KR101821409B1 - 개량된 연소 재 및 그 제조 방법 - Google Patents

개량된 연소 재 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101821409B1
KR101821409B1 KR1020107028699A KR20107028699A KR101821409B1 KR 101821409 B1 KR101821409 B1 KR 101821409B1 KR 1020107028699 A KR1020107028699 A KR 1020107028699A KR 20107028699 A KR20107028699 A KR 20107028699A KR 101821409 B1 KR101821409 B1 KR 101821409B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
combustion material
chamber
volume
milling media
exposing
Prior art date
Application number
KR1020107028699A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110056457A (ko
Inventor
클라우스 오어
로드 맥엘로이
마이클 키크타비
Original Assignee
프로벡투스 엔지니어드 머트리얼스 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프로벡투스 엔지니어드 머트리얼스 엘티디. filed Critical 프로벡투스 엔지니어드 머트리얼스 엘티디.
Publication of KR20110056457A publication Critical patent/KR20110056457A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101821409B1 publication Critical patent/KR101821409B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/20—Disintegrating members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/14—Mills in which the charge to be ground is turned over by movements of the container other than by rotating, e.g. by swinging, vibrating, tilting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/11—High-speed drum mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/04—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/061—Ashes from fluidised bed furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • C04B18/081—Flue dust, i.e. fly ash from brown coal or lignite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/026—Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/02—Froth-flotation processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

여기서 기술하고 청구되는 것은 포졸란 적용들 또는 시멘트 클링커 제조에 사용되는 향상된 연소 재를 생성하는 방법이다. 상기 방법은 약 2mmdml 최대 구성요소 사이즈를 가지는 하나 이상의 분쇄 매체를 사용하여 습식 또는 건식 공급원료가 가루화되는 초기 공정을 포함한다. 또는, 매체는 적어도 0.29의 실제 분쇄 매체 부피 대 챔버 부피 비율을 가질 수 있다. 또한 기술되고 청구되는 것은 상기 방법에 의해 생성된 향상된 연소 재이며, 향상된 연소 재는 포졸란 적용들 또는 시멘트 클링커 제조에 특히 적합한도록 하는 하나 이상의 품질들을 가진다.

Description

개량된 연소 재 및 그 제조 방법 {UPGRADED COMBUSTION ASH AND ITS METHOD OF PRODUCTION}
본 발명은 연소 재에 관한 것으로, 구체적으로 혼합된 시멘트들 또는 시멘트 가마 비가공 물질에 시멘트질 또는 포졸란성(pozzolanic) 첨가제로서 사용할 수 있는 연소 재를 향상시키는 방법에 관한 것이다.
포졸란(pozzolan)은, 칼슘 수산화물과 결합될 때 물이 존재하는 내에서 시멘트성 특징을 나타내는, 물질이다. 포졸란성 재는 그것이 어떤 질적 사양들을 만족하거나 충분히 개량된다면 혼합된 시멘트들의 구성요소로서 사용될 수 있다. 시멘트 클링커(clinker) 구성요소들은 포졸란을 시멘트성 물질로 전환하는데 필요한 수화(hydration) 동안 칼슘 수산화물을 방출한다. 일부 재는 그것 자체로 시멘트성이며, 예를 들어 아역청(subbituminous) 또는 대부분의 갈탄 재이다.
포졸란 또는 시멘트성 재로부터 유도된 석탄, 특히 아주 세밀한 물질들을 포함하는, 그러한 물질들의 첨부로부터 얻어지는 기술적 이점들은 콘크리드의 부피 단위당 포틀랜드 시멘트(Portland cement)의 감소된 사용을 포함하고 증가된 강도 및 콘크리드 생산품의 감소된 물 투과성을 포함한다. 예를 들어, 미세 파티클들을 가진 비산재(fly ash)가 거친 파티클들을 가진 비산재보다 혼합된 시멘트 콘크리트의 시멘트성 반응들 내에서 더욱 신속하고 완전히 관여할 것이라는 것이 일반적으로 받아들여진다. 체질이된(sieved) 재는 원래의 거친 재보다 더 낮은 물 비율을 가진 콘크리트에서 더 높은 압축력을 제공하였다("Pulverised Coal Ash-Requirements for Utilization", IEA Coal Research, 1996). 경제적 이점들이 사용된 폴랜드 시멘트의 양 내에서 감소로부터, 그리고 생산된 양질의 콘크리트로부터 발생한다. 환경적 이점들이 시멘트 제조 내 감소된 에너지 사용(예를 들어 감소된 온실 가스 방출)로부터 발생한다. 포졸란과 같은 고탄소 역청(bituminous) 비산재와 같은 폐기 물질의 사용은 쓰레기 매립지 등에서 처분되어야 하는 물질의 양을 감소시킴으로써 추가적인 경제적 및 환경적 이점들을 제공한다.
포졸란과 같은 역청 비산재의 가치(value)는, 콘크리트의 색깔에 영향을 끼칠 뿐만 아니라 공기 엔트레이너(entrainer)들과 같은 고가의 유기체 콘크리트 첨가제들을 흡수하는 그것의 탄소 함량에 의해 제한된다. 포졸란과 같은 역청 비산화의 가치는 그것의 파티클 사이즈를 줄임으로써 향상되며, 파티클 사이즈는 물 다공성(water porosity)을 감소시키고 결과적인 콘크리트의 압축 강도를 증가시킬 뿐만 아니라 폴랜드 시멘트의 수화에 의해 생성된 자유로운 칼슘 수산화물을 향해 규토(silica)와 규산 물질의 표면적과 반응성을 증가시킨다. 파티클 사이즈 감소는 또한 탄소 유리(liberation)를 야기하여서(탄소 및 규소 재가 떨어짐), 미네랄 재로부터 탄소의 분리를 용이하게 한다.
시멘트성 물질들 및 포졸란들 내의 암모니아의 높은 레벨은 혼합된 시멘트와 콘크리트 적용들에 따라 결정된다는 것이 알려져 있으며, 이는 알카리성(alkaline) 시멘트(예를 들어 폴랜드)가 원하지 않는 레벨로 시멘트성 또는 포졸란 물질 내 암모니아를 방출하는 물의 첨가로 높게 알카리성이 되기 때문이다. 비산재를 포함하는 시멘트성 물질들 및 포졸란들의 암모니아 레벨을 감소시키는 것이 바람직할 것이다.
전술한 문제점들로 인해서, 본 기술분야의 개인들 및 기업들은 포졸란 재 생산품의 질을 향상시키려고 노력하고 있다. 예를 들어, 파티클 사이즈 감소는 혼합된 시멘트 적용 및 시멘트 가마 비가공 물질 입력 양자에 대해 포졸란 또는 시멘트성 연소 재의 가치를 향상시키는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 그리고 구체적으로, 재의 파티클 사이즈 감소는 혼합된 시멘트들의 초기 강도를 향상시킨다. ASTM Method C618은 45 마이크론(micron) 체(sieve)에 보유된 재의 양은 혼합된 시멘트로의 재 입력의 34%보다 작을 필요가 있다. 일부 재들은 분쇄(grinding) 없이 이러한 사양을 만족시키지 않는다.
Minkara와 Heavilon(US 특허 5,840,179)은 기포부상(froth flotation)에 의한 탄소 제거에 앞서 비산재-물 슬러리를 조건화하는 초음파 에너지의 사용을 기술한다. 상기 특허는 비산재-물 슬러리가 고강도 초음파 처리에 놓이는 "조건화" 처리를 기술한다. "조건화", 또는 표면 활성, 작용제는 친유성(oleophilic) 물질로 탄소 표면을 선택적으로 젖게 한다. 과-탄소(carbon-rich) 파티클들은 부상(flotation)에 의해 조건화된 후에 회수되고, 개량된 비산제 생산품을 제공한다. 이러한 발명의 목적은 포졸란과 같은 비산재가 그것의 탄소 함유를 감소시키고/또는 분말도(fineness)를 증가시키고(파티클 사이즈를 감소시키고) 표면적을 증가시키도록 향상시키는 것이다. 이러한 특허는 탄소 부상 전 종래 재의 기계적 조건화가 일반적으로 30분 또는 그 이상이고 비산재 포졸란의 포졸란 질을 감소시키거나 저하시킨다고 여겨진다고 지적한다(컬럼 2, 11 내지 42째줄 참조). 이러한 발명은 미국 및 콜롬비아 역청탄 비산재에 대해 각각 31% 및 59%의 중간 파티클 사이즈 감소를 달성하였다(컬럼 5, 1 내지 4째줄 참조). 마지막으로, 이러한 발명은 65%의 파티클 표면적 내 최대 증가를 달성하였다(컬럼 9 및 10의 테이블 참조).
유용한 비산재 포졸란 향상에도 불구하고, Minkara와 Heavilon의 공정은 몇몇 단점들을 가지며, 이는 고가이고 초음파 변환기와 혼(horn)들의 제한된 수명; 에너지의 비효율적 사용; 및 효과적으로 점원(point source)인 장치 주위로의 잠재적인 슬러리의 짧은 순환을 포함한다.
Gray 등(US 특허 6,126,014)은 비산재 내 카본-구비 물질의 농도(concentration)를 위한 응집(agglomeration)/부상을 기술한다. 이러한 방법이 알맞은 순도에서 높은 탄소 회수를 제공하더라도, 잔여 재 구성 및 포졸란 특징들은 명시되지 않는다. Gray 공정의 단점들은 제한된 회수를 가진 비싸고 가벼운 탄화수소 용매의 사용; 공기가 존재할 때 폭발 위험; 및 미네랄 재에 부착된 탄소 파티클들을 자유롭게 하는 제한된 능력을 포함한다.
포졸란 적용들에 대한 연소 재의 질을 결정하는 하나의 중요한 파라미터는 재 파티클들의 사이즈이고, 이는 특정 표면적을 결정한다. 펄밀(Pearl mill)들과 같은, 장치 및 공정들은 5㎛나 그 아래의 재 파티클 사이즈들을 생성할 수 있다고 당업계에 알려져 있다. 그러나, 그러한 분쇄(pulverization) 공정들은, 기능성을 상당히 감소시키고 일부 경우에는 생산품의 질을 상당히 감소시키는, 시간들을 필요로 한다. 10분, 바람직하게는 5분 아래, 더욱 바람직하게는 3분 또는 그 아래이며 1분만큼 낮을 수 있는 분쇄 시간을 가지고 20㎛ 이하의 중간 사이즈를 가지고 0.9㎡/g 표면적 또는 그 이상을 가지는 재 파티클들을 생산하는 공정들은 기술분야에서 매우 작은 이점을 가질 것이다.
콘크리트 클링커 생산품 내 시멘트 가마들에 비가공 재료로서 점토, 셰일(shale), 모래 및 연소 재와 같은 높은 규토 물질들의 사용은 잘 알려져 있고 넓게 이용된다. Oates 등의 미국 특허 6,391,105는가마로부터 회수된 시멘트 클링커의 생산이 뜨거운 클링커 내로 비산재를 공급함으로써 향상되고, 일반적으로, 주어진 온도와 노출 시간에서 뜨거운 클링커 내로 작업 파티클들이 더 쉽고 부분적으로 녹는다는 것이 제시된다. 종래 기술은 더 작은 연소 재 파티클들이 신속히 제조될 수 있는 방법에 대해 밝히지 않는다.
따라서, 특정 표면적을 증가시키고 파티클 사이즈를 감소시킴으로써 연소 재를 빠르게 개량할 수 있는 실용적이고, 경제적이며, 큰-스케일의 공정들을 위한 필요성이 존재한다. 재의 암모니아, 황, 및/또는 탄소 함유의 감소를 포함하거나 기여하는 그러한 공정은 크게 유용하지 않을 것이다. 설비 가격, 작동 가격, 및 연소 재의 포졸란 특성들, 또는 시멘트 가마 미가공 물질과 같은 그것의 가치를 최소화시키기 위해 분쇄 시간을 감소시키면서 그러한 공정은 이러한 향상들을 달성해야 한다. 이상적으로, 공정은 처음부터 설비를 구성할 필요 없이 이미 이용가능한 설비를 가지고 수행되도록 할 것이다.
크게 증가된 특정 표면적, 감소된 재 파티클 사이즈, 더욱 좋아진 파티클 사이즈 분배, 및 암모니아, 황, 및 탄소의 상당한 감소와 같은, 재의 여러 질들을 향상시키기 위한 연소 재를 빠르고 비용 효율적으로 개량하는 건식 및 습식 방법들이 여기에 제시된다. 게다가, 재의 분쇄는, 종래기술보다 일반적으로 더욱 짧아진 공정 시간으로, 예를 들어 1 내지 3분 대 종래기술에 의해 필요한 시간인 10분, 초음파 공정 없이, 검식 및 습식 모두 중 하나에서, 달성할 수 있다. 본 발명에 의해 분쇄된 재는 부상, 마찰전기 분리, 공기분급, 체질, 또는 특성을 더욱 향상시키는 다른 방법들과 같은 이차 공정들을 통해 더욱 쉽게 공정화될 수 있다.
여기에서 기술되고 청구된 공정은 Nyber 등의 US 특허 5,005,773에 의해 기술된 형태의 음향 주파수 소니케이터(sonicator)와 같은 쉽게 획득할 수 있는 장치에 의해 수행될 수 있다. 사용된 초음파 분해(sonication) 장치들은 상업적으로 넓게 이용가능한 형태이기 때문에, 상기 방법은 쉽고 경제적으로 실현될 수 있다.
상기 방법을 실시하기 위해 챔버는 적어도 하나의 분쇄 매체로 채워진다. 바람직하게, 분쇄 매체는 최대 지름이 약 2mm 이하인 구성요소들을 포함한다. 그러한 작은 지름의 매체의 사용은, 아래에 기술된, 지금까지 기술분야에서 인식되지 않은 유익한 결과들을 생성한다. 챔버는 또한 공급원료로 채워지고, 이는 연소 재와 같은 건조 또는 슬러리로 된 포졸란 물질일 수 있다. 재는 역청탄, 아역청탄, 및 갈탄과 같은 수많은 원료로부터 유도될 수 있다.
공급원료는 챔버에 초음파 에너지를 가함으로써 생성된 초음파 분해에 의해 가루화된다. 90-400Hz의 주파수 범위 내의 음파 에너지가 바람직하다. 초음파 분해는, 1 내지 10분 및 더욱 바람직하게는 종래기술의 방법보다 상당히 작은 1 내지 3분일 수 있는, 짧은 시간 간격 동안 가해진다. 향상된 연소 재는, 선택적으로, 최종 체질(sieving) 단계와 함께, 모아질 수 있다.
또는, 초음파 분해 단계 후에 공급원료는, 예를 들어 기포부상, 마찰전기 분리(triboelectric separation), 공기분급(air classification), 진동 분리, 및 체질일 수 있는, 하나 이상의 제2 공정에 노출될 수 있다.
또한 여기서 기술되고 청구되는 것은 전술한 방법에 의해 생성된 향상된 연소 재이다. 그러한 재는 포졸란 적용들에 대해 우수한 품질을 가진다. 그러한 품질들은 작은 파티클 사이즈, 큰 특정 표면적 및 탄소, 황, 및 암모니아와 같은 감소된 오염원 레벨들을 포함한다. 그러한 재는 또한 높은 표면적과 작은 파티클 사이즈로 인해, 예를 들어 폴랜드 시멘트 클링커 생산품과 같은, 시멘트 클링커 생산품을 위한 비가공 물질로서 높은 품질들을 가진다.
여기서 사용되는 바와 같이, "분쇄(grinding)" 및 "가루화(pulverization)"는 동등하고 교환될 수 있다. "초음파 분쇄" 및 "초음파 가루화"는 물질이 동시에 분쇄회고 음향 주파수 진동들에 놓이게 되는 공정들을 가르킨다. "초음파 분해(sonication)". "초음파 조건화" 및 "음파 초음파 분해(acoustic sonication)"은 또한 동등하고 교환가능하며 물질이 분쇄에 놓이는 것 없이 음향 주파수 진동들에 놓이는 공정들을 가리킨다. 다르게 제한되거나 특정되지 않는다면, "음향 주파수"는 약 20Hz 내지 19,999Hz의 음향 주파수 범위를 가리킨다. 음향 주파수들은, 20,000Hz나 그 이상으로 일반적으로 고려되는, 초음향 주파수들과 여기서는 구별된다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명의 공정의 주요 단계들을 설명하는 흐름 다이어그램을 나타낸다.
본 발명의 공정들은 도 1을 참조하여 쉽게 이해될 수 있다. 단계들의 순서가 방법 내에서 고유하거나 특정되지 않는다면, 본 발명의 단계들은 그것들이 수행되어야 하는 순서로 필수적으로 도 1에 나타나지 않는다.
단계(100)에서, 재 공급원료를 가루화하기 위한 챔버는 적어도 하나의 분쇄 매체로 채워진다. 챔버는 챔버 부피("CV")를 가지고 일반적으로 US 특허 5,005,773에서 Nyberg 등에 의해 기술된 초음파 분해기와 같은 초음파 분해 장치의 일부이다. 이는 보통 사용된 장치이고 예를 들어 발명의 바람직한 실시예의 이러한 기재 내에서 편리하게 사용된다. 그러나, 발명이 이용된 초음파 분해기의 특징 타입에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업자에게 인식될 것이다. 게다가, Nyberg 장치는 변형과 함께 효과적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, Nyberg는 초음파 분해기의 공진기 바에 부착된 두 개의 챔버들을 개시하고 있지만, 본 발명은 단일 챔버로 쉽게 수행될 수 있다. 아래에 제공된 예들은 약 3리터의 CV를가지는 단일 챔버를 사용하더라도, 더 크고, 더 작고/또는 다수의 챔버들이 하나의 초음파 분해기 상에서 사용될 수 있다.
단계(100)에서 챔버를 채우는데 사용되는 분쇄 매체의 특징들은 원하는 시간 내에 원하는 특징들을 가지는 연소 재를 생성하는 공정의 성공을 결정한다. 아래에서 증명하는 바와 같이, 약 2mm 또는 그 이하의 최대 구성요소 지름을 가지는 분쇄 매체의 사용은 이러한 목적들을 달성할 수 있음을 발견하였다.
추가적으로, 또는 대안으로서, 본 발명의 매체는 CV에 대한 실제 분쇄 매체 부피("TMV")의 비율이 적어도 약 0.29라는 특징이 있을 수 있다. TMV는 매체의 빈 자유로운 부피를 가리키고 그것의 비중에 의해 그것의 무게를 나눔으로써 계산될 수 있다. 수식어구 "약"은 여기서 매체 지름과 부피들의 측정들이 완전히 정확하기 않은 기술분야에서 잘 알려진 사실을 알리기 위해 여기에서 사용된다. "약"은 다른 기술이 없다면 ±30%의 공차 내에 있음을 의미한다.
본 발명은 그것의 범위 내에 다수의 다른 매체의 사용을 포함한다. 사용되는 매체나 매체들의 실제 구성은 과도한 실험 없이 특정 기초 상에서 풀어지기 보다는 설계 특징일 수 있다. 바람직한 매체들은 그것의 비교적 낮은 가격 및 이용성으로 인해 1.18mm 평균 지름 사이즈를 가지는 스틸 샷(steel shot)이다.
단계(101)에서 초기 공정으로서 습식(wet) 또는 건식(dry) 가루화가 수행될지에 대한 결정이 이루어진다. 여기서 중요한 점은 공정이 초기 공정들의 양 타입들에 따르는 것이다. 또한 비록 Nyberg 등이 그들의 장치와 함께 고체들의 습식 가루화를 기술하지 않았지만, 여기서 기술되고 청구된 습식 가루화는 Nyber 장치나 필적하는 장치들로 수행될 수 있음을 발견하였다.
습식 가루화가 사용된다면, 재 및 액체의 슬러리는 단계(102)에서 만들어진다. 많은 목적들을 위해 물이 적당하고 바람직한 액체이다. 그러나, 공급원료, 원하는 생산품 품질, 및 다른 요소들에 따라, 용매나 다른 액체가 바람직할 수 있다.
단계(103)에서 건식 재 또는 슬러리가 챔버를 채우는데 사용된다. 예를 들어, 건식 가루화 공정에서, CV의 약 60%의 매체들 부피가 사용된다. CV의 나머지 40%는 공급원료, 일반적으로 연소 재로 채워진다. 습식 가루화 공정에서, 매체들 부피는 약 62% - 65%이고, 챔버의 나머지 부피는, 2.38:1 고체 대 물일 수 있는, 슬러리로 채워진다.
단계(104)에서 음파 에너지는 연소 재 공급원료를 가루화하기 위해 챔버에 가해진다. 약 2mm보다 작은 최대 지름의 분쇄 매체들을 사용하는 크고 기재하지 않은 이점들 중 하나는 공정에 입력된 에너지가 3분 또는 그 아래의 가루화 시간들이 사용될 수 있기 때문에 크게 줄어든다는 것이다. 바람직하게, 약 90 내지 400Hz의 넓은 범위가 사용되더라도, 약 90 내지 120Hz의 음향 주파수들이 가해진다. 초음파 분해의 기간은 종래 기술 장치들로서의 시간보다는 초(second)의 기간으로 측정된다. 3분보다 작은 초음파 분해 시간들은 크게 충분하며, 일반적으로 초음파 분해는 30 킬로와트 또는 그 아래의 동력 입력에서 약 1 내지 3분들이다. 아래에서 입증하는 바와 같이, 이러한 기대하지 않은 초음파 분해의 짧은 기간은 작은 파티클 사이즈, 매우 큰 표면적, 감소된 질소와 황 함유를 가지는 향상된 연소 재를 생성하기에 충분하고, 탄소 및 다른 원하지 않는 불순물을 제거하기 위한 2차 공정들에 더 따를 수 있다.
단계(105)는 본 발명이 하나 이상의 2차 공정들(106)로 들어가고 재의 수집(107)을 계속하는 분기점이며, 이는 예를 들어 건조 및 체질과 같은 마무리 단계를 포함할 수 있다.
이용되는 2차 공정들은 연소 재의 품질을 향상시키는 공정일 수 있다. "2차 공정"이라는 용어는 여기에서 단수로 사용되더라도, 용어가 다수의 공정들을 포함할 수 있음이 주목된다. 초기 형상의 가루화 단계와 함께 유리하게 활용될 수 있는 2차 공정들은 기포부상, 마찰전기 분리, 공기분급, 진동 분리, 선택적 응집 및 체질을 포함한다. 물론, 공급원료가 슬러리 내에 있을 때, 일부 제2 공정들을 적용하기 전에 공급원료를 건조하는 것이 필요하다. 그러한 건조 단계는 여기서는 제2 공정의 부분으로 고려되고 분리되어 명시되지 않는다.
탄소를 제거하는 기포부상은 본 방법과 결합하여 사용되는 특히 유용한 제2 공정이다. 탄소에 부분적으로 내재된 비가공 재를 사용하는, 종래 탄소 분리 방법들과 달리, 본 발명은 음파 초음파 분리를 통해 재의 가루화를 포함하고, 이는 탄소가 분리될 수 있도록 하며 이는 초음파 조건이 연소 재에 녹은 내재된 탄소를 감소시키기 때문이다. 연소 재 슬러리가 4 내지 7의 범위의 자연 pH를 가질 수 있더라도 기포부상은 약 4 및 7 사이의 범위 내로 슬러리의 pH를 조절함으로써 상당히 향상될 수 있다.
진동 분리 방법들은 수분접착과 반데르발스 인력(Van der Waals attractive force)들이 매우 미세한 탄소와 미네랄 파티클들 사이에 존재하는 것으로 보고 이러한 인력들이 물리적 진동에 의해 깨어질 수 있는 것으로 본다. 그것들은 밀도, 형상, 또는 반응 각도로 인해 탄소와 미네랄 성분들이 다른 방향에서 오도록 야기한다. 비산재 내에서 발견되는 탄소가 쉽게 무르고 부서지기 때문에, 진동 방법들은 탄소의 평균 파티클 사이즈를 감소시킬 수 있고 탄소 내에 이미 캡슐화된 초미세 미네랄 파티클들을 방출하거나 그 반대일 수 있다.
공기분급 방법들은 종종 선반 장비와는 떨어져서 이용된다. 유동화(fluidization) 또는 원심 작용에 의해, 분리는 공기역학 견인 및 다른 파티클들의 밀도 특징들을 이용함으로써 달성된다. 매우 작은 파티클들로, 공기역학 견인이 공기 내에서 끌리는 파티클들의 활동을 지배하는 것으로 보여서, 크게 다른 밀도들을 가지는 파티클들도 유사하게 거동한다.
탄소 분리는 탄소보다 다른 평균 파티클 사이즈를 가지는 미네랄 물질에 따라 달라진다. 체질은 스크린(screen)의 일부 진동 형태에 의해 매우 빈번히 조력된다. 공정들의 성능은 진동 모션(예를 들어 순환 vs. 측방향) 및 진동 주파수에 의해 종종 영향을 받는다. 최적의 스크린 형상, 진동 모션, 및 진동 주파수를 결정하는 실험 테스트는 최종 설비 선택 또는 설치 전에 이루어진다. 진동 진폭 및 노출 기간은 체질 동안 탄소 파쇄를 최소화하기 위해 또한 중요한 파라미터들이다. 세밀한 분말과 함께, 큰 파티클들에 의해 미세한 망의 메움(blinding)을 피하기 위해 최종 체의 상류에 체즐의 더미를 포함하는 것이 중요하다. 큰 용량, 미세한 산업 체질 공정들은 일반적이지 않다.
선택 응집은 제2 유체 상이 예를 들어 질소와 같은 가스인 경우에 오일 응집에 의한 탄소 분리이다. 습도는 비-탄소질(non-carbonaceous) 물질 상의 오일 상 수착(oil phase sorption)을 최소화하도록 조절되고, 미세한 미네랄 재로부터 비교적 거친 탄소 응집의 체 분리에 뒤따른다.
제2 공정(106)에 이어, 제2 생산품들이 모아진다(108). 이어서 그것들이 상업적 가치를 가진다면 처분되거나 사용되거나 판매된다. 향상된 연소 재는 폴랜드 시멘트, 폴랜드 시멘트를 포함하는 혼합된 시멘트들과 같은 시멘트를 만드는데 사용되거나 다른 유용한 사용들을 위해 수집된다(107).
아래에 제공된 데이터는 특정 예시들에 대한 본 방법의 이점들을 입증한다. 공정 조건들 및 파라미터들은 다른 것이 제시되지 않는다면 위에서 기술한 바와 같다.
예시 1 : 종래기술 방법들에 대한 매체 지름 및 재 파티클 사이즈의 비교
테이블 1은 Nyberg 타입의 음향 주파수 초음파 분해기 내 분쇄 매체 사용을 비교한다. Macas는 나트륨 금속에 기반을 두고 Anthony는 처분 전에 그것의 석회(lime) 함량을 감소시키기 위해 유체화된 연소 재에 기반을 둔다. 이러한 데이터는 분쇄 매체 지름이 감소하고 TMV/CV 비율이 증가하며, 공정화된 재 품질(즉, 표면적)이 낮은 분쇄 시간 동안, 특히 물이 존재할 때 향상됨을 분명히 보여준다. TMV/CV 비율은 더 높고 본 발명의 분쇄 매체 지름들은 종래기술에서 입증된 것들보다 더 낮다. 초음파 분해기 챔버 부피(CV)는 테이블 1의 본 발명의 데이터에서 3 리터이다. 초음파 분해기는 하나의 초음파 분해기에 대해 30킬로와트 입력 파워에서 수행되었다.
테이블 1
Figure 112010084320776-pct00001

예시 2 : 파티클 사이즈 분배 및 표면적을 향상시키기 위한 아역청 탄 비산재의 건식 가루화
테이블 2는 물 첨가 없이 1.18mm 스틸 샷(steel shot)을 이용하는 20-25 킬로와트 입력 파워에서 배플(3 배플들) 3.2 리터 초음파 분해기 챔버 내, 90 내지 120 Hz 주파수에서 1분 동안 초음파 분해 후에 아역청 탄 비산재 품질을 비교한다. 대부분 분쇄 매체 부피 및 대부분 재 부피는 각각 초음파 챔버 부피의 대략 60% 및 40%였다.
테이블 2
Figure 112010084320776-pct00002
위 테이블 내의 D10, D50 및 D90 값들은 미가공 재들에 대해 각각 예를 드어 0.9, 9.3 및 45.9 마이크로미터인 기술된 값들 아래에 평균 지름을 가지는 샘플의 10, 50 및 90 중량% 부분을 나타낸다. 이러한 예시는 감소된 파티클 사이즈, 향상된 사이즈 분재, 및 건식 가루화를 통해 증가된 표면적을 가진 시멘트성 비산재를 생성하는 본 발명의 능력을 보여준다.
예시 3 : 파티클 사이즈 분배 및 표면적을 향상시키기 위한 역청 탄 비산재의 건식 가루화
테이블 3은 물 추가 없이 1.19mm 스틸 샷 분쇄 매체를 사용하여 20-25 킬로와트 입력 파워에서 배플(3 배플) 3리터 초음파 분해 챔버 내, 90 내지 120 Hz 주파수에서 1분 동안 초음파 분해 후에 역청 탄 비산재 품질을 비교한다. 대부분 분쇄 매체 부피 및 대부분 재 부피는 각각 초음파 분해기 챔버 부피의 대략 60% 및 40%였다.
테이블 3
Figure 112010084320776-pct00003
이러한 예시는 향상된 파티클 사이즈 분배 및 건식 가루화를 통한 표면적을 가진 역청 비산회를 생성하는 본 발명의 능력을 보여준다.
예시 4 : 파티클 사이즈 분배 및 표면적을 향상시키기 위한 역청 탄 비산재의 습식 가루화
예시 4에서, 예시 3에서 사용된 것과 동일한 역청 재의 습식 가루화가 사용되었다. 사용된 장치는 예시 2 및 3의 것과 같다. 분쇄 매체 부하는 반응 챔버 부피의 대략 62-65%였다. 나머지 부피(38-35%)는 역청 재와 물의(일반적으로 2.38:1-고체 대 물의 비율로) 혼합물에 의해 채워졌다. 테이블 4는 1.18mm 스틸 샷 분쇄 매체를 사용하여 20-25 킬로와트 입력 파워에서 1분 동안 초음파 분해 후에 역청 탄 비산재 품질을 비교한다. 가루화 후에, 매체는 진동 체질 및 물 흐름을 사용하여 분리되었다. 테이블 4는 초음파 분해 후에 역청 탄 비산재 품질을 비교한다.
테이블 4
Figure 112010084320776-pct00004

예시 5 : 건식 vs. 습식 가루화의 비교 (예시 3 vs. 4)
테이블 5
Figure 112010084320776-pct00005
이러한 예시는 가루화된 포졸란 비산재를 급격히 젖게 하는 본 발명의 능력과 분쇄 매체의 존재로 재 가루화 상의 물의 극적인 향상을 보여준다.
예시 6 및 7은 본 발명에 따라 처리된 시멘트성 및 포졸란 물질들의 사용으로 달성된 압축 강도 내 향상을 보여준다. 모든 압축 강도 테스트 및 샘플 준비는 ASTM-C311 및 ASTM-C618 표준들 및 절차들에 따라 이루어졌다. 모르타르(mortar) 혼합 내에 사용된 성분들은, 아래에 보이는 바와 같이, 높은 순도 규토 모래("Ottawa 모래"), 일반적인 포틀랜드 시멘트 타입 I, 물 및 적절한 양의 비산재였다. 사용된 시멘트성 및 포졸란 물질들의 전체 양은 각각긔 테스트에 대해서 같았다.
예시 6 : 본합된 시멘트 내 포졸란으로서 사용된 향상된 역청 탄 비산재
역청 탄 비산재는 음향 주파수 초음파 분해기 내에서 습식 가루화되었고 이어서 그것의 탄소 함유를 줄이기 위해, pH 조절 없이, 일-단계 부상 셀(one-stage flotation cell) 내에서 처리되었다. 이어서 결과적인 재는 0.36의 무게로 물 대 시멘트 비율을 가지는 물과 시멘트로 결합되었다. (포틀랜드 시멘트) 제어 및 규토 연기는 "현상대로(as is)" 사용되었다(즉, 초음파 조건, 부상 또는 가루화에 놓이지 않음).
테이블 6
Figure 112010084320776-pct00006
이러한 예시는 초음파 분해된 낮은-탄소 가루화된 포졸란 비산재가 유사한 압축 강도를 얻기 위해(예를 들어 28일) 포틀랜드 시멘트 또는 시멘트 성분 내 규토 연기를 대체하는 것으로 사용될 수 있다. 규토 연기는 고가여서 본 발명의 저가 생산품을 사용하여 많은 비용 절약을 한다.
예시 7 : 혼합 시멘트 내 포졸란으로서 사용된 향상된 역청 탄 비산재
역청 탄 비산재는 2분 동안 음향 주파수 초음파 분해기 내에서 습식 가루화되었고 이어서 그것의 탄소 함유를 줄이기 위해, pH 조절 없ㅇ(즉, 자연 pH 7.0), 일-단계 부상 셀 내에서 처리되었다. 이어서 결과적인 재는 0.36의 무게로 물 대 시멘트 비율을 가지는 물과 시멘트로 결합된다. 다양한 대체 정도에서 그리고 다양한 시간 포인트에서 (메가 단위) 압축 강도가 측정되었다.
테이블 7
Figure 112010084320776-pct00007
이러한 예시는 저-탄소 가루화된 포졸란 비산재가 1일에서조차 유사하거나 더 높은 압축 강도를 달성하기 위해 포틀랜드 시멘트로 저가 대체품으로서 사용될 수 있다.
예시 8 : 탄소 함유 및 황 함유를 줄이기 위해 역청 탄 비산재의 가루화 및 부상
이러한 실험은 역청 탄 비산재에 대해 일 단계 부산(pH 조절 없음)에 의해 이어진 2분 동안 1.18mm 스틸 샷 매체로 음향 주파수 습식 초음파 가루화를 통해, 각각 63% 및 56%의 습식 탄소 제거 및 황 제거를 나타낸다.
테이블 8
Figure 112010084320776-pct00008

예시 9 : 탄소 함유를 줄이기 위해 역청 탄 비산재의 습식 가루화 및 부상
역청 탄 연소 비산재(0.85kg)는 단일 3 리터 용량 음향 주파수 초음파 분해 챔버 내 1.18mm 스틸 샷의 8.75kg 및 0.61 리터의 물로 혼합되었다. 이러한 혼합물은 20킬로와트 초음파 분해기로 3분 동안 초음파 분해되었다. 초음파 분해 후에, 가루화된 비산재는 0.5mm 기공 사이즈 체로 분쇄 매체로부터 분리되었다. 이러한 절차는 연소 재로부터 자유로운 가루화되고 분쇄된 매체의 4.2kg을 생성하기 위해 반복되었다. 이러한 가루화된 재는, 2.2g Dowfroth® 및 3g 등유를 더해서, 4로 pH를 감소시키기 위해 1.37 g/L 아세트산을 포함하는 물과 함께 채워진 77리터 부상 셀에 첨가되었다. 이러한 혼합물은 3분 동안 혼합되도록 허용되었고 이어서 10분 동안 공기에 쐬었다(aerated). 공기 공급은 중단되고 후 부상(post flotation) 재가 놓이도록 허용되었다. 물은 110℃에서 재 건조에 의해 이어진 후 부상 재로부터 따라졌다. 이러한 일 단계 부상은 8.0 중량% 내지 2.2 중량%까지의 72.5%의 탄소 감소를 이루었다.
예시 10 : 암모니아 질소 함유 및 황 함유를 감소시키기 위한 역청 탄 비산재의 습식 가루화 및 부상
예시 4의 장치와 매체를 사용하는 3분 동안의 습식 가루화는 192㎍/g 암모니아 질소 및 0.19중량% 황을 포함하는 역청 비산 재 내에 각각 암모니아 질소와 전체 황의 99% 및 37% 감소를 달성하는데 이용되었다.
요약
전술한 설명으로부터, 신규성, 이용성, 및 제조 방법, 실현성, 및 본 발명의 사용은 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 실시예들과 상술한 예시들에 제한되지 않고 도면을 포함하는 전술한 설명과 다음의 청구항의 범위 내에 있는 일부 및 모든 실시예들을 포함한다.
CV : 챔버 부피
TMV : 분쇄 매체 부피

Claims (30)

  1. 챔버 부피(CV)를 가지는 챔버 내 초기 공정에 연소 재를 노출하는 단계를 포함하고, 상기 초기 공정은,
    (a) 연소 재의 부피로 챔버를 채우는 단계;
    (b) 적어도 하나의 분쇄 매체로 챔버를 채우는 단계; 및
    상기 분쇄 매체의 구성요소들은 약 2mm 이하인 최대 지름을 가짐
    (c) 챔버에 20-400Hz의 주파수 범위 내의 초음파 에너지를 가함으로서 연소 재를 가루화하는 단계;
    를 포함하고,
    제2 공정에 연소 재를 노출시키고, 상기 제2 공정은 기포부상, 마찰전기 분리, 공기분급, 진동 분리, 선택적 응집 및 체질 중 적어도 하나인, 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 (c) 에서 가해진 상기 초음파 에너지는 90-400Hz의 음향 주파수에 있는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 에너지는 3분 이내에서 가해지는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄 매체는 실제 분쇄 매체 부피(TMV)를 정의하고, 분쇄 매체 부피(TMV)는 상기 분쇄 매체의 비중에 의해 상기 분쇄 매체의 무게를 나눔으로써 계산되며, 상기 분쇄 매체 부피(TMV) 대 상기 챔버 부피(CV)의 비율은 적어도 0.29인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    챔버에 액체를 첨가하는 단계를 더 포함하는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 액체는 물인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 분쇄 매체는 실제 분쇄 매체 부피(TMV)를 정의하고, 분쇄 매체 부피(TMV)는 상기 분쇄 매체의 비중에 의해 상기 분쇄 매체의 무게를 나눔으로써 계산되며, 상기 분쇄 매체 부피(TMV) 대 상기 챔버 부피(CV)의 비율은 적어도 0.29인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    (d) 가루화된 연소 재로부터 액체를 배수하는 단계;
    (e) 연소 재를 건조하는 단계; 및
    (f) 제2 공정에 연소 재를 노출하는 단계;
    를 더 포함하고, 상기 제2 공정은 마찰전기 분리, 공기분급, 진동 분리, 및 체질 중 적어도 하나인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    연소 재를 상기 제2 공정에 노출하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 공정은 기포부상인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    연소 재로 액체를 첨가하여 생성된 슬러리의 pH를 조절하는 단계를 더 포함하고, pH는 약 4 및 약 7 사이에서 조절되는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    단계 (c)에서 가해진 초음파 에너지는 음향 주파수에 있는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  12. 챔버 부피를 가지는 챔버 내 초기 공정에 연소 재를 노출시키는 단계를 포함하고, 상기 초기 공정은,
    (g) 연소 재의 부피로 챔버 부피(CV)를 채우는 단계;
    (h) 분쇄 매체로 챔버를 채우는 단계; 및
    상기 분쇄 매체는 실제 분쇄 매체 부피(TMV)를 정의하고, 분쇄 매체 부피(TMV)는 상기 분쇄 매체의 비중에 의해 상기 분쇄 매체의 무게를 나눔으로써 계산되며, 상기 분쇄 매체 부피(TMV) 대 상기 챔버 부피(CV)의 비율은 적어도 0.29임
    (j) 챔버에 20-400Hz의 주파수 범위 내의 초음파 에너지를 가함으로써 연소 재를 가루화하는 단계;
    를 포함하고,
    제2 공정에 연소 재를 노출시키고, 상기 제2 공정은 기포부상, 마찰전기 분리, 공기분급, 진동 분리, 선택적 응집 및 체질 중 적어도 하나인, 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    단계 (j)에서 가해진 초음파 에너지는 90-400Hz의 음향 주파수에 있는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    초음파 에너지는 3분 이하에서 가해지는 향상된 연소 재를 생성하는 방법
  15. 제12항에 있어서,
    분쇄 매체의 구성요소들은 약 2mm 이하의 최대 지름을 가지는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    연소 재의 슬러리를 생성하기 위해 챔버에 액체를 첨가하는 단계를 더 포함하는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액체는 물인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    분쇄 매체의 구성요소들은 약 2mm 이하의 평균 지름을 가지는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    (k) 가루화된 연소 재로부터 액체를 배수하는 단계;
    (l) 연소 재를 건조하는 단계; 및
    (m) 연소 재를 제2 공정에 노출하는 단계;
    를 더 포함하고, 상기 제2 공정은 마찰전기 분리, 공기분급, 진동 분리 및 체질 중 적어도 하나인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제2 공정에 연소 재를 노출하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 공정은 기포부상인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    연소 재에 액체의 첨가에 의해 생성된 슬러리의 pH를 조절하는 단계를 더 포함하고, pH는 약 4 및 약 7 사이에서 조절되는 향상된 연소 재를 생성하는 방법
  22. 제20항에 있어서,
    단계 (j)에서 가해진 초음파 에너지는 90-400Hz의 음향 주파수에 있는 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    첨가된 액체는 물인 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  24. 제1항 또는 제12항의 방법으로부터 선택된 방법에 의해 생성된 향상된 연소 재.
  25. 제24항에 있어서,
    연소 재는 석탄으로부터 유도된 향상된 연소 재
  26. 제25항에 있어서,
    상기 석탄은 역청 탄, 아역청 탄, 및 갈탄 중 하나인 향상된 연소 재.
  27. 챔버 부피(CV)를 가지는 챔버 내 초기 공정에 연소 재를 노출시키는 단계를 포함하고, 상기 초기 공정은,
    (a) 연소 재의 부피로 챔버를 채우는 단계;
    (b) 적어도 하나의 분쇄 매체로 챔버를 채우는 단계; 및
    상기 분쇄 매체의 구성요소들은 약 2mm 이하인 최대 지름을 가짐
    (c) 상기 챔버에 물을 첨가하고, 챔버에 초음파 에너지를 가함으로서 연소 재를 가루화하는 단계;
    (d) 가루화된 연소 재로부터 액체를 배수하는 단계;
    (e) 연소 재를 건조하는 단계; 및
    (f) 제2 공정에 연소 재를 노출하는 단계;
    상기 제2 공정은 마찰전기 분리, 공기분급, 진동 분리, 및 체질 중 적어도 하나임
    를 포함하는, 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  28. 챔버 부피(CV)를 가지는 챔버 내 초기 공정에 연소 재를 노출시키는 단계를 포함하고, 상기 초기 공정은,
    (g) 연소 재의 부피로 챔버 부피(CV)를 채우는 단계;
    (h) 분쇄 매체로 챔버를 채우는 단계; 및
    상기 분쇄 매체는 실제 분쇄 매체 부피(TMV)를 정의하고, 분쇄 매체 부피(TMV)는 상기 분쇄 매체의 비중에 의해 상기 분쇄 매체의 무게를 나눔으로써 계산되며, 상기 분쇄 매체 부피(TMV) 대 상기 챔버 부피(CV)의 비율은 적어도 0.29임
    (i) 연소 재의 슬러리를 생성하기 위해 챔버에 액체를 첨가하는 단계;
    (j) 챔버에 주파수 범위 내의 초음파 에너지를 가함으로써 연소 재를 가루화하는 단계;
    (k) 가루화된 연소 재로부터 액체를 배수하는 단계;
    (l) 연소 재를 건조하는 단계; 및
    (m) 연소 재를 제2 공정에 노출하는 단계;
    상기 제2 공정은 마찰전기 분리, 공기분급, 진동 분리 및 체질 중 적어도 하나임
    를 포함하는, 향상된 연소 재를 생성하는 방법.
  29. 삭제
  30. 삭제
KR1020107028699A 2008-06-05 2009-06-04 개량된 연소 재 및 그 제조 방법 KR101821409B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5920808P 2008-06-05 2008-06-05
US61/059,208 2008-06-05
PCT/US2009/046315 WO2009149298A1 (en) 2008-06-05 2009-06-04 Upgraded combustion ash and its method of production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110056457A KR20110056457A (ko) 2011-05-30
KR101821409B1 true KR101821409B1 (ko) 2018-01-23

Family

ID=41398534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107028699A KR101821409B1 (ko) 2008-06-05 2009-06-04 개량된 연소 재 및 그 제조 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8876027B2 (ko)
EP (1) EP2303461B1 (ko)
JP (1) JP2011529428A (ko)
KR (1) KR101821409B1 (ko)
CN (1) CN102083540A (ko)
AU (1) AU2009256088B2 (ko)
TW (1) TWI477322B (ko)
WO (1) WO2009149298A1 (ko)
ZA (1) ZA201100006B (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9566587B2 (en) 2012-10-12 2017-02-14 Blue Sky Mines Ltd. Methods of and systems for treating incinerated waste
BR112015020572B1 (pt) * 2013-02-28 2022-02-22 Sun Chemical Corporation Processo contínuo para transformar sólido moído em dispersão líquida e aparelho
CN103128005B (zh) * 2013-03-22 2014-04-09 厦门大学 一种城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用方法
JP7036593B2 (ja) 2014-06-25 2022-03-15 シーアール ミネラルズ カンパニー，エルエルシー フライアッシュとレメディエーション剤とを含有するセメント系材料用ポゾラン組成物
CN104984825B (zh) * 2015-07-20 2017-08-25 中国矿业大学 微细粒潮湿物料摩擦电选方法与装置
US20200238301A1 (en) * 2015-09-18 2020-07-30 Thomas Valerio System and method for recovering metals from electronic scrap and auto shred residue fines
US10029810B2 (en) * 2015-11-15 2018-07-24 Xerox Corporation Single dose screening for particulate materials
CN106040439A (zh) * 2016-05-30 2016-10-26 西安科技大学 一种兰炭湿法浮选工艺
US10457601B2 (en) 2017-02-24 2019-10-29 CR Minerals Company, LLC Settable compositions comprising remediated fly ash (RFA) and methods of cementing in subterranean formations
JP6288355B1 (ja) * 2017-04-28 2018-03-07 住友大阪セメント株式会社 セメント組成物、その製造方法、及びセメント組成物用フライアッシュの製造方法
DE102017114831A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Aufarbeitung von Flugasche sowie Anlage und Verfahren zur Herstellung von Zement
JP6973128B2 (ja) * 2018-01-31 2021-11-24 三菱マテリアル株式会社 コンクリート用フライアッシュの製造方法、及びセメント組成物の製造方法
CN109054464B (zh) * 2018-08-20 2020-11-06 西安科技大学 一种轮胎裂解炭黑物理脱灰工艺
CN111185278B (zh) * 2018-11-15 2021-10-01 北京华卓精科科技股份有限公司 制备纳米颗粒的方法及纳米颗粒的应用
CN110317017B (zh) * 2019-06-25 2021-09-28 郑州工大高新材料科技有限公司 一种轻质高强泡沫混凝土及其制备方法
JP7295416B2 (ja) * 2019-08-07 2023-06-21 日本製鉄株式会社 フライアッシュからの未燃カーボンの分離方法
CN116441059B (zh) * 2023-03-24 2024-02-09 浙江大学 一种耦合超声乳化与超声强化吸附脱炭的飞灰浮选方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002011366A (ja) * 2000-06-29 2002-01-15 Kurita Water Ind Ltd 灰の粉砕方法及び灰の固化成形体
JP2007222800A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Taiheiyo Cement Corp フライアッシュ中の未燃カーボン除去装置及び除去方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB938163A (en) 1960-09-20 1963-10-02 Boots Pure Drug Co Ltd Improvements in or relating to particle size reduction or cellular disruption
US3286939A (en) * 1963-11-26 1966-11-22 Glidden Co Vibratory ball mill
US3642445A (en) * 1970-04-30 1972-02-15 Us Interior Utilization of coal-burning power plant by-products
US5840179A (en) * 1997-06-19 1998-11-24 Jtm Industries, Inc. Ultrasonic conditioning and wet scubbing of fly ash
US6126014A (en) * 1998-09-29 2000-10-03 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Continuous air agglomeration method for high carbon fly ash beneficiation
JP3614013B2 (ja) 1998-12-25 2005-01-26 ブラザー工業株式会社 電話機
JP2006047764A (ja) 2004-08-05 2006-02-16 Mitsui Chemicals Inc 突起状光導波路，その製造方法およびそれを用いた光電気混載基板
JP5144086B2 (ja) * 2007-02-20 2013-02-13 独立行政法人物質・材料研究機構 分散または粉砕装置及び分散または粉砕方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002011366A (ja) * 2000-06-29 2002-01-15 Kurita Water Ind Ltd 灰の粉砕方法及び灰の固化成形体
JP2007222800A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Taiheiyo Cement Corp フライアッシュ中の未燃カーボン除去装置及び除去方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110120348A1 (en) 2011-05-26
EP2303461A4 (en) 2017-04-19
WO2009149298A1 (en) 2009-12-10
AU2009256088B2 (en) 2016-01-07
CN102083540A (zh) 2011-06-01
JP2011529428A (ja) 2011-12-08
ZA201100006B (en) 2011-10-26
TW201008649A (en) 2010-03-01
EP2303461A1 (en) 2011-04-06
AU2009256088A1 (en) 2009-12-10
EP2303461B1 (en) 2019-11-13
KR20110056457A (ko) 2011-05-30
TWI477322B (zh) 2015-03-21
US8876027B2 (en) 2014-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101821409B1 (ko) 개량된 연소 재 및 그 제조 방법
Kurama et al. Usage of coal combustion bottom ash in concrete mixture
Krishnaraj et al. Investigation on grinding impact of fly ash particles and its characterization analysis in cement mortar composites
Bahoria et al. Replacement of natural sand in concrete by waste products: A state of art
US4121945A (en) Fly ash benificiation process
Hela et al. The mechanical activation of fly ash
JP5562863B2 (ja) ポゾランを加工する方法
CN102046558B (zh) 来自市政固体废物的焚烧炉底灰的回收和改良方法
Mucsi Mechanical activation of power station fly ash by grinding–A review
JP2006505480A (ja) フライアッシュの処理方法
KR101243094B1 (ko) 발전소 바닥재 및 비산재 정제 회재의 활용
Bahoria et al. Comprehensive literature review on use of waste product in concrete
JP5012127B2 (ja) セメント・コンクリート用混和材の製造方法
TWI499456B (zh) 用於提高燃燒灰品質的方法
CN103265197B (zh) 超细固硫灰及其制备方法和应用
CN111620603A (zh) 一种垃圾焚烧渣循环利用制备的隔声砂浆及其制备方法
US20100089801A1 (en) Process for production of low-specific-gravity hollow particles
JP2021116224A (ja) セメント用混合材、セメント組成物、およびセメント組成物の製造方法
JP6912696B2 (ja) 水硬性石灰及びその製造方法
Belz et al. Reuse of micronized fly ashes in high strength cement conglomerates
US20230219843A1 (en) Method of providing a reactive cement constituent or concrete additive
Svietkina et al. Development of methods for preparing fly ash for separation by activation
Robl et al. The production of superpozzolan from coal fired utility ash ponds
Aungatichart et al. PREPARATION OF LIGHTWEIGHT CONCRETE AND LIGHTWEIGHT AGGREGATE FROM BAGASSE ASH AND COCONUT SHELL ASH
Dave et al. Investigation on Physical, Mechanical and Microstructural Analysis of Pulverized Coal Bottom Ash on Cement Binders and Mortars

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101004026; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20160706

Effective date: 20171201

S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant