Triboelectrostatic Beneficiation ng Land Puno at Ponded Fly Ash

maagang maglimbag- artikulo na inilathala sa ACAA Ash sa Trabaho, Issue II 2015

Triboelectrostatic Beneficiation ng

Land Puno at Ponded Fly Ash

Sa pamamagitan ng Lewis Baker, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, at Frank Hrach

Ang American Coal Ash Association (ACAA) taunang survey ng produksyon at paggamit ng karbon fly ash ulat na sa pagitan ng 1966 at 2011, sa ibabaw 2.3 bilyong maikling tons ng fly ash ay nagawa sa pamamagitan ng karbon-fired Boiler utility.1 Ng halagang ito ng humigit-kumulang 625 milyong tons ay beneficially na ginagamit, karamihan para sa semento at kongkreto produksyon. gayunman, ang natitirang 1.7+ bilyong tonelada ay pangunahing matatagpuan sa landfills o puno ponded impoundments. Habang paggamit rate para sa sariwang nabuo fly ash ay nadagdagan malaki sa ibabaw nakaraang taon, sa kasalukuyang mga rate ng malapit sa 45%, halos 40 milyong tonelada ng fly ash patuloy na itapon taun-taon. Habang paggamit rate sa Europa ay naging magkano ang mas mataas kaysa sa US, malaki volume ng fly ash na rin ang naka-imbak sa landfills at impoundments sa ilang mga European bansa.

kamakailan lamang, interes sa pagbawi na ito disposed na materyal ay nadagdagan, bahagyang dahil sa ang demand para sa mataas na kalidad fly ash para sa kongkreto at semento produksyon sa panahon ng isang panahon ng nabawasan produksyon ng karbon-fired power generation ay nabawasan sa Europa at Hilagang Amerika. Mga alalahanin tungkol sa ang pang-matagalang epekto sa kapaligiran ng naturang landfills ay din na nagpo-prompt utility upang mahanap kapaki-pakinabang mga aplikasyon gamiting para sa naka-imbak ash.

LAND FILLED ASH KALIDAD AT KINAKAILANGANG beneficiation

Habang ang ilang ng mga ito na naka-imbak fly ash maaaring hindi angkop para pakinabang sa paggamit ng una naghukay, ang karamihan ay mangangailangan ng ilang mga processing upang matugunan ang pamantayan sa kalidad ng semento o kongkreto produksyon. Dahil ang materyal ay karaniwang wetted upang paganahin ang handling at compaction habang pag-iwas sa nasa eruplano dust henerasyon, drying at deagglomeration ay isang kinakailangan na kinakailangan para sa paggamit sa kongkreto mula noong kongkreto mga producer ay nais na ipagpatuloy ang pagsasanay ng batching fly ash bilang dry, fine powder. gayunman, assuring ang kemikal komposisyon ng ash nakakatugon pagtutukoy, pinaka-kapansin-pansin ang carbon nilalaman sinusukat ng timbang-sa-pag-aapoy (IKAW AT ANG BATAS), ay isang mas malawak na hamon. Tulad ng fly ash paggamit ay nadagdagan sa huling 20+ taon, pinaka "in-spec" ash ay beneficially na ginagamit, at ang mga off-kalidad ash itapon. kaya, LOI pagbabawas ay magiging isang kinakailangan para sa paggamit ng karamihan ng fly ash maaaring makuha mula utility impoundments.

LOI pagbabawas BY triboelectric SEPARATION

Habang ang ibang mga mananaliksik ay may ginagamit combustion pamamaraan at lutang proseso para sa LOI pagbabawas ng nakuhang muli landfilled at ponded fly ash, Kagamitang ST & Technologies (STET) Matagal nang natagpuan na ang kanyang natatanging triboelectrostatic belt paghihiwalay sistema, matagal na ginagamit para sa beneficiation ng sariwang nabuo fly ash, ay epektibo sa nakuhang muli ash matapos angkop drying at deagglomeration din.

STET mananaliksik nasubok ang triboelectrostatic paghihiwalay uugali ng pinatuyong landfilled ash mula sa ilang mga fly ash landfills sa Americas at Europa. Ito mababawi ash separated napaka katulad sa sariwang nabuo ash may isang kamangha-mangha pagkakaiba: ang maliit na butil charging ay mababaligtad mula sa na ng mga sariwang abo na may carbon singilin negatibong na may kaugnayan sa mineral.2 Iba pang mga mananaliksik ng electrostatic paghihiwalay ng fly ash carbon din sinusunod ito phenomena.3,4,5 Ang polarity ng STET triboelectrostatic separator ay madaling ay nababagay upang payagan ang pagtanggi ng mga negatibong sisingilin carbon mula sa pinatuyong landfilled fly pinagkukunan ash. Walang mga espesyal na mga pagbabago sa separator disenyo o mga kontrol ay kinakailangan upang mapaunlakan ito phenomena.

TECHNOLOGY PANGKALAHATANG-IDEYA - FLY ASH CARBON SEPARATION

Sa STET carbon separator (pigura 1), materyal ay fed sa ang manipis na agwat sa pagitan ng dalawang parallel planar electrodes. Ang mga particle ay triboelectrically sisingilin ng interparticle contact. Ang positibo sisingilin carbon at ang mga negatibong sisingilin mineral (sa sariwang nabuo ash na hindi pa wetted at pinatuyong) ay akit sa kabaligtaran electrodes. Ang mga particle ay pagkatapos ay swept up sa pamamagitan ng isang tuloy-tuloy na gumagalaw belt at conveyed sa kabaligtaran direksyon. belt ay gumagalaw ang mga particle sa tabi ng bawat elektrod papunta sa magkabilang dulo ng separator. Ang mataas na bilis ng belt Nagbibigay-daan din mataas na throughputs, hanggang 36 tonelada kada oras sa isang solong separator. Ang maliit na agwat sa, mataas na boltahe field, kontrahin kasalukuyang daloy, masiglang maliit na butil-butil pagkabalisa at self-cleaning pagkilos ng belt sa electrodes ay ang mga kritikal na mga tampok

maagang maglimbag- artikulo na inilathala sa ACAA Ash sa Trabaho, Issue II 2015

ng STET separator. Sa pamamagitan ng pagkontrol ng iba't-ibang mga parameter ng proseso, tulad ng bilis ng belt, feed point, at feed rate, ang STET proseso gumagawa ng mababang LOI fly ash sa mga nilalaman carbon na mas mababa sa 1.5 sa 4.5% mula sa feed fly abo sumasaklaw sa LOI mula sa 4% para matapos 25%.

igos. 1 STET Separator pagpoproseso pinatuyong, landfilled fly ash

Ang separator disenyo ay medyo simple at compact. Ang isang machine na dinisenyo upang iproseso 40 tons kada oras ay humigit-kumulang 30 ft. (9 m.) mahaba, 5 ft. (1.5 m.) malawak, at 9 ft., m (2.75 m.) mataas. Ang belt at nauugnay na mga rollers ay ang tanging gumagalaw na bahagi. Ang electrodes ay nakatigil at binubuo ng isang naaangkop na matibay na materyal. Ang sinturon ay gawa sa mga di-kondaktibo plastic. Ang separator ni power consumption ay tungkol sa 1 kilowatt-hour bawat tonelada ng materyal na naproseso nang may karamihan ng kapangyarihan natupok sa pamamagitan ng dalawang motors nagtutulak ng belt.

Ang proseso ay ganap na dry, hindi nangangailangan ng mga karagdagang materyal bukod sa fly ash at naglalabas ng walang pag-aaksaya ng tubig o air emissions. Ang nakuhang materyales ay binubuo ng fly ash nabawasan sa carbon nilalaman sa antas na angkop para sa paggamit bilang pozzolanic admixture sa kongkretong, at ang isang mataas na carbon maliit na bahagi kapaki-pakinabang bilang fuel. Paggamit ng parehong daluyan ng produkto ay nagbibigay ng isang 100% solusyon upang lumipad problema ash pagtatapon.

PROASH® Nakuhang muli galing LAND pumupuno

Apat pinagkukunan ng abo ay nakuha mula sa landfills: sample A mula sa isang power plant na matatagpuan sa United Kingdom at sample B, C, at D mula sa Estados Unidos. Ang lahat ng mga sample ay binubuo ng abo mula sa combustion ng bituminous karbon sa pamamagitan ng malaking Boiler utility. Dahil sa paghahalubilo ng materyal sa landfills, walang karagdagang impormasyon ay makukuha tungkol tukoy karbon mapagkukunan o pagkasunog kondisyon.

Ang mga halimbawa ng tumanggap sa pamamagitan STET napapaloob sa pagitan 15% at 27% tubig bilang ay karaniwan para sa landfilled materyal. Ang mga halimbawa na nakapaloob din iba't ibang mga halaga ng mga malalaking >1/8 pulgada (~ 3 mm) materyal. Upang ihanda ang mga halimbawa para carbon paghihiwalay, ang malaking labi ay inalis ng pag-screen at ang mga sample pagkatapos ay tuyo at deagglomerated bago ang carbon beneficiation. Maraming pamamaraan para sa drying / deagglomeration ay sinusuri sa pilot-scale upang i-optimize ang pangkalahatang proseso. STET ay pinili ng isang tungkol sa industrya napatunayan, feed processing system na nag-aalok sabay-sabay na pagpapatayo at deagglomeration kinakailangan para sa epektibong electrostatic paghihiwalay. Ang isang pangkalahatang proseso ng daloy sheet ay iniharap sa Figure 2.

maagang maglimbag- artikulo na inilathala sa ACAA Ash sa Trabaho, Issue II 2015

pigura 2: Proseso Daloy Diagram

Ang mga katangian ng inihandang mga halimbawa ay na rin sa loob ng hanay ng fly ash nakuha nang direkta mula sa normal Boiler utility. Ang pinaka-kaugnay na mga katangian para sa parehong mga separator mga feed at mga produkto ay summarized sa Table 2 kasama mababawi produkto.

CARBON SEPARATION

Carbon pagbabawas pagsubok gamit ang STET triboelectric belt separator nagdulot ng napakahusay na pagbawi ng mababang mga produkto LOI mula sa lahat ng apat na landfill pinagkukunan fly ash. Ang reverse charging ng carbon bilang tinalakay sa itaas ay hindi pasamain ang paghihiwalay sa anumang paraan bilang kung ihahambing sa pagpoproseso ng sariwang ash.

Ang mga katangian ng mababang LOI fly ash mababawi gamit ang STET proseso para sa parehong sariwa nakolekta ash mula sa boiler at ash nakuhang muli mula sa landfill ay summarized sa Table 1. Ang mga resulta ay na ang kalidad ng produkto para ProAsh® na ginawa mula sa landfilled materyal ay katumbas ng produkto na ginawa mula sa mga sariwang fly pinagkukunan ash.

mesa 1: Mga katangian ng feed at mababawi ProAsh®.

maagang maglimbag- artikulo na inilathala sa ACAA Ash sa Trabaho, Issue II 2015

PAGGANAP SA CONCRETE

Ang mga katangian ng ProAsh® nabuo mula sa reclaim landfill materyal ay inihambing sa na ng ProAsh® na ginawa mula sa mga sariwang fly ash binuo sa pamamagitan ng Boiler utility mula sa parehong lokasyon. Ang naproseso reclaimed ash nakakatugon sa lahat ng mga pagtutukoy ng ASTM C618 at AASHTO M250 pamantayan. Ang sumusunod na talahanayan summarizes ang kimika para sa mga sample mula sa dalawang mga pinagkukunan na nagpapakita ng mga hindi gaanong mahalaga pagkakaiba sa pagitan ng sariwa at reclaim materyales.

mesa 2: Ash Chemistry ng mababang LOI ash.

Lakas pagbuo ng isang 20% pagpapalit ng mababang LOI fly ash sa almires na naglalaman ng 600 lb cementitious / yd3 (Tingnan ang Table 3 sa ibaba) Nagpakita ang ProAsh® produkto nagmula landfilled ash yielded mortars na may lakas na maihahambing sa mortars ginawa gamit ProAsh® mula sa mga sariwang fly ash ginawa sa parehong lokasyon. Ang katapusan ng produkto ng beneficiated reclaimed ash ay sumusuporta sa high end gumagamit sa kongkreto industriya pare-pareho sa mataas na mahalagang posisyon ProAsh® Tinatangkilik sa merkado ito ay kasalukuyang naninilbihan.

mesa 3: Compressive lakas ng mortar cylinders.

PROSESO NG ECONOMICS

Ang availability ng murang natural gas sa USA lubhang Pinahuhusay ang ekonomiya ng drying proseso, kabilang ang pagpapatayo ng wetted fly ash mula sa landfills. mesa 4 nagbubuod ang mga gastos ng gasolina para sa mga pagpapatakbo sa USA para sa 15% at 20% mga nilalaman kahalumigmigan. Typical inefficiencies ng drying ay kasama sa ang kinakalkula halaga. Mga gastos ay batay sa mga mass ng mga materyal na pagkatapos ng pagpapatayo. Ang incremental gastos para sa drying fly ash para STET triboelectrostatic paghihiwalay processing ay relatibong mababa.

mesa 4: Pagpapatayo ng mga gastos sa batayan ng pinatuyong mass.

maagang maglimbag- artikulo na inilathala sa ACAA Ash sa Trabaho, Issue II 2015

Kahit na may mga karagdagan ng feed drying gastos, ang proseso STET paghihiwalay ay nag-aalok ng isang mababang gastos, tungkol sa industrya napatunayan, proseso para sa LOI pagbabawas ng landfilled fly ash. Ang STET proseso para sa reclaimed fly ash ay isang-ikatlo sa isa-kalahati ng gastos capital kumpara sa combustion based system. Ang STET proseso para sa reclaimed fly ash ay mayroon ding makabuluhang mas mababang emissions sa kapaligiran kumpara sa combustion o lutang based system. Dahil ang tanging mga karagdagang air emission pinagmulan upang ang karaniwang pag-install STET proseso ay isang natural na gas-fired dryer, na nagpapahintulot magiging medyo simple.

Mababawi FUEL VALUE NG HIGH-CARBON FLY ASH

Bilang karagdagan sa mga mababang carbon produkto para sa paggamit sa kongkreto, tatak na may pangalang ProAsh®, ang STET proseso ng paghihiwalay din recovers hindi man nasayang unburned carbon sa anyo ng carbon-rich fly ash, branded ECOTHERM™. ECOTHERM™ may makabuluhang halaga ng gasolina at maaaring madaling ma-ibabalik sa electric power plant gamit ang STET ECOTHERM™ Bumalik system upang bawasan ang paggamit karbon sa planta. kapag ECOTHERM™ Nasunog sa utility boiler, ang enerhiya mula sa combustion ay convert sa mataas na presyon / mataas na temperatura steam at pagkatapos ay sa koryente sa parehong kahusayan ng karbon, karaniwang 35%. Ang conversion ng nakuhang muli thermal enerhiya sa koryente sa ST Equipment & Technology LLC ECOTHERM™ Bumalik sistema ay dalawa sa tatlong beses na mas mataas kaysa sa competitive na teknolohiya na kung saan ang enerhiya ay mababawi bilang mababang uri init sa anyo ng mainit na tubig na kung saan ay circulated sa boiler feed tubig sistema. ECOTHERM™ ay ginagamit din bilang isang mapagkukunan ng alumina sa kilns semento, displacing ang mas mahal bauxite na kung saan ay karaniwang transported mahaba distances. Ang paggamit ng mataas na carbon ECOTHERM™ abo alinman sa isang planta ng kapangyarihan o isang semento tapahan, magpapakinabang sa enerhiya pagbawi mula sa naihatid karbon, pagbawas ng pangangailangan sa minahan at transportasyon karagdagang gasolina sa mga kagamitan.

ni STET Talen Energy Brandon Shores, SMEPA R.D. kinabukasan, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy West Burton, RWEnpower Aberthaw, at ang Korea South-East Power lumipad halaman ash lahat ay may kasamang ECOTHERM™ return systems.

STET ASH PROCESSING PASILIDAD

paghihiwalay proseso STET ay ginagamit sa komersyal na since 1995 para sa fly ash beneficiation at ay nakabuo ng higit sa 20 milyong tonelada ng mataas na kalidad lumipad ash para sa kongkreto produksyon. Kontroladong mababang LOI fly ProAsh®, sa kasalukuyan ay ginawa na may ni STET teknolohiya sa labing-isang istasyon ng kapangyarihan sa buong U.S., Canada, ang UK., Poland, at Republic of Korea. ProAsh® lumipad ash ay naaprubahan para sa paggamit sa pamamagitan ng higit sa dalawampung estado awtoridad highway, pati na rin ang maraming iba pang mga ahensya ng detalye. ProAsh® din sertipikadong sa ilalim ng Canadian Standards Association at EN 450:2005 kalidad na mga pamantayan sa Europa. Ash processing facility gamit STET teknolohiya ay nakalista sa Table 5.

maagang maglimbag- artikulo na inilathala sa ACAA Ash sa Trabaho, Issue II 2015

mesa 5. Lumipad Ash Processing facility gamit STET paghihiwalay teknolohiya

maagang maglimbag- artikulo na inilathala sa ACAA Ash sa Trabaho, Issue II 2015

Konklusyon

Pagkatapos angkop scalping ng mga malalaking materyal, pagpapatayo, at deagglomeration, lumipad ash nakuhang muli mula sa landfills utility halaman ay maaaring mabawasan sa carbon nilalaman gamit ang commercialized STET triboelectric belt separator. Ang kalidad ng ang produkto fly ash, ProAsh® gamit ang STET system sa reclaimed landfill materyal ay katumbas ng ProAsh® na ginawa mula sa mga sariwang feed fly ash. ang ProAsh® produkto ay mahusay na angkop at napatunayan sa kongkreto produksyon. Ang pagbawi at beneficiation ng landfilled ash ay magbibigay ng isang patuloy na supply ng mataas na kalidad ash para sa kongkreto mga producer sa kabila ng nabawasan produksyon ng mga "sariwang" ash bilang ng karbon-fired mga utility mabawasan ang generation. Bukod pa rito, power halaman na kailangan upang alisin ang abo mula sa landfills upang matugunan ang pagbabago ng kapaligiran regulasyon ay maaaring makapag upang magamit ang proseso upang baguhin ang isang pananagutan basura produkto sa isang mahalagang raw materyal para sa kongkreto mga producer. Ang STET paghihiwalay proseso sa feed pre-processing na kagamitan para sa pagpapatayo at deagglomerating landfilled fly ash ay isang kaakit-akit na opsyon para sa ash beneficiation na may makabuluhang mas mababang gastos at mas mababang emissions kumpara sa iba pang combustion at lutang based system.

MGA REPERENSIYA

[1]Amerikano Coal Ash Coal mga produkto Combustion at Paggamit Statistics: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]ST panloob na ulat, Agosto 1995.

[3]sa,T.X,. Schaefer, JL, pagbabawal, H., Neathery, J.K., at Stencel, J.M. Dry Beneficiation Pagproseso ng Combustion Fly Ash, Paglilitis ng DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, Mayo 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J.R., Soong, Y., Sands, W. Triboelectrostatic paghihiwalay ng fly ash at bayad pagkabaligtad, panggatong 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Ang papel na ginagampanan ng pagbabago dulot ng panahon sa fly pamamahagi ash singil sa panahon triboelectrostatic beneficiation, Journal ng Mapanganib Materyales, 164 (2009) pp.683-688.

AUTHORS

Lewis Baker ay ang European Support Technical Manager para sa ST Equipment & Teknolohiya (STET) na nakabase sa United Kingdom

Abhishek Gupta ay isang Proseso Engineer batay sa Paghihiwalay Technologies pilot plant at lab pasilidad, STET Technical Center, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Ph.D. ay isang Senior Research Scientist para sa ST Equipment & Teknolohiya (STET) na nakabase sa New Hampshire.

Frank Hrach ay Vice President ng Proseso Engineering batay sa Paghihiwalay Technologies pilot plant at lab pasilidad, STET Technical Center, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300