Beneficiation Triboelectrostatic ของเถ้า Landfilled WOCA 2015

Triboelectrostatic Beneficiation ของ

ที่ดินเต็มไปด้วยเถ้า

L. เบเกอร์, A. คุปตะ, และ S. Gasiorowski

อุปกรณ์ ST & เทคโนโลยี LLC, 101 อเวนิวแฮมพ์ตัน, สปาร์ตาอิลลินอยส์ MA 02494 ประเทศสหรัฐอเมริกา

จัดการประชุม: 2015 โลกของเถ้าถ่านหิน – (www.worldofcoalash.org)

คำสำคัญ: Triboelectrostatic, Beneficiation, เถ้า, Landfilled, แห้ง, แยก, คาร์บอน

บทคัดย่อ

แยก Triboelectrostatic ถูกใช้สำหรับ beneficiation ค้าของเถ้าถ่านหินเผาไหม้ผลิตคาร์บอนต่ำเพื่อใช้แทนปูนซีเมนต์ในคอนกรีตเกือบยี่สิบปี. ด้วย 18 ตัวคั่นใน 12 ถ่านพลังงานทั่วโลก, อุปกรณ์ ST & LLC ของเทคโนโลยี (STET) แยกไฟฟ้าสถิตที่จดสิทธิบัตรได้ถูกใช้ในการผลิตมากกว่า 15 ล้านตันของสินค้าคาร์บอนต่ำ.

ในวัน, beneficiation ค้าของเถ้ามีการดำเนินการเฉพาะบนแห้ง "รันของเถ้า station‿. มีสร้างกฎหมายสิ่งแวดล้อมล่าสุด, ในบางตลาด, ต้องการที่จะจัดหา beneficiated เถ้าในรุ่นเถ้าต่ำ. นี้, ควบคู่ไปกับความต้องการในบางสถานที่ไปยังเว็บไซต์ฝังกลบเถ้าทางประวัติศาสตร์ที่ว่างเปล่า, สร้างความต้องการพัฒนากระบวนการให้เถ้า beneficiate landfilled อดีต.

ศึกษาก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่าแสงของเถ้าความชื้น, และการอบแห้งต่อมาอิทธิพล triboelectrostatic ชาร์จกลไก, ด้วยอนุภาคคาร์บอนและแร่ชาร์จในขั้วตรงข้ามที่มีประสบการณ์การทำงานของสถานีเถ้า. การศึกษาได้ปฏิบัติ โดยผู้เขียนเพื่อดูผลของแสงความชื้นแยกประสิทธิภาพของเถ้าถ่านต่าง ๆ ที่ถูกเรียกคืนจากหลุมฝังกลบ และแห้ง. กลับรายการค่าธรรมเนียมขึ้นต่อการอบแห้ง, แต่โดยรวม ประสิทธิภาพการแยก ทำได้เทียบเท่าที่มีประสบการณ์สดใหม่ในการทำงานของสถานีเถ้า.

มีการตรวจสอบผลกระทบของเถ้าแห้งความชื้นสัมพัทธ์ฟีด triboelectrostatic แยกประสิทธิภาพ, และความไว ลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการที่มีประสบการณ์กับการทำงานของสถานีเถ้า, ลดกระบวนการต้นทุนโดยรวม.

แนะนำ

ความสัมพันธ์ของเถ้าถ่านหินที่อเมริกา (ACAA) การสำรวจประจำปีของการผลิตและการใช้เถ้าถ่านหินรายงานว่า ระหว่าง 1966 และ 2011, ผ่าน 2.3 พันล้านตันสั้นของเถ้าบินได้รับการผลิตโดยหม้อไอน้ำที่ยิงถ่านหิน.1 นี้เป็นจำนวนเงินประมาณ 625 ล้านตันมีการใช้แอ๊บ, ส่วนใหญ่สำหรับการผลิตปูนซีเมนต์และคอนกรีต. อย่างไรก็ตาม, ส่วนเหลือ 1.7+ พันล้านตันส่วนใหญ่พบในหลุมฝังกลบ หรือเต็มไป ponded

impoundments. ในขณะที่อัตราการสร้างใหม่ เถ้าได้เพิ่มขึ้นมากกว่าปีที่ผ่านมาก, ด้วยปัจจุบันราคาใกล้ 45%, ประมาณ 40 ล้านตันของเถ้าไปทิ้งเป็นประจำทุกปี. ในขณะที่อัตราการใช้ประโยชน์ในยุโรปได้รับสูงกว่าในสหรัฐอเมริกา, ปริมาณมากของเถ้ายังถูกเก็บไว้ในหลุมฝังกลบและ impoundments บางประเทศในยุโรป.

เมื่อเร็ว ๆ นี้, ดอกเบี้ยในการกู้คืนวัสดุนี้ตัดจำหน่ายได้เพิ่มขึ้น, บางส่วนเนื่องจากความต้องการสำหรับเถ้าลอยที่มีคุณภาพสูงสำหรับการผลิตคอนกรีตและปูนซีเมนต์ในช่วงระยะเวลาของการผลิตที่ลดลงเป็นถ่านหินผลิตกระแสไฟฟ้าได้ลดลงในยุโรปและอเมริกาเหนือ. ข้อกังวลเกี่ยวกับผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมในระยะยาวของการเพิ่มเติมดังกล่าวยังมีการกระตุ้นให้ยูทิลิตี้เพื่อค้นหาการใช้งานที่เป็นประโยชน์สำหรับเถ้าที่เก็บไว้นี้.

ที่ดินคุณภาพเต็มไปด้วยเถ้าและ BENEFICIATION ที่จำเป็น

ในขณะที่สิ่งนี้เก็บเถ้า อาจจะเหมาะสำหรับใช้ประโยชน์เป็นครั้งแรกขุด, ส่วนใหญ่จะต้องมีการประมวลผลบางมาตรฐานคุณภาพสำหรับปูนซีเมนต์หรือคอนกรีต. เนื่องจากวัสดุได้รับเปียกโดยทั่วไปการเปิดใช้งานการจัดการและกระชับขณะที่หลีกเลี่ยงฝุ่นละอองรุ่น, แห้งอาจจะความต้องการน้อยที่สุดสำหรับใช้ในคอนกรีตเนื่องจากคอนกรีตผู้ผลิตจะต้องทำการฝึกผสมเถ้าเป็นผงแห้ง. อย่างไรก็ตาม, มั่นใจองค์ประกอบทางเคมีของเถ้าตรงตามข้อกำหนด, ปริมาณคาร์บอนที่ถูกวัดเป็นการสูญเสียเมื่อจุดระเบิด (ลอย), เป็นความท้าทายมากขึ้น. เป็นเถ้า ใช้ประโยชน์ได้เพิ่มขึ้นล่าสุด 20+ ปี, most “in-spec‿ ash has been beneficially used, และเถ้าที่มีคุณภาพถูกทิ้ง. ดังนั้น, ลดลอยจะมีความต้องการสำหรับการใช้ประโยชน์ส่วนใหญ่ของเถ้าที่ได้รับคืนจากยูทิลิตี้ impoundments.

ลดลอย โดยแยก TRIBOELECTRIC

ในขณะที่แรงงานต่าง ๆ ได้ใช้เทคนิคการเผาไหม้และลอยกระบวนการสำหรับการกู้คืน landfilled และ ponded เถ้าลอยลด, อุปกรณ์ ST & เทคโนโลยี (STET) พบว่าระบบการประมวลผลมาตรฐาน, ลองใช้ beneficiation ของสดสร้างเถ้า, มีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันในเถ้ากู้คืนหลังจากการอบแห้งที่เหมาะสมและ deagglomeration ที่ลดต้นทุนการดำเนินงานโดยรวม.

During the ramp-up to commercial application of the STET processing system for fly ash, STET นักวิจัยทดสอบการแยกเถ้า landfilled แห้ง. เถ้านี้กู้คืนแยกมากคล้ายเถ้าที่สร้างขึ้นใหม่ มีความแตกต่างแปลกใจที่หนึ่ง: อนุภาคการชาร์จกลับรายจากของสดเถ้ากับคาร์บอนที่ชาร์จลบเกี่ยวกับแร่.2 นักวิจัยอื่น ๆ ของการแยกเถ้าคาร์บอนสถิตยังได้สังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้.3,4,5

เทคโนโลยี – การแยกเถ้าคาร์บอน

ในตัวแยกคาร์บอน STET (รูป 1), วัสดุจะถูกป้อนลงในช่องว่างบาง ๆ ระหว่างสองขั้วไฟฟ้าระนาบขนาน. อนุภาคจะมีค่าบริการตาม interparticle ติดต่อ triboelectrically. คาร์บอนมีประจุบวกและประจุลบแร่ (ในเถ้าที่สร้างขึ้นใหม่ที่ได้ไม่ได้รับเปียก และแห้ง) ที่มีขั้วตรงข้าม. อนุภาคจากนั้นกวาดขึ้น โดยสายพานเคลื่อนต่อเนื่อง และถ่ายทอดในทิศทางตรงข้าม. เข็มขัดย้ายอนุภาคที่ติดกับขั้วต่อปลายตรงข้ามของตัวแยกแต่ละ. ความเร็วสายพานสูงยังช่วยให้ได้สูงมาก, ถึง 36 ตันต่อชั่วโมงบนตัวคั่นเดี่ยว. ช่องว่างขนาดเล็ก, ฟิลด์ไฟฟ้าแรงสูง, ไหลเวียน, ก่อกวนอนุภาคอนุภาคที่แข็งแรงและสะอาดด้วยตนเองการกระทำของสายพานบนขั้วไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติสำคัญของตัวแยก STET. โดยการควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการต่าง ๆ, เช่นความเร็วของสายพาน, กินจุด, และอัตราป้อน, กระบวนการ STET ผลิตเถ้าลอยต่ำที่เนื้อหาคาร์บอนของน้อยกว่า 1.5 ถึง 4.5% จากฟีดบินตั้งแต่ใน LOI จากขี้เถ้า 4% เกินไป 25%.

มะเดื่อ. 1 STET คั่น

การออกแบบแยกเป็นค่อนข้างง่าย และกะทัดรัด. เครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อประมวลผล 36 ตันต่อชั่วโมงคือประมาณ 9 ม (30 ฟุต) ยาว, 1.5 ม (5 ฟุต) กว้าง, และ 2.75 ม (9 ฟุต) สูง. สายพานและลูกกลิ้งที่เกี่ยวข้องมีส่วนที่เคลื่อนที่เท่านั้น. ขั้วไฟฟ้าอยู่นิ่ง และประกอบด้วยวัสดุทนทานอย่างเหมาะสม. เข็มขัดทำจากไม่- พลาสติกนำไฟฟ้า. การใช้พลังงานของตัวแยกเป็น 1 kilowatt-hour ต่อตันของวัสดุกับพลังงานที่ใช้ โดยสองมอเตอร์ขับสายพานการประมวลผล.

กระบวนการจะแห้งทั้งหมด, ต้องไม่มีเนื้อหาเพิ่มเติมนอกเหนือจากเถ้า และผลิตปล่อยน้ำหรืออากาศไม่เสีย. วัสดุกู้คืนประกอบด้วยเถ้าลดคาร์บอนเพื่อใช้เป็นตัวผสม pozzolanic ในระดับ

คอนกรีต, และเศษส่วนคาร์บอนสูงมีประโยชน์เป็นเชื้อเพลิง. มีการใช้ประโยชน์ของผลิตภัณฑ์ทั้งสองแบบ 100% ปัญหาการกำจัดเถ้า.

ค่าเชื้อเพลิงการกู้คืนของเถ้าคาร์บอนสูง

นอกจากผลิตภัณฑ์คาร์บอนต่ำที่ใช้ในคอนกรีต, แบรนด์ชื่อ ProAsh®, กระบวนการแยก STET ยังกู้มิฉะนั้น การสูญเสียคาร์บอนที่เผาไหม้ในรูปของคาร์บอนที่อุดมไปด้วยเถ้า, EcoTherm แบรนด์™. EcoTherm™ มีค่าน้ำมันเชื้อเพลิงที่สำคัญ และสามารถถูกส่งกลับไปโรงไฟฟ้าใช้ STET EcoTherm™ ระบบส่งคืนเพื่อลดการใช้ถ่านหินที่โรงงาน. เมื่อ EcoTherm™ เผาในหม้อไอน้ำประโยชน์, พลังงานจากการเผาไหม้จะถูกแปลงเป็นแรงดันสูง / ไอน้ำอุณหภูมิสูงแล้ว การไฟฟ้าที่ประสิทธิภาพเดียวกันเป็นถ่านหิน, โดยทั่วไป 35%. การแปลงพลังงานความร้อนที่กู้คืนไฟฟ้าในอุปกรณ์เซนต์ & เทคโนโลยี EcoTherm LLC™ ระบบส่งคืนสินค้าเป็นสองถึงสามเท่าสูงกว่าของเทคโนโลยีแข่งที่การกู้คืนพลังงานเป็นอาหารเกรดต่ำความร้อนในรูปของน้ำร้อนซึ่งแพร่กระจายไปยังหม้อไอน้ำระบบน้ำ. EcoTherm™ นอกจากนี้ยังใช้เป็นแหล่งของอลูมินาในเรื่อยมา, แทนที่แร่อะลูมิเนียมแพงกว่าซึ่งโดยปกติจะขนส่งระยะทางไกล. ใช้คาร์บอนสูง EcoTherm™ ทั้ง ในโรงไฟฟ้าหรือมีเตาเผาปูนซีเมนต์เถ้า, เพิ่มการกู้คืนพลังงานจากถ่านหินจัดส่ง, ลดความต้องการเหมือง และขนส่งน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มเติมเพื่ออำนวย.

STET ของอำนาจกาแบรนดอนชายฝั่ง, SMEPA R.D. รุ่งขึ้น, NBP Belledune, ปชม RWEnpower, เบอร์ตันเวสต์พลังงาน EDF, และพืชเถ้า RWEnpower Aberthaw, ทั้งหมดรวม EcoTherm™ กลับระบบ. ส่วนประกอบที่สำคัญของระบบการนำเสนอในรูป 2.

มะเดื่อ. 2 EcoTherm™ ระบบกลับ

STET เถ้า PROCESING สิ่งอำนวยความสะดวก

ควบคุมต่ำลอยเถ้าที่ผลิต ด้วยเทคโนโลยีของ STET ที่สิบสองสถานีไฟฟ้าทั่วสหรัฐอเมริกา, แคนาดา, สหราชอาณาจักร, โปแลนด์, และสาธารณรัฐเกาหลี. ProAsh® เถ้าได้รับการอนุมัติสำหรับการใช้งาน โดยเจ้าหน้าที่ทางหลวงรัฐกว่ายี่สิบ, เช่นเดียวกับหลายหน่วยงานข้อมูลจำเพาะเกี่ยวกับอื่น ๆ. ProAsh® นอกจากนี้ยังได้รับการรับรองภายใต้มาตรฐานแคนาดาสมาคมและ EN 450:2005 คุณภาพมาตรฐานยุโรป. ใช้ STET เทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวกการประมวลผลเถ้าอยู่ในตาราง 1.

ตาราง 1. STET พาณิชย์

เถ้าถ่านหินที่กู้คืนจากการกรอกข้อมูลที่ดิน

สองแหล่งของเถ้าที่ได้จากหลุมฝังกลบ: ตัวอย่าง A จากโรงไฟฟ้าที่อยู่ใน

สหราชอาณาจักรและตัวอย่าง B: จากสหรัฐอเมริกา. ตัวอย่างทั้งสองเหล่านี้ประกอบด้วยเถ้าจากการเผาไหม้ของถ่านหินโดยยูทิลิตี้ขนาดใหญ่หม้อไอน้ำ. เนื่องจาก intermingling ของวัสดุในการฝังกลบ, ไม่มีขอมู้ลเกี่ยวกับเงื่อนไขแหล่งหรือการเผาไหม้ถ่านหินเฉพาะ.

ตัวอย่างที่ได้รับตาม STET อยู่ระหว่าง 15% และ 20% น้ำเป็นเรื่องปกติสำหรับวัสดุ landfilled. ตัวอย่างยังประกอบด้วยจำนวนที่แตกต่างกันของขนาดใหญ่ >1/8 นิ้ว (~ 3 มม.) วัสดุ. การเตรียมตัวอย่างสำหรับการแยกคาร์บอน, เศษขยะขนาดใหญ่ถูกเอาออก โดยการคัดกรอง และตัวอย่างแห้ง และ deagglomerated ก่อนคาร์บอน beneficiation. วิธีการต่าง ๆ สำหรับการอบ แห้ง/deagglomeration จะถูกประเมินเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการโดยรวม. แผ่นไหลกระบวนการทั่วไปจะแสดงในรูป 3.

รูป 3: ผังกระบวนการทำงาน

คุณสมบัติของตัวอย่างที่เตรียมได้ในระยะของเถ้าได้โดยตรงจากหม้อน้ำปกติโปรแกรมอรรถประโยชน์. คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องมากที่สุดทั้งแยกตัวดึงข้อมูลและผลิตภัณฑ์จะถูกสรุปในตาราง 2 พร้อมกับการกู้คืนผลิตภัณฑ์.

แยกคาร์บอน

ทดลองลดคาร์บอนโดยใช้ตัวแยกสายพาน triboelectric STET ส่งผลให้การกู้คืนที่ดีของผลิตภัณฑ์ลอยต่ำ. สังเกตเห็นปรากฏการณ์ที่น่าสนใจคือ การย้อนกลับการชาร์จของคาร์บอนที่กล่าวข้างต้น. ในขณะที่การทำงานนี้ได้นักวิจัยสังเกตก่อนหน้านี้ โดย STET และอื่น ๆ, กลไกที่การเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันการทำงานสัมพันธ์ และติดต่อชาร์จลักษณะการทำงานของวัสดุจึง ไม่เป็นที่เข้าใจ. หนึ่งแนะนำกลไกคือ การกระจายของไอออนที่ละลายบนแร่ และ

following table summarizes the chemistry for samples from source B. Testing on source A material has not been completed.

ตาราง 4: แอชเคมีของเถ้าลอยต่ำ.

พัฒนาความแข็งแรงของการ 20% ทดแทนของเถ้าลอยต่ำในที่ประกอบด้วยปูน 600 ปอนด์ / yd3 showed the material derived from landfilled ash performed somewhat better than material from fresh production. ดูตาราง 5 ด้านล่าง.

ตาราง 5: Compressive strength of mortar cubes.

บทสรุป

หลังจาก scalping ที่เหมาะสมของวัสดุขนาดใหญ่, แห้ง, และ deagglomeration, บินเถ้ากู้คืนจากยูทิลิตี้โรงงานกลบสามารถลดลงในปริมาณคาร์บอนที่ใช้พาณิชย์ STET triboelectric เข็มขัดคั่น. ประสิทธิภาพของระบบ STET จะเท่ากับเป็นหลักสำหรับขี้เถ้าที่ได้จากการดำเนินงานของหม้อไอน้ำและวัสดุแห้ง landfilled สด. แยกจึงเหมาะสำหรับใช้ในการผลิตคอนกรีตโดยไม่ต้อง beneficiation เพิ่มเติมมีประสิทธิภาพเกือบเหมือนคุณสมบัติ. 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. นอกจากนี้, ต้องเอาเถ้าจากหลุมฝังกลบเพื่อตอบสนองกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงจะสามารถใช้กระบวนการในการเปลี่ยนแปลงหนี้สินของเสียเป็นวัตถุดิบมีคุณค่าสำหรับผู้ผลิตคอนกรีต.

อ้างอิง

[1]ผลิตภัณฑ์ของอเมริกันถ่านหินเผาไหม้เถ้าถ่านหินและใช้สถิติ: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]รายงานภายในเซนต์, สิงหาคม 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., บ้าน, H., Neathery, J.K., และ Stencel, เจม. การประมวลผล Beneficiation แห้งของการสันดาปบินเถ้า, การพิจารณาคดีของการประชุม DOE บน Unburned คาร์บอนบนยูทิลิตี้บินเถ้า, อาจ 19 20, พิตส์เบิร์ก, PA, 1998.

[4]Baltrus, เจ, Diehl, J.R., Soong, Y, แซนด์, W. การแยก Triboelectrostatic ของเถ้าบินและการกลับรายการค่าธรรมเนียม, เชื้อ เพลิง 81, (2002) pp. 757-760.

[5]Cangialosi, F, Notarnicola, ม, Liberti, L, Stencel, เจ. บทบาทของการผุกร่อนในการกระจายประจุเถ้าบินระหว่าง triboelectrostatic beneficiation, สมุดรายวันของวัสดุที่เป็นอันตราย, 164 (2009) pp-688.

Word to PDF Converter Converted By BCLTechnologies