Carbonate minerals with magnesium in triassic terebratula limestone in the term of limestone with magnesium application as a sorbent in desulfurization of flue gases

• Autorzy: Stanienda-Pilecki K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2017-0035

Warianty tytułu

PL

Minerały węglanowe zawierające magnez w wapieniach triasowych warstw terebratulowych w aspekcie zastosowania wapieni z magnezem jako sorbentu w procesie odsiarczania spalin

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of studies of Triassic (Muschelkalk) carbonate rock samples of the Terebratula Beds taken from the area of the Polish part of the Germanic Basin. It is the area of Opole Silesia. The rocks were studied in the term of possibility of limestone with magnesium application in desulfurization of flue gases executed in power plants. Characteristic features of especially carbonate phases including magnesium-low-Mg calcite, high-Mg calcite, dolomite and huntite were presented in the article. They were studied to show that the presence of carbonate phases with magnesium, especially high-Mg calcite makes the desulfurization process more effective. Selected rock samples were examined using a microscope with polarized, transmitted light, X-ray diffraction, microprobe measurements and FTIR spectroscopy. The results of studies show a domination of low magnesium calcite in the limestones of the Terebratula Beds. In some samples dolomite and lower amounts of high-Mg calcite occurred. Moreover, huntite was identified. The studies were very important, because carbonate phases like high-Mg calcite and huntite which occurred in rocks of the Triassic Terebratula Beds were not investigated in details by other scientists but they presence in limestone sorbent could influence the effectiveness of desulfurization process.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań wapieni triasowych (wapienia muszlowego) warstw terebratulowych. Próbki pobrano w obszarze Śląska Opolskiego (polska część zbiornika germańskiego). Próbki poddano badaniom w celu określenia możliwości zastosowania wapieni z magnezem w procesie odsiarczania gazów spalinowych, stosowanym w zakładach energetycznych. Charakterystyczne własności faz węglanowych, w szczególności tych zawierających magnez, takich jak kalcyt niskomagnezowy, kalcyt wysokomagnezowy, dolomit i huntyt, przedstawiono w niniejszym artykule. Badania wykonano w celu wykazania, że obecność faz węglanowych zawierających magnez, w szczególności wysokomagnezowy kalcyt, wpływają na zwiększenie efektywności procesu odsiarczania spalin. Próbki wapieni poddano badaniom, obejmującym m.in. analizę mikroskopową w świetle przechodzącym, dyfraktometrię rentgenowską, badania w mikroobszarach oraz spektroskopię w podczerwieni FTIR. Wyniki badań wskazują na dominację niskomagnezowego kalcytu w wapieniach warstw terebratulowych. W niektórych próbkach zidentyfikowano dolomit i mniejsze ilości kalcytu wysokomagnezowego. Ponadto oznaczono również huntyt. Przeprowadzenie badań było bardzo istotne, ponieważ fazy węglanowe takie jak kalcyt wysokomagnezowy i huntyt, które zidentyfikowano w wapieniach triasowych warstw terebratulowych nie były wcześniej, przez innych naukowców szczegółowo badane, a ich obecność w sorbencie węglanowym może wpływać na polepszenie efektywności procesu odsiarczania spalin.

Słowa kluczowe

EN

limestone; carbonates with magnesium; sorbent; desulfurization

PL

wapień; fazy węglanowe z magnezem; sorbent; odsiarczanie

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 62, no. 3
• Strony: 459--482
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stanienda-Pilecki K.

• Silesian University of Technology, Faculty of Mining and Geology, Department of Applied Geology, 2 Akademicka Str., 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Ali S.A., Clark W.J., Moore W.R., Dribus J.R., 2010. Diagenesis and reservoir quality. Oilfield Review 22, 2, 14-27.
• [2] Althoff P.L., 1977. Structural refinements of dolomite and a magnesian calcite and implications for dolomite formation in the marine environment. American Mineralogist 62, 772-783.
• [3] Atay H.Y., Çelik E., 2010. Use of Turkish Huntite/Hydromagnesite Mineral in Plastic Materials as a Flame Retardant. Polymer Composites, 1691-1700.
• [4] Bodzioch A., 2005. Biogeochemical diagenesis of the Lower Muschelkalk of Opole region. Adam Mickiewicz University Press, Poznań, Geologia, 17.
• [5] Boggs S. Jr., 2010. Petrology of sedimentary rocks. Second Edition, Cambridge University Press.
• [6] Böttcher M.E., Gehlken P.L., Steele F.D., 1997. Characterization of inorganic and biogenic magnesian calcites by Fourier Transform infrared spectroscopy. Solid State Ionics 101-103, 1379-1385.
• [7] Datta Roy S., Das S.K., 2000. A green function estimation of correction to Vegard’s law for isovalent substitutional defects in alkali halide crystals. Acta Physica Polonica A 97, 4, 671-679.
• [8] Deelman J.C., 2011. Low-temperature formation of dolomite and magnesite. Available: http://www.jcdeelman.demon.nl/dolomite/files/13_Chapter6.pdf.
• [9] Dollase W.A., Reeder R.J., 1986. Crystal structure refinement of huntite, CaMg3[CO3]4, with X-ray powder data. American Mineralogist 71, 163-166.
• [10] Fairchild I.J., Borsato A., Tooth A.F., Frisia S., Hawkesworth C.J., Huang Y., Mc Dermott F., Spiro B., 2000. Controls on trace element (Sr-Mg) composition of carbonate cave waters: implication for speleothem climatic records. Chemical Geology 166, 255-269.
• [11] Flügel E., 2004. Microfacies in carbonate Rocks. Analysis, Interpretation and Application. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
• [12] Goffredo S., Caroselli E., Mezzo F., Laiolo L., Vergni P., Pasquini L., Levy O., Zaccanti F., Tribollet A., Dubinsky Z., Falini G., 2012. The puzzling presence of calcite in skeletons of modern solitary corals from the Mediterranean Sea. Geochimica et Cosmochimica Acta 85, 187-199.
• [13] Ikavalko E, Laitinen T, Parkka M, Yliruokanen I., 1995. Intercomparizon of trace-element determination in samples from a Coal Fired Power-Plant. Int. J. Environ. Anal. Chem. 61, 3, 207-224.
• [14] Jacob K.T., Shubhra Raj, Ranesh L., 2007. Vegard’s law: A fundamental relation or an approximation? International Journal of Materials Research 98, 9, 1-13.
• [15] Kanafek J., Fojcik E., 1998. Wykorzystanie popiołów lotnych w górnictwie-aspekty techniczne. Ochrona Środowiska Prawo i Polityka 1, 11, 23-34.
• [16] Lambregts M.J., Frank S., 2004. Application of Vegard’s law to mixed cation sodalites: a simple method for determining the soichiometry. Talanta 62, 627-630.
• [17] Lysek N., 1997. Sorbenty do odsiarczania gazów. Produkcja i zastosowanie. Published in Kraków.
• [18] Mackenzie F.T., Andersson A.J., 2013. The Marine carbon system and ocean acidification during Phanerozoic Time. Geochemical Perspectives 2, 1.
• [19] Melteig H.E., 2016. Cation substitiution in two coccolithophore species. Can coccolithophores be used in material synthesis? University Print Center, University of Oslo.
• [20] Morse J.W., Andersson A.J., Mackenzie F.T., 2006. Initial responses of carbonate-rich shelf sediments to rising atmospheric pCO2 and “ocean acidification”: Role of high Mg-calcites. Geochimica et Cosmochimica Acta 70, 5814-5830.
• [21] Nadziakiewicz J., Janusz M., 1999. Mitigation of sulphur dioxide emission in power plant boilers. Gospodarka Paliwami i Energią 12, 12-15.
• [22] Niedźwiedzki R., 2000. Litostratygrafia formacji górażdżańskiej i formacji dziewkowickiej na Śląsku Opolskim. Prace Geologiczno-Mineralogiczne Uniwersytetu Wrocławskiego, LXXI, Wrocław.
• [23] Paquette J., Reeder R.J., 1990. Single-crystal X-ray structure refinements of two biogenic magnesian calcite crystals. American Mineralogist 75, 1151-1158.
• [24] Ramseyer K., Miano T.M., D’Orazio V., Wildberger A., Wagner T., Geister J., 1997. Nature and origin of organic matter in carbonates from speleothems, marine cements and coral skeletons. Org. Geochem. 26 (5/6), 361-378.
• [25] Sanders J.F., Keener T.C., Wang J., 1995. Heated fly ash, hydrate lime slurries for SO2 removal in spray drayer absorbers. Industrial & Engineering Chemistry Research 1, 1.
• [26] Smyth J.R., Ahrens T.J., 1997. The crystal structure of calcite III. Geophysical Research Letters 24, 13, 1595-1598.
• [27] Stanienda K., 2011. Effects of dolomitization processes in the Triassic limestone of Tarnów Opolski Deposit. Monografia, Silesian University of Technology Press, Gliwice.
• [28] Stanienda K., Kokowska-Pawłowska M., Marcisz M., 2011. Geotouristic qualities of Chełm Hummock Triassic limestone. Kwartalnik Górnictwo i Geologia 6, 3, 169-181.
• [29] Stanienda K., 2013a. Diagenesis of the Triassic limestone from the Opole Silesia in the aspect of magnesian calcite presence. Monografia, Silesian University of Technology Press; Gliwice.
• [30] Stanienda K., 2013b. Huntite in the Triassic limestones of Opolski Silesia. Mineral Resources Management, IGSMiE PAN, Kraków 29 (3), 79-98.
• [31] Szulc J., 2000. Middle Triassic evolution of the Northern Peri-Tethys area is influenced by early opening of the Tethys Ocean. Annales Societatis Geologorum Poloniae 70, 1-48.
• [32] Titiloye J.O., De Leeuw N.H., Parker S.C., 1998 Atomistic simulation of the differences between calcite and dolomite surfaces. Geochim. Et Cosmochim. Acta 62, 15, 2637-2641.
• [33] Tompa E., Nyirö-Kósa I., Rostási A., Cserny T., Pósfai M., 2014. Distribution and composition of Mg-calcite and dolomite in the water and sediments of Lake Balaton. Central European Geology 57/2, 113-136.
• [34] Yavuz F., Kırıkoğlu M.S., Özden G., 2006. The occurrence and geochemistry of huntite from Neogene lacustrine sediments of the Yalvaç-Yarıkkaya Basin, Isparta, Turkey. N. Jb. Miner. Abh. 182/2, 201-212.
• [35] Zahng Y., Dave R.A., 2000. Influence of Mg2+ on the kinetics of calcite crystal morphology. Chemical Geology 163, 129-138.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)