The relationship between CRI and CSR indices and other quality parameters of coking coal from the Pniówek deposit (SW part of the USCB, Poland)

• Autorzy: Probierz Krystian , Marcisz Marek

Identyfikatory

DOI

10.24425/gsm.2019.128534

Warianty tytułu

PL

Zależność między wskaźnikami CRI i CSR a innymi parametrami jakości węgla koksowego ze złoża Pniówek (SW część GZW, Polska)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the correlation between the CRI (Coke Reactivity Index), CSR (Coke Strength after Reaction) and the remaining 36 quality parameters of coking coal from the Pniówek deposit (SW part of the USCB). The test results were obtained for a region of fundamental importance to the Polish reserves of coking coal, characterized by highly variable coalification and quality parameters. The tests related to the determination of relationships of the CRI and CSR indices to other parameters were based on 25 channel samples acquired from active workings. The characteristics of the variability of the CRI and CSR indices were analyzed using statistical methods. The dependencies between the CRI and CSR indices and the parameters having an impact on their values were determined using linear correlation. An attempt was also made to determine the correlations between the concerned parameters using the multiple correlation method. The obtained results have been presented and compared to the results of globally conducted experiments in the form of charts presented by (North et al. 2018b). No clear dependence of the CRI and CSR indices was exhibited in case of most of the analyzed quality parameters, which is supported by low correlation coefficients of r < 0.5. The statistical analysis exhibited only 9 cases of correlation between CRI and CSR with other quality parameters, where the correlation coefficient was r ≥ 0.5, that is: H_t^a, Na₂O, Al₂O₃ and SiO₂, Mn₃O₄, d_a^a and d_r^a. This confirms the different characteristics of coal from the studied area, exhibited multiple times, that should be related to the specific coalification process, especially the occurrence of thermal metamorphism.

PL

W artykule przedstawiono zależności korelacyjne pomiędzy wskaźnikami koksowniczymi CRI (Coke Reactivity Index) i CSR (Coke Strength after Reaction) a pozostałymi 35 parametrami jakości węgli koksowych w złożu Pniówek (SW część GZW). Wyniki badań uzyskano w obszarze o podstawowym znaczeniu dla polskiej bazy zasobowej węgli koksowych, która charakteryzuje się znaczną zmiennością jakości i uwęglenia. Badania związane z określaniem związków i powiązań wskaźników CRI i CSR z innymi parametrami, oparto na podstawie 25 próbek bruzdowych pobranych z czynnych wyrobisk górniczych. Charakterystykę zmian wartości wskaźników CRI i CSR analizowano z użyciem metod statystycznych. Zależności pomiędzy wskaźnikami CRI i CSR a parametrami mającymi wpływ na kształtowanie się ich wartości określono z użyciem korelacji prostoliniowej. Próbowano również określić współzależności pomiędzy analizowanymi parametrami metodą korelacji wielorakiej. Uzyskane wyniki przedstawiono na tle doświadczeń światowych zestawionych w postaci wykresów zaprezentowanych przez (North i in. 2018b). Wykazano brak wyraźnej zależności wskaźników CRI oraz CSR od większości analizowanych parametrów jakościowych o czym świadczą niskie wartości współczynników korelacji r < 0,5. Analiza statystyczna wykazała jedynie 9 przypadków korelacji CRI i CSR z pozostałymi parametrami jakościowymi, dla których wartość współczynnika korelacji r ≥ 0,5, tj.: H_t^a, Na₂O, Al₂O_{3 i SiO2}, Mn₃O₄, d_r^a i d_a^a. Potwierdza to wielokrotnie wykazywaną odmienność węgli z obszaru badań, którą należy wiązać ze specyficznym przebiegiem procesów uwęglenia, a szczególnie z oddziaływaniem metamorfizmu termalnego.

Słowa kluczowe

EN

CRI indice; CSR indice; coking coal; quality parameters; Upper Silesian Coal Basin

PL

wskaźnik CRI; wskaźnik CSR; węgiel koksowy; parametry jakościowe; Górnośląskie Zagłębie Węglowe

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 35, z. 3
• Strony: 163--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Probierz Krystian

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland; ORCID iD: 0000-0002-2784-257X

autor

Marcisz Marek

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland; ORCID iD: 0000-0002-8178-880X

Bibliografia

• [1] Álvarez et al. 2007 – Álvarez, R., Díez, M.A., Barriocanal, C., Díaz-Faes, E. and Cimadevilla, J.L.G. 2007. An approach to blast furnace coke quality prediction. Fuel 86, pp. 2159–2166.
• [2] Chiu, Y. and Hong, M. 1985. Coke reactivity: Effect of Fe2O3 and K2CO3 addition to the coal charge before carbonization. Fuel, 64, pp. 1007-1010.
• [3] Coin, C.D.A. and Broome, A.J. 1997. Coke quality prediction from pilot scale ovens and plant data. International Coal Conference, Calgary, pp. 325–333.
• [4] Dı́ez et al. 2002 – Dı́ez, M.A., Alvarez, R. and Barriocanal, C. 2002. Coal for metallurgical coke production: predictions of coke quality and future requirements for cokemaking. International Journal of Coal Geology 50, pp. 389–412.
• [5] Gupta et al. 2012 – Gupta, S., Shen, F., Lee, W. and O’Brien, G. 2012. Improving coke strength prediction using automated coal petrography. Fuel 94, pp. 368–373.
• [6] Dopita, M. and Kumpera, O. 1993. Geology of the Ostrava–Karviná coalfield, Upper Silesian Basin, Czech Republic, and its influence on mining. International Journal of Coal Geology 23, pp. 291–321.
• [7] Gabzdyl, W. and Probierz, K. 1987. The occurrence of anthracites in an area characterized by lower rank coals in the Upper Silesian Coal Basin of Poland. International Journal of Coal Geology 7, pp. 209–225.
• [8] Komorek et al. 2010 – Komorek, J., Lewandowska, M. and Probierz, K. 2010. Peculiarities of petrographic composition of coking coals in southwest part of Upper Silesian Coal Basin (Poland) as a results of thermal metamorphism influence. Archives of Mining Sciences 4, pp. 783–798.
• [9] Koszorek et al. 2009 – Koszorek, A., Krzesińska, M., Pusz, S., Pilawa, B. and Kwiecińska, B. 2009. Relationship between the technical parameters of cokes produced from blends of three Polish coals of different coking ability. International Journal of Coal Geology 77, pp. 363–371.
• [10] Krzesińska et al. 2009 – Krzesińska, M., Szeluga, U., Czajkowska, S., Muszyński, J., Zachariasz, J., Pusz, S., Kwiecińska, B., Koszorek, A. and Pilawa, B. 2009. The thermal decomposition studies of three Polish bituminous coking coals and their blends. International Journal of Coal Geology 77, pp. 350–355.
• [11] Li et al. 2015 – Li, K., Zhang, J., Barati, M., Khanna, R., Zhengjian, L., Zhong, J., Ning, X., Ren, S., Yang, T. and Sahajwalla, V. 2015. Influence of alkaline (Na, K) vapors on carbon and mineral behavior in blast furnace cokes. Fuel 145, pp. 202–213.
• [12] MacPhee et al. 2013 – MacPhee, T., Giroux, L., Wing, Ng K., Todoschuk, T., Conejeros, M., Kolijn, C. 2013. Small scale determination of metallurgical coke CSR. Fuel 114, pp. 229–234.
• [13] Menendez et al. 1999 – Menendez, J.A., Alvarez, R. and Pis, J.J. 1999. Determination of metallurgical coke reactivity at INCAR: NSC and ECE–INCAR reactivity tests. Ironmak. Steelmak. 26, pp. 117–121.
• [14] Morga et al. 2015 – Morga, R., Jelonek, I., Kruszewska, K. and Szulik, W. 2015. Relationships between quality of coals, resulting cokes, and micro-Raman spectral characteristics of these cokes. International Journal of Coal Geology 144–145, pp. 130–137.
• [15] Nakamura et al. 1997 – Nakamura, N., Togin,o Y. and Tateoka, T. 1977. Behaviour of coke in large blast furnace. Coal, Coke and Blast Furnace. London: The Metals Society, pp. 1–18.
• [16] North et al. 2018a – North, L., Blackmore, K., Nesbitt, K. and Mahoney, M.R. 2018a. Methods of coke quality prediction: A review. Fuel 219, pp. 426–445.
• [17] North et al. 2018b – North, L., Blackmore, K., Nesbitt, K. and Mahoney, M.R. 2018b. Models of coke quality prediction and the relationships to input variables: A review. Fuel 219, pp. 446–466.
• [18] Probierz, K. 1989. Effect of thermal metamorphism on coalification degree (rank) and petrographic composition of the coal seams in the Jastrzębie region (Upper Silesian Coal Basin of Poland). Publishers of Silesian University of Technology, ser. Mining, is. 176.
• [19] Probierz, K. and Marcisz, M. 2010a. Changes of coking properties with depth of deposition in coal seams of Zofiówka monocline (SW part of Upper Silesian Coal Basin, Poland). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 26, pp. 71–87.
• [20] Probierz, K. and Marcisz, M. 2010b. Estimation of the hard coal quality in a deposit in view of national and International Standards. Archives of Mining Sciences 4, pp. 847–863.
• [21] Probierz, K. and Marcisz, M. 2015. The effect of the petrographic composition on the variation of CRI and CSR indices in the Pniówek deposit in the SW part of the Upper Silesian Coal Basin (Poland). Archives of Mining Sciences 60, pp. 625–644.
• [22] Probierz et al. 2012 – Probierz, K., Marcisz, M. and Sobolewski, A. 2012. From peat to coking coals of Zofiówka Monocline in Jastrzębie area (south-west part of Upper Silesian Coal Basin). Publishers of Institute for Chemical Processing of Coal.
• [23] Pusz, S. and Buszko, R. 2012. Reflectance parameters of cokes in relation to their reactivity index (CRI) and the strength after reaction (CSR), from coals of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. International Journal of Coal Geology 90–91, pp. 43–49.
• [24] Pusz et al. 2009 – Pusz, S., Kwiecińska, B., Koszorek, A., Krzesińska, M. and Pilawa, B. 2009. Relationships between the optical reflectance of coal blends and the microscopic characteristics of their cokes. International Journal of Coal Geology 77, pp. 356–362.
• [25] Ryan, B.D. and Price, J.T. 1992. The predicted coke strength after reaction values of British Columbia coals, with comparisons to international coals. Geological Fieldwork, Paper 1993–1, pp. 507–516.
• [26] Sakurovs et al. 2012 – Sakurovs, R., French, D. and Grigore, M. 2012. Effect of the NSC reactivity test on coke mineralogy. International Journal of Coal Geology 94, pp. 201–205.
• [27] Tiwari et al. 2023 – Tiwari, H.P., Banerjee, P.K. and Saxena, V.K. 2013. A novel technique for assessing the coking potential of coals/coal blends for non–recovery coke making process. Fuel 107, pp. 615–622.
• [28] Wang et al. 2016 – Wang, Q., Guo, R., Zhao, X., Sun, J. and Liu, W. 2016. A new testing and evaluating method of cokes with greatly varied CRI and CSR. Fuel 182, pp. 879–885.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).