埋立灰 WOCA の Triboelectrostatic 選鉱 2015

Triboelectrostatic の選鉱

土地充填フライアッシュ

L. ベイカー, A. グプタ, S. Gasiorowski

ST 装置 & 技術 LLC, 101 ハンプトン アベニュー, マサチューセッツ州ニーダム 02494 アメリカ

会議: 2015 石炭灰-の世界 (www.worldofcoalash.org)

キーワード: Triboelectrostatic, 選鉱, フライアッシュ, 埋め立て, 乾燥, 分離, 炭素

抽象的な

20年近くコンクリートのセメント交換用に使用する低炭素製品を製造するために、石炭燃焼フライアッシュの商業的な受入に用いられてきた三保電分離. と 18 区切り記号 12 世界中の石炭火力発電所, ST 装置 & 技術 LLC (イキ) 以上を生成する特許取得済みの静電選別装置が使用されています 15 低炭素製品の百万トン.

日付に, フライアッシュの商業的な慈悲は、排他的に「ステーションの実行」の灰の実行で行われました. 最近の環境法が作り出した, 特定の市場で, 低灰生成の時代にベネフィシファイド灰を供給する必要性. これ, 空の歴史的な灰の埋め立て地にはいくつかの場所での要件と相まって, 歴史的に埋め立て灰を受け入れるためのプロセスを開発する必要性を生み出した.

以前の調査によると飛灰の湿気への露出, 充電機構 triboelectrostatic に影響を与えるその後乾燥し、, 炭素とミネラル粒子が駅灰の実行と経験に反対の極性に充電. いくつかの灰を埋め立て地の埋め立てに乾燥させたの分離効率に及ぼす水分影響を決定するための著者によって実施されてきた研究. 電荷反転は、次の乾燥を経験しました。, 全体的な分離効率は駅灰の新鮮な実行と経験に相当する達成.

Triboelectrostatic 分離効率に及ぼす乾燥灰フィード相対湿度を調べた, 感度は非常に減らされた駅の実行の経験と比較して灰と, プロセス全体のコストを削減.

導入

アメリカの石炭の灰連合 (隔月) 生産の年次調査および石炭灰フライアッシュの使用レポートの間 1966 と 2011, 以上 2.3 10億トンの短いフライアッシュが石炭火力発電ボイラーによって生産されている.1 この金額の約 625 万トンが有益に使われています。, セメント ・ コンクリートの生産のために主. しかし, 残り 1.7+ 10億トンは主に埋め立て地に見られるか、満たされている

インポンドメント. 近年大幅に増加して飛灰中の利用率が新しく生成されます。, 現在のレート付近で 45%, 約 40 フライアッシュの百万トンを毎年処分する続ける. ヨーロッパでの使用率は米国でよりはるかに高いされている中, 飛灰の大量は、埋め立て地や一部の欧州諸国の impoundments で格納されています。.

最近, この破棄された材料の回復の興味は増加しています。, 部分的に高品質フライアッシュ石炭火力発電として生産量の減少の期間中にコンクリートやセメントの生産のための需要のため、世代は、ヨーロッパと北アメリカで減少しています。. このような埋め立て地の長期的な環境への影響についての懸念がこのストアド灰の有効利用アプリケーションを検索するためのユーティリティを求めるも.

土地は灰の質と必要な受入れ

これのいくつかは飛灰を保存可能性があります有益な使用に適した初期出土, 大半のセメントやコンクリートの製造品質基準を満たすためにいくつかの処理が必要になります. 材料は、通常、空気中のダスト生成を回避しながら、取り扱いと圧縮を可能にするために湿っているので, コンクリート生産者は、乾燥粉末としてフライアッシュをバッチ処理する練習を継続したいと思うため、乾燥は、おそらくコンクリートでの使用のための最小限の要件になります. しかし, 灰の化学組成が仕様を満たすことを保証する, 最も顕著な炭素含有量は、損失対点火として測定される (KO します。), より大きな課題である. フライアッシュの使用率が最後に増加したため 20+ 年, ほとんどの「インスペックの灰は有益に使用されています, 品質を灰の処分と. このように, LOI削減は、ユーティリティの没収から回収可能なフライアッシュの大半を利用するための要件になります.

摩擦電気の分離によって LOI 削減

様々な労働者が回収された埋め立ておよび池のフライアッシュのLOI削減のために燃焼技術と浮遊プロセスを使用してきましたが, ST 装置 & 技術 (イキ) その標準的な処理システムを発見した, たての選鉱に使用される長い生成飛灰, 全体的な運用コストを下げ、適切な乾燥と脱凝集後に回収された灰に対しても同様に有効である.

フライアッシュ用STET処理システムの商用アプリケーションへの立ち上げ中, STETの研究者は、乾燥した埋め立て灰の分離をテストしました. この回復された灰は 1 つの驚くべき違い新たに生成された灰に非常に同様に分離: 粒子の帯電は、鉱物に関連して炭素が負の炭素を有する新鮮な灰のそれから逆転した.2 フライアッシュ炭素の静電分離の他の研究者もこの現象を観察しました。.3,4,5

技術概要-フライアッシュ炭素分離

STET カーボンセパレーターの (図 1), 2 つの平行平面電極細い隙間に材料を供給します。. 粒子は、粒子間の接触によって充電 triboelectrically. 正荷電の炭素と負荷電の鉱物 (新たに生成された灰が接液していないと乾燥) 反対の電極に引き付けられる. 粒子が連続的な移動ベルトによって流されているし反対方向に伝達. ベルトの区切り記号の反対の端に各電極に隣接する粒子を動き. 高いベルトの速度も非常に高いスループットを有効に, まで 36 1 つの区切りの時間あたりトン. 小さなギャップ, 高電圧のフィールド, カウンターの現在の流れ, STET 区切り文字の重要な機能は、セルフ クリーニング作用、電極のベルトの精力的な粒子の攪拌. さまざまなプロセス ・ パラメーターを制御することにより, ベルト速度など, ポイントをフィードします。, ・送り, STET プロセス生成の炭素含有量の低い LOI フライアッシュ未満 1.5 宛先 4.5% LOI に至るまでフィードの飛灰から 4% 超える 25%.

イチジク. 1 イキの区切り記号

区切り文字デザインは比較的シンプルでコンパクトです. 処理するために設計された機械 36 1 時間あたりのトンは約 9 m (30 ft。) 長い, 1.5 m (5 ft。) 広い, と 2.75 m (9 ft。) 高. 関連するローラーおよびベルトが唯一の可動部分です。. 電極は、適切な耐久性のある材料で構成され、固定. ベルトは非でできている- 導電性プラスチック. 区切り記号の消費電力は約 1 ベルトを運転する 2 つのモーターの消費電力のほとんどを加工材料のトン当たりキロワット時.

プロセスは完全に乾燥させて, 飛灰以外付加的な材料を必要とせず、廃棄物の水や空気の排出量を生成します。. 回収材料から成っているフライアッシュのポゾラン用混和材としての使用に適したレベルに炭素含有量の減少

コンクリート, 燃料として役に立つ高炭素率. 製品ストリームの両方を使用する、 100% 飛灰の処分の問題を解決.

回復された燃料高炭素の飛灰の値

コンクリート用低炭素製品に加えて, ProAsh ブランド®, STET 分離処理も回復するそうでなければ無駄に未燃炭素カーボン豊富な飛灰の形で, ブランド EcoTherm™. EcoTherm™ 大幅な燃費値は、STET EcoTherm を使用して発電所に簡単に返せます™ 工場で石炭の使用を減らすために戻りシステム. とき EcoTherm™ ユーティリティ ボイラーで焼かれています。, 燃焼エネルギーは高圧に変換されます。 / 高温スチームと石炭と同じ効率で電気に, 通常 35%. 回収熱エネルギーの ST 装置の電気への変換 & 技術 LLC EcoTherm™ リターン システムは競争力のある技術の 2 ~ 3 倍以上低品位熱ボイラー循環温水の形でフィード水システムとしてエネルギーを回収. EcoTherm™ またアルミナ セメント窯のソースとして使用されます。, 長距離の輸送は、通常より高価なボーキサイトの変位. 高炭素 EcoTherm を利用しました。™ 発電所またはセメント窯の灰, 配信の石炭からのエネルギーの回収を最大化します。, 鉱山する必要がある、施設に付加的な燃料を輸送.

イキの漆黒電源ブランドン海岸, SMEPA 第. モロー, NBP Belledune, RWEnpower イースト ・ ヘンドレッド, EDF エネルギー西・ バートン, ・ RWEnpower ・ アベルサウ フライアッシュ工場, 全室に EcoTherm™ 返送システム. システムの基本的なコンポーネントが図で表示されます。 2.

イチジク. 2 EcoTherm™ リターン システム

イキ灰処理設備

制御低 LOI フライアッシュは米国中の 12 の発電所の STET の技術と生産します。, カナダ, イギリス, ポーランド, 韓国. ProAsh® 飛灰は、20 以上の州高速道路当局によって使用するため承認されています。, 他の多くの仕様の機関だけでなく、. ProAsh® アンとカナダ規格協会によって認定されているも 450:2005 ヨーロッパの品質基準. STET 技術を使用して灰処理設備は、表に記載されて 1.

テーブル 1. イキ商業業務

土地の埋め立てから回収された石炭灰

埋め立て地から2つの灰源が得られた: サンプルにある発電所から

イギリス、サンプル B: アメリカ合衆国から. 両方のこれらのサンプルから成っていた大規模なユーティリティ ボイラーで石炭の燃焼灰. 埋め立て地の素材の混在のため, 特定石炭ソースまたは燃焼条件等に関する利用可能な詳細情報はありません。.

間に含まれる STET によって受信されたサンプル 15% と 20% 埋立材料の典型的な水. サンプルも含まれるさまざまな量の大 >1/8 インチ (〜 3 mm) 材料. 炭素の分離のためにサンプルを準備するには, 大きな破片スクリーニングにより除去し、サンプルを乾燥し、炭素選鉱前 deagglomerated. プロセス全体を最適化するために、乾燥/脱凝集のための様々な方法が評価されています. 図に一般的なプロセス フロー シートを発表します。 3.

図 3: プロセス フロー シート

作製した試料の特性が通常のユーティリティ ボイラーから直接入手した飛灰の範囲内に. 区切りフィードと製品の両方の最も関連性の高いプロパティを表にまとめます 2 回収された製品と共に.

炭素の分離

低 loi 社製品の非常に良い回復の STET 摩擦ベルト記号を使用して炭素削減試験結果. 興味深い現象は上記で説明した炭素の充電の反転. この現象は、以前 STET による観測とその他の研究者をされています。, 相対的な仕事関数を変更し、従って接触材料の充電挙動のメカニズムはわからない. 1 つはメカニズムは可溶性イオン ミネラルの再分配を示唆し、

次の表は、ソースBからのサンプルの化学を要約します. ソース A の材料のテストが完了していません.

テーブル 4: 低ロイ灰の灰化学.

強度発現、 20% 含むモルタル中の低LOIフライアッシュの置換 600 ポンド / ヤード3 土地埋め立て灰由来の材料は、新鮮な生産からの材料よりもやや優れたパフォーマンスを示した. 表を参照します。 5 以下に.

テーブル 5: モルタルキューブの圧縮強度.

結論

大きな材料を適当な皮むき後, 乾燥, ・砕, 飛灰は埋め立て地は商品化された STET 摩擦ベルト記号を使用して炭素含有量に減らすことができるユーティリティ プラントから回復. STETシステムの効率は、ボイラ操作および乾燥された埋め立て材料から新鮮に得られる灰に対して本質的に同等である. セパレータ製品は、ほぼ同一の性能特性を持つさらなる満足なしにコンクリート生産での使用に適しています. 埋め立て灰の回収と受益は、「石炭火力発電が発電を削減する中で新鮮な灰」の生産が減少したにもかかわらず、コンクリート生産者に高品質の灰の継続的な供給を提供する. かつ, 環境規制の変化に対応するために埋め立て地から灰を除去する必要がある発電所は、このプロセスを利用して廃棄物の責任をコンクリート生産者にとって貴重な原料に変えることができるでしょう。.

参照

[1]アメリカの石炭灰石炭燃焼生成物と使用統計情報: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]ST内部レポート, 8 月 1995.

[3]李,T.X,. シェーファー, J.L., 禁止, H., Neathery, Jk。, ・ Stencel, Jm. 燃焼フライアッシュの乾燥性受入加工, ユーティリティフライアッシュ上の未燃炭素に関するDOE会議の議事録, 5 月 19 20, ピッツバーグ, PA, 1998.

[4]Baltrus, Jp。, Diehl, Jr。, 宋, Y。, 砂, W. フライアッシュと電荷反転のトライボ電帯分離, 燃料 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M。, Liberti, L, Stencel, J. 三紡電成電化時のフライアッシュ電荷分布における風化の役割, 危険物ジャーナル, 164 (2009) pp.683-688.

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