Triboelectrostatic збагаченню землі заповнені і Ponded золи

ПРЕПРИНТ- статті будуть опубліковані у ACAA золи на роботі, Випуск II 2015

Трибоелектростатичне збагачення

Земля заповнена і поставлена летючою золою

Льюїс Бейкер, Abhishek Гупта, Стівен Gasiorowski, і Френк Грач

Американський вугільної золи Асоціації (ACAA) щорічні обстеження виробництва та застосування вугільної золи повідомляє, що між 1966 і 2011, над 2.3 Мільярди коротких тонн летючої золи були вироблені вугільними комунальними котлами.1 З цієї кількості приблизно 625 мільйона тонн благотворно застосовані, в основному на виробництві цементу і бетону. Однак, що залишилися 1.7+ мільярдів тонн знаходяться в першу чергу на звалищах або заповнені ponded impoundments. Хоча утилізації тарифи на щойно створені летюча зола різко зросла за останні роки, з поточними ставками поблизу 45%, приблизно 40 мільйона тонн золи, як і раніше бути утилізовані щорічно. Хоча темпи утилізації в Європі були набагато вище, ніж у США, значних обсягів золи також зберігатися звалищ і impoundments в деяких країнах Європи.

Нещодавно, інтерес до відновлення цього утилізувався матеріалу зріс, частково через попит на високоякісну золу для виробництва бетону та цементу в період скорочення видобутку, оскільки в Європі та Північній Америці знизилася вугільна генерація. Занепокоєння з приводу довгострокового впливу на навколишнє середовище таких сміттєзвалищ також спонукає комунальні служби знайти вигідні програми для цього збереженого попелу.

ЗЕМЛЯ ЗАСИПАЄТЬСЯ ЗОЛОЮ ЯКІСНОЇ І НЕОБХІДНОЇ ЗБАГАЧЕННЯ

Хоча деякі з цих збережених золи мухи можуть бути придатні для корисного використання, як спочатку розкопані, переважна більшість потребуватиме деякої переробки, щоб відповідати стандартам якості виробництва цементу або бетону. Оскільки матеріал зазвичай змочується, щоб забезпечити обробку та ущільнення, уникаючи утворення пилу в повітрі, Сушка і деагломерація є необхідною вимогою для використання в бетоні, оскільки виробники бетону захочуть продовжити практику дозування летючої золи як сухої, дрібний порошок. Однак, Забезпечення хімічного складу золи відповідає технічним умовам, Зокрема, вміст вуглецю, виміряний як втрати при займанні (LOI), є більшим викликом. Оскільки використання летючої золи зросло в останній 20+ роки, більшість "in-spec" зола була вигідно використана, і неякісну золу утилізують. Таким чином, Зниження LOI буде вимогою для використання переважної більшості золи, що вилучається з комунальних сховищ.

ЗМЕНШЕННЯ LOI ШЛЯХОМ ТРИБОЕЛЕКТРИЧНОГО ПОДІЛУ

У той час як інші дослідники використовували методи горіння і флотаційні процеси для loi скорочення відновлених звалищ і ставку мухома, ST обладнання & Технологій (ЗАЛИШИТИ ЯК БУЛО) виявив, що його унікальна трибоелектростатична система поділу поясів, довго використовується для благодійності щойно згенерованого золи мухи, також ефективний на відновлену зольність після відповідної сушку і деагломерації.

Дослідники STET перевірили трибоелектростатичну поведінку поділу висушеного звалища з декількох полігонів попелу в Америці та Європі. Це відновлена зола, розділена дуже схоже на свіжозгенерований попіл з однією дивовижною різницею: Заряд частинок був зворотний від заряду свіжої золи, а вуглецевий заряд негативний по відношенню до мінералу.2 Інші дослідники електростатичного розділення вуглецю летючої золи також спостерігали це явище.3,4,5 Полярність трибоелектростатичного сепаратора STET можна легко регулювати, щоб дозволити відкидати негативно заряджений вуглець з висохлих звалищних джерел золи. Ніяких особливих модифікацій конструкції сепаратора або елементів управління для пристосування до цього явища не потрібно.

ОГЛЯД ТЕХНОЛОГІЇ – ЛЕТЮЧА ЗОЛА ВУГЛЕЦЮ РОЗЛУКИ

У STET вуглецю сепаратор (Фігура 1), матеріал подається в тонку щілину між двома паралельними електродами площинні. Частинки трибоелектрично заряджені міжчастинкових контактів. Позитивно заряджені вуглецю і негативно заряджених мінеральні (свіжі сформований попелу, яке не було змоченим і сушать) залучили до протилежної електроди. Частинки потім помітний безперервної рухомий пояс і передав в протилежних напрямках. Ремінь рухається частинок примикає до кожного електрода на протилежних кінцях розділювач. Швидкість Паса висока також дає дуже висока throughputs, до 36 тонн на годину на одному сепаратор. З вузьким проміжком, висока напруга поля, поточний потік лічильник, Енергійне збудження частинок-частинок і самоочисна дія стрічки на електроди є критичними особливостями

ПРЕПРИНТ- статті будуть опубліковані у ACAA золи на роботі, Випуск II 2015

сепаратора STET. Контролюючи різних параметрів процесу, Наприклад, швидкість Паса, годувати точки, і швидкість подачі, STET процес виробляє низьких LOI золи на вміст вуглецю менше 1.5 щоб 4.5% від годувати літати попіл, починаючи від ЛОЙ 4% до більше ніж 25%.

Мал. 1 Сепаратор СТЕТ з переробки сушених, звалищний мухомолет

Дизайн сепаратор є відносно простий і компактної. Машина призначена для обробки 40 тонн на годину - це приблизно 30 метрів. (9 m.) довгий, 5 метрів. (1.5 m.) широкий, і 9 метрів., м (2.75 m.) висока. До пояса пов'язано ролики можна тільки рухомі частини. Електроди мають стаціонарні і складається з відповідним чином міцного матеріалу. Ремінь виготовлений з неструмопровідного пластику. Споживана потужність на сепаратор є про 1 кіловат-годину за тонну матеріалу, оброблені з більшістю потужність, споживану два двигуни водіння пояс.

Процес є повністю сухий, вимагає не додаткових матеріалів, крім летюча зола і виробляє не відходів водою або повітрям викидів. Відновлені матеріали складаються золи зведені в вмістом вуглецю до рівня, що підходить для використання в якості pozzolanic домішки в бетоні, і високовуглецевої частку корисні в якості палива. Використання обох потоки продукт забезпечує за 100% вирішення проблем утилізації золи.

ПРОАШ® ВІДНОВЛЕНІ НА ЗВАЛИЩАХ

З полігонів було отримано чотири джерела попелу: зразок A з електростанції, розташованої у Великобританії, і зразки B, C, і D зі Сполучених Штатів. Всі ці проби складалися з золи з згоряння бітумного вугілля великими комунальними котлами. У зв'язку зі зшиванням матеріалу на сміттєзвалищі, немає додаткової інформації щодо конкретного джерела вугілля або умов горіння.

Зразки, отримані STET, містили між 15% і 27% вода, як це характерно для звалищного матеріалу. Зразки також містили різну кількість великих >1/8 дюйма (~3 мм) матеріал. Підготувати зразки для поділу вуглецю, велике сміття було вилучено шляхом скринінгу, а зразки потім висушені та знецінені до. Кілька методів сушіння/деагломерації були оцінені в пілотному масштабі з метою оптимізації загального процесу. STET вибрав промислово перевірений, система обробки кормів, що забезпечує одночасну сушку і деагломерацію, необхідну для ефективної електростатичної сепарації. Загальна технологічна схема представлена на рисунку 2.

ПРЕПРИНТ- статті будуть опубліковані у ACAA золи на роботі, Випуск II 2015

Фігура 2: Технологічна схема

Властивості підготовлених зразків були добре в межах діапазону золи, отриманої безпосередньо від звичайних корисних котлів. Найбільш релевантні властивості як для сепараторних кормів, так і для продуктів зведені в таблицю 2 разом з відновленим продуктом.

РОЗДІЛЕННЯ ВУГЛЕЦЮ

Випробування зі зменшення викидів вуглецю з використанням трибоелектричного стрічкового сепаратора STET призвели до дуже хорошого відновлення продуктів з низьким вмістом LOI з усіх чотирьох джерел золи на звалищах. Зворотне завантаження вуглецю, як обговорювалося вище, жодним чином не погіршило поділ у порівнянні з переробкою свіжої золи.

Властивості низької LOI-золи, відновленої за допомогою процесу STET як для свіжозібраної золи з котла, так і для золи, вилученої з полігону, зведені в таблицю 1. Результати показують, що якість продукції для ProAsh® Вироблений зі звалищного матеріалу еквівалентний продукту, виробленому зі свіжих джерел золи.

Таблиця 1: Властивості кормів і відновлених ProAsh®.

ПРЕПРИНТ- статті будуть опубліковані у ACAA золи на роботі, Випуск II 2015

ПРОДУКТИВНІСТЬ В БЕТОНІ

Властивості ProAsh® отримані з рекультивованого матеріалу звалища порівнювалися з матеріалами ProAsh® виробляється зі свіжої золи, що утворюється комунальними котлами з одного і того ж місця. Оброблена регенерована зола відповідає всім специфікаціям стандартів ASTM C618 і AASHTO M250. Наступна таблиця підсумовує хімію зразків з двох джерел, показуючи незначну різницю між свіжим і відновленим матеріалом.

Таблиця 2: Хімія золи з низьким вмістом LOI золи.

Міцний розвиток 20% заміщення низької летючої золи LOI в ступку, що містить 600 фунт цементний / yd3 (Рис. 3 Нижче) показав ProAsh® продукт, отриманий зі звалищної золи, дав розчини з міцністю, порівнянною з розчинами, виробленими з використанням ProAsh® зі свіжої золи, виробленої на тому ж місці. Кінцевий продукт збагаченої регенерованої золи буде підтримувати високоякісне використання в бетонній промисловості, що відповідає дуже цінній позиції ProAsh® користується на ринках, які обслуговує в даний час.

Таблиця 3: Міцність на стиск мінометних циліндрів.

ЕКОНОМІЧНИЙ ПРОЦЕС

Доступність дешевого природного газу в США значно підвищує економіку процесів сушіння, включаючи сушку змоченої золи мухи зі звалищ. Таблиця 4 підсумовуються витрати на паливо для операцій в США за 15% і 20% вологість. Типові неефективності сушіння включаються в розрахункові значення. Витрати засновані на масі матеріалу після висихання. Інкрементні витрати на сушку золи для трибоелектростатичної обробки STET відносно низькі.

Таблиця 4: Витрати на сушіння виходячи з висушеної маси.

ПРЕПРИНТ- статті будуть опубліковані у ACAA золи на роботі, Випуск II 2015

Навіть з додаванням витрат на сушіння кормів, процес поділу STET пропонує низьку вартість, Промислово перевірені, процес зменшення LOI захороненої золи. Процес STET для рекультивованої золи становить від третини до половини капітальних витрат порівняно з системами, заснованими на спалюванні. Процес STET для рекультивованої золи також має значно менші викиди в навколишнє середовище порівняно з системами спалювання або флотації. Оскільки єдиним додатковим джерелом викидів повітря до стандартної технологічної установки STET є сушарка на природному газі, Дозволити було б відносно просто.

ВІДНОВЛЕНІ ПАЛИВА ЗНАЧЕННЯ ВИСОКОВУГЛЕЦЕВОЇ ЗОЛИ

На додаток до низької вуглецевої продукт для використання в бетоні, бренд «ProAsh»®, STET поділу обробляти також відновлює інакше марно незгорілих вуглецю у вигляді вуглець багатих золи, фірмові EcoTherm™. EcoTherm™ має значний палива значення і легко можуть бути повернуті на електростанції за допомогою STET EcoTherm™ Повернення системи для зменшення використання вугілля на заводі. Коли EcoTherm™ спалюється в котел утиліта, енергію згоряння перетворюється на високого тиску / висока температура пари і потім на електроенергію з такою ж ефективністю, як вугілля, зазвичай 35%. Перетворення відновленої теплової енергії в електроенергію в ST Equipment & Технологія ТОВ Екотерм™ Повернення системи є два-три рази вище, ніж конкурентні технології, де енергія відновлюється низькосортних теплового у вигляді гарячої води, що направляється в котел канал системи водопостачання. EcoTherm™ використовується також як джерело глинозему у цементних печах, витісняючи більш дорогих бокситів, які зазвичай перевозяться на великі відстані. Використовуючи високовуглецевої EcoTherm™ ясен, як на електростанція або цемент печі, максимізує рекуперацією енергії з вугілля доставлено, Зниження необхідності Шахта і транспортувати додаткового палива на об'єктах.

STET готелю Talen енергії Брендон берегів, SMEPA R.D. Морроу, НБФ-Belledune, RWEnpower Didcot, EDF енергії Західний Бертон, RWEnpower Абертоу, і заводи з виробництва летючої золи Korea South-East Power включають EcoTherm™ Повернення системи.

STET ЗОЛА ПЕРЕРОБКА ОБЛАДНАННЯ

Процес поділу STET використовується комерційно з тих пір 1995 для попелу мухи і породив більше 20 мільйонів тонн високоякісної золи для виробництва бетону. Керована муха ProAsh з низьким рівнем LOI®, в даний час виробляється за технологією STET на одинадцяти електростанціях по всій території США., Канада, у Великобританії, Польща, і Республіка Корея. ProAsh® Fly Ash був схвалений для використання більше двадцяти державних органів дорожнього, як і багато інших установ специфікації. ProAsh® був також сертифікований за канадською асоціацією стандартів та ін 450:2005 стандарти якості в Європі. Зола обробки об'єктів за допомогою STET технології наведені в табл 5.

ПРЕПРИНТ- статті будуть опубліковані у ACAA золи на роботі, Випуск II 2015

Таблиця 5. Установки з переробки золи летючої сталі за технологією сепарації STET

ПРЕПРИНТ- статті будуть опубліковані у ACAA золи на роботі, Випуск II 2015

ВИСНОВКИ

Після відповідного скальпінгу великого матеріалу, Сушіння, і деагломерація, мухомора, відновлена на полігонах комунальних підприємств, може бути зменшена за вмістом вуглецю за допомогою комерціалізованого трибоелектричного сепаратора ременів STET. Якість продукту зольність мухомолету, ProAsh® використання системи STET на рекультивованому сміттєзвалищі еквівалентно ProAsh® виробляється зі свіжих кормів летючої золи. The ProAsh® продукт дуже добре підходить і зарекомендував себе у виробництві бетону. Вилучення та збагачення золи на звалищах забезпечить постійне постачання високоякісної золи для виробників бетону, незважаючи на скорочення виробництва «свіжої» золи, оскільки вугільні комунальні підприємства зменшують генерацію. крім того, Електростанції, яким необхідно видаляти золу зі звалищ для дотримання мінливих екологічних норм, зможуть використовувати процес перетворення відходів на цінну сировину для виробників бетону. Процес сепарації STET з обладнанням попередньої обробки кормів для сушіння та деагломерації захороненої золи є привабливим варіантом збагачення золи зі значно меншими витратами та меншими викидами порівняно з іншими системами спалювання та флотації.

ПОСИЛАННЯ

[1]Американський вугільної золи вугілля згоряння продуктів і використання статистики: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]Внутрішній звіт ST, Сер 1995.

[3]Лі,Т.Х,. Шефер, Ж.Л., Заборона, Ч., Neathery, Й.К., і Стенсель, Дж.М. Суха збагачувальна обробка золи для спалювання, Матеріали конференції Міністерства енергетики США з незгорілого вуглецю на корисному летючому попелі, Травень 19 20, Піттсбург, Па, 1998.

[4]Балтру (Нен), Ж.П., Дьєл (Івате, Дж.Р., Сун, Y. Y., Піски, W. Трибоелектростатичне розділення летючої золи та розворот заряду, Паливо 81, (2002) с.757-762.

[5]Кангіалосі, Ф., Нідарнікола, М., Свобода, L, Стенцель, J. Роль вивітрювання на розподіл летючої золи при трибоелектростатичному збагаченні, Журнал небезпечних матеріалів, 164 (2009) с.683-688.

АВТОРІВ

Льюїс Бейкер - європейський менеджер з технічної підтримки обладнання ST & Технологія (ЗАЛИШИТИ ЯК БУЛО) базується у Великій Британії

Абхішек Гупта - інженер-технолог, який працює на пілотному заводі та лабораторному об'єкті Separation Technologies, Технічний центр STET, 101 Хемптон-авеню, Велика-ма 02494 +1-781-972-2300

Доктор. Стівен Gasiorowski, к.т.н.. старший науковий співробітник компанії ST Equipment & Технологія (ЗАЛИШИТИ ЯК БУЛО) базується в Нью-Гемпширі.

Френк Грач є віце-президентом з технологічної інженерії, що базується на пілотному заводі та лабораторії Separation Technologies, Технічний центр STET, 101 Хемптон-авеню, Велика-ма 02494 +1-781-972-2300