Wpływ składu chemicznego popiołu na stężenie izotopów promieniotwórczych w węglu

• Autorzy: Róg L. , Michalik B. , Wysocka M.

Warianty tytułu

EN

Influence of ash chemical composition on radioactive isotope concentration in coal #[Ty.równol]

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Węgiel kamienny, jak każdy surowiec mineralny, charakteryzuje się pewną zawartością naturalnych izotopów promieniotwórczych. Ich stężenie zależy miedzy innymi od ilości i rodzaju zanieczyszczeń mineralnych zawartych w węglu oraz od budowy chemicznej węgla. Badania wykonano w ramach projektu badawczego własnego nr N520 07431/3723, prowadzonego w Głównym Instytucie Górnictwa. Badano osiem próbek miałów surowych, pobranych z kopalń węgla kamiennego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, wykazujących typy od 31 do 34 oraz wydzielone z nich frakcje gęstościowe, w cieczach ciężkich: od 1,30 g/cm[^3] do 2,00 g/cm[^3]. Z każdej próbki otrzymano w ten sposób osiem węgli, różnych pod względem: budowy petrograficznej, właściwości fizykochemicznych oraz zawartości popiołu. W miarę wzrostu gęstości frakcji rośnie regularnie zawartość popiołu oraz stężenie izotopu [^40]K w popiołach z frakcji, maleje natomiast stężenie izotopów [^226]Ra i [^228]Ra. W popiołach z najcięższych frakcji nastąpiło, w stosunku do węgla wyjściowego, zwiększenie ilości SiO2 i K2O, a w popiołach z frakcji najlżejszych nastąpiło skumulowanie pozostałych składników tlenkowych. W miarę wzrostu gęstości frakcji rośnie zawartość rubidu (Rb) i maleje średnia zawartość pozostałych pierwiastków śladowych. Stężenie izotopu [^226]Ra rośnie w miarę wzrostu Fe[2]O[3] i strontu (Sr) w popiele. Do składników popiołu wpływających na stężenie izotopu [^228]Ra w popiele z frakcji, zaliczyć można jedynie SiO2 i Al[2]O[3], przy czym przy wzroście ilości Al[2]O[3] stężenie [^228]Ra rośnie, a pojawienie się większej ilości SiO[2] powoduje obniżenie zawartości [^228]Ra. Z wszystkich składników popiołu, analizowanych pod kątem wpływu na stężenie izotopu [^40]K, najwyraźniejszy wpływ ma rubid (Rb).

EN

Hard coal, as each mineral raw material, is characterised by some natural radioactive isotopes content. Their concentration depends, among others, on quantity and kind of mineral impurities contained in coal as well as on the chemical constitution of coal. Research has been carried out within the research project No N520 07431/3723, in the Main Mining Institute. In the research works eight samples of raw smalls have been used. They have been collected from hard coal mines of GZW (Upper Silesian Coal basin) and belong to the coals of 31 to 34 types. Dense fractions have been separated in dense media from 1.3 g/cm[^3] to 2.0 g/cm[^3]. In this way from each sample obtained eight coals of different petrographic constitution physico-chemical properties as well as ash content. Along with fraction density increase grows regularly ash content as well as concentration of isotope [^40]K in the ash from the fractions, however concentration of isotopes [^226]Ra and [^228]Ra drops. Increase of SiO[2] and K[2]O occurred in ash from the heaviest fractions, and in ashes from the lightest fraction accumulation of remaining oxide components. As fraction density increases content of rubidium (Rb) grows and average content of remaining trace elements decreases. Concentration of isotope [^226]Ra increases as Fe[2]O[3] and strontium (Sr) increase in ash. Only ash components SiO[2] and AL[2]O[3] influence on concentration of isotope [^228]Ra in the fraction ash. As quantity of Al[2]O[3] increases concentration of [^228]Ra increases, and occurrence of bigger quantity of SiO[2] causes decrease of [^228]Ra content. The most distinct influence on isotope [^40]K concentration has rubidium (Rb) among all the analyzed ash components.

Słowa kluczowe

PL

budowa chemiczna; promieniotwórczość; węgiel; zależności

EN

chemical constitution; coal; dependences; radioactivity

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 65, nr 1-2
• Strony: 37--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Róg L.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Michalik B.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Wysocka M.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• 1. Michalik B., Chałupnik S., Skowronek J.: Występowanie naturalnych izotopów promieniotwórczych w węglach GZW – Metodyka i wstępne wyniki badań. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, z. 149, 1986, s. 501÷509.
• 2. Michalik B.: Naturalna promieniotwórczość w węglu kamiennym i stałych produktach jego spalania. Karbo nr 1, 2006, s. 2÷12.
• 3. Róg L.: Wpływ parametrów jakościowych na efektywność jego spalania. Materiały z Konferencji na temat „Z węglem kamiennym ekologicznie i oszczędnie”, Katowice 2004, s. 5÷15.
• 4. Róg L.: Wpływ czynników wynikających z jakości paliwa na proces spalania w kotłach energetycznych. Materiały z Konferencji Naukowo-Technicznej pt. „Nowoczesne technologie spalania węgla i paliw odpadowych”, Szczyrk, 2006, s. 211÷225.
• 5. Róg L.: Z węglem kamiennym ekonomicznie i oszczędnie. Materiały XIII Krajowej Konferencji, VIII Forum Ciepłowników Polskich, Międzyzdroje 2004, s. 271÷280.
• 6. Lorenz U., Blaschke W., Grudziński Z.: Propozycja nowej formuły sprzedażnej węgla energetycznego przeznaczonego dla energetyki zawodowej. Wydawnictwo IGSMiE PAN, Studia, Rozprawy, Monografie, nr 112, Kraków, 2002.
• 7. Blaschke Z., Blaschke W.: Ocena celowości wzbogacenia węgla na potrzeby energetyki w samodzielnych zakładach przeróbczych. Wydawnictwo IGSMiE PAN, Studia, Rozprawy, Monografie, nr 116, Kraków 2003.
• 8. Sztaba K., Blaschke Z.: O podstawowych uwarunkowaniach podnoszenia jakości koncentratów węglowych. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej nt: Poprawa jakości węgla w programie dostosowania górnictwa węglowego do warunków gospodarki rynkowej. Prace Naukowe GIG, Seria Konferencje, nr 12, 1996, s. 261÷276
• 9. Róg L.: Wpływ budowy petrograficznej i chemicznej węgla kamiennego na temperaturę topliwości popiołu. Prace Naukowe IGI, Kwartalnik Górnictwo i Środowisko, nr 1, 2003, s.73÷96.
• 10. Róg L.: Czynniki wpływające na podatność przemiałową węgli kamiennych. Prace Naukowe GIG, Kwartalnik Górnictwo i Środowisko, nr 3, 2007, s. 39÷53.
• 11. Lorenz U.: Metoda oceny wartości węgla kamiennego energetycznego uwzględniająca skutki jego spalania dla środowiska przyrodniczego. Wydawnictwo IGSMiE PAN, Studia, Rozprawy, Monografie, nr 64, Kraków 1999.
• 12. Chałupnik S.: Rad w wodach kopalń węgla kamiennego na Górnym Śląsku – metody badań, ocena wpływu na środowisko, zapobieganie skażeniom. Prace Naukowe GIG, nr 870, Katowice 2007.
• 13. Gabzdyl W.: Petrografia węgla. Skrypty Uczelniane Politechniki Śląskiej, nr 1184, 1989.
• 14. Skowronek J., Wysocka M.: Promieniotwórczość naturalna węgli GZW a ich popielność. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo, z. 172, 1988, s. 89÷98.
• 15. Róg L.: Promieniotwórczość naturalna węgli kamiennych i frakcji gęstościowych węgla o zróżnicowanej budowie petrograficznej i chemicznej. Prace Naukowe GIG, Kwartalnik Górnictwo i Środowisko, nr 3, 2005, s. 81÷102.
• 16. Sałdan M.: Metalogeneza uranu w utworach karbońskich Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Biuletyn Instytutu Geologicznego vol. 5, 1965, s. 111÷163.
• 17. Konieczyński J.: Badania nad występowaniem boru w węglach kamiennych. Prace Naukowe GIG, Kom. 484, 1970.
• 18. Jęczalik A.: Geochemia uranu w uranonośnych węglach kamiennych w Polsce. Biuletyn Instytutu Geologicznego, Vol. 224, 1970, s. 103÷195.
• 19. Róg L., Michalik B., Wysocka M., Mierzwiński P., Urbańczyk J., Jaworska G.: Stężenie naturalnych izotopów promieniotwórczych w węglach o zróżnicowanej budowie petrograficznej i chemicznej. Projekt badawczy własny, nr N 520 074 31/3723 finansowany przez MNiSW, 2006÷2008.
• 20. PN-82/G-97002 Węgiel kamienny. Typy.
• 21. Róg L.: Budowa petrograficzna oraz własności frakcji gęstościowych wydzielonych z węgli kamiennych i antracytu. Prace Naukowe GIG, nr 830, 1998.
• 22. Róg L.: Ocena wpływu zmienności składu petrograficznego na właściwości chemiczno-fizyczne frakcji o różnej gęstości wydzielonych z węgli typów 31.1, 32.2, 33, 34.2, 35,1 i 36. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo, z. 243, 1999, s. 111÷126.
• 23. PN-90/G-04502 Węgiel kamienny i brunatny. Metody pobierania i przygotowania próbek do badań laboratoryjnych.
• 24. PN-77/G-04528/00 Paliwa stałe. Oznaczanie składu chemicznego popiołu. Przygotowanie próbki popiołu i roztworów do badań.
• 25. PN-ISO 1171:2002 Paliwa stałe. Oznaczanie popiołu.
• 26. PN-G-04516:1998 Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości części lotnych metodą wagową.
• 27. PN-81/G-04518 Węgiel kamienny. Oznaczanie zdolności spiekania metodą Rogi.
• 28. PN-EN ISO/IEC 17025:2005 Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących.