Fly ash produced in coal combustion is a fine-grained material consisting mostly of spherical, glassy, and porous particles. A study on the formation mechanism of the fly ash from coal particles in the pulverized coal power plant is investigated with a physical, morphological, and chemical characteristic analysis of fly ash collected from the Samchonpo power plant. This study may contribute to the data base of domestic fly ash, the improvement of combustion efficiency, fouling phenomena and ash collection in the electrostatic precipitator. The physical property of fly ash is determined using a particle counter for the measurement of ash size distribution. Morphological characteristic of fly ash is performed using a scanning electron micrograph. The chemical components of fly ash are determined using an inductively coupled plasma emission spectrometry(ICP). The distribution of fly ash size was bi-modal and ranged from 12 to $19{\mu}m$ in mass median diameter. Exposure conditions of flue gas temperature and duration within the combustion zone of the boiler played an important role on the morphological properties of the fly ash such as shape, particle size and chemical components. The evolution of ash formation during pulverized coal combustion has revealed three major mechanisms by large particle formation due to break-up process, gas to particle conversion and growth by coagulation and agglomeration.
Fly ash, by-product from coal fired power station, has long been regarded as a potential contamination source for heavy metals and inorganics due to their enriched concentrations and associations with particle surface. Feed coal and fly ash samples were collected from two power stations; Yongdong deliang with domestic anthracite coals and Boryong with imported bituminous coals. The coal and fly ash samples were analyzed for chemical composition and mineral components, using XRF and XRD. Batch leaching experiments were conducted by agitating samples with deionised water for 24 hours. Anthracite coals are generally higher in Al and Si contents than bituminous coals. This is due to the higher ash contents of the anthracite coal than bituminous coal. The chemistry of the two fly ash samples shows broadly similar compositions each other, except for the characteristically high contents of Cr in anthracite coal fly ash. Leaching experiments revealed that concentrations of metals gradually decreased with leachings in general. However, measurable amounts of metals were present in the effluent from weathered ash and the samples subjected to the leaching procedure. These metals are likely to indicate that the metals in fly ash were incorporated into glass fraction as well as associated with particle surface of samples. Dissolution of aluminosilicate glass would control releasing heavy metals from fly ash as weathering progresses during landfill with implication of possible groundwater contamination through fly ash landfill.
A triboelectrostatic separation system for removing unburned carbon from coal fly ash is designed and evaluated. Fly ash from a coal-fired power plant is used as an accepted additive in concrete where it adds strength, sulfate resistance and reduced cost, provided acceptable levels of unburned carbon are maintained. Unfortunately, unburned carbon in coal fly ash absorbs some of other additives and reduces the concrete strength. This paper describes to investigate dry triboelectrostatic process to separate unburned carbon from coal fly ash and utilize it into economically valuable products. The laboratory-scale triboelectrostatic separation system consists of a particle feeding system, a tribocharger, a separation chamber, and collection systems. Particles of unburned carbon and fly ash can be imparted positive and negative surface charges, respectively, with a copper tribocharger due to differences in the work function values of the particles and the tribocharger, and can be separated by passing them through an external electric field. Results showed that fly ash recovery was strongly dependent on the electric field strength and the particle size. 70wt% of fly ash containing 6.5wt% of carbon contents could be recovered at carbon contents below 3%. The triboelectrostatic separation system showed a potential to be an effective method for removing unburned carbon from coal fly ash.
Coal ash is a by-product of the combustion of pulverized coal, and much of this is dumped in landfills. The disposal of coal ash is one of the major issues for environmental problems. In this paper, the effects of the kinds and replacement ratio of coal ash on the durabilities of concrete mixtures are investigated. Fine aggregate was replaced with coal ash(fly ash and bottom ash) in five different ratios, of 0%, 10%, 20%, 35%, and 50% by volume. Test results indicated that the compressive strength increased with the increase in fly ash percentage. The loss of compressive strength of bottom ash concrete mixes after immersion in sulphuric acid solution was less than in the control mix(BA0). In addition, the carbonation depth of fly ash concrete mixes was lower than the control mix(FA0).
석탄회를 요업원료로 재활용하기 위하여 하소 및 수비에 의하여 선별화 하였으며, 선별화의 영향을 고찰하기 위하여 비처리 석탄회와 하소 및 수비 처리한 석탄회의 결정상, morphology, 화학성분, 입도분포, 강열감량을 측정하였다. 또한, 기존의 점토 수비 실험식이 석탄회의 수비에도 적용될 수 있는지 여부를 조사하였다. 점토에 대한 수비 실험식을 석탄회의 수비에 적용한 결과 Rittinger의 실험식과 비교적 잘 일치하였다. 처리조건에 관계없이, 석탄회는 mullite와 quartz가 주결정을 이루고, 비처리 및 수비 처리한 석탄회에서는 calcite 결정이 관찰되었으나 하소한 경우 calcite의 결정 peak가 나타나지 않았다. 입자의 형태는 비처리 석탄회의 경우 cenosphere, coke type, silicate type, whisker type, aggregate type 입자로 이루어져 있고 하소한 경우에는 coke type 입자가 제거되고 상대적으로 aggregated type 입자가 많이 관찰되었다. 특히 수비 4단계의 경우에는 비교적 구형의 cenosphere가 많이 얻어졌다. 하소에 의해 입도분포가 좁아졌으며, 특히 수비에 의해서 매우 좁은 입도분포를 얻었다.
The study evaluates properties of brick having coal ash and explores the possibility of utilization of coal bottom ash and coal fly ash as an alternative raw material in the production of coal ash bricks. Lower cement content was used in the investigations to attain appropriate strength and prohibit high carbon content that is cause of environmental pollution. The samples use up to 7% of cement whereas sand was replaced with bottom ash. Bricks were tested for compressive strength, modulus of rupture, ultrasonic pulse velocity (UPV), water absorption and durability. The results showed mix proportions of bottom ash, fly ash and cement as 1:1:0.15 i.e., M-15 achieved optimum values. The coal ash bricks were well bonded with mortar and could be feasible alternative to conventional bricks thus can contribute towards sustainable development.
Fly ash is glassy dust collected from coal fired power plant. Recently, much research for fly ash conducted in Korea and fly ash is a valuable material especially when it used in high strength, high flowable, high durability concrete. But it varies with coal source, coal grinding and boiler conditions. Therefore, it is important that quality control of fly ash itself to get high quality concrete. In this study, over 20 samples of Poryong and Samchonpo fly ashs are tested and analyzed. The physical, chemical properties of fly ash and their relationships are investigated and it can be applied to quality control of concrete.
화력 발전소에서 발생하는 석탄회(fly ash, bottom ash)를 안정적으로 재활용하기 위하여 알칼리 활성화된 석탄회 경화체 및 인공경량골재를 제조하였으며, 알칼리 활성화 석탄회 인공경량골재의 콘크리트 적용을 위한 실험적 연구를 수행하였다. 따라서, 알칼리 활성화된 석탄회 경화체의 최적 배합비, 알칼리 활성화 석탄회 경화체와 인공경량골재의 기본적 특성, 역학적 특성과 환경안전성, 알칼리 활성화 석탄회 인공경량골재를 사용한 콘크리트의 역학적 특성과 동결음해저항성을 파악하였다 실험결과 알칼리 활성화 석탄회 인공경량골재를 제조하기 위한 경화체의 최적 배합비는 시멘트 $10\%$, Water glass $15\%$, NaOH $10\%$, $MnO_2\;5\%$였으며, 혼합물을 $50^{\circ}C$ 항온습윤양생 24k후 상온 공기중 양생을하여, 7일 압축강도 36.4MPa를 얻을 수 있었다. 제조된 골재의 폴리머 함침 결과 $10\%$ 파쇄강도를 $150\%$ 향상시킬 수 있었으며, 콘크리트용 굵은 골재로의 활용 가능성을 파악할 수 있었다.
Pot experiment was conducted to investigate the effects of fly ash on growth responses and on accumulation of the heavy metals in soil. Two kinds of fly ash, anthracite and bituminous coal, were treated with different levels of 0, 0.4, 0.8, and 1.2 kg/pot(20L). Tobacco growth was better by application of fly ash than that by the control. However, the early stage of growth by application of bituminous coal, 1.2 kg/pot, was decreased due to the boron toxicity occurred by fly ash. Generally, tobacco yield was significantly increased with applying fly ash, showing the highest yield at 1.2 kg/pot for anthracite and at 0.8 kg/pot for bituminous coal. The content of total nitrogen in leaves was higher with fly ash than that of the control, while the content of calcium in leaves was low, Contents of heavy metal and the other minerals were not significantly different between the control and the treatment of fly ash. Soil pH after experiment was linearly increased with application level of fly ash, indicating that the application of bituminous coal was more effective than that of anthracite. Contents of available phosphate, exchangeable $Ca^{2+}$+ and $Mg^{2+}$ in soil were increased by application of fly ash, especially with bituminous coal. Contents of Cu, Cr, and Ni were increased with application level of bituminous coati even if the contents were still lower than critical levels for farming land. The other heavy metals were similar between the control and the application of fly ash.
1997년의 국내 플라이애쉬 발생량은 약 300만톤에 이르고 그 중 약 50만톤이 콘크리트 혼화재료로, 약 30만톤이 시멘트 원료 및 콘크리트 2차제품의 원료로 재활용되었지만 외국에서 재활용율이 높은 지반개량재로는 거의 실적이 없다. 따라서, 본 연구의 목적은 화력발전소의 부산물인 플라이애쉬로 부터 초미분말을 분급하여 부가가치가 큰 초미립자 주입재로 적용할 수 있는지 가능성을 확인하고자 한다. 본 연구를 위해서 블레인 비표면적 6,000$cm^2$/g, 8,000$cm^2$/g의 2수준과, 플라이애쉬 첨가량 30%, 50%, 70%의 3수준 등 총 6가지 조합의 시제품을 만들었으며, 각각에 대해서 시멘트 특성, 주입재 특성을 평가하였다. 시멘트의 물리적 특성, 주입재의 작업시간확보, 주입재 고결체의 내구성 측면에서 분석한 결과, 플라이애쉬계 초미분말 주입재의 플라이애쉬 첨가량의 한계는 50%이하로 하는 것이 요망된다. 또한, 플라이애쉬에 함유되어 있는 미연카본에 의해서 현탁액의 표면에 탄소피막이 형성되고 계면활성제의 소요량이 증가하므로 가급적 미연탄소 함유량이 적은 정제된 플라이애쉬를 사용하는 것이 필요하다. 본 연구를 통해서 화력발전소의 폐기물인 플라이애쉬를 고부가가치 제품인 초미립자주입재로 적용이 가능함을 확인하였으며, 국내의 기술여건에서도 폐기플라이애쉬로 부터 고분말 플라이애쉬를 분급하는 것이 기술적으로 가능하기 때문에 본 연구성과는 현장적용성이 매우 높은 것으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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