Triboelectrostatic dúsítása hulladéklerakóban pernye WOCA 2015

Triboelectrostatic Beneficiation of

Land Filled Fly Ash

L. Baker, A. Gupta, és S. Gasiorowski

ST berendezések & Technologies, LLC, 101 Hampton Avenue, Needham, MA 02494 AMERIKAI EGYESÜLT ÁLLAMOK

KONFERENCIA: 2015 Szén Ash-világ (www.worldofcoalash.org)

KULCSSZAVAK: Triboelectrostatic, Dúsítása, Pernye, Landfilled, Dried, Szétválasztása, Carbon

ABSZTRAKT

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. A 18 elválasztó 12 széntüzelésű erőművek szerte a világon, ST berendezések & Technology LLC (MEGHAGY) szabadalmaztatott elektrosztatikus elválasztó használták, hogy készítsen több mint 15 Millió tonna, az alacsony szén-dioxid-termék.

A mai napig, 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. Ez, 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.

BEVEZETÉS

Az amerikai szén Ash Egyesület (ACAA) éves felmérés a termelési és szén pernye felhasználása jelentések között 1966 és 2011, több mint 2.3 billion short tons of fly ash have been produced by coal-fired utility boilers.1 Of this amount approximately 625 millió tonna kedvezően használják, leginkább a cement és a beton gyártás. Azonban, a fennmaradó 1.7+ billion tons are primarily found in landfills or filled ponded

impoundments. Míg a kihasználtságot a frissen létrehozott pernye jelentősen nőttek az elmúlt évek során, a jelenlegi árak közelében 45%, körülbelül 40 millió tonna pernye továbbra is ártalmatlanítani évente. Bár a kapacitáskihasználási arány Európában sokkal magasabb, mint az USA-ban, jelentős mennyiségű pernye is tárolták a hulladéklerakók és tározásokat néhány európai országban.

Nemrégiben, a forgalomba hozott anyag visszaszerzésének érdeke, részben annak köszönhető, hogy csökkent a termelés a beton és cementgyártás esetében, mivel a széntüzelésű erőművek előállítása Európában és Észak-Amerikában lecsökkent, a kiváló minőségű pernye. Aggodalmak a hosszú távú környezeti hatása az ilyen hulladéklerakók is megkérdezése közművek találni jótékony hatású alkalmazások e tárolt hamu.

LAND FILLED ASH QUALITY AND REQUIRED BENEFICIATION

Míg néhány ilyen tárolt pernye lehet alkalmas a hasznos felhasználás, mint kezdetben kiterített, túlnyomó többség megköveteli, hogy a cement-vagy a betongyártás minőségi előírásainak megfeleljen a. 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. Azonban, assuring the chemical composition of the ash meets specifications, most notably the carbon content measured as loss-on-ignition (LOI), is a greater challenge. As fly ash utilization has increased in the last 20+ év, most “in-spec‿ ash has been beneficially used, és a jó minőségű hamu ártalmatlanítása. Így, LOI reduction will be a requirement for utilizing the vast majority of fly ash recoverable from utility impoundments.

LOI CSÖKKENTÉS TRIBOELECTRIC ELVÁLASZTÁSSAL

While various workers have used combustion techniques and flotation processes for LOI reduction of recovered landfilled and ponded fly ash, ST berendezések & Technológiák (MEGHAGY) has found that its standard processing system, régóta használják a frissen generált pernye, 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. This recovered ash separated very similarly to freshly generated ash with one surprising difference: 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

TECHNOLÓGIA-ÁTTEKINTÉS-PERNYE SZÉN-DIOXID-ELKÜLÖNÍTÉS

A STET szén-dioxid-elválasztó (Ábra 1), anyag táplálják be a vékony szakadék két párhuzamos sík elektródák. A részecskék triboelectrically terheli a interparticle kapcsolat. A pozitív töltésű szén-dioxid és a negatív töltésű ásványi (a frissen létrehozott hamu, hogy nem parafadugóval és szárított) vonzza a szemben elektródák. A részecskék majd elsöpri a folyamatosan mozgó öv, és tolmácsolta az ellenkező irányba. A biztonsági öv mozog a részecskék a szomszédos egyes elektróda felé ellentétes pólusát az elválasztó. A magas biztonsági öv sebességet is lehetővé teszi, hogy nagyon nagy teljesítmények, akár 36 tonna / óra a egy elválasztó. A kis rés, nagyfeszültségű mező, számláló áramlásának, erőteljes részecske-részecske izgatottság és az öv az elektródákat öntisztító cselekvési a kritikus funkciók STET elválasztó. Különböző technológiai paraméterek ellenőrzése, mint a tényleges sebesség, csatlakozási pont, és a sebességet, STET folyamat termel alacsony LOI pernye, a szén-dioxid-tartalma kevesebb, mint 1.5 a 4.5% takarmány fly hamvait az LOI-tól kezdve 4% a túl 25%.

Füge. 1 MEGHAGY elválasztó

Az elválasztó tervez viszonylag egyszerű és kompakt. A gépet tervezték feldolgozni 36 tonna / óra van körülbelül 9 m (30 Ft.) hosszú, 1.5 m (5 Ft.) széles, és 2.75 m (9 Ft.) magas. A biztonsági öv és kapcsolódó görgők, az egyetlen mozgó alkatrészek. Az elektródákat a helyhez kötött és megfelelően tartós anyagból áll. The belt is made of non- conductive plastic. A szétválasztó erő fogyasztás van szó 1 a legtöbb a vezetés a biztonsági öv két motorok által felhasznált energia feldolgozott anyag tonnánként kilowattóra.

A folyamat teljesen száraz, nem igényel semmilyen további anyagot, kivéve a pernye, és nem termel szennyvíz vagy levegő-kibocsátás. The recovered materials consist of fly ash reduced in carbon content to levels suitable for use as a pozzolanic admixture in

beton, és a hasznos, mint például üzemanyag magas szén-dioxid-frakció. Mindkét termék patakok hasznosítása biztosít a 100% pernye ártalmatlanítása kapcsolatos problémák.

VISSZANYERT TÜZELŐANYAG ÉRTÉKE MAGAS SZÉN-DIOXID-PERNYE

Amellett, hogy az alacsony szén-dioxid-készítményt beton, parázs nevezett ProAsh®, STET szétválasztása folyamat is helyreállítja másképp elpusztít égett szén-dioxid formájában a szénben gazdag pernye, márkás EcoTherm™. EcoTherm™ jelentős üzemanyag-értéke, és könnyen vissza lehessen juttatni a STET EcoTherm segítségével elektromos erőmű™ Visszáru rendszert, hogy csökkenteni szén a növény. Ha közvetlenül a Trimo™ a segédprogram kazán égett, a tüzelésből származó energia magas nyomásra alakul át, / magas hőmérsékletű gőz, majd a villamos energia ugyanolyan hatékonysággal, mint a szén, általában 35%. A visszanyert hőenergiát átalakítása villamos berendezések ST & Technology LLC EcoTherm™ Visszáru rendszer kétszer-háromszor magasabb, mint a versenyképes technológia ahol vissza az energia, gyenge minőségű hő formájában a meleg víz, amely a kazán bírálatok takarmány vízrendszer. EcoTherm™ is használják, mint egy forrás alumina cement kályhákban történo felhasználása, kiszorították a drágább bauxit, amely általában szállított nagy távolságok. A magas szén-dioxid-EcoTherm felhasználásával™ Ash egy erőmű vagy egy Cementégető kemence, maximalizálja az energia-visszanyerés, a szállított szén, csökkentve annak szükségességét, hogy az enyém és a közlekedés további üzemanyag a létesítmények.

STET’s Raven Power Brandon Shores, SMEPA RUDÓ MAGDOLNA. Holnap, NBP-Belledune, RWEnpower-Didcot, EDF energia West Burton, és RWEnpower Aberthaw pernye növények, EcoTherm tartalmazzák™ Vissza a rendszerek. A rendszer lényeges elemét mutatjuk be a szám 2.

Füge. 2 EcoTherm™ Rendszer

STET ASH PROCESING FACILITIES

Ellenőrzött alacsony LOI pernye keletkezik STET barátait technológia tizenkét erőművek szerte az USA-ban, Kanada, Egyesült Királyság, Lengyelország, and Republic of Korea. ProAsh között® pernye hagyták jóvá használatra több mint húsz állami autópálya hatóságok, valamint sok más előírás ügynökségek. ProAsh között® a Canadian Standards Association és az EN 450:2005 minőségi szabványok, az Európai. Táblázatban felsorolt hamu feldolgozó létesítmények STET technológiával 1.

Táblázat 1. MEGHAGY kereskedelmi tevékenység

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. Due to the intermingling of material in the landfills, no further information is available concerning specific coal source or combustion conditions.

The samples as received by STET contained between 15% és 20% water as is typical for landfilled material. The samples also contained varying amounts of large >1/8 lassan mászik (~3 mm) material. To prepare the samples for carbon separation, the large debris was removed by screening and the samples then dried and deagglomerated prior to carbon beneficiation. 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.

Ábra 3: Process flow sheet

The properties of the prepared samples were well within the range of fly ash obtained directly from normal utility boilers. The most relevant properties for both the separator feeds and products are summarized in Table 2 along with recovered product.

CARBON SEPARATION

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.

Táblázat 4: Ash Chemistry of low LOI ash.

Strength development of a 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. Lásd a táblázatot 5 Alábbi.

Táblázat 5: Compressive strength of mortar cubes.

KÖVETKEZTETÉSEK

After suitable scalping of large material, drying, and deagglomeration, fly ash recovered from utility plant landfills can be reduced in carbon content using the commercialized STET triboelectric belt separator. 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. Továbbá, 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.

REFERENCIÁK

[1]Amerikai szén Ash szén égéstermékek és statisztikát: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]ST internal report, Augusztus 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Tilalom, H., Neathery, J.K., and Stencel, J.M. Dry Beneficiation Processing of Combustion Fly Ash, Proceedings of the DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, Május 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J.R., Soong, Y., Sands, W. Triboelectrostatic separation of fly ash and charge reversal, Fuel 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. 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