Transcript komur_tek_4.hafta

Kömür Yıkanabilirlik Araştırması
•
•
•
•
•
•
•
Numune Alımı
Kömür analizleri
Elek analizi
Yüzdürme-batırma testi
Sonuçların değerlendirilmesi
Modelleme
Akım şeması geliştirme
Kömür analizleri ve Kömürleşme
derecesi
• Kömür analizlerinden sonra, ilk olarak kömürün yaş
yöntemle değerlendirmeye uygun olup olmadığına
karar vermek gerekmektedir. Bunun için kömürün
orijinalliğini muhafaza eden bir örneği ile muhakkak
kömürün sınıfı hakkında bilgi veren bir kısa analizinin
(nem, kül, uçucu madde ve ısı değeri) yapılması ve
kömürün rankının tanımlanması şarttır.
• Kömür yüzdürme-batırma testinin değerlendirilmesi
esnasında kömür rankı muhakkak dikkate alınmalıdır.
Aksi takdirde kömür kül oranlarının kuru bazda
hesaplamalarda kullanıldığı yüzdürme-batırma test
sonuçlarına bakıp, kömürün yıkanabilirliğini de iyi
görürsek hemen tesis planlamaya geçilmemelidir.
Kömür Yıkanabilme Özelliği
Kömür, içindeki mineral madde serbestleşinceye kadar
ufalanarak, yıkamaya tabi tutulmadığından, yıkamaya
verileceği tane iriliğindeki kömür-kül ilişkisinin tesbiti
büyük önem arzetmektedir. Bu ilişkinin tesbitide, yoğunluk
analizi ile yapılmaktadır.
Kömür yoğunluğu, kömür içinde bulunan mineral
maddelerin yoğunluğundan daha azdır. Örneğin, sert linyit
ve koklaşan taşkömürlerinin yoğunlukları 1.3-1.4 gr/cm3
civarındadır. Gerçi antrasitlere doğru kömür yoğunluğu
artmakta ve 1.8-1.85 gr/cm3’ e kadar ulaşmaktadır, ama
kömür içinde bulunan kil mineralleri, karbonat ve sülfitlerin
yoğunlukları 2.5 gr/cm3’ ün üzerindedir.
Kömür Yıkanabilirlik Eğrilerinin Oluşturulması
•
•
•
•
•
•
•
Yüzdürme-batırma testinin prensipleri
Numune alımı ve hazırlama
Yüzdürme-batırma testi uygulaması
Analizler
Hesaplamalar
Eğrilerin çizilmesi
Değerlendirme ve yorumlar
Tüvenan Malzeme
Temsili Numune
• Alınacak minimum numune miktarında genelde
kömürün boyutu ile tüvenan ya da yıkanmış olması
belirleyici olmaktadır.
• Türkiye’deki yüksek küllü ve heterojen yapılı kömürler
için ise minimum numune miktarında daha dikkatli
olmak gerekmektedir.
• Minimum numune miktarının belirlenmesi amacıyla
geliştirilmiş çeşitli yaklaşımlar söz konusudur.
Bunlardan en bilineni Gy denklemidir. Ancak bir çok
ülkede standardizasyon amacıyla yapılan istatistiksel
çalışmalar sonucu, genelde boyutla orantılı belirlenmiş
miktarlar söz konusudur.
BS ISO 13909-2:2001’e göre tane iriliğine bağlı olarak, genel amaçlı ve
elek analizi amacıyla alınacak numuneler için gerekli minimum numune
miktarları.
Tane İriliği (mm)
Genel Analiz
Numunesi (kg)
300
200
150
125
90
75
50
31,5
22,4
16,0
10
5,6
2,8
1
15 000
5 400
2 600
1 700
750
470
170
55
32
20
12
3
0,65
0,1
Elek Analizi için gerekli minimum
numune miktarı (kg)
%1 Hassasiyet
%2 Hassasiyet
54 000
13 500
16 000
4 000
6 750
1 700
4 000
1 000
1 500
400
950
250
280
70
65
15
25
6
8
2
2
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
Numune
• Standartlara göre her elek fraksiyonunda
en az 1000 adet tüvenan malzeme
• En az 10 adet her yüzdürme fraksiyonu
ürünü
Yüzdürme-çöktürme deneyleri için, tane iriliğine göre değişen
numune miktarlarına gereksinim vardır.
Tüvenan kömürde, ara ürün ve artık oranları yükseldikçe,
numune miktarının daha da artırılması, ayrıca tavsiye
edilmektedir.
Kömürlerde Yoğunluk Analizi
Değişik yoğunluklarda sıvılar elde etmek için, şu olanaklar
vardır:
- Anorganik tuzların çözeltilerini kullanmak,
- Organik sıvılar kullanmak,
-Ağır metal bileşiklerinin çözeltilerini kullanmak.
Kömür yoğunluk analizinde genel olarak anorganik tuzlardan
ZnCl2 kullanılmaktadır. ZnCl2 tuz halinde 2.91 gr/cm3
yoğunluğa sahiptir
20 OC da, 1000 gr suda maksimal 3670 gr çözelmekte ve
2.07 gr/cm3 yoğunluğunda çinkoklorür çözeltisi elde
edilebilmektedir. Bunun yanında, çinkoklorürün bir miktar
asidik etkisi olsa bile, organik sıvılara göre daha rahat
çalışma olanağı vermektedir.
Organik sıvılar, buharlaşırlar ve bazılarının buharları hem
yanıcı ve hem de zehirlidir.
Ağır metal bileşiklerinin çözeltileri; bunlar, kömür yoğunluk
analizinde kullanılmamaktadır.
-Yüzdürme-çöktürme deneylerinde tane iriliği alt sınırı 0.5 mm
civarındadır.
-İnce tanelerin çökmesi uzun zaman aldığından, 0.5 mm
altının elenip, ayrı olarak, ağır sıvıda ve santrifüjle (3000
devir/dak) (10-22 dakika) yüzdürme-çöktürme işlemine tabi
tutulması gerekir.
- Çok killi numunelerde ise kömürü 1 m uzunluğunda cam
borularla amilalkol ile çalkalayarak, köpükle yüzen kili atmak
yerinde olur.
Yüzdürme-batırma test düzeneği
Yüzdürme-Batırma testi prosedürü
•
•
•
•
•
•
•
Sıvıların hazırlanması/kontrolü
Tüvenan kömürün sıvı içerisine yerleştirilmesi
Yüzen ve batan ürünlerin alınması
Süzme ve yıkama
Kurutma
Tartım ve analizler
Hesaplama ve eğrinin çizimi
Kömür yıkanabilirlik eğrilerinin kullanımı
•
•
•
•
•
Kömür yıkama tesis dizaynı
Teknik-ekonomik değerlendirme
Faydalı rezerv tahmini
Tesis verimi tesbiti
Günlük tesis performansının izlenmesi
Yüzdürme-batırma tablosu
Yoğunluk
Yüzen Ürünler
gr/cm3
% Ağ.
1,3 Yüzen
15,34
1,3 - 1,4
Kümülatif Yüzen
Kümülatif Batan
% Ağ.
%Kül
% Ağ.
%Kül
y=a0+a1/2
4,00
15,34
4,00
100,00
28,40
7,67
45,43
8,97
60,77
7,72
84,66
32,82
38,05
1,4 - 1,5
7,95
25,53
68,72
9,78
39,23
60,43
64,74
1,5 - 1,6
3,17
32,89
71,89
10,80
31,28
69,31
70,30
1,6 – 1,7
2,08
47,33
73,97
11,83
28,11
73,41
72,93
1,7 - 1,8
2,34
58,60
76,31
13,26
26,03
75,49
75,14
1,8 Batan
23,69
77,17 100,00
28,40
23,69
77,17
88,16
100,00
28,40
Toplam
%Kül
3
1,8
1,7
1,3
1,2
0
100
10
90
20
80
30
70
40
60
50
50
60
40
70
30
80
20
90
10
100
0
10
20
30
40
50
Kül, %
60
70
80
90
0
100
Kümülatif Batan, %
Kümülatif Yüzen, %
1,9
Yoğunluk, gr/cm
1,6
1,5
1,4
3
1,8
1,7
1,3
0
100
10
90
20
80
30
70
40
60
50
50
60
40
70
30
80
20
90
10
100
0
10
20
30
40
50
60
70
Kül, %
Kül
1,2
Yoğunluk?
Yoğunluk
Kül?
80
90
0
100
Kümülatif Batan, %
Kümülatif Yüzen, %
1,9
Yoğunluk, gr/cm
1,6
1,5
1,4
3
1,8
1,7
1,3
1,2
0
100
10
90
20
80
30
70
40
60
50
50
60
40
70
30
80
20
90
10
100
0
10
20
30
40
50
Kül, %
60
70
80
90
0
100
Kümülatif Batan, %
Kümülatif Yüzen, %
1,9
Yoğunluk, gr/cm
1,6
1,5
1,4
3
1,8
1,7
1,3
1,2
0
100
10
90
20
80
30
70
40
60
50
50
60
40
70
30
80
20
90
10
100
0
10
20
30
40
50
Kül, %
60
70
80
90
0
100
Kümülatif Batan, %
Kümülatif Yüzen, %
1,9
Yoğunluk, gr/cm
1,6
1,5
1,4
Kömür Yıkanabilme Özelliğinin
Belirlenmesi
• Kömür yıkanabilirliğinin belirlenmesi için ilk olarak doğru
yöntemle ve gerekli miktarda numune alımının
gerçekleştirilmiş olması gerekmektedir.
• Tüvenan kömür numunesi ile yapılmış olan yüzdürmebatırma testi sonuçlarından elde edilen bilgilerle, kömür
yıkanabilirliği değerlendirilir.
• Bu amaçla yıllardır kullanılan yöntemler olduğu gibi yeni
geliştirilmiş yöntemlerde mevcuttur.
• Eskiden beri kullanılan ±0.1 g/cm3 yoğunluk farkı
değerleri, kül karekteristik eğrisi, ara ürün
• yıkanabilirlik indeksi, M-CM metodu, CT*based online
yıkanabirlik değerlendirme
• En çok kullanılan yöntem olan ±0.1 g/cm3 yoğunluk farkı
değerleridir
Kül
karekteristik
eğrisi
a- sadece iki fraksiyonlu kömür
c- orta yıkanabilir kömür
b- iyi yıkanabilir kömür
d- zor yıkanabilir kömür
±0.10 Yoğunluk ayırma değerleri
0-7
7- 10
10- 15
15- 20
20- 25
25 ten büyük
Kömür yıkanma özelliği
Kolay
Kolay-zor arasında
Zor
Oldukça zor
Çok zor
Mümkün değil
Ara ürün olarak bilinen bu fraksiyon ne kadar az ise, kömürün yıkanabilme özelliği
o kadar iyidir. Bu fraksiyonun miktarı ile kömür yıkanabilme özelliği arasında şu
ilişki verilmektedir:
Ara Ürün Oranı
(1.5 - 2.0 gr/cm3) (%)
7.5 a kadar
7.5 – 15
15 ten büyük
Kömür yıkanabilme özelliği
İyi
Orta
Zor
İyi yıkanabilir kömür?
Orijinal kömür %58.35 küllü bir tüvenan kömürdür ve bu kömürün 1.8 g/cm3’te batan
oranı %57.93’tür. Yan taş oranı azaltılmış kömür ise aynı kömürün 1.8 g/cm3’te batan
miktarından toplam kömüre göre %30’luk bir azaltmadan sonra, fraksiyonların tekrar
yüzde oranlarının hesaplanmasıyla elde edilmiş kömür yüzdürme-batırma test
sonucuna göre bulunmuş değerdir.
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
Toplam
Toplamalı
Yüzen
%
4.43
12.75
23.87
30.07
38.57
42.07
100.00
Toplamalı
Yüzen
Kül
%
7.32
13.77
20.43
24.98
31.39
34.01
58.35
0
10
±0.1 g/cm3 yoğunluk farkı
Yoğunluk
g/cm3
20
30
40
50
60
70
Orijinal kömür
80
Yan taşı azaltılmış kömür
90
100
1.2
1.4
1.6
1.8
Yoğunluk g/cm3
Eğer bu kömürden beklentimiz %15 civarında bir kül ise, bu yoğunlukta yıkanabilirlik
için bulduğumuz değer çok zor sınıfına girecektir.
2
Yakın yoğunluktaki malzeme
•
±0.10 Yoğunluk ayırma değerlerine göre +0,1 ile -0,1 g/cm3
aralığında bulunan malzeme oranı yakın yoğunluktaki
malzeme olarak tanımlanır.
• Bu oran ±0.10 g/cm3 yoğunluk farkı olarakda ifade edilir.
Ara Ürün?
Eğer kömürlerde ara ürün miktarı fazla ise (1.5-1.8 g/cm3
arası) yüzdürme batırma testinde bu fraksiyon ayrılarak
kırma ve yeniden yüzme yapılır. Bu şekilde ara üründen
kazanılabilecek ilave kömür incelenir.
Kömür Yıkamaya Karar Vermek
• Herhangi bir kömür için yıkanabilirlik özelliğini belirlerken, kömür
çok iyi tanınmalı (kömürleşme derecesi anlamında)
• Kömürün yıkanarak değerlendirme açısından uygunluğuna karar
vermek,
• Uygun miktarda numune ile yüzdürme-batırma testlerini yapmak,
• Test sonuçlarını değerlendirirken özellikle kömürün yıkama işlemi
sonucu içereceği nem oranını doğru belirlemek,
• Kömürden elde edilebilecek yıkanmış kömür özelliklerini ortaya
koymak
• Bu kömür yıkama işlemi sonucu pazardaki yerinin ne olacağı,
hedeflenen nitelik, oran ve maliyette ürün elde edilebilirliği
• Karar.....
Yıkanabilirlik testlerinin değerlendirilmesi ve yöntem
seçimi
 Kömür yıkama ekipman seçiminde kömür yıkanabilirliğinin kolay
yada zor oluşu önemli bir parametredir.
 Örneğin yıkanabilme özelliği çok iyi olan (-150 +20 mm civarı) iri
boyutlu kömür için jig tercih edilebilirken, orta ve zor seviyede
yıkanabilirlik gösteren kömürler için ağır ortam şart olmaktadır.
 Ekipman seçimlerinde modelleme çalışmaları ile; maliyet,
verimlilik, ürün kalitesi, ürün miktarı, tesis çevre koşulları, su
temini, vb parametreler değerlendirilerek, tesis kuruluşunun hangi
yöntem veya yöntemler kombinasyonuna dayalı kurulacağına
karar verilir.
 Ekipman seçimlerinden önce kömürün ne seviyede bir hazırlamayıkama işlemine tabi tutulacağına karar vermek önemlidir
Uygulanacak işlem seviyesi, yapılacak yatırım tutarı açısından da
önemli olmaktadır. Seçilen işlem seviyesine göre kullanılabilecek
ekipmanlar konvensiyonel yöntemler ve yeni gelişen yöntemler olmak
üzere gruplandırılabilir.
Konvensiyonel yöntemler;
İri kömürler için
Ağır ortam ayırıcıları (Teska, Daniels, Leebar, Tromp, Drewboy, Barvoys,
Wemco tambur, Chance ve Wemco koni)
Jigler (Baum ve Batac)
İnce kömürler için
Ağır ortam (Ağır Ortam Siklonu, Dyna Whirpool, Bretby Vorsyl, Larcodems,
Üç ürünlü gravite beslemeli siklon)
Hidrosiklonlar (WOC)
Sallantılı masa
Humprey Spirali
Hidroseparatörler
Toz Kömürler için
Flotasyon
Hidrosiklonlar (WOC)
Yeni Gelişen Yöntemler
(Kullanıma belli oranda girmiş olanlar)
Büyük çaplı ağır ortam siklonları
Spiraller
Kolon Flotasyonu
Falcon konsantratörü
Knelson konsantratörü
(Araştırılan, Pilot ölçekte denenen ve/veya demo seviyesinde olanlar)
Yağ Aglomerasyonu
Kelsey Jig
Manyetik ayırma (MagMill, vb)
Alternatif sıvı (ağır ortam) yöntemi
Mikronize manyetitli ağır ortam siklonu
 Altair jig
Mikrocell flotasyonu
Hava püskürtmeli siklonik flotasyon
Teetered Bed Seperatör
Asit liçi yöntemleri
Engelli Çöküş klasifikatörü
Granuflow prosesi
Hidrofobik ekstraksiyon, vb.
Karar verirken;
Ne kadar kayıp olursa olsun, belli bir kalitede ürün üretmek mi,
Kömür kazanma verimini en üst seviyede tutmak mı,
Ürün çeşitliliğini artırarak hem verim hem de kalite açısından hedefler bileşeni
yaratmak mı önceliğimiz olacaktır?
Yıkama aygıtı seçiminde kömür özelliği ile yıkama aygıtı özelliğini birlikte
değerlendirmek ve ekipman seçiminde doğru yolu belirlemek çok önemlidir.
Ekipman Seçimi ve Hedeflerle Uyumu
• -18 mm kömür koklaşır kömür yıkama
• Spiralle düşük küllü kömür hedefi (ayırma
yoğ.1.8 g/cm3 civarında, Ep değeri 0.15)
• Yıkanabilme özelliği kötü kömür (jig- A.O.)
• Maliyet düşürücü ve/veya verim artırıcı
kombinasyonlar (WOC-Spiral, jig-A.O., Spiralflotasyon, vb)
Aygıt seçim kriterleri ilgili örnekler
Ekipman tipi
Tane iriliği
Ağır ortam aygıtları
100 – 6 mm
Ağır ortam siklonları
6 – 0.6 mm
Jigler
Baum Jigi 100 – 0.8 mm
Batac Jigi 15 – 0.15 mm
Şlam jigi 4 – 0.15 mm
Sallantılı masa
6 – 0.1 mm
Hidrosiklon (WOC)
9 – 0.15 mm
Spiral
4 – 0.15 mm
Flotasyon
0.6 mm ve
daha ince
Efektif Ayırma
Yoğunluğu
(g/cm3)
1.3 - 1.7
1.4 – 1.8
1.55 – 1.9
Ep
(Laboratuvar
değerleri)
0.025
0.033
0.091
1.55 – 2.0
1.55 – 2.0
1.6 – 2.0
-
0.086
0.14-0.20
0.15
-
Kömür Yıkama Aygıtı Verim Kontrolu
İstenilen kül oranında temiz kömür elde edilebilmesi, ayırımın
tam olmasına bağlıdır.
Ayırma yoğunluğundan düşük yoğunluğa sahip tüm kömürün
konsantrede ve ayırma yoğunluğundan fazla yoğunluğa sahip
tüm kömüründe, artıkta toplanmış olması gerekir.
Hatalı
konumlanmış
malzeme
olarak
adlandırılan
konsantreye karışmış artık ve artığa karışmış temiz kömür
miktarları, fiili ayırma randımanını düşürmektedir.
Bir ayırmada, hatalı konumlanmış malzeme miktarı az ise,
ayırma verimi iyi, fazla ise, ayırma verimi kötüdür.
WOC-Spiral Kombinasyonu
KÖMÜR YIKAMA TESİSİNİN ÇALIŞTIRILMASI VE
PERFORMANS İLE İLİŞKİSİ
 Kömür yıkama tesisi, dizaynı esnasında oluşturulan plana göre
çalıştırılmaktadır.
 Planlamada hedeflerin net bir şekilde belirlenmiş olması gerekmektedir.
Hedefler; ürünlerin nem, kül, kükürt ve ısı değeri gibi kalite parametreleri
ve kazanımla ilgili verim ve performans ölçütlerini ifade etmektedir.
 Yıkanmış kömür ve atıktaki kül oranları seçilen yıkama yoğunluğuna bağlı
olarak, kömür özelliğinin elverdiği ölçüde ayarlanabilmektedir.
 Nem oranı ise termik kurutma uygulanmadığı takdirde, kömürün
kömürleşme derecesine önemli oranda bağlıdır ve kullanılan ekipmanlarla
sadece kömürün yüzey neminin bir kısmı uzaklaştırılabilmektedir.
 Isı değeri ise kömür nem ve kül oranına bağlı olarak değişen ve
kömürleşme derecesi ile de orantılı olan bir parametredir.
 Kömür kazanım verimi için en önemli ölçüt organik verim, performans için
ise öngörülen aygıt performansı ile fiili aygıt performansının uyumudur.
Performans izleme
• Tesisteki çalışma koşullarının denetimi için doğru
planlanmış bir numune alma programına ihtiyaç vardır.
• Numune alma işlemi insan eli ile ya da otomatik olsun,
numune alım prosedürü açısından doğru olmalı, alınan
numunelerin biriktirilmesi, toplanması, hazırlanması ve
analiz süreçlerinde orijinalini temsil yeteneğini
korumasına azami özen gösterilmelidir.
• Bu süreçlerden birindeki bir hata tüm süreçteki özenin
boşa gitmesine neden olacaktır.
• Numune alma uygulamasının devamlı kontrol
uygulamaları ile takip edilmesi şarttır.
Kömür Yıkama Aygıtlarında Performans
• Kömür yıkama aygıt ve tesislerinin görevi, belli bir yoğunluğun altında
kalan kömür fraksiyonu ile bu yoğunluğun üzerinde olan kömür
fraksiyonunu birbirinden ayırmaktır. Ancak aygıtın ortaya koyabileceği
performans aygıtın çalıştırılma koşullarının yanında önemli oranda da
ayırma kabiliyetine bağlıdır.
• Pratikte, hatalı konumlanmış malzeme olarak adlandırılan konsantreye
karışmış artık ve artığa karışmış temiz kömür miktarları fiili ayırma
randımanını düşürmektedir.
Tromp Ayırma Eğrisi
Jigler için
Ağır ortam
ayırıcıları için
Performansın yorumlanması
Ayırma Hassasiyetini Etkileyen Faktörler
 Yıkama aygıtın karakteri ve çalışma şartları; Yıkama aygıtı ayırma
hassasiyetleri, kömür yıkama tesisi aygıtı seçiminde etkili olan
faktörlerin başında gelmektedir.
 Ayırma ortamı; Ayırma ortamı da, ayırma hassasiyetini etkileyen bir
faktördür. Örneğin, havalı ayırıcılarda, kötü olan ayırma hassasiyeti,
sulu ve ağır ortam ayırıcılarına doğru iyileşmektedir.
 Kömür özellikleri
Kömür tane iriliği, tane dağılımı ve tane şekli; Genel olarak, iri taneli
kömürün daha iyi ayırıma uğradığı ve tane iriliği inceldikçe, ayırma
hassasiyetinin düştüğünü söylemek mümkündür. tane iriliğinin ayırma
hassasiyetine etkisi, özellikle jig ve sallantılı masalarda fazladır.
 Besleme miktarı; Kömür yıkama aygıtı, aşırı besleniyorsa, ayırma
hassasiyeti düşmektedir.