivanje ACAA pepeo na poslu, Pitanje II 2015

Figura 2: Dijagram toka procesa

Svojstva pripremljenih uzoraka bila su daleko u dometu pepela mušice dobijenog direktno iz normalnih komunalnih kotla. Najvaћnija svojstva feedova i proizvoda za razdvajanje su rezimirana u tabeli 2 zajedno sa spasenim proizvodom.

RAZDVAJANJE UGLJENIKA

Ispitivanja smanjenja ugljenika pomoću STET triboelektričnog separatora pojasa rezultirala su veoma dobrim oporavkom niskih LOI proizvoda iz sva četiri izvora letenja. Obrnuto punjenje ugljenika kao što je gore navedeno nije degradiralo razdvajanje na bilo koji način u poređenju sa preradom svežeg pepela.

Svojstva niskog LOI mušičarenja pronađenog pomoću STET procesa kako za sveže sakupljeni pepeo iz bojlera tako i za pepeo pronađen na deponiji sažeta su u Tabeli 1. Rezultati pokazuju da je kvalitet proizvoda za ProAsh® proizveden od deponije materijal je ekvivalentan proizvodu proizvedenom iz svežih izvora pepela za mušice.

Tabela 1: Svojstva feeda i spaseni ProAsh®.

PREPRINT- članak za objavljivanje ACAA pepeo na poslu, Pitanje II 2015

PERFORMANSE U BETONU

Svojstva ProAsh-a® generisani od povraćenog materijala deponije upoređivani su sa materijalom ProAsh-a® proizveden od svežeg mušičarenja koje generišu komunalni kotlovi sa iste lokacije. Obrađeni rekvasiran pepeo zadovoljava sve specifikacije standarda ASTM C618 i AASHTO M250. Sledeća tabela rezimira hemiju za uzorke iz dva izvora koji pokazuju beznačajnu razliku između svežeg i povraćenog materijala.

Tabela 2: Eš hemija niskog LOI pepela.

Razvoj snage 20% zamena niskog LOI letećeg pepela u malteru koji sadrži 600 lb cementitious/ yd3 (Pogledajte tabelu 3 Ispod) pokazao ProAsh® proizvod izveden iz deponije pepeo dao je minobacače sa snagom uporedivom sa minobacačima proizvedenim pomoću ProAsh-a® od svežeg mušičareg pepela proizvedenog na istoj lokaciji. Krajnji proizvod beneficiranog ponovnog pepela podržao bi visoku upotrebu u betonskoj industriji u skladu sa veoma vrednom pozicijom ProAsh® uživa na pijacama kojima trenutno služi.

Tabela 3: Kompresivna snaga minobacačkih cilindara.

PROCESNA EKONOMIJA

Dostupnost niskobudžetnog prirodnog gasa u SAD u velikoj meri pospešuje ekonomiju procesa sušenja, uključujući i sušenje mokastog mušičarenja sa deponija. Tabela 4 sumira troškove goriva za operacije u SAD za 15% i 20% sadržaj vlage. Tipične neefikasnosti sušenja su uključene u izračunate vrednosti. Troškovi se zasnivaju na masi materijala nakon sušenja. Postepeni troškovi sušenja mušičarenja za STET triboelektrostatičnu obradu razdvajanja su relativno mali.

Tabela 4: Troškovi sušenja na osnovu osušene mase.

PREPRINT- članak za objavljivanje ACAA pepeo na poslu, Pitanje II 2015

Čak i uz dodatak troškova sušenja hrane, proces razdvajanja STET-a nudi nisku cenu, industrijski dokazano, proces za LOI smanjenje deponije mušičarski pepeo. SteT proces za oslobođeni pepeo je trećina do jedna polovina kapitalnih troškova u poređenju sa sistemima zasnovanim na sagorevanju. STET proces za oslobođeni pepeo takođe ima znatno manje emisije na životnu sredinu u poređenju sa sistemima zasnovanim na sagorevanju ili flotaciji. Pošto je jedini dodatni izvor emisije vazduha standardnoj stet procesnoj instalaciji sušilica za prirodni gas, dozvoljavanje bi bilo relativno jednostavno.

SPASENE GORIVA VREDNOST PEPEO LETI VISOKO-UGLJEN

Pored niske ugljen proizvod za upotrebu u betonu, brend pod imenom ProAsh®, STET rastavu obradi takođe oporavi inače uzalud Nesagoreli ugljen u obliku ugljen-bogati muva ash, brendirani EcoTherm™. EcoTherm™ ima značajne goriva vrednost, a može lako da se vrati u El. elektrana koristi na STET EcoTherm™ Povratni sistem za smanjenje upotrebe uglja u elektrani. Kada EcoTherm™ nareže u kotao uslužni program, energiju od sagorijevanja se konvertuje u visokog pritiska / Visoka temperatura parne i onda da struju po istom efikasnošću kao ugalj, obično 35%. Konverzija oporavljene toplotne energije u električnu energiju u ST Opremi & Tehnologija LLC EcoTherm™ Povraćaj sistem je dva do tri puta veća od one konkurentne tehnologije gde energija se spasavaju kao vadimo toplote u obliku tople vode koja je koje kruћe da kotao nahrani vodeni sistem. EcoTherm™ koristi se i kao izvor glinice u peći za sušenje cementa, uzete skuplji Boksit, a to je obično transportovani udaljenostima. Korišćenja visok ugljen EcoTherm™ Ash ili u elektranu ili kiln je cement, Uvećava energiju oporavak od isporučuje uglja, smanjuje potrebu da svoj i transporta dodatni goriva do toaleta.

STET je Talen energija Brendon obale, SMEPA R.D. Jutro, NBP Belledune, RWEnpower Didkotu, EDF energije zapadni Burton, RWEnpower Aberthaw, a Korejska jugoistočna sila leti pepelom sve uključuju EcoTherm™ Povraćaj sistemi.

STET JE ASH POSTROJENJA ZA OBRADU

SteT-ovaj proces razdvajanja se od tada koristi komercijalnim 1995 za beneficaciju mušičarenja i generisao je preko 20 milion tona visokokvalitetnog mušičare za proizvodnju betona. Kontrolisana niska LOI muva ProAsh®, trenutno se proizvodi sa STET-ovom tehnologijom na 11 elektrana širom SAD., Kanada, Velikoj Britaniji, Poljska, i Republike Koreje. ProAsh® "fly Eš" je odobren za korišćenje preko dvadeset državnih organa za autoputeve, kao i mnoge druge agencije Specifikacija. ProAsh® je takođe sertifikovan po udruženju kanadskih standarda i EN 450:2005 standardi kvaliteta u Evropi. Eš obrada objekata pomoću tehnologije STET navedene u tabeli 5.

PREPRINT- članak za objavljivanje ACAA pepeo na poslu, Pitanje II 2015

Tabela 5. Postrojenja za obradu pepela pomoću STET tehnologije razdvajanja

PREPRINT- članak za objavljivanje ACAA pepeo na poslu, Pitanje II 2015

ZAKLJUČCI

Nakon odgovarajućeg skalpinga krupnog materijala, Suљi, i deagglomeration, mušičarski pepeo pronađen na deponijama komunalnih postrojenja može se smanjiti u sadržaju ugljenika pomoću komercijalizovanog STET triboelektričnog znaka za razdvajanje pojasa. Kvalitet proizvoda od mušičare, ProAsh® korišćenje STET sistema na povraćenom materijalu deponije ekvivalentno je ProAsh-u® proizvedeno iz svežeg feed fly ash-a. The ProAsh® proizvod je veoma dobro pogodan i dokazan u proizvodnji betona. Oporavak i beneficacija deponije pepela obezbediće kontinuirano snabdevanje visokokvalitetnim pepelom za proizvođače betona uprkos smanjenoj proizvodnji "svežeg" pepela jer komunalne službe na ugalj smanjuju proizvodnju. Pored toga, elektrane koje treba da uklone pepeo sa deponija kako bi ispunile promenljive ekološke propise moći će da iskoriste proces za izmenu odgovornosti otpadnog proizvoda u vrednu sirovinu za proizvođače betona. Proces razdvajanja STET-a sa opremom za prerađivanje hrane za sušenje i deagglomeriranje deponije je atraktivna opcija za povrhnost pepela sa znatno manjim troškovima i manjim emisijama u poređenju sa drugim sistemima zasnovanim na sagorevanju i flotaciji.

REFERENCE

[1]Američki ugalj sagorijevanja uglja Ash proizvoda i upotrebu Statistika: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]St interni izveštaj, Avgusta 1995.

[3]Li,T.X,. Љafer, J.L., Ban, H., Neathery, Džej Kej., i Stencel, J.M. Dry Beneficiation Processing of Combustion Fly Ash, Proceedings of the DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, Maja 19 20, Pitsburg, Tata, 1998.

[4]Baltrus, J.p.., Diehl, Džej Ar., Uskoro, Y., Sends, W. Triboelektrostatično odvajanje pepela mušice i obrtanje naboja, Gorivo 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.

Autori

Luis Bejker je evropski menadžer tehničke podrške za ST opremu & Tehnologija (STET JE) sa sedištem u Ujedinjenom Kraljevstvu

Abhishek Gupta je inženjer procesa sa sedištem u pilot fabrici i laboratorijskom postrojenju Za separacione tehnologije, Tehnički centar STET, 101 Hampton Ave, Needhama mama 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Ph.D. je viši naučnik za istraživanje ST opreme & Tehnologija (STET JE) sa sedištem u Nju Hempširu.

Frank Hrach je podpredsjednik procesa inženjeringa sa sedištem u pilot fabrici i laboratorijskom postrojenju Separation Technologies, Tehnički centar STET, 101 Hampton Ave, Needhama mama 02494 +1-781-972-2300