Kömür Yıkanabilirlik Araştırması

... konulu sunumlar: "Kömür Yıkanabilirlik Araştırması"— Sunum transkripti:

1 Kömür Yıkanabilirlik Araştırması
Numune Alımı Kömür analizleri Elek analizi Yüzdürme-batırma testi Sonuçların değerlendirilmesi Modelleme Akım şeması geliştirme

2 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.

3 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 gr/cm3 civarındadır. Gerçi antrasitlere doğru kömür yoğunluğu artmakta ve gr/cm3’ e kadar ulaşmaktadır, ama kömür içinde bulunan kil mineralleri, karbonat ve sülfitlerin yoğunlukları 2.5 gr/cm3’ ün üzerindedir.

4 Kömür Yıkanabilirlik Eğrilerinin Oluşturulması
Yüzdürme-batırma testinin prensipleri Numune alımı ve hazırlama Yüzdürme-batırma testi uygulaması Analizler Hesaplamalar Eğrilerin çizilmesi Değerlendirme ve yorumlar

5 Tüvenan Malzeme

6 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.

7 Genel Analiz Numunesi (kg)
BS ISO :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) Elek Analizi için gerekli minimum numune miktarı (kg) %1 Hassasiyet %2 Hassasiyet 300 15 000 54 000 13 500 200 5 400 16 000 4 000 150 2 600 6 750 1 700 125 1 000 90 750 1 500 400 75 470 950 250 50 170 280 70 31,5 55 65 15 22,4 32 25 6 16,0 20 8 2 10 12 0,5 5,6 3 0,25 2,8 0,65 1 0,1

8 Numune Standartlara göre her elek fraksiyonunda en az 1000 adet tüvenan malzeme En az 10 adet her yüzdürme fraksiyonu ürünü

9 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.

10

11 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.

12 Organik sıvılar, buharlaşırlar ve bazılarının buharları hem yanıcı ve hem de zehirlidir.
Ağır metal bileşiklerinin çözeltileri; bunlar, kömür yoğunluk analizinde kullanılmamaktadır.

13 -Yüzdürme-çöktürme deneylerinde tane iriliği alt sınırı 0
-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.

14 Yüzdürme-batırma test düzeneği

15 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

16 Kömür yıkanabilirlik eğrilerinin kullanımı
Kömür yıkama tesis dizaynı Teknik-ekonomik değerlendirme Faydalı rezerv tahmini Tesis verimi tesbiti Günlük tesis performansının izlenmesi

17 Yüzdürme-batırma tablosu
Yoğunluk Yüzen Ürünler Kümülatif Yüzen Kümülatif Batan gr/cm3 % Ağ. %Kül y=a0+a1/2 1,3 Yüzen 15,34 4,00 100,00 28,40 7,67 1,3 - 1,4 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 88,16 Toplam

18

19 Kül Yoğunluk? Yoğunluk Kül?

20

21

22 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 yüzdürme-batırma 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

23 Kül karekteristik eğrisi
a- sadece iki fraksiyonlu kömür b- iyi yıkanabilir kömür c- orta yıkanabilir kömür d- zor yıkanabilir kömür

24 ±0.10 Yoğunluk ayırma değerleri Kömür yıkanma özelliği
Kolay Kolay-zor arasında Zor Oldukça zor Çok zor 25 ten büyük 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 ( gr/cm3) (%) Kömür yıkanabilme özelliği 7.5 a kadar İyi 7.5 – Orta 15 ten büyük Zor

25 İyi yıkanabilir kömür? Yoğunluk g/cm3 Toplamalı Yüzen %
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. Yoğunluk g/cm3 Toplamalı Yüzen % Toplamalı Yüzen Kül 1.3 4.43 7.32 1.4 12.75 13.77 1.5 23.87 20.43 1.6 30.07 24.98 1.7 38.57 31.39 1.8 42.07 34.01 Toplam 100.00 58.35 Eğer bu kömürden beklentimiz %15 civarında bir kül ise, bu yoğunlukta yıkanabilirlik için bulduğumuz değer çok zor sınıfına girecektir.

26 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.

27 Ara Ürün. Eğer kömürlerde ara ürün miktarı fazla ise (1. 5-1
Ara Ürün? Eğer kömürlerde ara ürün miktarı fazla ise ( g/cm3 arası) yüzdürme batırma testinde bu fraksiyon ayrılarak kırma ve yeniden yüzme yapılır. Bu şekilde ara üründen kazanılabilecek ilave kömür incelenir.

28 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.....

29 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 ( 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 hazırlama-yıkama işlemine tabi tutulacağına karar vermek önemlidir

30 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

31 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.

32 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.

33 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., Spiral-flotasyon, vb)

34 Aygıt seçim kriterleri ilgili örnekler
Ekipman tipi Tane iriliği Efektif Ayırma Yoğunluğu (g/cm3) Ep (Laboratuvar değerleri) Ağır ortam aygıtları 100 – 6 mm 0.025 Ağır ortam siklonları 6 – 0.6 mm 1.4 – 1.8 0.033 Jigler 1.55 – 1.9 0.091 Baum Jigi 100 – 0.8 mm Batac Jigi 15 – 0.15 mm Şlam jigi 4 – 0.15 mm Sallantılı masa 6 – 0.1 mm 1.55 – 2.0 0.086 Hidrosiklon (WOC) 9 – 0.15 mm Spiral 1.6 – 2.0 0.15 Flotasyon 0.6 mm ve daha ince -

35 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.

36 WOC-Spiral Kombinasyonu

37 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.

38 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.

39 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.

40 Tromp Ayırma Eğrisi Jigler için Ağır ortam ayırıcıları için

41 Performansın yorumlanması

42 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.