Triboelectrostatic Benefisiasi dipendam Fly Ash WOCA 2015

Benefisiasi triboelektrostatik dari

Fly Ash Dipenuhi Tanah

L. Baker, A. Gupta, dan S. GASIOROWSKI

ST peralatan & Teknologi LLC, 101 Hampton Avenue, Needham MA 02494 AMERIKA SERIKAT

KONFERENSI: 2015 Dunia Ash batubara – (www.worldofcoalash.org)

KATA KUNCI: Triboelectrostatic, Benefisiasi, Fly Ash, Tempat pembuangan sampah, Kering, Pemisahan, Karbon

ABSTRAK

Pemisahan triboelektrostatik telah digunakan untuk manfaat komersial fly ash pembakaran batubara untuk menghasilkan produk rendah karbon untuk digunakan sebagai pengganti semen dalam beton selama hampir dua puluh tahun. Dengan 18 pemisah di 12 batubara pembangkit listrik di seluruh dunia, ST peralatan & Teknologi LLC (STET) pemisah elektrostatik yang dipatenkan telah digunakan untuk menghasilkan lebih 15 Juta ton produk karbon rendah.

Sampai saat ini, Benefisiasi komersial fly ash telah dilakukan secara eksklusif pada abu kering "run of station‿. Undang-undang lingkungan baru-baru ini telah dibuat, di pasar tertentu, kebutuhan untuk memasok abu yang diuntungkan pada saat generasi abu rendah. Ini, ditambah dengan persyaratan di beberapa lokasi untuk mengosongkan lokasi TPA abu bersejarah, telah menciptakan kebutuhan untuk mengembangkan proses untuk menguntungkan abu yang ditimbun secara historis.

Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa paparan fly ash terhadap kelembaban, dan pengeringan selanjutnya mempengaruhi mekanisme pengisian triboelektrostatik, dengan partikel karbon dan mineral mengisi polaritas yang berlawanan dengan yang dialami dengan menjalankan abu stasiun. Studi telah dilakukan oleh penulis untuk menentukan efek paparan kelembaban pada efisiensi pemisahan beberapa abu yang telah direklamasi dari tempat pembuangan sampah dan dikeringkan. Pembalikan muatan dialami setelah pengeringan, Tetapi efisiensi pemisahan keseluruhan dicapai setara dengan yang dialami dengan abu stasiun yang baru dijalankan.

Pengaruh kelembaban relatif umpan abu kering pada efisiensi pemisahan triboelektrostatik diperiksa, dan sensitivitas sangat berkurang dibandingkan dengan yang dialami dengan menjalankan abu stasiun, Menurunkan biaya proses secara keseluruhan.

PENGENALAN

Asosiasi Ash batubara Amerika (ACAA) survei tahunan produksi dan penggunaan fly ash batubara laporan bahwa antara 1966 dan 2011, atas 2.3 Miliar ton pendek abu terbang telah diproduksi oleh boiler utilitas berbahan bakar batubara.1 Dari jumlah ini kira-kira 625 juta ton telah menguntungkan digunakan, sebagian besar untuk produksi semen dan beton. Namun, sisa 1.7+ Miliar ton terutama ditemukan di tempat pembuangan sampah atau kolam yang terisi

penyitaan. Sementara tingkat pemanfaatan untuk segar dihasilkan fly ash telah meningkat pesat selama beberapa tahun, dengan tarif saat ini dekat 45%, sekitar 40 juta ton fly ash terus dibuang setiap tahun. Sementara tingkat pemanfaatan di Eropa telah jauh lebih tinggi daripada di AS, volume cukup fly ash juga telah tersimpan di landfill dan impoundments di beberapa negara Eropa.

Baru saja, minat dalam memulihkan bahan ini dibuang telah meningkat, sebagian karena permintaan untuk kualitas tinggi fly ash untuk produksi beton dan semen selama periode produksi sebagai listrik tenaga batubara generasi telah menurun di Eropa dan Amerika Utara. Keprihatinan tentang dampak lingkungan jangka panjang dari tempat pembuangan sampah seperti itu juga yang mendorong utilitas untuk menemukan menggunakan aplikasi untuk abu ini disimpan.

KUALITAS ABU YANG DIPENUHI TANAH DAN MANFAAT YANG DIBUTUHKAN

Sementara beberapa ini disimpan fly ash mungkin akan cocok untuk menguntungkan digunakan sebagai awalnya digali, sebagian besar akan memerlukan beberapa pengolahan untuk memenuhi standar kualitas untuk semen atau produksi beton. Karena material biasanya dibasahi untuk memungkinkan penanganan dan pemadatan sambil menghindari pembentukan debu di udara, Pengeringan mungkin akan menjadi persyaratan minimal untuk digunakan dalam beton karena produsen beton ingin melanjutkan praktik batching fly ash sebagai bubuk kering. Namun, memastikan komposisi kimia abu memenuhi spesifikasi, Terutama kandungan karbon yang diukur sebagai kehilangan pengapian (LOI), adalah tantangan yang lebih besar. Karena pemanfaatan fly ash telah meningkat di masa lalu 20+ tahun, Sebagian besar abu "in-spec‿ telah digunakan secara menguntungkan, dan abu dari kualitas yang dibuang. Dengan demikian, Pengurangan LOI akan menjadi persyaratan untuk memanfaatkan sebagian besar abu terbang yang dapat dipulihkan dari penyitaan utilitas.

LOI PENGURANGAN OLEH PEMISAHAN TRIBOKELISTRIKAN

Sementara berbagai pekerja telah menggunakan teknik pembakaran dan proses pengapungan untuk pengurangan LOI dari abu terbang yang ditimbun dan tambak yang dipulihkan, ST peralatan & Teknologi (STET) telah menemukan bahwa sistem pemrosesan standarnya, panjang digunakan untuk Benefisiasi dari segar dihasilkan fly ash, sama efektifnya pada abu yang dipulihkan setelah pengeringan dan deaglomerasi yang sesuai dengan biaya operasi keseluruhan yang lebih rendah.

Selama peningkatan hingga aplikasi komersial sistem pemrosesan STET untuk fly ash, Peneliti STET menguji pemisahan abu kering yang ditimbun. Abu pulih ini dipisahkan sangat mirip untuk segar dihasilkan dengan satu perbedaan yang mengejutkan: Muatan partikel dibalik dari abu segar dengan muatan karbon negatif dalam kaitannya dengan mineral.2 Peneliti lain dari pemisahan elektrostatik karbon fly ash juga telah mengamati fenomena ini.3,4,5

SEKILAS TEKNOLOGI – FLY ASH KARBON PEMISAHAN

Di STET karbon pemisah (Gambar 1), bahan dimasukkan ke kesenjangan tipis antara dua elektroda planar paralel. Partikel triboelectrically dibebankan oleh interparticle kontak. Karbon bermuatan positif dan mineral bermuatan negatif (di segar dihasilkan ash yang belum dibasahi dan kering) tertarik ke seberang elektroda. Partikel kemudian disapu oleh terus-menerus bergerak sabuk dan disampaikan dalam arah yang berlawanan. Bergerak sabuk partikel-partikel yang berdekatan dengan setiap elektroda ke arah berlawanan ujung pemisah. Kecepatan tinggi sabuk juga memungkinkan sangat tinggi throughputs, hingga 36 ton per jam pada satu pemisah. Celah kecil, tegangan tinggi bidang, aliran arus counter, partikel-partikel kuat agitasi dan membersihkan diri tindakan sabuk pada elektroda adalah fitur kritis STET pemisah. Dengan mengendalikan berbagai parameter proses, seperti sabuk kecepatan, Feed untuk, dan feed tingkat, proses STET menghasilkan rendah LOI fly ash di isi karbon kurang dari 1.5 untuk 4.5% dari feed terbang abu mulai LOI dari 4% ke atas 25%.

Ara. 1 STET pemisah

Desain pemisah relatif sederhana dan kompak. Sebuah mesin yang dirancang untuk proses 36 ton per jam adalah sekitar 9 m (30 kaki.) panjang, 1.5 m (5 kaki.) lebar, dan 2.75 m (9 kaki.) tinggi. Sabuk dan rol terkait adalah hanya bagian yang bergerak. Elektroda stasioner dan terdiri dari bahan yang tepat tahan lama. Sabuk terbuat dari non- plastik konduktif. Konsumsi daya pemisah adalah tentang 1 kilowatt-Hour per ton bahan diproses dengan sebagian besar kekuasaan dikonsumsi oleh dua motor mengemudi sabuk.

Proses ini sepenuhnya kering, membutuhkan bahan tidak ada tambahan selain fly ash dan menghasilkan tidak ada limbah air atau udara emisi. Bahan yang dipulihkan terdiri dari abu terbang yang dikurangi kandungan karbonnya ke tingkat yang cocok untuk digunakan sebagai campuran pozzolanic di

beton, dan sebagian kecil karbon tinggi berguna sebagai bahan bakar. Pemanfaatan produk kedua Sungai menyediakan 100% solusi untuk masalah-masalah pembuangan fly ash.

BAHAN BAKAR PULIH NILAI TINGGI KARBON FLY ASH

Selain produk karbon rendah untuk digunakan dalam beton, merek bernama ProAsh®, proses pemisahan STET juga pulih dinyatakan sia-sia pembakaran karbon dalam bentuk kaya karbon fly ash, merek EcoTherm™. EcoTherm™ memiliki nilai bahan bakar yang signifikan dan dapat dengan mudah dikembalikan ke pembangkit listrik menggunakan STET EcoTherm™ Kembali sistem untuk mengurangi penggunaan batubara tanaman. Ketika EcoTherm™ dibakar dalam boiler utilitas, energi dari pembakaran dikonversi menjadi tekanan tinggi / suhu tinggi uap dan kemudian ke listrik pada efisiensi yang sama sebagai batubara, biasanya 35%. Konversi energi panas yang dipulihkan menjadi listrik di Peralatan ST & Teknologi LLC EcoTherm™ Kembali sistem dua sampai tiga kali lebih tinggi daripada kompetitif teknologi dimana energi pulih sebagai ringan panas dalam bentuk air panas yang diedarkan untuk boiler feed sistem air. EcoTherm™ juga digunakan sebagai sumber alumina dalam kiln semen, menggantikan bauksit yang lebih mahal yang biasanya diangkut jarak jauh. Memanfaatkan karbon tinggi EcoTherm™ Abu pembangkit listrik atau semen kiln, memaksimalkan pemulihan energi dari batubara disampaikan, mengurangi kebutuhan untuk tambang dan pengangkutan bahan bakar ke fasilitas.

Kekuatan Raven STET Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF energi barat Burton, dan RWEnpower Aberthaw fly ash tanaman, Semua termasuk EcoTherm™ Kembali sistem. Komponen penting sistem disajikan dalam gambar 2.

Ara. 2 EcoTherm™ Kembali sistem

STET ASH PEMPROSESAN FASILITAS

Dikontrol rendah LOI fly ash diproduksi dengan teknologi STET di dua belas pembangkit listrik di Amerika Serikat, Kanada, Inggris, Polandia, dan Republik Korea. ProAsh® fly ash telah disetujui untuk digunakan oleh lebih dari 20 otoritas jalan raya negara, serta lembaga spesifikasi lainnya. ProAsh® juga telah disertifikasi oleh Canadian Standards Association dan EN 450:2005 standar kualitas di Eropa. Fasilitas pengolahan abu menggunakan teknologi STET tercantum dalam tabel 1.

Meja 1. STET operasi komersial

ABU BATUBARA PULIH DARI TPA

Dua sumber abu diperoleh dari tempat pembuangan sampah: sampel A dari pembangkit listrik yang berlokasi di

Inggris dan sampel B: dari Amerika Serikat. Kedua sampel ini terdiri dari abu dari pembakaran batubara bitumen oleh boiler utilitas besar. Karena pembauran bahan di tempat pembuangan sampah, tidak ada informasi lebih lanjut tersedia tentang kondisi sumber atau pembakaran batubara tertentu.

Sampel yang diterima oleh STET terdapat antara 15% dan 20% air seperti yang khas untuk bahan yang ditimbun. Sampel juga berisi berbagai jumlah besar. >1/8 inci (~3 milimeter) bahan. Untuk mempersiapkan sampel karbon pemisahan, puing-puing besar dihapus dengan skrining dan sampel kemudian kering dan deagglomerated sebelum karbon Benefisiasi. Berbagai metode untuk pengeringan / deagglomeration sedang dievaluasi untuk mengoptimalkan keseluruhan proses. Lembar alur proses umum disajikan pada Gambar 3.

Gambar 3: Lembar alur proses

Sifat-sifat sampel siap adalah baik dalam jangkauan fly ash diperoleh langsung dari utilitas normal boiler. Sifat yang paling relevan untuk pemisah feed dan produk diringkas dalam tabel 2 bersama dengan pulih produk.

PEMISAHAN KARBON

Uji coba pengurangan karbon menggunakan STET triboelectric belt separator menghasilkan pemulihan produk LOI rendah yang sangat baik. Fenomena menarik yang diamati adalah pembalikan pengisian karbon yang dibahas di atas. Sementara perilaku ini telah diamati sebelumnya oleh STET dan peneliti lainnya, Mekanisme yang mengubah fungsi kerja relatif dan dengan demikian perilaku pengisian kontak material tidak dipahami. Salah satu mekanisme yang disarankan adalah redistribusi ion terlarut pada mineral dan

tabel berikut merangkum kimia untuk sampel dari sumber B. Pengujian pada sumber Bahan A belum selesai.

Meja 4: Kimia Abu dari abu LOI rendah.

Kekuatan pengembangan 20% substitusi fly ash LOI rendah dalam mortar yang mengandung 600 Lb / Yd3 menunjukkan bahan yang berasal dari abu yang ditimbun berkinerja agak lebih baik daripada bahan dari produksi segar. Lihat tabel 5 di bawah ini.

Meja 5: Kekuatan tekan kubus mortar.

KESIMPULAN

Setelah scalping yang sesuai dari bahan besar, Pengeringan, deagglomeration, fly ash pulih dari tanaman utilitas landfill dapat dikurangi kandungan karbon yang menggunakan STET diperdagangkan sabuk tribokelistrikan pemisah. Efisiensi sistem STET pada dasarnya setara dengan abu yang diperoleh segar dari operasi boiler dan bahan timbunan kering. Produk pemisah cocok untuk digunakan dalam produksi beton tanpa manfaat lebih lanjut dengan sifat kinerja yang hampir identik. Pemulihan dan manfaat abu yang ditimbun akan memberikan pasokan abu berkualitas tinggi yang berkelanjutan bagi produsen beton terlepas dari berkurangnya produksi abu "segar‿ karena utilitas berbahan bakar batubara mengurangi pembangkitan. Selain itu, Pembangkit listrik yang perlu menghilangkan abu dari tempat pembuangan sampah untuk memenuhi perubahan peraturan lingkungan akan dapat memanfaatkan proses untuk mengubah kewajiban produk limbah menjadi bahan baku yang berharga bagi produsen beton.

REFERENSI

[1]Produk-produk Amerika batubara Ash batubara pembakaran dan penggunaan Statistik: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]Laporan internal ST, Agustus 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Ban, H., Neathery, J.K., dan Stencel, J. M. Pemrosesan Beneficiation Kering dari Fly Ash Pembakaran, Prosiding Konferensi DOE tentang Karbon yang Tidak Terbakar pada Fly Ash Utilitas, Mungkin 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J.R., Soong, Y., Sands, W. Pemisahan triboelektrostatik fly ash dan pembalikan muatan, Bahan bakar 81, (2002) hlm.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Peran pelapukan pada distribusi muatan abu terbang selama benefisiasi triboelektrostatik, Jurnal Bahan Berbahaya, 164 (2009) hlm.683-688.

Konverter Word ke PDF Dikonversi Oleh BCLTechnologies