JP2011529428A - 品質が向上した燃焼灰およびその生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
表1は、Nybergの種類の音響周波数ソニケータにおいて使用される研磨媒体を比較する。Macasはナトリウム金属を研磨し、Anthonyは、廃棄前の石灰含有量を減少させるために流動床燃焼灰を研磨した。これらのデータは、研磨媒体直径が減少し、TMV/CV比が増加するにつれて、特に水の存在下で、短い研磨時間でも、処理された灰の品質(つまり表面積)が向上することを明白に示す。TMV/CV比は、先行技術において実証されたものよりも高く、本発明の研磨媒体直径はより低い。音波処理チャンバ体積CVは表1中の本発明データについて3リットルであった。音波処理は、1つの音波処理チャンバについて30キロワットの入力電力で行われた。
Anthony 2008‐「低周波音波処理によるFBC灰の同時水和化/炭酸塩化("Simultaneous Hydration/Carbonation of FBC Ash by Low-Frequency Sonication")」、Chemical Engineering and Processing、第47巻、第9〜16ページ
Macas 1994‐米国特許第5,318,228号
*灰リットルは、灰空隙を含むバルクリットルである。
**総研磨媒体体積TMV=バルク媒体体積×(1−空隙率)
たとえば、1.18mmの破砕鋼についてTMV=2.2×(1−0.38)=1.36
9.53、6.35、2、および1.18mmの研磨媒体の空隙率はそれぞれ0.498、0.456、0.4、および0.38
m2/g=平方メートル/グラム
表2は、1.18mmの破砕鋼研磨媒体を使用し、水添加することなく、20〜25キロワットの入力電力でバッフル付き(3つのバッフル)3.2リットルの音波処理チャンバにおいて90〜120Hzの周波数で1分間音波処理した後の亜瀝青炭フライアッシュ品質を比較する。バルク研磨媒体体積およびバルク灰体積は、音波処理チャンバ体積のそれぞれおよそ60%および40%であった。
表3は、1.18mmの破砕鋼研磨媒体を使用し、水添加することなく、20〜25キロワットの入力電力でバッフル付き(3つのバッフル)3リットルの音波処理チャンバにおいて90〜120Hzの周波数で1分間音波処理した後の亜瀝青炭フライアッシュ品質を比較する。バルク研磨媒体体積およびバルク灰体積は、音波処理チャンバ体積のそれぞれおよそ60%および40%であった。
実施例4においては、実施例3で使用したのと同じ瀝青灰の湿式粉砕が使用された。使用される装置は、実施例2および実施例3のものと同じであった。研磨媒体の充填は、反応チャンバの体積のおよそ62〜65%であった。体積の残り(38〜35%)は、瀝青灰および水の混合物によって(典型的に、水に対する固体が2.38:1の体積比で)満たされた。表4は、1.18のmmの破砕鋼研磨媒体を使用して、20〜25キロワットの入力電力で1分間音波処理した後で瀝青炭フライアッシュ品質を比較する。粉砕後、振動ふるいおよび水流を使用して媒体を分離させた。表4は、音波処理後に瀝青炭フライアッシュ品質を比較する。
瀝青炭フライアッシュは、音響周波数ソニケータにおいて湿式粉砕され、次いでpH調整なしに一段階浮遊選鉱セルで処理され、炭素含有量を減少させた。その結果生じた灰は、次いで、セメントに対する水の重量比0.36で水およびセメントと化合させた。対照(ポルトランドセメント)およびシリカフュームが「そのまま」(つまり、音波調整、浮遊選鉱、または粉砕を施さずに)使用された。
瀝青炭フライアッシュは、音響周波数ソニケータにおいて2分間湿式粉砕され、次いでpH調整なしに(つまり固有のpH7.0)一段階浮遊選鉱セルにおいて処理され、炭素含有量を減少させた。その結果生じた灰は、次いで、セメントに対する水の重量比0.36で水およびセメントと化合させた。様々な置換の程度および様々な時点で圧縮強度(メガパスカル単位)が測定された。
この実験は、1.18mmの破砕鋼媒体によって2分間音響周波数湿式音波粉砕し、引続いて、瀝青炭フライアッシュについて一段階浮遊選鉱(pH調整なし)を行うことによる、それぞれ63%および56%の乾式炭素除去および硫黄除去を例示する。
瀝青炭燃焼フライアッシュ(0.85kg)を、単一の3リットル容量の音響周波数音波処理チャンバにおいて、1.18mmの破砕鋼8.75kgおよび0.61リットルの水と混合させた。この混合物を、20キロワットのソニケータで3分間音波処理した。音波処理後、0.5mm孔径のふるいによって、粉砕されたフライアッシュを研磨媒体から分離させた。この手順を繰り返して、4.2kgの粉砕され、かつ研磨媒体のない燃焼灰を生成した。この粉砕された灰は、pHを4に減少させるための1.37g/Lの酢酸と、2.2gのDowfroth(登録商標)と、3gのケロシンとを含む水で満たされた77リットルの浮遊選鉱セルに添加した。この混合物を3分間混合させ、次いで10分間通気した。空気供給を停止させ、浮遊選鉱後灰を安定化させた。浮遊選鉱後灰から水がデカントされ、引続いて110°Cで灰を乾燥させた。この一段階浮遊選鉱は、8.0重量%から2.2重量%へと72.5%の炭素減少を達成した。
実施例4の装置および媒体を使用した3分間の湿式粉砕が使用され、192μg/gのアンモニア窒素および0.19重量%の硫黄を含む瀝青フライアッシュにおいて、アンモニア窒素および硫黄全体それぞれの99%および37%の減少を達成した。
上記の記載から、新規性、有用性、および我々の発明を作製し、実施し、使用する手段が容易に理解されるであろう。発明は上に開示された実施形態および実施例に限定されず、添付の請求項と、図を含む上記の開示との範囲内にあるいずれかおよびすべての実施形態を包含することが理解されるべきである。
Claims (28)
- 改良された燃焼灰を生成する方法であって、前記方法は、チャンバ体積(CV)を有するチャンバにおいて燃焼灰に一次処理を受けさせるステップを含み、前記一次処理は、
(a)チャンバをある量の燃焼灰で充填するステップと、
(b)前記チャンバを少なくとも1つの研磨媒体で充填するステップとを含み、前記研磨媒体は真の研磨媒体体積(TMV)を有し、前記研磨媒体の成分は約2mm以下の最大直径を有し、さらに、
(c)前記チャンバに音波エネルギを与えることによって前記燃焼灰を粉砕するステップを含む、方法。 - 前記ステップ(c)において与えられる音波エネルギは、ある音響周波数にある、クレーム1に記載の方法。
- 前記音波エネルギは3分間以下与えられる、クレーム1に記載の方法。
- TMVのCVに対する比率は、少なくとも0.29である、クレーム1に記載の方法。
- 前記燃焼灰に二次処理を受けさせるステップをさらに含み、前記二次処理は、摩擦電気分離、空気分級、振動分離、およびふるい分けのうち少なくとも1つである、クレーム1に記載の方法。
- 前記チャンバに液体を添加するステップをさらに含む、クレーム1に記載の方法。
- 前記液体は水である、クレーム6に記載の方法。
- TMVのCVに対する比率は、少なくとも0.29である、クレーム6に記載の方法。
- (d)粉砕された燃焼灰から前記液体を排出させるステップと、
(e)前記燃焼灰を乾燥させるステップと、
(f)前記燃焼灰に二次処理を受けさせるステップとをさらに含み、前記二次処理は、摩擦電気分離、空気分級、振動分離、およびふるい分けのうち少なくとも1つである、クレーム6に記載の方法。 - 前記燃焼灰に二次処理を受けさせるステップをさらに含み、前記二次処理は泡沫浮遊選鉱である、クレーム6に記載の方法。
- 前記燃焼灰への前記液体の添加によって生成されるスラリーのpHを調節するステップをさらに含み、pHは約4〜約7の間に調節される、クレーム10に記載の方法。
- 前記ステップ(c)において与えられる音波エネルギは、ある音響周波数にある、クレーム6に記載の方法。
- 改良された燃焼灰を生成する方法であって、前記方法は、チャンバ体積を有するチャンバにおいて燃焼灰に一次処理を受けさせるステップを含み、前記一次処理は、
(g)チャンバ体積(CV)をある量の燃焼灰で充填するステップと、
(h)前記チャンバを研磨媒体で充填するステップとを含み、前記研磨媒体は真の体積(TMV)を有し、TMVのCVに対する比率は少なくとも0.29であり、さらに、
(j)前記チャンバに音波エネルギを与えることによって前記燃焼灰を粉砕するステップを含む、方法。 - 前記ステップ(j)において与えられる音波エネルギは、ある音響周波数にある、クレーム13に記載の方法。
- 前記音波エネルギは3分間以下与えられる、クレーム13に記載の方法。
- 前記研磨媒体の成分は、約2mm以下の最大直径を有する、クレーム13に記載の方法。
- 前記燃焼灰に二次処理を受けさせるステップをさらに含み、前記二次処理は、摩擦電気分離、空気分級、振動分離、およびふるい分けのうち少なくとも1つである、クレーム13に記載の方法。
- 前記チャンバに液体を添加して、前記燃焼灰のスラリーを生成するステップをさらに含む、クレーム13に記載の方法。
- 前記液体は水である、クレーム18に記載の方法。
- 前記研磨媒体の成分は、約2mm以下の最大直径を有する、クレーム18に記載の方法。
- (k)粉砕された燃焼灰から前記液体を排出させるステップと、
(l)前記燃焼灰を乾燥させるステップと、
(m)前記燃焼灰に二次処理を受けさせるステップとをさらに含み、前記二次処理は、摩擦電気分離、空気分級、振動分離、およびふるい分けのうち少なくとも1つである、クレーム18に記載の方法。 - 前記燃焼灰に二次処理を受けさせるステップをさらに含み、前記二次処理は泡沫浮遊選鉱である、クレーム18に記載の方法。
- 前記燃焼灰への前記液体の添加によって生成されるスラリーのpHを調節するステップをさらに含み、pHは約4〜約7の間に調節される、クレーム22に記載の方法。
- 前記ステップ(j)において与えられる音波エネルギは、ある音響周波数にある、クレーム22に記載の方法。
- 前記液体は水である、クレーム22に記載の方法。
- クレーム1の方法およびクレーム12の方法から選択される方法によって生成される、改良された燃焼灰。
- 前記燃焼灰は炭から得られる、クレーム26に記載の改良された燃焼灰。
- 前記炭は、瀝青炭、亜瀝青炭、およびリグナイト炭のうちの1つである、クレーム26に記載の改良された燃焼灰。
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