Triboelectrostatic Beneficiation dolu arazi ve havuzuna uçan kül

PREPRINT- İş yerinde ACAA kül yayınlanan makale, Sorunu II 2015

Triboelectrostatic Beneficiation

Dolu ve havuzuna Fly Ash arazi

Lewis Baker tarafından, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, ve Frank vermeyeceğiz

Amerikan kömür kül Derneği (ACAA) üretimin yıllık araştırma ve kömür uçan kül kullanımı arasında raporlar 1966 ve 2011, üzerinde 2.3 milyar kısa ton sinek külkömür yakıtlı hizmet kazanları tarafından üretilmiştir.1 Bu miktar yaklaşık 625 milyon ton beneficially kullanılmıştır, çoğunlukla çimento ve beton üretimi için. Ancak, kalan 1.7+ milyar ton öncelikle depolama alanları bulunmaktadır veya havuzuna impoundments dolu. Kullanım oranı için taze üretilen fly ash artarken önemli ölçüde son yıllarda, geçerli oranları ile 45%, yaklaşık 40 fly ash milyon ton her yıl bertaraf edilecek devam. Ise Avrupa'da kullanım oranı ABD'de çok daha yüksek olabilirdi, fly ash hatırı sayılır miktarda da atık depolama ve bazı Avrupa ülkelerinde impoundments saklanan.

Son zamanlarda, Bu bertaraf malzeme kurtarma ilgi arttı, kısmen için yüksek kaliteli uçan kül azaltılmış üretim kömürle güç olarak bir dönemde beton ve çimento üretimi için talep nedeniyle üretimi Avrupa ve Kuzey Amerika'da azalmıştır. Böyle depolama alanları uzun vadeli çevresel etkileri hakkında endişeler de faydalı kullanım uygulamaları için bu saklı kül bulmak için yardımcı programları isteyen.

TOPRAK DOLU KÜL KALİTE VE GEREKLİ BENEFICIATION

Bunların bir kısmını fly ash depolanan iken yararlı kullanım için uygun olarak başlangıçta kazılan, büyük çoğunluğu çimento ve beton üretim için kalite standartlarını karşılamak için bazı işleme gerektirir. Malzeme işleme ve havadaki toz üretimi kaçınırken sıkıştırmayı etkinleştirmek için genellikle ıslak beri, kurutma ve deagglomeration Beton kullanmak için gerekli bir gereklilik beton üreticileri fly ash bir kuru olarak toplu işleme uygulaması devam etmek isteyeceklerdir beri 's, ince toz. Ancak, kül kimyasal bileşimi temin belirlemelerini karşılar, en önemlisi, ateşleme kaybı olarak ölçülen karbon içeriği (LOI), daha büyük bir meydan okuma. Uçan kül son kullanımı arttı 20+ yıl, çoğu "içinde-spec" kül beneficially kullanılmıştır, ve kaliteli kapalı kül bertaraf. Böylece, LOI azaltma fly ash yardımcı programını impoundments kurtarılabilir büyük çoğunluğu kullanmak için bir gereklilik olacak.

TRIBOELECTRIC AYIRMA TARAFINDAN LOI AZALTMA

Diğer araştırmacılar yanma teknikleri ve flotasyon süreçleri kurtarılan atılan ve havuzuna fly ash LOI azaltılması için kullanılan iken, ST ekipman & Teknolojileri (STET) Bu onun benzersiz triboelectrostatic kemer ayırma sistemi buldu, taze beneficiation için kullanılan uzun fly ash oluşturulan, Ayrıca uygun kurutma ve deagglomeration sonra kurtarılan kül etkilidir.

GÖRÜNÜYORUM araştırmacılar çeşitli uçan kül depolama alanları üzerinden kurutulmuş atılan kül triboelectrostatic ayrılık davranışını birlikte Amerika ve Avrupa turnesine test ettik. Bu kurtarılan kül çok benzer şekilde taze oluşturulan kül bir şaşırtıcı farkla ayrılmış.: Parçacık şarj taze kül mineral ile ilgili olarak negatif şarj karbon ile ters yapıldı..2 Diğer araştırmacılar fly ash karbon elektrostatik ayrılığı da bu olayları gözlemledim.3,4,5 STET triboelektrostatik ayırıcının polaritesi, kurutulmuş toprak dolgulu sinek kül kaynaklarından negatif yüklü karbonun reddedilmesine izin verecek şekilde kolayca ayarlanabilir.. Ayırıcı tasarım veya denetimleri için özel hiçbir değişiklik bu olayları karşılamak için gerekli.

TEKNOLOJİYE GENEL BAKIŞ – FLY ASH KARBON AYIRMA

STET karbon ayırıcısı olarak (Şekil 1), malzeme iki paralel düzlemsel elektrot arasında ince boşluk içine beslenir. Parçacıklar triboelectrically interparticle temas ile uygulanır. Pozitif yüklü karbon ve olumsuz ücret mineral (o ıslak kuru ve değil taze oluşturulan kül içinde) elektrotlar çekici. Parçacıklar sonra sürekli bir hareket kayış tarafından süpürüldü ve ters yönde iletti. Kemer parçacıklar bitişik elektroda ayırıcı ters ucuna doğru hareket eder.. Yüksek bant hızı da çok yüksek throughputs sağlayan, ilâ 36 tek bir ayırıcı üzerinde saatte ton. Küçük boşluk, yüksek voltaj alanı, Counter geçerli akış, güçlü parçacık-parçacık ajitasyonu ve kayışın elektrotlar üzerindeki kendi kendini temizleme eylemi kritik özelliklerdir

PREPRINT- İş yerinde ACAA kül yayınlanan makale, Sorunu II 2015

STET ayırıcı. Çeşitli işlem parametrelerini kontrol ederek, bant hızı gibi, besleme noktası, ve kuru yem, STET işlemi karbon içeriği itibariyle düşük LOI fly ash üretir daha az 1.5 Hedef 4.5% akıştan LOI arasında değişen kül fly 4% için bitti 25%.

İncir. 1 GÖRÜNÜYORUM ayırıcı işleme kurutulmuş, atılan uçan kül

Nispeten basit ve kompakt ayırıcı tasarım. İşlemek için tasarlanmış bir makine 40 saatte tondur yaklaşık 30 ft. (9 m.) uzun, 5 ft. (1.5 m.) geniş, ve 9 ft., m (2.75 m.) yüksek. Kemer ve ilişkili Silindirler tek hareketli parçalar vardır. Sabit ve uygun şekilde dayanıklı bir malzemeden oluşmaktadır elektrotlar. Kemer iletken olmayan plastikten yapılmıştır. Ayırıcı'nın güç tüketimi olduğunu 1 kemer sürüş iki motors tarafından tüketilen güç çoğu ile işlenmiş malzeme ton başına Kilowatt-Hour.

Süreci tamamen kurudur, uçan kül dışında hiçbir ek belgeleri de istemektedir ve hiçbir atık su veya hava emisyonları üreten. Kurtarılan malzemeleri fly ash beton pozzolanic bir katkı olarak kullanıma uygun düzeylere karbon içeriği azaltılmış oluşur, ve yakıt olarak yararlı bir yüksek karbon kesir. Her iki ürün akışları kullanımı sağlayan bir 100% fly ash elden çıkarma sorunlarına çözüm.

PROASH® TOPRAK DOLGU KURTARILDI

Dört kaynakları kül depolama alanları elde edilmiştir: Örnek A Amerika Birleşik Devletleri ve örneklere B bulunan bir santral, C, ve D Amerika Birleşik Devletleri. Bu örnekler kül Pennsylvania'daki kömür büyük yarar kazanlar ile yanma dan oluşuyordu. Depolama alanları malzemenin birbirine karışmasının nedeniyle, belirli kömür kaynak veya yanma koşulları ile ilgili daha fazla bilgi mevcuttur.

Örnekleri arasında yer alan STET tarafından alınmış olarak 15% ve 27% su, dolgulu malzeme için tipik olduğu gibi. Örnekler de büyük değişen miktarlarda içeriyordu >1/8 inç (~3 mm) malzeme. Örnekleri karbon ayrılması için hazırlamak için, büyük enkaz tarama tarafından kaldırıldı ve örnekleri sonra kurutulmuş ve karbon beneficiation önce deagglomerated. Genel süreci optimize etmek için kurutma/deagglomerasyon için çeşitli yöntemler pilot ölçekte değerlendirilmiştir.. STET, endüstriyel olarak kanıtlanmış bir, etkin elektrostatik ayırma için gerekli eşzamanlı kurutma ve deagglomeration sunan yem işleme sistemi. Şekil'te genel bir proses akış şeması sunulmuştur 2.

PREPRINT- İş yerinde ACAA kül yayınlanan makale, Sorunu II 2015

Şekil 2: Proses Akış Diyagramı

Fly ash doğrudan normal yardımcı programı kazanlar elde edilen aralığı içinde iyi hazırlanmış örneklerinin özellikleri vardı. Ayırıcı beslemeleri ve ürünler için en uygun özellikleri tabloda özetlenmiştir 2 kurtarılan ürün ile birlikte.

KARBON AYIRMA

STET triboelektrik kayış ayırıcısı kullanılarak yapılan karbon azaltma denemeleri, dört depolama alanı nın uçması kül kaynaklarından düşük LOI ürünlerinin çok iyi bir şekilde geri kazanılmasıyla sonuçlandı. Yukarıda anlatıldığı gibi karbonters şarj taze kül işleme göre herhangi bir şekilde ayırma düşürmedi.

Kazan dan taze toplanan her iki kül için STET işlemi kullanarak düşük LOI fly ash özelliklerini yeniden elde etmek ve kül depolama kurtarılan tabloda özetlenmiştir 1. Sonuçları gösteriyor ki ürün kalitesini ProAsh için® üretilen malzeme atılan taze uçan kül kaynaklardan üretilen ürün eşdeğerdir.

Tablo 1: Besleme ve kurtarılan ProAsh özellikleri®.

PREPRINT- İş yerinde ACAA kül yayınlanan makale, Sorunu II 2015

PERFORMANS BETON

ProAsh özellikleri® oluşturulan geri düzenli depolama malzeme karşılaştırıldığında bu ProAsh® taze fly ash ile aynı konumdan yardımcı programı kazanlar tarafından oluşturulan üretilen. İşlenmiş kül karşılar ASTM C618 ve AASHTO M250 standartları tüm özellikleri geri. Aşağıdaki tablo, taze ve geri kazanılmış malzeme arasındaki önemsiz farkı gösteren iki kaynaktan alınan örneklerin kimyasını özetler..

Tablo 2: Kül kimya düşük LOI kül.

Gücü geliştirilmesi bir 20% içeren bir harç içinde düşük LOI fly ash ikame 600 lb sementite/ yd3 (Tabloya bakın 3 Aşağıda) ProAsh gösterdi® proAsh kullanılarak üretilen harçlar ile karşılaştırılabilir mukavemeti ile toprak dolgulu kül verim harçları türetilen ürün® aynı yerde üretilen taze sinek kül. Beneficiated geri kül son ürün son derece değerli konumu ProAsh ile tutarlı beton sektöründe yüksek son kullanımları destekleyecek® şu anda hizmet vermektedir pazarlarda sahiptir.

Tablo 3: Harç silindirlerinin sıkıştırma mukavemeti.

SÜREÇ EKONOMİsİ

ABD'de düşük maliyetli doğal gaz ın kullanılabilirliği kurutma süreçlerinin ekonomisini büyük ölçüde artırır, atık depolama alanlarından ıslak sinek küllerinin kurutulması da dahil olmak üzere. Tablo 4 için ABD'de operasyonlar için yakıt maliyetlerini özetler 15% ve 20% nem içeriği. Kurutma tipik yetersizliklere içinde hesaplanan değerleri dahil. Maliyeti kuruduktan sonra malzeme kitle üzerinde temel alan. STET triboelektrostatik ayırma işlemi için sinek külü kurutma için artan maliyetler nispeten düşüktür.

Tablo 4: Maliyetlerini olarak kurutulmuş kütlesinin kurutma.

PREPRINT- İş yerinde ACAA kül yayınlanan makale, Sorunu II 2015

Yem kurutma maliyetleri ilave edilebilse bile, STET ayırma işlemi düşük maliyetli, endüstriyel olarak kanıtlanmış, loi azaltma işlemi için dolgulu sinek kül. Geri sinek külü için STET süreci, yanma tabanlı sistemlere kıyasla sermaye maliyetinin üçte biri ila yarısı arasındadır.. Geri sinek küliçin STET süreci de yanma veya yüzdürme tabanlı sistemlere göre çevreye önemli ölçüde daha düşük emisyon vardır. Standart STET proses kurulumuna ek hava emisyon kaynağı doğal gaz yakıtlı kurutucu olduğundan, izin nispeten basit olacaktır.

KURTARILAN YAKIT DEĞERİ YÜKSEK KARBON UÇAN KÜL

Ek olarak düşük karbon ürün beton kullanmak için, ProAsh adlı marka®, STET ayırma işlemi de kurtarır aksi takdirde yanmamış karbon karbon zengini uçan kül şeklinde boşa, markalı EcoTherm™. EcoTherm™ önemli yakıt değeri ve elektrik güç için bitki STET EcoTherm kullanarak kolayca döndürülebilir™ Bitki kömür kullanımını azaltmak için dönüş sistemi. Ne zaman EcoTherm™ yardımcı programı kazan içinde yandı, yanma enerjisi yüksek basınç için dönüştürülür / yüksek sıcaklıkta Buhar ve sonra elektrik kömür aynı verimlilikle için, genellikle 35%. Kurtarılan termal enerji dönüşüm ST ekipman elektrik & Teknoloji LLC EcoTherm™ Dönüş sistemi düşük dereceli ısı sıcak su kazanı için sirküle şeklinde su sistemi besleme olarak nerede enerji kurtarılır 2-3 kez rekabet teknoloji daha yüksek. EcoTherm™ Alümina çimento fırın içinde bir kaynak olarak da kullanılır, uzun mesafelerde taşınan genellikle daha pahalı boksit yerinden. Yüksek karbon EcoTherm kullanan™ Ash bir santral ya da bir çimento fırın, teslim edilen kömür enerji kurtarma en üst düzeye çıkarır, Benim için gereksinimini azaltır ve ulaşım tesisleri için ek yakıt.

GÖRÜNÜYORUM Talen enerji Brandon kıyıları'nın, SMEPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower DIDCOT, EDF enerji Batı Burton, RWEnpower Aberthaw, ve Kore Güney-Doğu Güç sinek kül bitkiler tüm EcoTherm içerir™ Dönüş sistemleri.

STET KÜL İŞLEME TESİSLERİ

STET'in ayırma süreci ticari 1995 sinek kül ifşeyasyonu için ve üzerinde üretti 20 beton üretimi için yüksek kaliteli sinek kül milyon ton. Kontrollü düşük LOI fly ProAsh®, şu anda ABD genelinde on bir güç istasyonlarında STET teknolojisi ile üretilmektedir., Kanada, İngiltere, Polonya, ve Kore Cumhuriyeti. ProAsh® Fly ash yirmi üzerinde devlet karayolu yetkilileri tarafından kullanım için onaylanmıştır, yanı sıra diğer birçok belirtimi ajansları. ProAsh® Ayrıca Kanada standartları Birliği ve EN altında sertifikasına sahiptir 450:2005 Avrupa kalite standartlarına. Kül işleme tesisleri STET teknolojisini kullanarak listelenen tablo 5.

PREPRINT- İş yerinde ACAA kül yayınlanan makale, Sorunu II 2015

Tablo 5. STET ayırma teknolojisini kullanarak Fly Ash Processing tesisleri

PREPRINT- İş yerinde ACAA kül yayınlanan makale, Sorunu II 2015

SONUÇLAR

Büyük malzeme uygun scalping sonra, kurutma, ve deagglomeration, atık depolama-ebilmek azal ticari STET triboelectric kemer ayırıcı kullanarak karbon içeriğinde yeni bitki uçan kül kurtarıldı. Sinek külü ürününün kalitesi, ProAsh® geri kazanılmış atık depolama materyalinde STET sisteminin kullanılması ProAsh'a eşdeğerdir® taze yem sinek kül üretilen. The ProAsh® ürün çok iyi uygun ve beton üretiminde kanıtlanmış. Toprak dolgulu küllerin geri kazanımı ve bükülmesi, kömüryakıtlı kamu hizmetlerinin üretimi azaltması nedeniyle "taze" kül üretiminin azalmasına rağmen beton üreticileri için yüksek kaliteli kül tedarikinin devam edeceğini. Ayrıca, değişen çevre düzenlemeleri karşılamak için atık depolama--dan kül kaldırmanız gerekir enerji santralleri beton üreticileri için bir atık ürün sorumluluğu değerli malzeme içine değiştirmek için işlem kullanmak mümkün olacak. Kurutma ve deagglomerating landfilled sinek kül için yem ön işleme ekipmanları ile STET ayırma işlemi diğer yanma ve yüzdürme dayalı göre önemli ölçüde daha düşük maliyet ve daha düşük emisyon ile kül yarar için cazip bir seçenektir Sistemleri.

REFERANSLAR

[1]Amerikan kömür kül kömür yanma ürünleri ve kullanım istatistikleri: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]ST iç rapor, Ağustos 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, JL, Ban, H., Neathery, JK, ve Stencel, J.M. Yanma Fly Ash kuru Beneficiation işlenmesi, Yardımcı programı'nı Fly Ash üzerinde yanmamış karbon DOE Konferansı, Mayıs 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, JR, Soong, Y., Sands, W. Uçan kül ve şarj ters Triboelectrostatic ayrılması, Yakıt 81, (2002) PP.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Ayrışma fly ash ücret dağılımı triboelectrostatic beneficiation sırasında üzerinde rolü, Tehlikeli madde dergisi, 164 (2009) PP.683-688.

Yazar

Lewis Baker, ST Ekipmanları için Avrupa Teknik Destek Müdürüdür & Teknoloji (STET) merkezli Birleşik Krallık

Abhishek Gupta, Ayırma Teknolojileri pilot tesisi ve laboratuvar tesisinde görevli bir Proses Mühendisidir., STET Teknik Merkezi, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Doktora. ST Ekipmanları için Kıdemli Araştırma Görevlisi & Teknoloji (STET) New Hampshire merkezli.

Frank Hrach, Ayırma Teknolojileri pilot tesisi ve laboratuvar tesisinde Bulunan Proses Mühendisliği Başkan Yardımcısıdır, STET Teknik Merkezi, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300