Triboelectrostatic लाभप्रदीकरण जाकर उड़नशील राख WOCA 2015

Triboelectrostatic Beneficiation of

Land Filled Fly Ash

एल. बेकर, ए. गुप्ता, और एस. Gasiorowski

ST उपकरण & टेक्नोलॉजीज LLC, 101 Hampton एवेन्यू, Needham मा 02494 संयुक्त राज्य अमेरिका

सम्मेलन: 2015 कोयले की दुनिया राख- (www.worldofcoalash.org)

कीवर्ड: Triboelectrostatic, लाभप्रदीकरण, उड़नशील राख, Landfilled, Dried, जुदाई, Carbon

सार

Triboelectrostatic separation has been used for the commercial beneficiation of coal combustion fly ash to produce a low carbon product for use as a cement replacement in concrete for nearly twenty years. साथ 18 में विभाजक 12 कोयले से दुनिया भर में निकाले गए विद्युत संयंत्र, ST उपकरण & प्रौद्योगिकी है LLC (काटी अशुद्धि रद्द करना) पेटेंट इलेक्ट्रोस्टैटिक विभाजक पर उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया गया है 15 मिलियन टन कम कार्बन उत्पाद.

तारीख को, commercial beneficiation of fly ash has been performed exclusively on dry “run of station‿ ash. Recent environmental legislation has created, in certain markets, a need to supply beneficiated ash in times of low ash generation. इस, coupled with a requirement in some locations to empty historical ash landfill sites, has created the need to develop a process to beneficiate historically landfilled ash.

Previous studies have shown that the exposure of fly ash to moisture, and subsequent drying influences the triboelectrostatic charging mechanism, with carbon and mineral particles charging in the opposite polarity to that experienced with run of station ash. Studies have been performed by the authors to determine the effect of moisture exposure on separation efficiency of several ashes that have been reclaimed from landfills and dried. Charge reversal was experienced following drying, but overall separation efficiency was achieved equivalent to that experienced with fresh run of station ash.

The effect of dried ash feed relative humidity on triboelectrostatic separation efficiency was examined, and sensitivity was greatly reduced compared to that experienced with run of station ash, lowering overall process costs.

परिचय

अमेरिकी कोयला राख एसोसिएशन (ACAA) रिपोर्ट है कि बीच उत्पादन का वार्षिक सर्वेक्षण और कोयला उड़नशील राख का उपयोग 1966 और 2011, से अधिक 2.3 billion short tons of fly ash have been produced by coal-fired utility boilers.1 Of this amount approximately 625 लाख टन किया गया है लाभकारी प्रयोग, सीमेंट और कंक्रीट उत्पादन के लिए ज्यादातर. हालांकि, को शेष 1.7+ billion tons are primarily found in landfills or filled ponded

impoundments. हालांकि हौसले से उत्पन्न मक्खी राख के लिए उपयोग की दर हाल के वर्षों में काफी बढ़ गई है, के पास वर्तमान दरों के साथ 45%, लगभग 40 फ्लाई ऐश के लाख टन सालाना का निपटारा किया जा करने के लिए जारी. जबकि यूरोप में उपयोग की दर अमेरिका की तुलना में बहुत अधिक रही है, फ्लाई ऐश के काफी मात्रा में भी landfills और कुछ यूरोपीय देशों में जब्ती में संग्रहित किया गया है.

हाल, इस निपटान सामग्री को ठीक करने में रुचि बढ़ गई है, आंशिक रूप से शक्ति कोयले के रूप में कम उत्पादन की अवधि के दौरान ठोस और सीमेंट उत्पादन के लिए उच्च गुणवत्ता वाले फ्लाई ऐश के लिए मांग के कारण पीढ़ी यूरोप और उत्तरी अमेरिका में कमी आई है. ऐसे landfills के दीर्घकालिक पर्यावरणीय प्रभाव के बारे में चिंता भी उपयोगिताओं इस संग्रहीत ऐश के लिए लाभकारी उपयोग अनुप्रयोगों को खोजने के लिए चलते हैं.

LAND FILLED ASH QUALITY AND REQUIRED BENEFICIATION

हालांकि इस संग्रहीत फ्लाई ऐश के कुछ लाभकारी उपयोग के लिए उपयुक्त हो सकता है के रूप में शुरू में खुदाई, विशाल बहुमत सीमेंट या कंक्रीट उत्पादन के लिए गुणवत्ता मानकों को पूरा करने के लिए कुछ प्रसंस्करण की आवश्यकता होगी. Since the material has been typically wetted to enable handling and compaction while avoiding airborne dust generation, drying will probably be a minimal requirement for use in concrete since concrete producers will want to continue the practice of batching fly ash as a dry powder. हालांकि, assuring the chemical composition of the ash meets specifications, most notably the carbon content measured as loss-on-ignition (एलओआई), is a greater challenge. As fly ash utilization has increased in the last 20+ साल, most “in-spec‿ ash has been beneficially used, और बंद गुणवत्ता राख का निपटारा. एकूणच, LOI reduction will be a requirement for utilizing the vast majority of fly ash recoverable from utility impoundments.

TRIBOELECTRIC जुदाई द्वारा एलओआई कमी

While various workers have used combustion techniques and flotation processes for LOI reduction of recovered landfilled and ponded fly ash, ST उपकरण & प्रौद्योगिकियों (काटी अशुद्धि रद्द करना) has found that its standard processing system, हौसले से उत्पन्न मक्खी की लाभप्रदीकरण के लिए लंबे समय तक करते थे ऐश, is equally effective on recovered ash after suitable drying and deagglomeration at lower overall operating costs.

During the ramp-up to commercial application of the STET processing system for fly ash, STET researchers tested the separation of dried landfilled ash. यह बरामद राख एक आश्चर्यजनक अंतर के साथ हौसले से उत्पन्न राख के लिए बहुत इसी तरह से अलग: the particle charging was reversed from that of fresh ash with the carbon charging negative in relation to the mineral.2 Other researchers of electrostatic separation of fly ash carbon have also observed this phenomena.3,4,5

प्रौद्योगिकी सिंहावलोकन-फ्लाई ऐश कार्बन जुदाई

STET कार्बन विभाजक में (आंकड़ा 1), सामग्री दो समानांतर planar इलेक्ट्रोड के बीच पतली खाई में खिलाया जाता है. कण संपर्क द्वारा शुल्क लिया triboelectrically हैं. सकारात्मक रूप से वसूला गया कार्बन और अनिष्ट का आरोपी खनिज (में ताजा उत्पंन राख कि गीला नहीं किया गया है और सूख) विपरीत इलेक्ट्रोड के लिए आकर्षित कर रहे हैं. कणों तो एक सतत चलती बेल्ट से बह रहे हैं और विपरीत दिशाओं में व्यक्त. बेल्ट विभाजक के विपरीत छोर की ओर प्रत्येक इलेक्ट्रोड के सन्निकट कणों चाल. उच्च बेल्ट गति भी बहुत उच्च प्रवाह सक्षम बनाता है, अप करने के लिए 36 टन प्रति घंटा एक ही विभाजक पर. छोटे अंतर, उच्च वोल्टेज क्षेत्र, काउंटर वर्तमान प्रवाह, जोरदार कण-कण आंदोलन और इलेक्ट्रोड पर बेल्ट के स्वयं सफाई की कार्रवाई STET विभाजक की महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं. विभिन्न प्रक्रिया मापदंडों को नियंत्रित करके, जैसे बेल्ट स्पीड, फीड पॉइंट, और फीड रेट, STET प्रक्रिया कम एलओआई से कम की कार्बन सामग्री पर राख मक्खी का उत्पादन 1.5 करने के लिए 4.5% से फीड फ्लाई एलओआई से लेकर राख तक 4% से अधिक 25%.

अंजीर. 1 STET जक

विभाजक डिजाइन अपेक्षाकृत सरल और कॉंपैक्ट है. एक प्रक्रिया के लिए डिजाइन मशीन 36 टन प्रति घंटा है लगभग 9 मी (30 फुट.) लंबे, 1.5 मी (5 फुट.) विस्तृत, और 2.75 मी (9 फुट.) उच्च. बेल्ट और जुड़े रोलर्स ही चलती भागों रहे हैं. इलेक्ट्रोड स्थिर और एक उचित रूप से टिकाऊ सामग्री से बना रहे हैं. The belt is made of non- conductive plastic. जक की बिजली की खपत लगभग 1 किलोवाट-दो मोटर बेल्ट ड्राइविंग द्वारा भस्म शक्ति के अधिकांश के साथ संसाधित सामग्री के प्रति टन घंटे.

प्रक्रिया पूरी तरह से शुष्क है, मक्खी राख के अलावा कोई अतिरिक्त सामग्री की आवश्यकता है और कोई अपशिष्ट जल या हवा उत्सर्जन का उत्पादन. The recovered materials consist of fly ash reduced in carbon content to levels suitable for use as a pozzolanic admixture in

कंक्रीट, और एक उच्च कार्बन ईंधन के रूप में उपयोगी अंश. दोनों उत्पाद धाराओं के उपयोग प्रदान करता है एक 100% ऐश निपटान समस्याओं को उड़ाने के लिए समाधान.

उच्च कार्बन फ्लाई ऐश के ईंधन मूल्य बरामद

कंक्रीट में उपयोग के लिए कम कार्बन उत्पाद के अलावा, प्रोश नाम का ब्रांड®, STET जुदाई प्रक्रिया भी ठीक हो अन्यथा कार्बन युक्त मक्खी राख के रूप में unburned कार्बन बर्बाद, ब्रांडेड EcoTherm™. इको थेर्म™ महत्वपूर्ण ईंधन मूल्य है और आसानी से STET EcoTherm का उपयोग कर बिजली के संयंत्र के लिए वापस किया जा सकता है™ संयंत्र में कोयले के उपयोग को कम करने के लिए वापसी प्रणाली. जब पारिस्थितिकी Therm™ उपयोगिता बॉयलर में जला दिया जाता है, दहन से ऊर्जा उच्च दबाव में परिवर्तित हो जाती है / उच्च तापमान भाप और फिर कोयले के रूप में एक ही दक्षता पर बिजली के लिए, आमतौर पर 35%. अनुसूचित जनजाति उपकरण में बिजली के लिए बरामद थर्मल ऊर्जा का रूपांतरण & प्रौद्योगिकी LLC पारिस्थितिकी Therm™ वापसी प्रणाली प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकी की तुलना में दो से तीन गुना अधिक है जहां ऊर्जा गर्म पानी के रूप में कम ग्रेड गर्मी के रूप में बरामद की जाती है जो बॉयलर फ़ीड जल प्रणाली को परिचालित किया जाता है. इको थेर्म™ सीमेंट भट्ठों में एल्यूमिना के स्रोत के रूप में भी प्रयोग किया जाता है, अधिक महंगी बॉक्साइट जो आमतौर पर लंबी दूरी ले जाया जाता है विस्थापित. उच्च कार्बन EcoTherm का उपयोग™ किसी विद्युत संयंत्र या सीमेंट भट्टे पर राख, वितरित कोयले से ऊर्जा वसूली को अधिकतम करता है, खदान की जरूरत को कम करने और सुविधाओं के लिए अतिरिक्त ईंधन परिवहन.

STET’s Raven Power Brandon Shores, SMEPA आर. डी. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, ईडीएफ एनर्जी वेस्ट बर्टन, और RWEnpower Aberthaw मक्खी राख संयंत्र, सभी EcoTherm शामिल™ वापसी सिस्टम. प्रणाली के आवश्यक घटक चित्र में प्रस्तुत कर रहे हैं 2.

अंजीर. 2 इको थेर्म™ वापसी प्रणाली

STET ASH PROCESING FACILITIES

नियंत्रित कम LOI मक्खी राख अमेरिका भर में बारह बिजली स्टेशनों पर STET प्रौद्योगिकी के साथ उत्पादन किया है., कनाडा, यू.के., पोलैंड, and Republic of Korea. ProAsh® फ्लाई ऐश बीस से अधिक राज्य राजमार्ग अधिकारियों द्वारा उपयोग के लिए मंजूरी दे दी गई है, साथ ही कई अन्य विनिर्देश एजेंसियां. ProAsh® कनाडा के मानक संघ और एन के तहत भी प्रमाणित किया गया है 450:2005 यूरोप में गुणवत्ता मानकों. ऐश प्रसंस्करण सुविधाओं STET प्रौद्योगिकी का उपयोग कर तालिका में सूचीबद्ध है 1.

तालिका 1. STET वाणिज्यिक संचालन

COAL ASH RECOVERED FROM LAND FILLS

Two sources of ash were obtained from landfills: sample A from a power plant located in

the United Kingdom and sample B: from the United States. Both these samples consisted of ash from the combustion of bituminous coal by large utility boilers. landfills में सामग्री के मिश्रण के कारण, कोई और जानकारी विशिष्ट कोयला स्रोत या दहन की स्थिति के विषय में उपलब्ध है.

नमूने के रूप में STET द्वारा प्राप्त के बीच समाहित 15% और 20% water as is typical for landfilled material. नमूनों में भी बड़ी मात्रा में अलग-अलग मात्रा में निहित >1/8 इंच (~3 mm) सामग्री. कार्बन जुदाई के लिए नमूने तैयार करने के लिए, बड़े मलबे को परखने से हटाया गया और नमूने तो सूख गए और कार्बन लाभप्रदीकरण से पहले deagglomerated. Various methods for drying/deagglomeration are being evaluated in order to optimize the overall process. A general process flow sheet is presented in Figure 3.

आंकड़ा 3: Process flow sheet

तैयार नमूनों के गुणों को सामान्य उपयोगिता बॉयलर से सीधे प्राप्त फ्लाई ऐश की सीमा के भीतर अच्छी तरह से किया गया था. विभाजक फ़ीड्स और उत्पादों दोनों के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक गुण तालिका में सारांशित किए जाते हैं 2 बरामद उत्पाद के साथ साथ.

कार्बन जुदाई

Carbon reduction trials using the STET triboelectric belt separator resulted in very good recovery of low LOI product. The interesting phenomena observed was the reversal of charging of the carbon discussed above. While this behavior has been observed previously by STET and other researchers, the mechanism that changes the relative work functions and thus contact charging behavior of the material is not understood. One suggested mechanism is the redistribution of soluble ions on the mineral and

following table summarizes the chemistry for samples from source B. Testing on source A material has not been completed.

तालिका 4: Ash Chemistry of low LOI ash.

शक्ति विकास एक 20% substitution of the low LOI fly ash in a mortar containing 600 lb / yd3 showed the material derived from landfilled ash performed somewhat better than material from fresh production. तालिका देखें 5 below.

तालिका 5: Compressive strength of mortar cubes.

निष्कर्ष

बड़ी सामग्री के उपयुक्त खोपड़ी के बाद, सुखाने, और deagglomeration, फ्लाई उपयोगिता संयंत्र से राख बरामद landfills कार्बन सामग्री में कम किया जा सकता है वाणिज्यिक STET triboelectric बेल्ट विभाजक का उपयोग. The efficiency of the STET system is essentially equivalent for ashes obtained freshly from boiler operations and dried landfilled material. The separator product is suitable for use in concrete production without further beneficiation with nearly identical performance properties. The recovery and beneficiation of landfilled ash will provide a continuing supply of high quality ash for concrete producers in spite of the reduced production of “fresh‿ ash as coal-fired utilities reduce generation. इसके अतिरिक्त, power plants that need to remove ash from landfills to meet changing environmental regulations will be able to utilize the process to alter a waste product liability into a valuable raw material for concrete producers.

संदर्भ

[1]अमेरिकी कोयला राख कोयला दहन उत्पादों और उपयोग के आंकड़े: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]ST internal report, अगस्त 1995.

[3]ली,T.X,. शेफ़र, J.L., प्रतिबंध, एच., नेथरी, J.K., और स्टेन्सेल, 4.3. Dry Beneficiation Processing of Combustion Fly Ash, Proceedings of the DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, हो सकता है 19 20, पिट्सबर्ग, Pa, 1998.

[4]बालट्रस, J.P., Diehl, J.R., सूंग, वाई., Sands, डब्ल्यू. Triboelectrostatic separation of fly ash and charge reversal, Fuel 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, एफ., Notarnicola, एम., Liberti, एल, स्टेनसेल, जे. The role of weathering on fly ash charge distribution during triboelectrostatic beneficiation, Journal of Hazardous Materials, 164 (2009) pp.683-688.

Word to PDF Converter Converted By BCLTechnologies