Increasing the Efficiency of Froth Flotation to Maximize Production of Coking Coal Concentrates in the Aspect of Sustainable Management of Natural Resources

Kowol, Daniel; Matusiak, Piotr; Jendrysik, Sebastian; Czardybon, Agata; Ignasiak, Karina; Bigda, Joanna

doi:10.29227/IM-2024-01-101

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Increasing the Efficiency of Froth Flotation to Maximize Production of Coking Coal Concentrates in the Aspect of Sustainable Management of Natural Resources

Autorzy

Kowol Daniel , Matusiak Piotr , Jendrysik Sebastian , Czardybon Agata , Ignasiak Karina , Bigda Joanna

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2024-01-101

Warianty tytułu

Zwiększenie efektywności procesu flotacji pianowej dla maksymalizacji produkcji koncentratów węgla koksowego w aspekcie zrównoważonej gospodarki surowcami naturalnymi

Języki publikacji

Abstrakty

Coking coal, due to its limited availability and the role and importance of steel as a raw material, essential in almost all industries, has been on the list of critical raw materials in the EU for many years. The article presents the results of laboratory tests of impact of the selected factors (feed parameters, process parameters, reagents) on the effectiveness of flotation, which is a commonly used method for beneficiation of fine coking coal grains. The large number of variables and significant differences in results clearly indicate the need for more detailed tests before each new application of flotation beneficiation technology. Selection of parameters that guarantee maximization of production from the point of view of rational and sustainable management of resources while minimizing the negative impact of the effects of this process on the environment should be the result of these tests.

Węgiel koksowy z uwagi na jego ograniczoną dostępność oraz rolę i znaczenie stali jako surowca, który jest niezbędnym materiałem wykorzystywanym praktycznie we wszystkich gałęziach przemysłu, znajduje się od wielu lat na liście surowców krytycznych w UE. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych wpływu wybranych czynników (parametry nadawy, parametry procesowe, odczynnik) na skuteczność procesu flotacji, powszechnie stosowanej metody wzbogacania drobnych ziaren węgla koksowego. Duża liczba zmiennych i znaczące różnice w wynikach wyraźnie wskazują na konieczność prowadzenia szczegółowych badań przed każdym nowym zastosowaniem technologii wzbogacania flotacyjnego. Efektem tych badań powinien być dobór parametrów gwarantujących maksyma-lizację produkcji z punktu widzenia racjonalnej i zrównoważonej gospodarki zasobami przy zminimalizowaniu negatywnego oddziały-wania efektów tego procesu na środowisko.

Słowa kluczowe

mineral resources coking coal froth flotation efficiency of the process

zasoby mineralne węgiel koksujący flotacja pianowa efektywność procesu

Wydawca

Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin

Czasopismo

Inżynieria Mineralna

Rocznik

2024

Tom

Vol. 2, no. 1

Strony

125--133

Opis fizyczny

Bibliogr. 38 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kowol Daniel

KOMAG Institute of Mining Technology, 44-100 Gliwice, Poland

https://orcid.org/0000-0001-5547-376X

autor

Matusiak Piotr

KOMAG Institute of Mining Technology, 44-100 Gliwice, Poland

https://orcid.org/0000-0002-9393-4309

autor

Jendrysik Sebastian

KOMAG Institute of Mining Technology, 44-100 Gliwice, Poland

https://orcid.org/0000-0002-6266-3411

autor

Czardybon Agata

Institute of Energy and Fuel Processing Technology, 41-803 Zabrze, Poland

https://orcid.org/0000-0002-6115-0075

autor

Ignasiak Karina

Institute of Energy and Fuel Processing Technology, 41-803 Zabrze, Poland

https://orcid.org/0000-0001-9201-9937

autor

Bigda Joanna

Institute of Energy and Fuel Processing Technology, 41-803 Zabrze, Poland

https://orcid.org/0000-0001-7083-5677

Bibliografia

1. https://www.euractiv.com/section/politics/news/coking-coal-remains-on-eu-critical-raw-materials-list-after-polish-pressure/ [access: 26.10.2023].
2. https://cleantechnica.com/2019/09/06/hydrogen-could-replace-coke-in-steelmaking-lower-carbon-emissions-dramatically/ [access: 26.10.2023].
3. https://www.linkedin.com/pulse/renewable-hydrogen-replace-coking-coal-simon-robeson [access: 26.10.2023].
4. Woodruff D. 2016. Dense Medium Baths and Drum Separators a Re-evaluation of Their Role in Modern Coal Preparation Plants. XVIII International Coal Preparation Congress pp 169–174. 2016. DOI 10.1007/978-3-319-40943-6_25.
5. Amini, S.H., Honaker, R., Noble, A. 2016 Performance evaluation of a dense-medium cyclone using alternative silica-based media. Powder Technology 297: 392-400.
6. Napier-Munn, T. 2018. The dense medium cyclone – past, present and future. Minerals Engineering. Volume 116: 107-113.
7. Matusiak, P., Kowol, D. 2020. Use of state-of-the-art jigs of KOMAG type for a beneficiation of coking coal. Min. Mach. nr1:46-55.
8. Kowol D., Matusiak, P. 2019. Improving the quality of hard coal products using the state-of-the-art KOMAG solutions in a pulsating jig nod. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 641, Number 1.
9. Liu, Y., Xie, J., Zhang, M., Kuang. Y. 2016. Study on the Model System of Jig with Flexible Air Chamber and Pulsating Current Characteristic. XVIII International Coal Preparation Congress: 797-802.
10. Kumar, S., Venugopal, R. 2020. Coal cleaning using jig and response surface approach for determination of quality of clean coal. International Journal of Coal Preparation and Utilization Volume 40, Issue 2.
11. Matusiak P., Kowol D., Suponik T., Franke D.M., Nuckowski P.M., Tora B., Pomykała R. 2021. Selective Crushing of Run-Of-Mine as an Important Part of the Hard Coal Beneficiation Process. Energies nr 14(11), 3167: 1-15, DOI: 10.3390/en14113167, ISSN 1996-1073.
12. Surowiak, A. Evaluation of the results of coal jigging process. In E3S Web Conf.; Mineral Engineering Conference MEC, 2017; Volume 18, p. 1030, doi:10.1051/e3sconf/201712301030.
13. Kaiser M. 1991 Investigations into the interactions of chemical agents during froth flotation of hardcoal. Proceedings of the International Conference on Coal Science, 16–20 September 1991, University of Newcastle-Upon-Tyne, United Kingdom: 953-956.
14. Dong, Z., Wang, R., Fan, M., Fu, X. Switching and optimizing control for coal flotation process based on a hybrid model. PLoS ONE 2017, 12, e0186553, doi:10.1371/journal.pone.0186553.
15. Bu, X.N, Xie, G.Y, Peng, Y.L. Chen, Y.R. 2016. Kinetic modeling and optimization of flotation process in a cyclonic microbub-ble flotation column using composite central design methodology. Int. J. Miner. Process. 157: 175-183.
16. Polat, M., Polat, H., Chander, S. 2013. Physical and chemical interactions in coal flotation. Int. J. Miner. Process. 72 (1-4): 199-213.
17. Sahu, L., Bhattacharya, S., Dey, S. 2019. Release analysis of coal fines: Evolution of the methodology and critical issues involved J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 119, 6.
18. Wang, C., Wang, H., Fu, J., Liu, Y. 2015. Flotation separation of waste plastics for recycling—A review. Waste Management. Volume 41: 28-38.
19. Serranti S., Bonifazi G. 2019. Use of Recycled Plastics in Eco-efficient Concrete. A volume in Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering. Chapter 2. Techniques for separation of plastic wastes2019. ISBN 978-0-08-102676-2.
20. Treatise on Process Metallurgy Volume 3: Industrial Processes. 2014. doi.org/10.1016/C2010-0-67121-5.
21. Xing, Y., Gui, X., Liu, J., Cao, Y., Zhang, Y., Li, S. 2016. Flotation behavior of hard-to-separate and high-ash fine coal. Physico-chem. Probl. Miner. Process. 52(2): 703−717.
22. Sokolovic J., Miskovic S. 2018. The effect of particle size on coal flotation kinetics: A review. Physicochem. Probl. Miner. Process., 54(4): 1172-1190.
23. Gaudin, A.M. Groh, J.O. Henderson, H.B. 1931. Effect of particle size in flotation. Am. Inst. Min. Metall. Eng. 1931.
24. Brozek, M., Mlynarczykowska, A. 2013. An analysis of effect of particle size on batch flotation of coal. Physicochem. Probl. Miner. Process. 49: 341–56.
25. Laskowski, J.S., G.H. Luttrell, G.H., Arnold, B.J. 2010. Coal flotation. XXV International Mineral Processing Congress (IMPC 2010), Brisbane, Australia.
26. Mohns, C.A. 1997. Effect of particle size on coal flotation kinetics. MSc. Thesis. Department of Mining Engineering, Queen’s University, Kingston, Canada.
27. Abkhoshk, E., Kor, M., Rezai, B. 2010. A study on the effect of particle size on coal flotation kinetics using fuzzy logic. Expert Syst. Appl. 37 (7): 5201-5207.
28. Li, Y., Zhao, W., Gui, X., Zhang, X. 2013. Flotation kinetics and separation selectivity of coal size fractions. Physicochem. Probl. Miner. Process. 49: 387-395.
29. Ni, C., Xie, G., Jin, M., Peng, Y., Xia, W. 2016. The difference in flotation kinetics of various size fractions of bituminous coal between rougher and cleaner flotation processes. Powder Technol. 292: 210-216.
30. Liao, Y., Cao, Y., Liu, C., Zhao, Y., Zhu, G. 2017. Comparison of the effect of particle size on the flotation kinetics of a low-rank coal using air bubbles and oily bubbles. J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 117 (6): 561-566.
31. Qu J., Tao X., Tang L., Xu N., He H. 2015. Flotation Characteristics and Particle Size Distribution of Micro-fine Low Rank Coal. Procedia Engineering 102: 159-166. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.01.120
32. Kowol D., Łagódka M., Matusiak P., Gawliński A. 2014. Możliwości zastosowania procesu flotacji pianowej do wzbogacania "sedymentu" z wirówek sedymentacyjno-sitowych. KOMEKO, Innowacyjne i przyjazne dla środowiska techniki i technologie przeróbki surowców mineralnych. Bezpieczeństwo - Jakość - Efektywność, Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice: 311-322; 0,62 ark. wyd., ISBN 978-83-60708-80-4
33. Kundel, H. 1983. Kohlengewinnung. Verlag Glückauf
34. Brzezina R., Sablik J. 1997. Investigations of two stage aeration of coal slurries In kolumn flotation. Proceedings of the XX Int. Min. Proc. Congress, Aachen. GDMB Clausthal – Zellerfeld.
35. Sablik J. 1998. Flotacja węgli kamiennych. Główny Instytut Górnictwa. Katowice.
36. https://www.miningpedia.cn/flotation/5-types-of-flotation-machines-working-principle.html [access: 26.10.2023]
37. http://www.innovator.com.pl/ [access: 26.10.2023]
38. Kowol D. i inni. 2021. Zwiększenie efektywności procesu wzbogacania miałów węgli koksowych w klasie 20(30)-0 mm w oparciu o zastosowanie nowoczesnych rozwiązań technologiczno-konstrukcyjnych ITG KOMAG (unpublished).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-39eecd67-8756-431e-bf16-e210608a3f82