Triboelectrostatic beneficiamento de cinza de mosca depositados WOCA 2015

Beneficiamento triboeletrostático de

A terra encheu a cinza de mosca

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

ST equipamentos & Technologies, LLC, 101 Avenida de Hampton, MA de Needham 02494 ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA

CONFERÊNCIA: 2015 Mundo de cinzas de carvão – (www.worldofcoalash.org)

PALAVRAS-CHAVE: Triboelectrostatic, Beneficiamento, Cinza de mosca, Depositadas aterros, Secado, Separação, Carbono

RESUMO

A separação triboeletrostática foi usada para o beneficiamento comercial da cinza de mosca da combustão de carvão para produzir um produto do baixo carbono para o uso como uma recolocação do cimento no concreto por quase vinte anos. Com 18 separadores em 12 usinas a carvão em todo o mundo, ST equipamentos & Do tecnologia LLC (SSE3) separador eletrostático patenteado tem sido usado para produzir sobre 15 Milhões de toneladas de produto de baixo carbono.

Até à data, beneficiamento comercial de cinzas de mosca foi realizada exclusivamente em seco "Run of Station ‿ Ash. A recente legislação ambiental criou, em certos mercados, a necessidade de fornecer cinzas beneficiadas em tempos de baixa geração de cinzas. Isto, juntamente com um requisito em alguns locais para esvaziar locais de aterro de cinzas históricas, criou a necessidade de desenvolver um processo de beneficiar as cinzas historicamente.

Estudos prévios demonstraram que a exposição de cinzas de mosca à humidade, e subsequente secagem influencia o mecanismo de carregamento triboeletrostático, com o carbono e as partículas minerais que carregam na polaridade oposta àquela experimentada com funcionamento da cinza da estação. Estudos têm sido realizados pelos autores para determinar o efeito da exposição à umidade sobre a eficiência de separação de várias cinzas que foram recuperados de aterros sanitários e secos. A reversão da carga foi experimentada depois da secagem, Mas a eficiência total da separação foi alcançada equivalente àquela experimentada com funcionamento fresco da cinza da estação.

O efeito da umidade relativa da alimentação de cinzas secas na eficiência de separação triboeletrostática foi examinado, e sensibilidade foi muito reduzida em comparação com a que experimentou com a corrida de cinzas estação, reduzindo os custos gerais do processo.

INTRODUÇÃO

A associação de cinzas de carvão americana (ACAA) pesquisa anual da produção e utilização de cinzas volantes de carvão relata que entre 1966 e 2011, sobre 2.3 bilhões de toneladas curtas de cinzas de mosca foram produzidos por caldeiras a carvão de utilidade.1 Deste montante aproximadamente 625 milhões de toneladas foram usadas beneficamente, principalmente para a produção de cimento e concreto. No entanto, o restante 1.7+ bilhões de toneladas são encontrados principalmente em aterros ou preenchido ponded

represamentos. Enquanto as taxas de utilização para recém gerado cinzas volantes aumentaram consideravelmente nos últimos anos, com as taxas atuais perto 45%, aproximadamente 40 milhões de toneladas de cinzas volantes continuam a ser escoados anualmente. Enquanto as taxas de utilização na Europa tem sido muito maiores do que nos EUA., volumes consideráveis de cinza de mosca também foram armazenados em aterros e represamentos em alguns países europeus.

Recentemente, o interesse em recuperar este material descartado aumentou, parcialmente devido à demanda por cinzas volantes de alta qualidade para a produção de concreto e cimento durante um período de redução da produção como o poder de carvão geração diminuiu na Europa e América do Norte. Preocupações sobre o impacto ambiental a longo prazo de tais aterros também estão solicitando utilitários para encontrar aplicações de uso benéfico para esta armazenado cinza.

QUALIDADE DE CINZAS DE TERRA PREENCHIDA E BENEFICIAMENTO NECESSÁRIO

Enquanto algumas dessas cinzas de mosca armazenadas podem ser adequadas para uso benéfico como inicialmente escavado, a grande maioria exigirá algum processamento para cumprir padrões de qualidade para a produção do cimento ou do concreto. Uma vez que o material tem sido tipicamente molhado para permitir a manipulação e compactação, evitando a geração de poeira aérea, a secagem será provavelmente uma exigência mínima para o uso no concreto desde que os produtores concretos quererá continuar a prática da cinza de mosca de lotes como um pó seco. No entanto, assegurando a composição química das cinzas atende às especificações, mais notavelmente o teor de carbono medido como perda de ignição (KO.), é um desafio maior. Como a utilização de cinzas de mosca aumentou no último 20+ anos, mais "em-spec ‿ Ash foi beneficialmente utilizado, e as cinzas de qualidade descartadas. Assim, A redução de Loi será uma exigência para utilizar a maioria vasta da cinza de mosca recuperável dos represamentos da utilidade.

REDUÇÃO DE LOI POR SEPARAÇÃO TRIBOELÉTRICA

Enquanto vários trabalhadores usaram técnicas de combustão e processos de flotação para a redução de LOI de cinzas de mosca em aterro e ponded recuperados, ST equipamentos & Tecnologias (SSE3) constatou que o seu sistema de processamento padrão, usado por muito tempo para o beneficiamento da cinza de mosca recentemente gerada, é igualmente eficaz na cinza recuperada após a secagem e a desaglomeração apropriadas em uns custos de funcionamento totais mais baixos.

Durante a rampa-até a aplicação comercial do sistema de processamento de STET para a cinza de mosca, Pesquisadores do STET testaram a separação de cinzas secas em aterro. Esta cinza recuperada separou-se muito similarmente à cinza recentemente gerada com uma diferença surpreendente: o carregamento de partículas foi revertido do que de cinzas frescas com o negativo de carga de carbono em relação ao mineral.2 Outros pesquisadores de separação eletrostática de carbono de cinzas de mosca também observaram este fenômeno.3,4,5

VISÃO GERAL DA TECNOLOGIA – SEPARAÇÃO DE CARBONO CINZA DE MOSCA

No separador de carbono STET (Figura 1), material é alimentado na abertura fina entre dois elétrodos planares paralelas. As partículas triboelectrically são cobradas pelo contato interpartícula. O carbono carregado positivamente e negativamente carregado mineral (no recém gerada cinzas que não foi molhada e secada) são atraídas pelo lado oposto de eletrodos. As partículas são então arrastadas por uma correia em movimento contínua e veiculadas em direções opostas. A correia move as partículas adjacentes de cada eletrodo em direção a lados opostos do separador. A velocidade de cintura alta também permite que a quantidade do altíssima, até 36 toneladas / hora em um único separador. O pequeno espaço, campo de alta tensão, fluxo de corrente do contador, agitação vigorosa da partícula-partícula e auto-limpeza ação do cinto sobre os eletrodos são as características essenciais do separador STET. Controlando vários parâmetros de processo, tais como a velocidade da correia, ponto de alimentação, e taxa de alimentação, o processo STET produz a cinza de mosca LOI baixa conteúdo de carbono de menos de 1.5 Para 4.5% das cinzas de mosca alimentação variando em LOI de 4% para mais 25%.

Fig.. 1 STET separador

O projeto do separador é relativamente simples e compacto. Uma máquina projetada para processar 36 toneladas / hora são aproximadamente 9 m (30 ft.) longo, 1.5 m (5 ft.) ampla, e 2.75 m (9 ft.) alta. O cinto e rolos associados são as únicas partes móveis. Os eletrodos são estacionários e composto de um material durável apropriadamente. O cinto é feito de não- plástico condutor. Consumo de potência do separador é sobre 1 quilowatt-hora por tonelada de material processado com maior parte da energia consumida por dois motores dirigindo o cinto.

O processo é totalmente seco, Não requer nenhum material adicional que não seja a cinza de mosca e produz sem emissões resíduos de água ou ar. Os materiais recuperados consistem na cinza de mosca reduzida no índice de carbono aos níveis apropriados para o uso como uma mistura pozolanic em

Concreto, e uma fração de carbono elevado, úteis como combustível. Utilização de ambos os fluxos de produto fornece um 100% solução para problemas de eliminação de cinzas volantes.

VALOR DE COMBUSTÍVEL RECUPERADO DA CINZA DE MOSCA DE ALTO TEOR DE CARBONO

Além do produto de baixo carbono para uso em concreto, marca chamada ProAsh®, a separação da STET processar também recupera senão perdido carbono unburned sob a forma de cinza de mosca rico em carbono, marca EcoTherm™. EcoTherm™ tem valor significativo de combustível e facilmente pode ser retornado para a usina de energia elétrica usando a STET EcoTherm™ Sistema de retorno para reduzir o uso de carvão na planta. Quando EcoTherm™ é queimada na caldeira do utilitário, a energia de combustão é convertida para alta pressão / vapor de alta temperatura e em seguida a eletricidade com a mesma eficiência como carvão, Normalmente 35%. A conversão da energia térmica recuperada para a electricidade no equipamento ST & Technology LLC EcoTherm™ Sistema de retorno é duas a três vezes maior do que a tecnologia competitiva, onde a energia é recuperada como água sistema de alimentação de baixa qualidade calor sob a forma de água quente que é distribuída para a caldeira. EcoTherm™ também é usado como fonte de alumina em fornos de cimento, deslocando a bauxita mais cara que normalmente é transportado a longas distâncias. Utilizando o carbono elevado EcoTherm™ cinzas de uma planta de poder ou um forno de cimento, maximiza a recuperação de energia a carvão entregues, reduzindo a necessidade para o meu e o combustível adicional para as facilidades de transporte.

STET ' s Raven Power Brandon Shores, RD SMEPA. Amanhã, Belledune NBP, RWEnpower Didcot, FED energia ocidental Burton, e plantas de cinza de mosca RWEnpower Aberthaw, Todos incluem EcoTherm™ Sistemas de retorno. Os componentes essenciais do sistema são apresentados na figura 2.

Fig.. 2 EcoTherm™ Sistema de retorno

STET ASH RESERVARÃO INSTALAÇÕES

Controlada baixa cinza de mosca LOI é produzida com tecnologia do STET em doze centrais durante todo os E.U., Canadá, Reino Unido., Polônia, e a República da Coreia. ProAsh® cinza de mosca foi aprovada para uso por mais de vinte autoridades do estado da estrada, assim como muitas outras agências de especificação. ProAsh® também foi certificado sob Canadian Standards Association e EN 450:2005 padrões de qualidade na Europa. Instalações de processamento de cinza usando tecnologia STET estão listadas na tabela 1.

Tabela 1. STET operações comerciais

CINZAS DE CARVÃO RECUPERADAS DE ATERROS SANITÁRIOS

Duas fontes de cinzas foram obtidas a partir de aterros sanitários: amostra A de uma usina localizada em

Reino Unido e a amostra B: dos Estados Unidos. Ambas as amostras consistiam de cinzas da combustão de carvão betume por grandes caldeiras de utilidade. Devido à mistura de material nos aterros sanitários, não há mais informações disponíveis sobre condições específicas de origem de carvão ou combustão.

As amostras recebidas pelo STET contidas entre 15% e 20% água como é típico para o material aterro. As amostras também continham quantidades variadas de grandes >1/8 polegadas (~3 mm) Material. Para preparar as amostras para separação de carbono, os grandes detritos foram removidos por triagem e as amostras então secas e desagglomeradas antes da beneficiada por carbono. Vários métodos de secagem/desagregação estão sendo avaliados para otimizar o processo geral. Uma folha de fluxo de processo geral é apresentada na Figura 3.

Figura 3: Folha de fluxo de processo

As propriedades das amostras preparadas estavam bem dentro da faixa de cinzas de mosca obtidas diretamente de caldeiras de utilidade normal. As propriedades mais relevantes tanto para os alimentos separadores quanto para os produtos são resumidas na Tabela 2 juntamente com produto recuperado.

SEPARAÇÃO DE CARBONO

Ensaios de redução de carbono usando o separador do cinturão triboelétrico STET resultaram em uma recuperação muito boa do produto LOI baixo. Os fenômenos interessantes observados foi a inversão da carga do carbono discutido acima. Embora esse comportamento tenha sido observado anteriormente pelo STET e outros pesquisadores, o mecanismo que muda as funções relativas de trabalho e, portanto, o comportamento de carregamento de contato do material não é compreendido. Um mecanismo sugerido é a redistribuição de íons solúveis no mineral e

seguir tabela resume a química para amostras da fonte B. Testes na fonte Um material não foi concluído.

Tabela 4: Química de cinzas de cinzas baixas loi.

Desenvolvimento de força de um 20% substituição das cinzas de mosca loi baixo em um morteiro contendo 600 Lb / Yd3 mostrou o material derivado de cinzas aterros realizados um pouco melhor do que o material de produção fresca. Consulte a tabela 5 abaixo.

Tabela 5: Força compressiva dos cubos de argamassa.

CONCLUSÕES

Após escalpelamento adequado de material grande, Secagem, e desagglomeração, cinzas de mosca recuperadas de aterros de plantas elétricas podem ser reduzidas em teor de carbono usando o separador de correia triboelétrica STET comercializado. A eficiência do sistema STET é essencialmente equivalente às cinzas obtidas recentemente a partir de operações de caldeiras e material seco aterro sanitário. O produto separador é adequado para uso na produção de concreto sem maiores beneficiamentos com propriedades de desempenho quase idênticas. A recuperação e o beneficiamento de cinzas aterros sanitários fornecerão um fornecimento contínuo de cinzas de alta qualidade para os produtores de concreto, apesar da produção reduzida de cinzas "frescas‿ à medida que as concessionárias a carvão reduzem a geração. Além disso, usinas que precisam remover cinzas de aterros sanitários para atender às mudanças nas normas ambientais poderão utilizar o processo para alterar a responsabilidade de um produto de resíduo em uma matéria-prima valiosa para produtores de concreto.

REFERÊNCIAS

[1]Produtos de combustão de carvão de cinzas de carvão americana e estatísticas de uso: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]Relatório interno de ST, Agosto 1995.

[3]Li Li,T.X,. Schaefer, J.l., Ban, H., Neathery, Jk., e Stencel, J.m. Processamento de beneficiamento seco de cinzas de mosca de combustão, Procedimentos da Conferência do DOE sobre carbono não queimado em cinzas de mosca de utilidade, Maio 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.p., Diehl, Jr., Soong, Y., Areias, W. Separação triboelestrática de cinzas de mosca e reversão de carga, Combustível 81, (2002) pp.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. O papel do intemperismo na distribuição de cargas de cinzas de mosca durante o benefício triboeletrático, Revista de Materiais Perigosos, 164 (2009) pp.683-688.

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