Triboelectrostatic Beneficiamento de terraplén Fly Ash WOCA 2015

Triboelectrostatic Beneficiamento de

Terra chea Fly Ash

L. panadeiro, A. Gupta, e S. Gasiorowski

equipo ST & Technologies LLC, 101 Hampton Avenue, Needham MA 02494 EUA

CONFERENCIA: 2015 World of Coal Ash - (www.worldofcoalash.org)

Palabras clave: Triboelectrostatic, beneficiamento, Fly Ash, depositados en vertedoiro, seco, separación, carbono

RESUMO

separación Triboelectrostatic foi usado para a beneficiação comercial de cinzas da combustión do carbón para producir un produto de baixo carbono para utilización como unha substitución do cemento no concreto durante case 20 anos. con 18 separadores en 12 centrais de enerxía movidas a carbón en todo o mundo, equipo ST & Technology LLC de (STET) separador electrostático patentes foi utilizado para producir máis 15 Millóns de toneladas de produtos de baixo carbono.

Ata a data, beneficiamento comercial de cinzas volantes realizouse exclusivamente en "funcionamento en seco de cinzas station‿. lexislación ambiental recente creou, en certos mercados, unha necesidade de proporcionar cinzas enriquecidos en tempos de baixa xeración de cinzas. esta, xunto cunha demanda nalgúns lugares para baleirar recheos cinzas histórico, creou a necesidade de desenvolver un proceso de beneficiamento cinzas historicamente depositados en vertedoiro.

Estudos anteriores demostraron que a exposición de cinzas volantes humidade, e secado posterior influencia o mecanismo de carga triboelectrostatic, con partículas de carbono e minerais carga na polaridade oposta a aquela experimentada con funcionamento de estación de cinzas. Os estudos foron realizados polos autores para determinar o efecto da exposición á humidade na eficiencia de separación de varias cinzas que foron recuperados dende recheos e seco. reversión de carga foi probado tras o secado, pero a eficiencia global de separación foi conseguida equivalente a aquela experimentada con prazo de fresco estación de cinzas.

Examinou-se o efecto de cinzas secas alimentaria humidade relativa na eficiencia de separación triboelectrostatic, e sensibilidade foi grandemente reducido en comparación coa experiencia con funcionamento de estación de cinzas, redución dos custos do proceso global.

Introdución

A Coal Asociación Americana Ash (ACAA) busca anual da produción e utilización de cinzas volantes de carbón informa que entre 1966 e 2011, sobre 2.3 mil millóns de toneladas curtas de cinzas volantes foron producidos por caldeiras de servizos públicos a carbón.1 Dese importe, aproximadamente, 625 millóns de toneladas foron usadas beneficiosamente, sobre todo para cemento e produción de formigón. con todo, O resto 1.7+ millóns de toneladas son atopados principalmente en vertedoiros ou cuberto ponded

encoros. Mentres que as taxas de utilización de cinzas volantes recén xerado aumentaron considerablemente nos últimos anos, coas taxas actuais preto 45%, aproximadamente 40 millóns de toneladas de cinzas volantes seguir sendo eliminados anualmente. Mentres que as taxas de utilización en Europa foron moito maior que os Estados Unidos, volumes considerables de cinzas volantes tamén foron almacenados en recheos e encoros nalgúns países europeos.

recentemente, interese na recuperación deste material disposto aumentou, parcialmente debido á demanda de cinzas volantes de alta calidade para a produción de formigón e cemento, durante un período de redución da produción de xeración de enerxía movida a carbón diminuíu en Europa e América do Norte. Problemas sobre o impacto ambiental a longo prazo de tales recheos tamén están levando utilidades para atopar aplicacións de uso beneficiosos desta cinzas gardadas.

Terra chea CALIDADE ASH e esixiu beneficiamento

Mentres algunhas destas cinzas volantes almacenados poden ser adecuados para uso beneficioso como inicialmente escavado, a gran maioría vai esixir algún tratamento para atender aos estándares de calidade para cemento ou produción de formigón. Xa que o material fose tipicamente humedecidos para permitir o manexo ea compactación mentres evitando a xeración de po en suspensión, secado probablemente será un requisito mínimo para uso en concreto dende os produtores de formigón vai querer seguir a práctica de cinzas lotes mosca como un po seco. con todo, asegurando a composición química das cinzas atopa especificacións, máis notabelmente o contido de carbono medida como perda de peso por ignición (LEI), é un reto maior. Como a utilización de cinzas volantes aumentou no último 20+ anos, máis "in-spec‿ cinzas foi usado beneficiosamente, ea cinza fóra de calidade disposto. así, redución Loi será un requisito para o uso da gran maioría das cinzas volantes recuperable desde impoundments utilidade.

REDUCIÓN Loi por separación triboelétricas

Mentres varios obreiros utilizaron as técnicas de combustión e procesos de flotación para a redución de loi recuperados depositados en vertedoiros e ponded cinzas volantes, equipo ST & Technologies (STET) descubriu que o seu sistema de procesamento estándar, moi utilizados para beneficiação de cinzas volantes recén xerado, é igualmente eficaz en cinzas recuperado tras secado e desaglomeração adecuado a custos operativos globais inferiores.

Durante a rampla-se a aplicación comercial do sistema de procesamento de STET por cinzas volantes, investigadores STET probado a separación de cinzas depositadas en aterro seco. Esta gris recuperado separados cinzas moi semellante ao recén xerado cunha diferenza sorprendente: a carga de partículas foi revertida desde cinzas que fresco co carbono de carga negativa en relación ao mineral.2 Outros investigadores de separación Electrostática de Fly Ash carbono tamén observaron este fenómeno.3,4,5

Visión xeral da tecnoloxía - cinzas volantes CARBONO Separación

Na ficha de carbono STET (figura 1), material é introducida no intervalo fino entre dous electrodos planos paralelos. As partículas son cargadas por vía triboeléctrica por contacto interpartículas. O carbono cargado positivamente eo mineral de carga negativa (en cinzas recén xerado que non foi mollado e seco) están unidas para os electrodos opostos. As partículas son entón arrastrados cara arriba por unha correa que se move continuamente e transmitida en direccións opostas. O cinto move-se as partículas adxacentes de cada un dos electrodos para extremidades opostas do separador. A elevada velocidade de correa tamén permite moi altas taxas de transferencia, ata 36 toneladas por hora nun único separador. O pequeno intervalo, campo de alta voltaxe, contrarrestar o fluxo de corrente, axitación partícula-partícula e auto-limpeza acción vigorosa da correa sobre os electrodos son as características críticas do separador STET. Ao controlar varios parámetros do proceso, tales como a velocidade da correa, punto de alimentación, e taxa de alimentación, o proceso STET produce baixo contido de cinzas Loi mosca no contido de carbono de menos de 1.5 para 4.5% desde cinzas volantes de alimentación que varían de loi de 4% a máis 25%.

figo. 1 STET Separator

O proxecto separador é relativamente simple e compacto. Unha máquina destinada a procesar 36 toneladas por hora é de aproximadamente 9 m (30 ft.) longo, 1.5 m (5 ft.) gran, e 2.75 m (9 ft.) alto. A correa e de rolos asociados son as únicas partes móbiles. Os electrodos son estacionarios e composta dun material adecuadamente resistente. A correa é feita de material non- plástico condutor. consumo de enerxía do separador é sobre 1 quilowatts-hora por tonelada de material procesado coa maior parte da enerxía consumida por dous motores de accionar a correa.

O proceso é completamente seco, non require outros que as cinzas volantes e material adicional non produce augas residuais ou emisións atmosféricas. Os materiais recuperados consisten cinzas volantes reducida no contido de carbono para niveis adecuados para uso como un aditivo pozolânico en

concreto, e unha fracción de alto contido de carbono como combustible útil. Utilización de ambos os fluxos de produtos ofrece unha 100% solución para voar problemas de eliminación de cinzas.

Recuperado COMBUSTIBLE VALOR DE ALTA DE CARBONO cinzas volantes

En adición ao produto de baixo contido de carbono para utilización en formigón, marca ProAsh chamado®, o proceso de separación STET tamén recupera doutro xeito desperdiçada carbono non queimada, baixo a forma de cinzas ricas en carbono, ECOTHERM marca™. ECOTHERM™ ten valor de combustible significativa e pode ser facilmente retorno para a fábrica de enerxía eléctrica mediante o ECOTHERM STET™ sistema de voltar para reducir o uso de carbón na planta. cando ECOTHERM™ é queimado na caldeira de utilidade, a enerxía a partir da combustión é convertida en alta presión / vapor de alta temperatura e, a continuación, a electricidade na mesma eficacia como carbón, tipicamente 35%. A conversión da enerxía térmica recuperada a electricidade en ST Equipo & Technology LLC ECOTHERM™ Sistema de retorno é de dúas a tres veces maior que o da tecnoloxía competitiva, onde a enerxía é recuperada en forma de calor de baixo grao en forma de auga quente, que se transmite para o sistema de auga de alimentación da caldeira. ECOTHERM™ tamén é utilizado como unha fonte de alúmina en fornos de cemento, desprazando a bauxita máis caro que adoita transportados por longas distancias. Mediante o ECOTHERM de carbono elevado™ Ash, quere a unha fonte de alimentación ou un forno de cemento, maximiza a recuperación de enerxía a partir do carbón entregado, reducindo a necesidade de minerar e transportar combustible adicional para as instalacións.

da STET Corvo Poder Brandon Shores, SMEPA R.D.. día seguinte, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy West Burton, e RWEnpower Aberthaw Fly Ash plantas, todos inclúen ECOTHERM™ sistemas de devolución. Os compoñentes esenciais do sistema están presentados na figura 2.

figo. 2 ECOTHERM™ sistema de retorno

Facilidades procesing STET ASH

Controlado baixo loi de cinzas volantes prodúcese coa tecnoloxía de STET en doce estacións de enerxía en todo os Estados Unidos, Canadá, o U.K., Polonia, e República de Corea. ProAsh® cinzas volantes foi aprobado para uso por máis de vinte autoridades estradas estatais, así como moitas outras axencias de especificación. ProAsh® Tamén foi certificado por Canadian Standards Association e UNE 450:2005 estándares de calidade en Europa. instalacións de procesamento Ash usando a tecnoloxía STET están listados na táboa 1.

mesa 1. STET Operacións Comerciais

CARBÓN ASH recuperados de vertedoiros

Dúas fontes de carbonato de sodio foron obtidos a partir de vertedoiros: Unha mostra desde unha central de enerxía situada no

do Reino Unido e da mostra B: dos Estados Unidos. Ambas estas mostras consistiu de cinzas da combustión do carbón bituminoso de grandes caldeiras de utilidade. Debido á mestura de material nos vertedoiros, Ningunha outra información dispoñible sobre condicións da fonte de carbón ou de combustión específicas.

As mostras segundo recibidas pola STET contidos entre 15% e 20% auga como é típico para os materiais depositados en vertedoiro. As mostras tamén contiñan cantidades variables de gran >1/8 polgada (~ 3 mm) material. Para preparar as mostras para a separación de carbono, o gran detritos foi eliminada por seguimento e as mostras despois secou-se e desaglomerados antes para beneficiação de carbono. Varios métodos para o secado / desaglomeração están sendo valorado, a fin de optimizar o proceso global. Unha folla de fluxo de proceso xeral preséntase na Figura 3.

figura 3: folla de fluxo de proceso de

As propiedades das mostras preparadas foron ben dentro do rango de cinzas volantes obtidas directamente dende caldeiras de utilidade normais. As propiedades máis importantes tanto para as alimentacións de separación e de produtos atópanse resumidos na táboa 2 xunto co produto recuperado.

Separación de CARBONO

Ensaios de redución de carbono mediante o separador de correa de triboeléctricas STET resultou na recuperación moi boa do produto de baixo Loi. O fenómeno interesante foi observada a inversión de carga do carbono anterior discutido. Aínda que este comportamento foi observado anteriormente pola STET e outros investigadores, o mecanismo que se modifican as funcións de traballo relativos e así o contacto comportamento do material de carga non é entendida. Un mecanismo suxerido é a redistribución de ións solubles no mineral e

seguinte táboa resume a química para mostras de fonte B. Probas en material de orixe A non se completa.

mesa 4: Ash Química de baixo contido de cinzas Loi.

desenvolvemento da forza dun 20% substitución do baixo contido de cinzas Loi mosca nun almofariz conteñen 600 LB / km3 amosa que o material derivado de grises depositadas en aterro realizada un pouco mellor que o material de produción fresco. ver Táboa 5 baixo.

mesa 5: Resistencia á compresión de cubos de morteiro.

CONCLUSIÓNS

Tras escalpo axeitada de material grande, secado, e deagglomeration, cinzas volátiles recuperados de vertedoiros de plantas utilidade pode ser reducido en contido de carbono mediante o separador de correa de triboeléctricas STET comercializado. A eficiencia do sistema STET é esencialmente equivalente a cinzas obtidas de fresco desde operacións de caldeiras e material de terraplén seco. O produto de separación é axeitado para uso na produción de formigón sen máis beneficiamento con propiedades de performance case idénticos. A recuperación e beneficiação de cinzas depositadas en aterro ha proporcionar unha subministración continua de cinzas de alta calidade para os fabricantes de formigón, a pesar da produción reducida de "grises fresh‿ como utilidades a carbón reducir xeración. Adicionalmente, centrais de enerxía que necesitan para eliminar cinzas dos recheos para atender ás normas poderá utilizar o proceso de cambiar un pasivo produto de residuos en materia prima valiosa para produtores de formigón.

REFERENCIAS

[1]Os produtos da combustión American Coal cinzas de carbón e utilizar as estatísticas: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]Informe interno ST, agosto 1995.

[3]en,T.X,. Schaefer, JL, alonxamento, H., Neathery, J.K., e Stencel, J.M. Procesamento de beneficiamento en seco de combustión Fly Ash, Proceedings of the Conference DOE sobre carbón non queimado en Utilidade Fly Ash, maio 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J. R., Soong, Y., Sands, W. separación Triboelectrostatic de cinzas volantes e reversión de carga, combustible 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. O papel do intemperismo na distribución de carga cinzas volantes durante beneficiamento triboelectrostatic, Journal of Hazardous Materials, 164 (2009) pp.683-688.

Word a PDF Converter Convertidos por BCLTechnologies