Podsumowanie testów separacji powietrznej

Przeprowadzone w skali technicznej testy pozwoliły na ocenę przebiegu procesu separacji powietrznej na pięciu typach separatorów powietrznych, w zależności od parametrów jakościowych

użytej nadawy. Podsumowując przeprowadzone testy weryfikacyjne, porównano ilość pozyskiwanej frakcji F1 w zależności od miałkości powstającego produktu oraz typu użytego separatora. Wyniki przedstawiono na Figurze 61 oddzielnie dla każdej z użytych nadaw (a) JP1, b) JP3, c) JP4, d) JP5).

a) b)

c) d)

Fig. 61. Zależność miałkości produktu F1 od wypadu % frakcji a) JP1, b) JP3, c) JP4, d) JP5.

Podsumowując wykonane prace badawcze, w oparciu o uzyskane wyniki (Fig. 43 – 61), stwierdzono:

 Niezależnie od jakości użytej nadawy, w pierwszym koku separacji, możliwe było uzyskiwanie produktów klasy S o stabilnych, zadanych parametrach. Otrzymywano wysoki wypad frakcji F1 mieszczący się w przedziale 51 – 75% względem ilości procesowanej nadawy.

 Uwzględniając wysoką wypad frakcji drobnej uzyskany w pierwszym kroku separacji, przetestowane urządzenia mogą być zastosowane nie tylko do pozyskiwania wysoko jakościowych produktów specjalistycznych (popiół klasy S, popiół ultradrobny), ale również do stabilizacji jakości podstawowego produktu jakim jest popiół lotny klasy N.

 Zaobserwowano wpływ parametrów jakościowych użytej nadawy na przebieg procesu separacji. Dla nadawy o najniższej wartości parametru D90 (JP1) pomimo problemów eksploatacyjnych w trakcie testów separacji odnotowano najwyższy wypad frakcji drobnej F1.

Odwrotny efekt zaobserwowano dla nadawy o najwyższym D90 (JP4), tam średni wypad był najniższy.

 Niezależnie od parametrów jakościowych użytej nadawy możliwe jest uzyskanie materiału o miałkości około 10% (klasa S) oraz wartości strat prażenia zbliżonej do nadawy, na wszystkich zastosowanych urządzeniach.

 Drugi krok separacji, dla którego nadawą jest frakcja F1, skutkuje wydzieleniem bardzo miałkiego materiału F2 o podniesionej zawartości LOI oraz frakcji grubej C2, której parametry nie odbiegają znacznie od jakości F1.

 Materiałem odpadowym z drugiego kroku separacji jest popiół zubożony o najdrobniejszy materiał, pod kątem miałkości w większości przypadków spełnia on jednak dalej wymagania dla materiału klasy S.

 Trzeci etap separacji, reklasyfikacja frakcji grubej C1, pozwolił na „odzyskanie” pewnej ilość materiału (F3) o parametrach LOI i miałkości zbliżonych do nadawy. Spełnione zostały zatem założenia dla testów. Materiałem odpadowym jest frakcja ultra gruba C3.

 Średnio najwyższy wypad frakcji F1 uzyskiwano na separatorach firmy Bradley. Urządzenia te powodowały jednak największe zatężanie części palnych w produkcie F2.

 Wypad frakcji F2 był silnie zależny od jakości nadawy i porównywalny pomiędzy dwoma przetestowanymi separatorami. Nieznacznie wyższe wypady uzyskiwano na urządzeniach Sturtevant, jednocześnie separatory te powodowały niższe zatężanie części palnych w materiale F2.

 Separacja powietrzna nie powinna być rozpatrywana jako metoda usuwania LOI z pozyskiwanych frakcji popiołowych klasy S oraz ultradrobnych. Wyraźnie zauważalny jest w nich podwyższony poziom TOC. Obniżenie zawartości LOI we frakcji drobnej mogłoby być zauważalne dla modelu separacji polegającego na stabilizacji jakości produktu klasy N. Teza ta wymaga jednak potwierdzenia.

 Przyjęty sposób obliczeń pozwala z dobrym przybliżeniem określić przewidywane wypady frakcji F1 w oparciu o parametry jakościowe nadawy.

W oparciu o wykonany przegląd kierunków zagospodarowania popiołu lotnego (Rozdział 2.4) oraz wyniki analiz parametrów fizykochemicznych frakcji popiołowych (Rozdziały 5.3.2 – 5.3.5), przeprowadzono ocenę możliwych kierunków zagospodarowania poszczególnych produktów procesu

separacji powietrznej. Biorąc pod uwagę uwarunkowania rynkowe i możliwości wykorzystania poszczególnych frakcji popiołowych wyróżnić należy następujące potencjalne kierunki zastosowań:

 Popiół lotny kategorii N (miałkość < 40%) – jako dodatek typu II do produkcji betonu, zapraw i zaczynów oraz w pozostałych typowych zastosowaniach. Kontynuacja obecnej strategii zagospodarowania produktu.

 Popiół lotny kategorii S (miałkość < 12%) – najwyższym potencjałem zastosowania tego materiału cechuje się branża prefabrykatów betonowych, może on również być wykorzystywany

w produkcji chemii budowlanej, betonu specjalnego i ceramice budowlanej.

 Ultradrobna frakcja popiołowa (D90 < 10 µm) może zostać wykorzystana przede wszystkim w produktach specjalistycznych w branży cementowo-betoniarskiej oraz ceramice budowlanej.

 Frakcja popiołowa o najwyższym uziarnieniu (produkt uboczny w procesie separacji) – znajduje zastosowanie analogiczne do mieszanki popiołowo-żużlowej (np. produkty dedykowane do inżynierii lądowej).

Odpowiednie planowanie procesu waloryzacji pozwala na zagospodarowanie wszystkich uzyskiwanych frakcji, co w ostatecznym rozrachunku może doprowadzić do ograniczenia ilości składowanego popiołu lotnego. Z drugiej strony, rozwój przemysłu budowlanego oraz poziomu skomplikowania powstających konstrukcji betonowych, wymuszać będzie ciągły postęp parametrów wytwarzanych materiałów budowlanych. Zaprezentowany sposób waloryzacji popiołów lotnych, w dłuższej perspektywie, stanowić może zatem odpowiedź na zapotrzebowanie rynku na dodatki specjalistyczne do produkcji betonu. Model oparty na sterowaniu miałkością podstawowego produktu (maksymalizacja ilości uzyskiwanego popiołu lotnego kategorii N) oraz okresowej produkcji frakcji popiołowych drobnej i ultradrobnej, stwarza największy potencjał dla JP3 – JP5. Pozwala na dywersyfikację gamy produktów w ofercie. Jest to istotne z uwagi na ich lokalizację, w obszarze wysokiej konkurencji produktowej na rynku.

Zidentyfikowane zagrożenie w postaci podwyższonych strat prażenia oraz stężenia amoniaku w najcenniejszym produkcie ultradrobnym nie jest czynnikiem limitującym. LOI powyżej 5% nie ogranicza właściwości użytkowych pozyskiwanych frakcji, a jego obecność może być maskowana z wykorzystaniem dodatków chemicznych. W zakresie amoniaku, intensywne zatężanie w najdrobniejszym materiale, zależy od poziomu startowego w surowym popiele lotnym. Dla jednostek JP3 – JP5, dla których wdrożenie rozwiązania separacji powietrznej jest najbardziej zasadne, nie obserwuje się znacznych problemów z poziomem amoniaku w surowym popiele (Rozdział 5.1.3). Zjawisko zatężania w materiale drobnym i ryzyko przekraczania wartości granicznych

w produkcie końcowym separacji, mogłoby być dodatkowe limitowane poprzez staranną preselekcję porcji surowego popiołu kierowanego do separatorów.

Biorąc po uwagę ilość produktu F2 uzyskiwanego w separacji, rozważyć można również stworzenie jednego punktu przetwórstwa popiołu, do którego kierowany byłby materiał ultradrobny ze wszystkich lokalizacji produkcyjnych. Stanowiłby on swoisty punkt wytwórczy wysoko jakościowych frakcji popiołowych. Punkt ten powinien być zlokalizowany w optymalnej odległości od jednostek JP1 – JP5 oraz jednocześnie umożliwiać ścisłą współpracę z producentem materiałów budowalnych np. cementowaniami. Model taki pozwalałby na tworzenie dedykowanych mieszanek wysokojakościowych o zoptymalizowanych parametrach użytkowych. W przypadku wystąpienia zintensyfikowanego problemu podwyższonego LOI i amoniaku w produktach, w punkcie przetwórstwa, opłacalne mogłoby by stać się, zabudowanie wybranej metody usuwania węgla oraz amoniaku z popiołu lotnego (np. Carbon Burn-Out, Rozdziały 5.2.4 – 5.2.5). Substratem w procesie byłaby suma strumieni frakcji drobnych z kilku lokalizacji. Zaprezentowany model organizacyjny znacznie obniżyłby koszty inwestycyjne usuwania zanieczyszczeń.

5.4 Zastosowanie popiołów o niskiej jakości do wytwarzania materiałów funkcjonalizowanych