Czynniki wpływające na podatność przemiałową węgli kamiennych

• Autorzy: Róg L.

Warianty tytułu

EN

Factors influencing the grindability of hard coals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jakość węgli i ich przydatność technologiczną określa się bardzo często, wykorzystując jedynie ich podstawowe właściwości. Najczęściej jest to zawartość popiołu, wilgoci, siarki całkowitej oraz wartość opałowa. W przypadku stosowania węgla w konkretnych technologiach niejednokrotnie ważne są inne parametry charakteryzujące jego jakość. Do takich parametrów zaliczyć można między innymi podatność przemiałową węgla, którą oznacza się najczęściej metoda Hardgrove'a. Parametr ten jest ważny zarówno przy doborze paliwa do procesu spalania, jak i do procesu koksowania. W badaniach, których wyniki przedstawiono w niniejszym artykule, podjęto próbę określenia czynników wpływających na podatność przemiałową węgla, wynikających z jego budowy chemicznej i petrograficznej. Badania wykonano na 27 próbkach węgli sortymentowych, pochodzących z 16 kopalń Górnośląskie go Zagłębia Węglowego. Były to sortymenty grube i średnie, wykazujące mniejszą zawartość popiołu niż miały z tej samej kopalni. Wybrano węgle o zawartości popiołu poniżej 10%. Pozwoliło to na zminimalizowanie wpływu zawartości popiołu na wartość wskaźnika podatności przemiałowej i lepsze wyeksponowanie wpływu innych czynników jakościowych. Wytypowane do badań węgle, charakteryzowały się zróżnicowanymi wartościami wskaźnika podatności przemiałowej HGI. Wartości ich zmieniały się w granicach od 37 do 66. Podstawowymi składnikami w budowie badanych węgli kamiennych były macerały grupy witrynitu. Ich zawartość zmieniała się od 47 do 75% obj., natomiast zawartość drugiej pod względem ilości grupy macerałów - inertynitu, zmieniała się od 15 do 54% obj. W miarę wzrostu zawartości witrynitu zwiększała się podatność przemiałową węgli. Współczynnik korelacji dla tej zależności wynosił 0,83. Zależność ta nie dotyczyła właściwości węgli, w budowie petrograficznej których przeważały macerały grupy witrynitu, a zawartość popiołu, na tle pozostałych węgli wytypowanych do badań, była duża i mieściła się w granicach 8-10%. Charakteryzowały się one małą podatnością przemiałową (HGI < 41). W popiołach z tych węgli stwierdzono zwiększoną zawartość Si02 - powyżej 32% (zakres dla wszystkich badanych węgli 10,9-45,4%) i A1203 - powyżej 24% (zakres dla wszystkich badanych węgli 9,6-31,8%) oraz małą zawartość Fe203 - poniżej 14,9% (zakres dla wszystkich badanych węgli - 6,2-20,8%), CaO - poniżej 10,5% (przy zakresie 5,2-21,7% dla wszystkich badanych węgli) i MgO - poniżej 5,2% (przy zakresie 2,7-12,5% dla wszystkich badanych węgli). Substancja mineralna występowała w tych węglach bardzo często w postaci siarczków i substancji ilastej, tworzących wtrącenia i przesycenia w kaolinicie, który jest jednym z macerałów grupy witrynitu, co może być przyczyną zmniejszenia podatności przemiałowej tych węgli. W węglach o dużej zawartości macerałów grupy inertynitu w porównaniu z węglami, w budowie których przeważały macerały grupy witrynitu, stwierdzono znacznie mniej popiołu oraz nieco większy wskaźnik HGI. W składzie chemicznym popiołu z tych węgli obserwowano mniej Si02 i A1203, oraz więcej Fe203, CaO i MgO. Z badań mikroskopowych wynika, że przeważającymi ilościowo formami występowania inertynitu, były fuzynity i semifuzynity pustokomórkowe, które sprzyjają wzrostowi podatności przemiałowej. Generalnie, można stwierdzić, że podatność przemiałową zwiększała się w miarę wzrostu zawartości Si02, A1203 oraz w miarę zmniejszania się zawartości CaO i MgO w popiele. Współczynniki korelacji dla tych zależności były duże i wynosiły odpowiednio: 0.87; 0,89; 0,91 i 0,92.

EN

The quality of coals and their technological usefulness are very often determined using only their basic properties. Most frequently those are the content of ash, moisture, total sulphur, as well as the calorific value. In the case of coal use in real technologies more than once important are other parameters characterising coal quality. Among such parameters we can count among others coal grindability, which most frequently is determined using the Hardgrove's method. This parameter is important both in the case of fuel selection for the combustion process and coking process. During investigations, the results of which have been presented in the article, a trial was undertaken to define factors influencing coal grindability, resulting from the chemical and petrographic structure of coal. The investigations were carried out using 27 samples of graded coal from 16 mines located in the Upper Silesian Coal Basin. Those were thick and medium coal size grades with lower ash content than fines from the same mine. Coals with ash content below 10% were selected. This option allowed to minimise the impact of ash content on the value of the grindability index and to emphasise better the influence of other quality factors. The coals selected to conduct tests were characterised by differentiated values of the grindability index HGI. Their values changed within the range between 37 and 66. The basic components in the structure of tested hard coals constituted macerals of the vitrinite group. Their content changed from 45 to 75% by volume, while the content of the second, as regards the quantity, maceral group - inertinite, changed from 15 to 54% by volume. Along with the growth of vitrinite content increased the grindability of coals. The correlation coefficient for this relationship amounted to 0.83. This relationship has not concerned the properties of coals, in the petrographic structure of which prevailed macerals of the vitrinite group, and the ash content, against the background of remaining coals selected for tests was high and ranged between 8 and 10%. They were characterised by low grindability (HGI < 41). In ashes of these coals increased Si02 content was ascertained - more than 32% (the range for all tested coals - between 10.9 and 45.4%), and A1203 -more than 24% (the range for all tested coals - between 9.6 and 31.8%), as well as low content of Fe203-below 14.9% (the range for all tested coals - between 6.2 and 20.8%), CaO, below 10.5% (the range for all tested coals - between 5.2 and 21.7%) and MgO content - below 5.2% (the range for all tested coals 2.7-12.5%). The mineral substance occurred in these coals very frequently in the form of sulfides and silty substance, creating inclusions and supersaturations in kaolinite, which is one of the macerals of the vitrinite group, what can be the reason of grindability decrease of these coals. In coals with high content of macerals of the inertinite group in comparison with coals, in the structure of which prevailed macerals of the vitrinite group, considerably less ash and a little higher HGI index were ascertained. In the chemical composition of ash of these coals less Si02 and A1203 as well as more Fe203, CaO and MgO contents have been observed. From microscopic tests results the fact that the quantitatively prevailing forms of inertinite occurrence were fusinites or hollow-cell semifusinites, which favour the grindability growth.Generally we can state that the grindability increased along with the growth of the Si02 and Al20i content and according to the decrease of the CaO and MgO content in the ash. The correlation coefficients for these relationship were high and amounted to: 0.87, 0.89, 0.91, and 0.92, respectively.

Słowa kluczowe

PL

węgiel kamienny; jakość węgla; podatność przemiałowa

EN

quality of coal; grindability; hard coal

• Wydawca: Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 3
• Strony: 39--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Róg L.

Bibliografia

• 1. Chamberlain R., Lockart C., Smyth M. (1994): Selektywne kruszenie węgla jako środek zwiększania wychodu koncentratu, zmniejszania zawartości popiołu lub minimalizacji udziału drobnych frakcji. Materiały XII Międzynarodowego Kongresu Przeróbki Węgla, tom I. Kraków, s. 125-139.
• 2. Czapliński A. (1994): Węgiel kamienny. Kraków, Wydaw. AGH.
• 3. Gruson G. (1957): Przyczynek do badań nad przygotowaniem węgli do koksowania klasycznego. Koks Smoła Gaz nr 6, s. 185-191.
• 4. Laskowski T. (1932): Wzbogacanie miału węglowego z punktu widzenia petrografii. Przegląd Górniczo-Hutniczy nr 11, s. 595-605.
• 5. Laskowski T. (1948): Zagadnienie przeróbki miału w polskim przemyśle węglowym. Biuletyn Instytutu Naukowo-Badawczego Przemysłu Węglowego, Komunikat nr 23.
• 6. Laskowski T., Panuś M. (1951): Petrografia węgla. Katowice, PWT.
• 7. Lorenz U. (1999): Metoda oceny wartości węgla kamiennego energetycznego uwzględniająca skutki jego spalania dla środowiska przyrodniczego. Prace Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN. Studia Rozprawy Monografie nr 64.
• 8. PN-ISO 5074:2002 Węgiel kamienny. Oznaczanie wskaźnika podatności transportowej Hardgrove'a.
• 9. Roga B., Wnękowska L., Ihnatowicz A. (1955): Chemia węgla. Warszawa, PWT.
• 10. Róg L. (1998): Podatność przemiałowa węgli kamiennych o różnym składzie petrograficznym. Prace Naukowe GIG, Seria Konferencje nr 24: VII Konferencja na temat: Problemy geologii w ekologii i górnictwie podziemnym, s. 193-199.
• 11. Stefański M. (1970): Kruszenie się węgla podczas transportu i przeróbki. Katowice, Wydaw. "Śląsk".
• 12. Świętosławski W., Roga B., Chorąży M. (1932): Z badań nad poprawą jakości koksu górnośląskiego.Przegląd Górniczo-Hutniczy nr 2, s. 21-24.
• 13. Van Krevelen D.W., Schuyer J. (1959): Węgiel. Chemia węgla i jego struktura. Warszawa,PWN.
• 14. Volk W. (1973): Statystyka stosowana dla inżynierów. Warszawa, WNT.
• 15. Wawrzynkiewicz W. (2000): Prognozowanie podatności przemiałowej węgli na podstawie ich zapopielenia. Przegląd Górniczy nr 6, s. 22-30.
• 16. Winnicki J. (1959): Zachowanie się odmian petrograficznych polskich węgli w czasie kruszenia. Koks Smoła Gaz nr 4, s. 166-171.
• 17. Winnicki J., Olszewska K., Magnes C. (1960): Zmienność składu petrograficznego klas ziarnowych w zależności od sposobu kruszenia węgli kamiennych. Prace GIG, Komunikat nr 260.