Alkaliczna aktywacja popiołów po spalaniu mułów węglowych

• Autorzy: Grela A. , Łach M. , Bajda T. , Mikuła J.

Warianty tytułu

EN

Alkaline activation of fly ash from the combustion of coal slurry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Muły węglowe powstają w procesach wzbogacania węgla w zakładach przeróbki mechanicznej kopalni węglowych. Mogą być wykorzystywane przy wytwarzaniu mieszanek energetycznych lub też składowane w osadnikach. Po spaleniu mułów pozostaje kilkadziesiąt procent popiołów, które warto w odpowiedni sposób zagospodarować. Niniejsza praca opisuje koncepcję wykorzystania popiołu ze spalania mułów węglowych do wytwarzania sorbentów i materiałów zeolitowych. Badany popiół aktywowany był roztworem wodorotlenku sodu o stężeniu 5 M w dwóch temperaturach (75°C i 175°C). W pracy przedstawiono charakterystykę fazową i chemiczną produktów syntezy. Zastosowanie skaningowej mikroskopii elektronowej pozwoliło na opis powstałych form morfologicznych. Wykonano analizy składu chemicznego oraz wyznaczono parametry tekstualne powstałych materiałów. Przeprowadzone badania pozwalają stwierdzić, że synteza w środowisku alkalicznym popiołów ze spalania mułów węglowych prowadzi do zmiany morfologii tych popiołów. Dominującymi składnikami mineralnymi produktów syntezy są zeolity: faujasyt i sodalit, którym towarzyszą nie przereagowane składniki wyjściowego popiołu: skalenie, kwarc, illit, kalcyt. Analiza SEM wykazała obecność żelu glinokrzemianowego. Stwierdzono ponad czterokrotny wzrost powierzchni właściwej (BET) produktu alkalicznej aktywacji w temperaturze 75°C. Stwarza to potencjalne możliwości zastosowania takich materiałów jako sorbentów.

EN

Mules carbon are formed in the process of coal beneficiation in coal mines mechanical processing plants. They can be used in the manufacture of energy compound or stored in settling ponds. Following the burning of sludge tens of percent ash remains, which should develop in the right way. This paper describes the concept of using ash from the combustion of coal slurry to produce sorbents and zeolite materials. Tested ash was activated with a solution of sodium hydroxide at a concentration of 5 M in two temperatures (75°C and 175°C). The paper presents the phase and chemical characteristics of synthesis products. The use of scanning electron microscopy allowed for the description of the resulting morphological forms. Analysis of the chemical composition and determination of parameters textural resulting materials were performed. The studies lead to the conclusion that the synthesis of the alkaline ashes from the combustion of coal slurry results in a change of morphology of these ashes. The dominant mineral components of products synthesis are the zeolites: faujasyt and sodalite, accompanied by unreacted components of the output ash: feldspar, quartz, illite, calcite. SEM analysis showed the presence of the aluminosilicate gel. It was found more than 4-fold increase in surface area (BET) of the product of alkaline activation at 75°C. This creates the potential use of these materials as sorbents.

Słowa kluczowe

PL

uboczne produkty spalania mułów węglowych; synteza zeolitów; SEM

EN

burning coal slurry by-products; synthesis of zeolites; SEM

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 95
• Strony: 181--191
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Grela A.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Krakowska, Kraków

autor

Łach M.

• Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska, Kraków

autor

Bajda T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Kraków

autor

Mikuła J.

• Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska, Kraków

Bibliografia

• [1] Baic, I. 2012. Depozyty mułów węglowych jako źródło paliwa energetycznego. Infrastruktura: Ludzie Innowacje Technologie 9, s. 70–71.
• [2] Baic i in. 2015 – Baic, I., Blaschke, W., Góralczyk, S., Szafarczyk, J. i Buchalik, G. 2015. Nowa ekologiczna metoda usuwania zanieczyszczeń skałą płonną z urobku węgla kamiennego. Rocznik Ochrona Środowiska t. 17, s. 1274–1285.
• [3] Blaschke, W. i Baic, I. 2012. Problematyka depozytów mułów węglowych w Polsce. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 15, z. 3, s. 211–219.
• [4] Dołzbłasz, S. i Mucha P. 2015. Wykorzystanie terenów pogórniczych na przykładzie Wałbrzych. Studium miejskie t. 15.
• [5] Doniecki, T. i Siedlecka, E. 2006. Odpadowe muły węglowe jako element izolacji mineralnej składowisk odpadów. Górnictwo i Geoinżynieria R. 30, t. 3, z.1, s. 41–46.
• [6] Feliks, J. i Kalukiewicz, A. 2014. Badania grudkowania odpadowych mułów węglowych. Napędy i sterowanie nr 7/8, s. 114–117.
• [7] Gawlik, L. 2005. Prawne aspekty wykorzystania mułów węglowych zdeponowanych w osadnikach. VII Ogólnopolska Konferencja Naukowa: Kompleksowe i szczegółowe problemy inżynierii środowiska. Koszalin–Ustronie Morskie, s. 377–386.
• [8] Halbiniak, J. 2012. Projektowanie składu betonów z dodatkiem popiołów lotnych oraz ich wpływ na tempo przyrostu wytrzymałości. Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym t. 2, z. 10, s. 29–36.
• [9] Hycnar i in. 2005 – Hycnar, J., Foltyn, R., Olkuski, T. i Blaschke, S. 2005. Kierunki energetycznego wykorzystania drobnoziarnistych odpadów z wydobycia i wzbogacania węgla kamiennego. VII Ogólnopolska Konferencja Naukowa: Kompleksowe i szczegółowe problemy inżynierii środowiska. Koszalin–Ustronie Morskie, s. 439–450.
• [10] Lutyński, A. i Szpyrka, J. 2010. Zagospodarowanie drobnoziarnistych odpadów ze wzbogacania węgla kamiennego. Górnictwo i Geoinżynieria R. 34, t. 4, z. 1, s. 155–164.
• [11] Lutyński, A. i Szpyrka, J. 2011. Analiza jakości mułów węgla kamiennego zdeponowanych w osadnikach ziemnych. Górnictwo i Geologia t. 6, z. 2, s. 121–129.
• [12] Misiak, J. 2015. Cząstki węglowe w popiołach lotnych ze spalania węgla z polskich złóż. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 31, z. 3, s. 111–120.
• [13] Ratomski, P. i Jarosiński, A. 2010. Wyznaczanie powierzchni właściwej materiałów ziarnistych w aspekcie stosowania jej wielkości w wybranych procesach technologicznych. Czasopismo Techniczne 1-Ch, z. 10, s. 267–277.
• [14] Sobko i in. 2011 – Sobko, W., Baic, I. i Blaschke, W. 2011. Depozyty mułów węglowych – inwentaryzacja i identyfikacja ilościowa. Rocznik Ochrony Środowiska t. 13, s. 1405–1415.
• [15] Strzałkowska, E. 2016. Skład materii organicznej i nieorganicznej krzemionkowych popiołów lotnych, jako element ich przydatności w technologiach materiałów budowlanych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 31, z. 1, s. 71–88.
• [16] Wdowin i in. 2014 – Wdowin, M., Panek, R. i Franus, W. 2014. Badania właściwości zeolitów otrzymywanych z popiołów lotnych pod kątem wykorzystania ich jako sorbentów CO2. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 17, z. 4, s. 329–338.
• [17] Wójcik, J. 2012. Wałbrzyskie hałdy i osadniki kopalniane jako źródło surowców wtórnych – wstępne wyniki inwentaryzacji. Przegląd Geologiczny z. 60, nr 4, s. 212–239.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.