Application of Microwave Radiation at Coal Treatment Processes

• Autorzy: Dolinska S. , Znamenackova I. , Lovas M. , Cablikova L. , Hredzak S.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie promieniowania mikrofalowego w procesach obróbki węgla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents a new approach to evaluation of coal with implementation microwave extraction of powders. Coal is the most abundant hydrocarbon resource on earth; therefore coal structure should be well understood for its effective utilization. Coal is a heterogeneous aggregate formed of cross-linked molecular network organic components. Coal is also considered as an organic polymeric material, with some inorganic impurities. The study of coal structure presents numerous problems due to heterogeneity, non-crystalline and insolubility. The sample of brown coal was from Handlová locality in Slovakia. The microwave extraction of Handlová brown coal was realised in microwave oven with using non-polar solvent dichloromethane. The advantage of using microwave-assisted extraction for the coal sample is the reduction of extraction time. The optimized conditions can be applied for extraction with good recoveries and reproducibility. Microwave technology uses electromagnetic waves that pass through material and cause its molecules to oscillate, generating heat. In a microwave oven, the average temperature of the solvent can be at a significantly higher temperature than the atmospheric boiling point. This is due to the fact that the microwave power is dissipated over the whole volume of the solvent. The coal sample after microwave-assisted extraction was analysed by SEM/EDX, thermal analyses. TG and DTG curves confirmed the major mass loss in the coal sample after the extraction (55.9 %). This is related to the major content of the organic phase. It is not possible clearly specify the mechanism of aggregation of grains. In this process, there is a significant impact of particles of nano size. The identification of dichloromethane extract of brown coal after the microwave assisted extraction by GC-MS method confirmed the presence of various kinds of organic compounds. The existence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) was found.

PL

W artykule przedstawiono nowe podejście do ewaluacji węgla z użyciem mikrofalowej ekstrakcji proszków. Węgiel jest źródłem węglowodorów najczęściej występującym na Ziemi; z tego powodu struktura węgla powinna być dobrze zrozumiana w celu jego skutecznego wykorzystania. Węgiel jest niejednorodnym kruszywem utworzonym z sieci molekularnych wiązań składników organicznych. Węgiel jest także uważane za organiczny materiał polimerowy zawierający zanieczyszczenia nieorganiczne. Badanie struktury węgla sprawia wiele problemów ze względu na jego różnorodność, niekrystaliczność i nierozpuszczalność. Próbka węgla brunatnego pochodziła z rejonu Handlová na Słowacji. Ekstrakcja mikrofalowa węgla brunatnego z Handlová została przeprowadzona w piecu mikrofalowym z użyciem apolarnego rozpuszczalnika - dichlorometanu. Zaletą stosowania ekstrakcji mikrofalowej dla próbki węgla jest skrócenie czasu ekstrakcji. Zoptymalizowane warunki mogą być stosowane do ekstrakcji z dobrym wynikiem odzyskiwania i powtarzalności. Technologia mikrofalowa wykorzystuje fale elektromagnetyczne, które przechodzą przez materiał i powodują drgania oscylacyjne jego cząsteczek wytwarzając ciepło. W piecu mikrofalowym, średnia temperatura rozpuszczalnika może być znacznie wyższa niż temperatura wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym. Wynika to z tego, że moc mikrofal jest rozproszona w całej objętości rozpuszczalnika. Próbka węgla po ekstrakcji z użyciem mikrofal została przeanalizowana metodą SEM/EDX, analizą termiczną. Krzywe TG i DTG potwierdzają znaczącą utratę masy w próbce węgla po ekstrakcji (55,9%). Jest to związane z zawartością głównego składnika fazy organicznej. Nie jest możliwe jasne określenie mechanizmu agregacji ziaren. W tym procesie, znaczący wpływ mają cząstki rozmiarów nanometrowych. Identyfikacja ekstraktu dichlorometanu z węgla brunatnego po ekstrakcji mikrofalowej metodą GC-MS potwierdziła obecność różnych rodzajów związków organicznych. Stwierdzono występowanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA).

Słowa kluczowe

EN

microwave; extraction; coal; dichloromethane

PL

mikrofale; wydobycie; węgiel; dichlorometan

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 73--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Dolinska S.

• Institute of Geotechnics of Slovak Academy of Sciences; Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Znamenackova I.

• Institute of Geotechnics of Slovak Academy of Sciences; Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Lovas M.

• Institute of Geotechnics of Slovak Academy of Sciences; Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Cablikova L.

• Institute of Clean Technologies for Extraction and Utilization of Energy Resources; Faculty of Mining and Geology; VŠB – Technical University of Ostrava; 17.listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Hredzak S.

• Institute of Geotechnics of Slovak Academy of Sciences; Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

Bibliografia

• 1. Lester, E., Kingman, S (2004).: The effect of microwave pre-heating on five different coals. Fuel, 83 (14), p. 1941-1947
• 2. Marland, S., Merchant, A., Rowson, N.(2001): Dielectric properties of coal. Fuel, 80, p. 1839-1849
• 3. Čuvanová, S., Lovás, M.(2008): Microwave-assisted extraction of organic compounds from the brown coal. Chemical Papers, 102(S), p. 939-942
• 4. Lovás, M., Znamenáčková, I., Zubrik, A., Kováčová, M., Dolinská, S. (2001): The Application of Microwave Energy in Mineral Processing - a Review. Acta Montanistica Slovaca, 16 (2), p. 137-148
• 5. Zubrik, A., Lovás, M., Dolinská, S., Hredzá,k S. Turčániová, Ľ., Cvačka, J., Vrkoslav, V. (2013): Extraction Processes in Isolation of Diterpenes from Coal. Chemické Listy, 107, p. 723 -728
• 6. Zimmermann, E,; Niemann-Delius, Ch. (2007): Microwave benefication of brown coal. Górnictwo i Geoinżynieria, 31 (2), p. 627-633
• 7. Letellier, M., Budzinski, H. (1999): Microwave assisted extraction of organic compounds. Analusis, 27, p. 259-271
• 8. Fabbri, D., Vassura, I.(2006): Evaluating emission levels of polycyclic aromatic hydrocarbons from organic materials by analytical pyrolysis J. Anal. Appl. Pyrolysis, 75 (2), p. 150- 156
• 9. Li, Z., Wu, Y., Zhao, Y., Wang, L., Zhu, H., Qin, L., Feng F. Wang W., Wu, Y., (2011): Analysis of coal tar pitch and smoke extract components and their cytotoxicity on human bronchial epithelial cells. Journal of Hazardous Materials, 186, p. 1277-1282
• 10. Dong. L.. Li, F., X, K. (2012): Study on the source of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) during coal pyrolysis by PY–GC–MS. Journal of Hazardous Materials, 243, p. 80-85
• 11. Tiam. D., Liu, X., Ding, M. (2010): CS2 extraction and FTIR & GC/MS analysis of a Chinese brown coal. Mining Science and technology, 20, p. 562/565
• 12. Fečko, P., Pečtová, I., Ovčarí, P., Čablík, V.; Tora, B. (2005): Influence of petrographical composition on coal flotability. Fuel, 84 (14-15), p.1901-1904
• 13. Čablík, V., Konečná, E., Halas, J., Wzorek, Z. Utilization of liquid products from pyrolysis of waste materials in coal flotation. In. 14th International Multidisciplionary Scientific GeoConference SGEM 2014. Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining. Sofia (Bulgaria) : Published by STEF92 Technology Ltd., 2014. Book I, Volume III: Exploration and Mining, Mineral Processing, pp. 1011-1018, ISSN 1314-2704
• 14. Čablík, V., Hlavatá, M., Čablíková, L., Dolinská, S., Konečná, E., Išek, J., Tora, B., Nowak, A.K. Closed-circuit flotation of black coal. In. 14th International Multidisciplionary Scientific GeoConference SGEM 2014. Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining. Sofia (Bulgaria) : Published by STEF92 Technology Ltd., 2014. Book I, Volume III: Exploration and Mining, Mineral Processing, pp. 867-874, ISSN 1314-2704
• 15. Fečko, P., Čablík, V., Tora, B., Havelek, R., Kolomaznik, I., (2009): Classical and column flotation of black coal samples. Inżynieria Mineralna (Journal of the Polish Mineral Engineering Society), No 1 (23), p.37- 48
• 16. Hredzák, S. (1999): Selected results of Slovak coal preparation in hydrocyclones. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, IGSMiE PAN Krakow, 15, p. 221-228