Трибоэлектростатический обогащения земли заполнены и заданный золы

Препринт- статьи опубликованы в ACAA золы на работе, Выпуск II 2015

Трибоэлектростатический обогащения

Земля заполнены и понденный Fly Ash

Льюис Бейкер, Abhishek Гупта, Стивен Гонсиоровский, и Фрэнк Грач

Ассоциация американских угля золы (ACAA) ежегодный обзор производства и использования угольной летучей золы сообщает, что между 1966 и 2011, над 2.3 миллиард коротких тонн летучей золы были произведены угольных коммунальных котлов.1 Это составляет примерно 625 было выгодно использовали млн тонн, главным образом для производства цемента и бетона. Однако, оставшиеся 1.7+ миллиард тонн находятся главным образом на свалках или заполнены заданный водохранилищах. Хотя коэффициент для свежей золы значительно возросли за последние годы, с текущим расценкам вблизи 45%, примерно 40 миллионов тонн золы по-прежнему ликвидироваться ежегодно. В то время как показатели использования в Европе были намного выше, чем в США, значительные объемы золы также были сохранены на свалках и водохранилищах в некоторых европейских странах.

Недавно, возрос интерес к восстановления удален материал, частично из-за спроса на высокое качество зольной для производства бетона и цемента в период сокращения производства как угольных электростанций генерации снизилось в Европе и Северной Америке. Опасения по поводу долгосрочного воздействия на окружающую среду таких полигонов также заставляют утилиты найти выгодное использование приложений для этой хранимой золы.

ЗАПОЛНЕННЫЕ ЗОЛЫ КАЧЕСТВА И НЕОБХОДИМОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ

Хотя некоторые из этого хранится летучей золы может быть выгодно использовать первоначально раскопки, Подавляющее большинство потребует некоторой обработки для удовлетворения стандартов качества для цемента или производство бетона. Так как материал был обычно увлажненный, чтобы включить обработку и сжатие избегая воздухе пыли, сушки и deagglomeration является необходимым требованием для использования в бетоне, поскольку конкретные производители захотят продолжить практику пакетирования мухи золы, как сухой, мелкодисперсный порошок. Однако, обеспечивая химический состав золы соответствует спецификациям, в первую очередь содержание углерода измеряется как потеря при воспламенении (LOI), является более проблемой. Как зола использования увеличилась в последние 20+ лет, Большинство «спец» золы благотворно использовались, и утилизации золы-качество. Таким образом, LOI сокращение будет требование для использования подавляющее большинство золы уноса, извлекаемые из утилиты водохранилищах.

LOI СОКРАЩЕНИЕ TRIBOELECTRIC РАЗДЕЛЕНИЯ

В то время как другие исследователи использовали методы сжигания и процессы флотации для сокращения LOI восстановленные складируемых и заданный летучей золы, Оборудование ST & Технологии (СТЕТ) было установлено, что ее уникальный Трибоэлектростатический пояса разделение системы, Лонг, используется для обогащения свежезаваренным генерируется золы, эффективна также на восстановленные золы после подходит сушки и смачивание.

STET исследователи протестировали Трибоэлектростатический разделения поведение сушеные складируемых золы из нескольких золы свалки в Америке и Европе. Этот восстановленный золы, очень подобно разделены для недавно созданного золы с одним удивительным отличием: зарядки частиц было отменено, свежие золы с углеродом, зарядки негативным по отношению к минеральным.2 Другие исследователи электростатической сепарации золы углерода также наблюдали это явление.3,4,5 Полярность трибоэлектростатического сепаратора STET может быть легко скорректирована, чтобы позволить отторжение отрицательно заряженного углерода из высушенных свалок источников золы летучей мухи. Никаких специальных изменений в конструкции или элементах управления сепаратора для размещения этого явления не требуется.

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ – РАЗДЕЛЕНИЯ ЗОЛЫ УГЛЕРОДА

В сепараторе Стет углерода (Рисунок 1), материал подается в тонких разрыв между двух параллельных плоские электроды. Частицы заряжаются triboelectrically interparticle контакты. Положительно заряженные углерода и отрицательно заряженный минеральных (в недавно созданный пепла, что не намочить и высушить) привлекает напротив электродов. Частицы затем сметены движущихся ленточная и передал в противоположных направлениях. Пояса перемещает частицы, прилегающих к каждый электрод на противоположных концах разделителя. Высокая скорость позволяет также очень высокой производительностью, до 36 тонн в час на один сепаратор. Небольшой зазор, поле высокого напряжения, противотока, энергичные частицы частицы агитации и самоочищения действия пояса на электродах являются критическими чертами

Препринт- статьи опубликованы в ACAA золы на работе, Выпуск II 2015

сепаратора STET. Контролируя различных параметров процесса, Например, скорость ленты, кормить точки, и скорость подачи, Стет процесс производит низкой LOI золы на содержание углерода менее 1.5 Кому 4.5% от подачи золы, начиная в LOI от 4% для более 25%.

Инжир. 1 Обработка сепаратора STET высушена, складируемых золы

Сепаратор дизайн является относительно простой и компактный. Машина, предназначенная для обработки 40 тонн в час составляет примерно 30 ft. (9 М.) длинный, 5 ft. (1.5 М.) широкий, и 9 футов, m (2.75 М.) высокая. Пояса и связанные ролики являются только движущихся частей. Электроды, стационарные и состоит из должным образом прочного материала. Ремень выполнен из непроводящего пластика. Потребляемая мощность сепаратора является о 1 киловатт-час на тонну материала, обработанных с большей мощности, потребляемой двумя моторами, приводной ремень.

Этот процесс является полностью сухой, требует без дополнительных материалов, отличных от летучей золы и производит без выбросов отходов воды или воздуха. Восстановленные материалы состоят из летучей золы, снижение содержания углерода до уровня, пригодного для использования в качестве пуццолановых добавка в бетон, и небольшая высоким содержанием углерода, полезны в качестве топлива. Использование обоих потоков продукции обеспечивает 100% решение проблем утилизации золы уноса.

ПРОАШ® RECOVERED FROM LAND FILLS

Были получены четыре источника золы из мусорных свалок: образец А с электростанции, расположенной в Соединенном Королевстве, и образцы B, C, и D от Соединенных Штатов Америки. Все эти образцы состояла из золы от сжигания каменного угля в больших котлоагрегаты. Из-за смешения материала в мусорные свалки, никакой дополнительной информации о конкретных угля источник или сгорания условий.

Образцы, полученные Стет, содержащиеся между 15% и 27% Вода как это типично для складируемых материалов. Образцы также содержит различное количество крупных >1/8 дюйм (~ 3 мм) материал. Подготовить образцы для разделения углерода, большие мусора был снят скрининг и образцы затем сушат и deagglomerated до обогащения углерода. В пилотном масштабе было оценено несколько методов сушки/диагломерации в целях оптимизации общего процесса. STET выбрала проверенную в промышленном объеме, система обработки корма, которая предлагает одновременную сушку и деагломерацию, необходимую для эффективного электростатического разделения. Общий процесс технологическая карта представлена на рисунке 2.

Препринт- статьи опубликованы в ACAA золы на работе, Выпуск II 2015

Рисунок 2: Диаграмма потока процесса

Свойства подготовлены образцы были хорошо в пределах диапазона летучей золы, получены непосредственно от нормальных котлоагрегаты. В таблице приводятся наиболее релевантные свойства для разделителя кормов и продуктов 2 Наряду с восстановленных продукт.

РАЗДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА

Испытания сокращения выбросов углерода с использованием сепаратора ремня STET привели к очень хорошему восстановлению продуктов с низким содержанием LOI из всех четырех источников золы летучей мухи свалок. Обратная зарядка углерода, как уже говорилось выше, не ухудшила разделение в любом случае по сравнению с обработкой свежей золы.

Свойства низкой LOI золы восстановлены с помощью процесса Стет для обоих свежезаваренным собранной золы из котла и пепла, оправился от свалки приводится в таблице 1. Результаты показывают, что качество продукции для ProAsh® произведено из свалочного материала эквивалентно продукту, произведенного из свежих источников золы мухи.

Таблица 1: Свойства корма и восстановленных ProAsh®.

Препринт- статьи опубликованы в ACAA золы на работе, Выпуск II 2015

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ В БЕТОН

Свойства ProAsh® порожденных из мелиорированных материалов свалки были по сравнению с ProAsh® произведено из свежей золы мухи, генерируемой коммунальными котлами из того же места. Обработанная восстановленная зола соответствует всем спецификациям стандартов ASTM C618 и AASHTO M250. В следующей таблице кратко излагается химия образцов из двух источников, показывающих незначительное различие между свежим и мелиорированным материалом.

Таблица 2: Золы химия низких LOI золы.

Развитие силы 20% Замена низкой LOI летучей золы в раствор, содержащей 600 фунт цементный / yd3 (Посмотреть таблицу 3 ниже) показал ProAsh® продукт, полученный из свалки пепла дали минометов с прочностью сопоставимы с минометами производится с использованием ProAsh® из свежей золы мухи производится в том же месте. Конечный продукт благотворного мелиорированных золы будет поддерживать высокие виды использования в конкретной промышленности в соответствии с весьма ценное положение ProAsh® на рынках, которые он в настоящее время обслуживает.

Таблица 3: Компрессионная прочность минометных цилиндров.

ПРОЦЕСС ЭКОНОМИКА

Наличие недорогого природного газа в США значительно повышает экономику процессов сушки, включая сушки увлажненный летучей золы из мусорных свалок. Таблица 4 обобщены затраты на топливо для операций в США для 15% и 20% содержание влаги. Типичные недостатки сушки включены в вычисленные значения. Затраты основаны на массы материала после высыхания. Дополнительные издержки для сушки зола для обработки разделения Трибоэлектростатический Стет являются относительно низкими.

Таблица 4: Сушка расходы на основе сухой массы.

Препринт- статьи опубликованы в ACAA золы на работе, Выпуск II 2015

Даже с добавлением сушки затраты корма, процесс разделения STET предлагает низкую стоимость, промышленно доказано, процесс для LOI сокращение свалки летучей золы. Процесс STET для мелиорированных золы мухи составляет от одной трети до половины капитальных затрат по сравнению с системами, основанными на сгорании. Процесс STET для мелиорированных золы мухи также имеет значительно более низкие выбросы в окружающую среду по сравнению с сгоранием или флотационных систем на основе. Поскольку единственным дополнительным источником выбросов в атмосферу для стандартной установки процесса STET является сушилка, работаевная на природном газе, разрешение будет относительно простым.

ВОССТАНОВЛЕННЫЕ ТОПЛИВА ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ

В дополнение к низким содержанием углерода продукта для использования в бетон, бренд имени ProAsh®, Стет разделения процесс также восстанавливает иначе впустую несгоревшего углерода в виде углерода богатые летучей золы, фирменных EcoTherm™. EcoTherm™ имеет значение значительные топлива и легко могут быть возвращены к электростанции с помощью Стет EcoTherm™ Система возврата для уменьшения использования угля на заводе. Когда EcoTherm™ сжигается в котле утилита, Энергия от сжигания преобразуется в высокого давления / высокая температура пара и затем электроэнергии на той же эффективностью, как уголь, обычно 35%. Преобразование восстановленные тепловой энергии в электроэнергию в ST оборудование & EcoTherm технологии ООО™ Система возврата два-три раза выше, чем конкурентные технологии где энергия восстанавливается как низкосортный тепла в виде горячей воды, который распространяется в котел воды система подачи. EcoTherm™ также используется как источник глинозема в цементных печах, вытесняя дороже бокситов, который обычно перевозятся на большие расстояния. Используя высокие углерода EcoTherm™ зола электростанций или печи для обжига цемента, максимизирует рекуперации энергии из поставляемого угля, уменьшая потребность для добычи и транспортировки дополнительного топлива для удобства.

STET по Talen энергии Брэндон берега, SMEPA РД. Морроу, НБП-Belledune, RWEnpower Didcot, ЕФР энергии Западный Бертон, RWEnpower Aberthaw, и Корея юго-восточной державы летать пепла заводы все включают EcoTherm™ Систем возврата.

СТЕТ МОЩНОСТЕЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЗОЛЫ

Процесс разделения STET используется в коммерческих целях с 1995 для полет пепла обогащения и вызвало более 20 миллионов тонн высококачественной золы мухи для производства бетона. Контролируемые низкие LOI летать ProAsh®, в настоящее время производится с технологией STET на одиннадцати электростанциях по всей территории США., Канада, Великобритания, Польша, и Республика Корея. ProAsh® зола был одобрен для использования более чем двадцати власти государство шоссе, как и многие другие учреждения спецификации. ProAsh® также был сертифицирован согласно Канадской ассоциации стандартов и EN 450:2005 стандарты качества в Европе. В таблице перечислены золы перерабатывающих мощностей с использованием технологии Стет 5.

Препринт- статьи опубликованы в ACAA золы на работе, Выпуск II 2015

Таблица 5. Fly Ash Processing facilities using STET separation technology

Препринт- статьи опубликованы в ACAA золы на работе, Выпуск II 2015

ВЫВОДЫ

После подходит Скальпинг большого материала, Сушка, и дезагломеризация, зола оправился от утилита растений, что свалки могут быть сокращены в содержание углерода, используя коммерциализированной Стет triboelectric пояс сепаратора. Качество продукта золы, ProAsh® использование системы STET на мелиорированных свалочных материалов эквивалентно ProAsh® производится из свежего корма мухи золы. Проаш® продукт очень хорошо подходит и зарекомендовал себя в производстве бетона. Восстановление и вывоз свалочного золы обеспечит непрерывный запас высококачественной золы для производителей бетона, несмотря на сокращение производства «свежей» золы по мере сокращения выработки угольных электростанций. Дополнительно, электростанции, которые нужно удалить золы из свалок для удовлетворения меняющихся экологических норм будет иметь возможность использовать процесс для изменять отходы ответственности в ценного сырья для производителей бетона. Процесс разделения STET с оборудованием предварительной обработки корма для сушки и deagglomerating landfilled золы мухи является привлекательным вариантом для золы благосклонности со значительно более низкой стоимостью и более низкими выбросами по сравнению с другими сжигания и флотации на основе Системы.

ССЫЛКИ

[1]Продукты американской угольной золы сжигания угля и статистика использования: http://www.акаа- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]Внутренний отчет ST, Август 1995.

[3]Li,T.X,. Шефер, Ж.Л., Запрет, H., Нетери, БРИ..., и Стенцель, ОДНОГО. Сухого обогащения переработки золы сжигания, Труды конференции Доу по несгоревшего углерода на Утилита зола, Мая 19 20, Питтсбург, ПА, 1998.

[4]Baltrus, Ю.П., Диль, J.R., Сун, Y., Пески, W. Трибоэлектростатический разделение золы и заряд разворота, Топливо 81, (2002) PP.757-762.

[5]Cangialosi, F., Нотарникола, М., Либерти, L, Стенцель, J. Роль выветривания на летучей золы распределения заряда во время Трибоэлектростатический обогащения, Журнал опасных материалов, 164 (2009) PP.683-688.

Авторы

Льюис Бейкер — Европейский менеджер технической поддержки для ST оборудования & Технология (СТЕТ) базирующаяся в Соединенном Королевстве

Абхишек Гупта является инженером-технологом на экспериментальном заводе и лабораторном заводе Separation Technologies, Технический центр СТЕТ, 101 Хэмптон Аве, Нидхем мА 02494 +1-781-972-2300

Доктор. Стивен Гонсиоровский, Кандидат. является старшим научным сотрудником по ST оборудования & Технология (СТЕТ) базируется в Нью-Гемпшире.

Фрэнк Храч (Frank Hrach) является вице-президентом по разработке процессов на экспериментальном заводе и лабораторном заводе Separation Technologies, Технический центр СТЕТ, 101 Хэмптон Аве, Нидхем мА 02494 +1-781-972-2300