Triboelectrostatic Beneficiation van gestorte vliegas WOCA 2015

Tribo-elektrostatische beneficiatie van

Land gevulde vliegas

L. Baker, A. Gupta, en S. Gasiorowski

ST apparatuur & Technologies LLC, 101 Hampton Avenue, Needham MA 02494 VERENIGDE STATEN

CONFERENTIE: 2015 Wereld van kolen Ash- (www.worldofcoalash.org)

TREFWOORDEN: Triboelectrostatic, Beneficiation, Vliegas, Gestort, Gedroogd, Scheiding, Carbon

ABSTRACT

Tribo-elektrostatische scheiding wordt al bijna twintig jaar gebruikt voor de commerciële beneficiatie van kolenverbrandingsvliegas om een koolstofarm product te produceren voor gebruik als cementvervanger in beton. Met 18 scheidingstekens in 12 kolen gestookte centrales over de hele wereld, ST apparatuur & Technology LLC (STET) gepatenteerde elektrostatische scheidingsteken is gebruikt voor de productie van meer dan 15 Miljoen ton van koolstofarme product.

Tot nu toe, Commerciële beneficiatie van vliegas is uitsluitend uitgevoerd op droge "run of station" as. Recente milieuwetgeving heeft geleid tot, in bepaalde markten, een noodzaak om begunstigde as te leveren in tijden van lage asproductie. Dit, gekoppeld aan een verplichting op sommige locaties om historische asstortplaatsen te legen, heeft de noodzaak gecreëerd om een proces te ontwikkelen om historisch gestorte as te begunstigen.

Eerdere studies hebben aangetoond dat de blootstelling van vliegas aan vocht, en het daaropvolgende drogen beïnvloedt het tribo-elektrostatische laadmechanisme, met koolstof- en minerale deeltjes die opladen in de tegenovergestelde polariteit van die ervaren met run of station ash. Studies zijn uitgevoerd door de auteurs om het effect van blootstelling aan vocht op de scheidingsefficiëntie van verschillende as te bepalen die zijn teruggewonnen van stortplaatsen en gedroogd. Na het drogen werd een omkering van de lading ervaren, Maar de algehele scheidingsefficiëntie werd bereikt die gelijkwaardig was aan die van verse stationas.

Het effect van de relatieve vochtigheid van gedroogde asvoer op de tribo-elektrostatische scheidingsefficiëntie werd onderzocht, en de gevoeligheid was sterk verminderd in vergelijking met die ervaren met run of station ash, verlaging van de totale proceskosten.

INTRODUCTIE

De Amerikaanse kolen Ash vereniging (OOA) jaarlijkse enquête van de productie en het gebruik van kolen vliegas meldt dat tussen 1966 en 2011, over 2.3 miljard korte tonnen vliegas zijn geproduceerd door kolengestookte nutsketels.1 Van dit bedrag ongeveer 625 miljoen ton zijn beneficiair gebruikt, vooral voor de productie van cement en beton. Echter, de resterende 1.7+ miljard ton wordt voornamelijk aangetroffen op stortplaatsen of gevulde vijvers

inbeslagnames. Terwijl benuttingsgraad voor vers gegenereerd vliegas zijn aanzienlijk toegenomen in de afgelopen jaren, met de huidige tarieven in de buurt van 45%, ongeveer 40 miljoen ton vliegas blijven jaarlijks worden verwijderd. Terwijl benuttingsgraad in Europa veel hoger dan in de VS zijn, aanzienlijke hoeveelheid vliegas zijn ook opgeslagen in stortplaatsen en opstuwingen in sommige Europese landen.

Onlangs, toegenomen belangstelling voor dit verwijderd materiaal terugkrijgen, gedeeltelijk als gevolg van de vraag naar kwalitatief hoogwaardige vliegas voor beton en cement productie gedurende een periode van verminderde productie als kolen gestookte macht generatie gedaald in Europa en Noord-Amerika. Bezorgdheid over de lange termijn milieueffecten van zulke stortplaatsen zijn ook wordt gevraagd de hulpprogramma's voor het vinden van nuttige toepassingen voor deze opgeslagen ash.

MET LAND GEVULDE ASKWALITEIT EN VEREISTE BENEFICIATIE

Terwijl sommige van deze vliegas opgeslagen kan worden geschikt voor nuttig gebruik zoals oorspronkelijk opgegraven, de overgrote meerderheid vergt een aantal verwerking voldoen aan kwaliteitsnormen voor cement of beton productie. Omdat het materiaal meestal is bevochtigd om hantering en verdichting mogelijk te maken en tegelijkertijd stofontwikkeling in de lucht te voorkomen, Drogen zal waarschijnlijk een minimale vereiste zijn voor gebruik in beton, omdat betonproducenten de praktijk van het batchen van vliegas als een droog poeder willen voortzetten. Echter, ervoor zorgen dat de chemische samenstelling van de as voldoet aan de specificaties, met name het koolstofgehalte, gemeten als verlies bij ontsteking; (LOI), is een grotere uitdaging. Omdat het gebruik van vliegas in de laatste tijd is toegenomen 20+ jaar, De meeste "in-spec" as is nuttig gebruikt, en de as van de uit hoogwaardige verwijderd. Dus, LOI-reductie zal een vereiste zijn voor het gebruik van de overgrote meerderheid van vliegas die kan worden teruggewonnen uit opstuwingen van nutsvoorzieningen.

VERMINDERING VAN DE LOI DOOR TRIBO SCHEIDING

Terwijl verschillende werknemers verbrandingstechnieken en flotatieprocessen hebben gebruikt voor LOI-reductie van teruggewonnen gestorte en gevijverde vliegas, ST apparatuur & Technologieën (STET) heeft ontdekt dat zijn standaard verwerkingssysteem, lang gebruikt voor beneficiation van vers gegenereerd vliegas, is even effectief op teruggewonnen as na geschikte droging en deagglomeratie tegen lagere totale bedrijfskosten.

Tijdens de opstart naar commerciële toepassing van het STET-verwerkingssysteem voor vliegas, STET-onderzoekers testten de scheiding van gedroogde gestorte as. Deze herstelde ash gescheiden zeer ook naar vers gegenereerde ash met een verrassende verschil: De deeltjeslading werd omgekeerd van die van verse as met de koolstoflading negatief ten opzichte van het mineraal.2 Andere onderzoekers van elektrostatische scheiding van vliegaskoolstof hebben dit fenomeen ook waargenomen.3,4,5

TECHNOLOGIE-OVERZICHT-VLIEGAS CARBON SCHEIDING

In het STET koolstof scheidingsteken (Figuur 1), materiaal wordt ingevoerd in de dunne kloof tussen twee parallelle vlakke elektroden. De deeltjes triboelectrically betalen door interparticle contact. De positief geladen koolstof en het negatief geladen mineraal (in vers gegenereerde as dat niet is bevochtigd en gedroogd) zich aangetrokken voelen tot tegenover elektroden. De deeltjes worden vervolgens opgeveegd door een continue bewegende gordel en overgebracht in tegengestelde richtingen. De band beweegt de deeltjes grenzend aan elke elektrode naar de tegenovergestelde einden van het scheidingsteken. De gordel van de hoge snelheid maakt het ook mogelijk zeer hoge doorvoercapaciteit, tot 36 ton per uur op een enkele scheidingsteken. De kleine opening, hoogspanning veld, stroom van de teller, krachtige deeltje-deeltje agitatie en zelfreinigend actie van de gordel op de elektroden zijn de essentiële kenmerken van het STET-scheidingsteken. Door het beheersen van diverse procesparameters, zoals riem snelheid, feed punt, en diervoeders tarief, het STET-proces produceert lage LOI vliegas op koolstofgehalte van minder dan 1.5 Aan 4.5% in al het voeder vliegen as variërend in LOI van 4% tot meer dan 25%.

Fig. 1 STET scheidingsteken

Het scheidingsteken ontwerp is relatief eenvoudig en compact. Een machine die is ontworpen voor het verwerken van 36 ton peruur is ongeveer 9 m (30 ft.) lange, 1.5 m (5 ft.) breed, en 2.75 m (9 ft.) hoge. De riem en de bijbehorende rollen zijn de enige bewegende delen. De elektroden zijn stationaire en bestaat uit een op de juiste manier duurzaam materiaal. De riem is gemaakt van non- geleidende kunststof. Het scheidingsteken voor het stroomverbruik is over 1 kilowattuur per ton materiaal verwerkt met het merendeel van het energieverbruik door twee motoren rijden de gordel.

Het proces is volledig droog, vereist geen extra materialen dan de vliegas en produceert geen afval water of lucht emissies. De teruggewonnen materialen bestaan uit vliegas die in koolstofgehalte is gereduceerd tot niveaus die geschikt zijn voor gebruik als puzzolaanbijmenging in

beton, en een hoge koolstof fractie nuttig als brandstof. Gebruik van beide stromen product biedt een 100% oplossing voor vliegas verwijdering problemen.

HERSTELDE BRANDSTOF WAARDE VAN HIGH-CARBON VLIEGAS

Naast de koolstofarme product voor gebruik in beton, merk genoemd ProAsh®, de scheiding van STET verwerken ook herstelt anders verspild onverbrande koolstof in de vorm van vliegas koolstof-rijke, merknaam EcoTherm™. EcoTherm™ heeft aanzienlijke brandstof waarde en kunnen gemakkelijk worden teruggebracht naar de elektrische elektriciteitscentrale met behulp van de EcoTherm STET™ Systeem te verminderen van het gebruik van steenkool in de fabriek. Wanneer EcoTherm™ wordt verbrand in de ketel utility, de energie uit de verbranding wordt omgezet in hoge druk / hoge temperatuur stoom en vervolgens naar elektriciteit op de dezelfde efficiëntie als kolen, meestal 35%. De omzetting van de teruggewonnen thermische energie in elektriciteit in ST Equipment & Technologie LLC EcoTherm™ Systeem is twee tot drie keer hoger dan die van de concurrerende technologie waar de energie wordt teruggewonnen als laagwaardige warmte in de vorm van warm water, die wordt verspreid aan de ketel feed watersysteem. EcoTherm™ wordt ook gebruikt als bron van aluminiumoxide in cementovens, het verplaatsen van de duurdere bauxiet die meestal over lange afstanden wordt vervoerd. Met behulp van de hoge koolstof EcoTherm™ as een elektriciteitscentrale of een cement-oven, maximaliseert de terugwinning van energie uit de geleverde steenkool, verminderen van de behoefte aan de mijne en het vervoer van extra brandstof tot de faciliteiten.

STET's Raven Power Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, Netwerkopstartprogramma Belledune, RWEnpower Didcot, EOF energie West Burton, en RWEnpower Aberthaw vliegas planten, alle zijn voorzien van EcoTherm™ Retour systemen. Essentiële componenten van het systeem worden gepresenteerd in figuur 2.

Fig. 2 EcoTherm™ Systeem weer

STET ASH VERWERKINGSPROCEDURE FACILITEITEN

Gecontroleerde lage LOI vliegas wordt geproduceerd met STET van technologie bij twaalf centrales in de VS, Canada, het Verenigd Koninkrijk, Polen, en de Republiek Korea. ProAsh® vliegas is goedgekeurd voor gebruik door meer dan twintig staat snelweg autoriteiten, Naast heel veel andere agentschappen van de specificatie. ProAsh® is ook gecertificeerd onder Canadian Standards Association en EN 450:2005 kwaliteitsnormen in Europa. Ash verwerkingsinstallaties met behulp van STET technologie staan in tabel 1.

Tabel 1. STET commerciële activiteiten

KOOLAS TERUGGEWONNEN UIT LANDVULLINGEN

Twee bronnen van as werden verkregen uit stortplaatsen: monster A van een elektriciteitscentrale in

het Verenigd Koninkrijk en steekproef B: uit de Verenigde Staten. Beide monsters bestonden uit as afkomstig van de verbranding van bitumineuze steenkool door grote nutsketels. Als gevolg van de vermenging van materiaal in de stortplaatsen, Er is geen verdere informatie beschikbaar betreffende specifieke kolen bron of verbranding.

De monsters door STET tussen ontvangen 15% en 20% water zoals typisch is voor gestort materiaal. De monsters bevatten ook verschillende hoeveelheden grote >1/8 inch (~3 mm) materiaal. Ter voorbereiding van de monsters van koolstof scheiding, het grote puin werd verwijderd door screening en de monsters dan gedroogd en deagglomerated voorafgaand aan koolstof beneficiation. Verschillende methoden voor drogen/deagglomeratie worden geëvalueerd om het totale proces te optimaliseren. Een algemeen processtroomschema wordt weergegeven in figuur 3.

Figuur 3: Processtroomschema

De eigenschappen van de bereide monsters waren goed binnen het bereik van de vliegas rechtstreeks verkregen normale hulpprogramma ketels. De meest relevante eigenschappen voor zowel het scheidingsteken feeds en de producten zijn samengevat in tabel 2 samen met de herstelde product.

KOOLSTOF SCHEIDING

Koolstofreductieproeven met behulp van de STET tribo-elektrische bandscheider resulteerden in een zeer goede terugwinning van producten met een lage LOI. De interessante verschijnselen die werden waargenomen, waren de omkering van het opladen van de hierboven besproken koolstof. Hoewel dit gedrag eerder is waargenomen door STET en andere onderzoekers, Het mechanisme dat de relatieve werkfuncties en dus het contactlaadgedrag van het materiaal verandert, wordt niet begrepen. Een voorgesteld mechanisme is de herverdeling van oplosbare ionen op het mineraal en

volgende tabel geeft een overzicht van de chemie voor monsters van bron B. Testen op bron A-materiaal is niet voltooid.

Tabel 4: Aschemie van lage LOI-as.

Sterkte ontwikkeling van een 20% vervanging van de lage LOI-vliegas in een mortel met 600 Pond / Yd3 toonde aan dat het materiaal afkomstig van gestorte as iets beter presteerde dan materiaal uit verse productie. Zie tabel 5 Hieronder.

Tabel 5: Druksterkte van mortelblokjes.

CONCLUSIES

Na het geschikte scalperen van groot materiaal, Drogen, en deagglomeratie, vliegas verhaald hulpprogramma plant stortplaatsen kunnen worden verminderd in het gehalte aan koolstof met behulp van het gecommercialiseerde STET tribo riem scheidingsteken. Het rendement van het STET-systeem is in wezen gelijk voor as die vers is verkregen uit ketelbewerkingen en gedroogd gestort materiaal. Het separatorproduct is geschikt voor gebruik in betonproductie zonder verdere beneficiatie met bijna identieke prestatie-eigenschappen. De terugwinning en beneficiatie van gestorte as zal zorgen voor een continue aanvoer van hoogwaardige as voor betonproducenten, ondanks de verminderde productie van "verse" as, omdat kolengestookte nutsbedrijven de productie verminderen. Bovendien, Energiecentrales die as van stortplaatsen moeten verwijderen om aan veranderende milieuvoorschriften te voldoen, kunnen het proces gebruiken om een aansprakelijkheid voor afvalproducten te veranderen in een waardevolle grondstof voor betonproducenten.

VERWIJZINGEN

[1]Producten van de Amerikaanse kolen Ash kolen verbranding en gebruik statistieken: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]ST intern rapport, Augustus 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Verbod, H., Neathery, J.K., en Stencel, J.M. Droge beneficiatieverwerking van verbrandingsvliegas, Proceedings van de DOE-conferentie over onverbrande koolstof op vliegas van nutsbedrijven, Mei 19 20, Pittsburgh, Pa, 1998.

[4]Baltrus (Baltrus), J.P., Diehl, J.R., Soong, Y., Sands, W. Tribo-elektrostatische scheiding van vliegas en ladingsomkering, Brandstof 81, (2002) blz.757-762.

[5]Cangialosi Cangialosi, F., Notarnicola (Notarnicola), M., Liberti Liberti, L, Stencel, J. De rol van verwering op de verdeling van de vliegaslading tijdens tribo-elektrostatische beneficiatie, Tijdschrift voor gevaarlijke stoffen, 164 (2009) blz.683-688.

Word naar PDF Converter Geconverteerd door BCLTechnologies