PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

An impact of mechanical stress in coal briquettes on sorption of carbon dioxide

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Zależność naprężenie – sorpcja ditlenku węgla na podstawie badań wykonanych na brykietach węglowych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The presence of gases (methane or carbon dioxide) in hard coal is connected with numerous threats for miners employed in underground mining facilities. When analyzing the coal-methane system, it is necessary to determine the relationship between pressure and gas sorption. Such a relationship should be determined under conditions similar to the natural ones – when it comes to both temperature and pressure. The present paper discusses the results of research conducted with the use of coal briquettes under the state of mechanical stress. Carbon dioxide sorption isotherms were determined for different values of stress affecting the coal material. For five coal samples collected in different mines of the Upper Silesian Coal Basin, Langmuir’s sorption isotherms were determined. The results point to significant impact that mechanical stress has upon the sorption process. It is about 1 percent of the value obtained for coal not subjected to stress per 1 MPa. The research results can also prove useful when analyzing hard coal seams from the perspective of their carbon dioxide sequestration abilities.
PL
Obecność gazów (metanu lub dwutlenku węgla) w węglu kamiennym połączona jest z licznymi zagrożeniami dla pracowników zatrudnionych w podziemnych zakładach górniczych. Analizując układ węgiel-metan, konieczne jest określenie zależności między ciśnieniem a wielkością sorpcji gazu. Taki związek powinien być określony w warunkach podobnych do tych naturalnych – jeśli chodzi zarówno o temperaturę układu węgiel-metan i ciśnienie. Niniejszy artykuł omawia wyniki badań prowadzonych z użyciem brykietów węglowych poddanych naprężeniom mechanicznym. Próbki węgla pobrano w pięciu kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, pokazanych na mapie z Rys. 1. Pobrane próbki poddane zostały analizie technicznej, analizie składu mecerałowego oraz badaniom powierzchni właściwej metodą sorpcji niskociśnieniowej Właściwości pobranych węgli zestawiono w Tab. 1. W brykieciarce, pokazanej schematycznie na Rys. 2 wykonano brykiety węglowe o znanych właściwościach oraz znanych wartościach rezydualnych naprężeń radialnych. Wartości tych naprężeń zestawiono w Tab. 3. Wyznaczono izotermy sorpcji (z modelu Langmuira) dla dwutlenku węgla dla różnych wartości naprężeń mechanicznych oddziałujących na materiał węglowy. Wyniki wskazują na znaczący wpływ naprężeń w brykiecie na proces sorpcji. Wywarcie naprężenia mechanicznego wartości około 10 bar skutkuje ograniczeniem maksymalnej sorpcji Langmuira o około 1%, co pokazano na Rys. 9. przedstawiającym zależność maksymalnej sorpcji Langmuira od wartości naprężeń radialnych dla wszystkich przebadanych próbek węgla. Wyniki badań mogą okazać się przydatne przy analizie pokładów węgla z punktu widzenia ich zdolności do sekwestracji dwutlenku węgla.
Rocznik
Strony
483--494
Opis fizyczny
Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.
Twórcy
  • The Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Reymonta Str. 27, Cracow, Poland
Bibliografia
  • [1] Baran P., Zarębska K., Czuma N., 2016. CO2 adsorption properties of char produced from brown coal impregnated with alcohol amine solutions. Environmental Monitoring and Assessment, July 2016.
  • [2] Bustin R.M., Clarkson C.R., 1998. Geological controls on coalbed methane reservoir capacity and gas content. International Journal of Coal Geology 38, 3-26.
  • [3] Crank, J., 1975: The Mathematics of diffusion, 2nd ed. Oxford Univ. Press, London. 414.
  • [4] Czerw K., Baran P., Zarębska K., 2017. Application of the stretched exponential equation to sorption of mine gases and sorption induced swelling of bituminous coal. International Journal of Coal Geology 173, 76-83.
  • [5] Denis J., Pone N., Halleck P.M., Mathews J.P., 2009. Sorption Capacity and Sorption Kinetic Measurements of CO2 and CH4in Confined and Unconfined Bituminous Coal. Energy Fuels 23 (9), 4688-4695.
  • [6] Dutka B., Topolnicki J., 2011. Badania właściwości sorpcyjno-odkształceniowych węgla w stanie obciążenia okólnego. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN 13, 1-4, 31-35 (in polish).
  • [7] Dutka B., Kudasik M., Pokryszka Z., Skoczylas N., Topolnicki J., Wierzbicki M., 2013. Balance of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette. Fuel Processing Technology 106, 95-101.
  • [8] Hol S., Peach C.J., Spiers C.J. 2011. Applied stress reduces the CO2 sorption capacity of coal. International Journal of Coal Geology 85, 1, 1 January 2011, 128-142.
  • [9] Kędzior S., 2009. Accumulation of coal-bed methane in the south-west part of the Upper Silesian Coal Basin (southern Poland). International Journal of Coal Geology 80, 1, 20-34.
  • [10] Kędzior S., Jelonek I., 2013. Reservoir parameters and maceral composition of coal in different Carboniferous lithostratigraphical series of the Upper Silesian Coal Basin. Poland. International Journal of Coal Geology 111, 98-105.
  • [11] Kędzior S., 2015. Methane contents and coal-rank variability in the Upper Silesian Coal Basin, Poland. International Journal of Coal Geology 139, 152-1641.
  • [12] Konicek P., Soucek K., Stas L., Singh R., 2013. Long-hole destress blasting for rockburst control during deep underground coal mining. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 61, 141-153.
  • [13] Krause E., Skiba J., 2014. Formation of methane hazard in longwall coal mines with increasingly higher production capacity. International Journal of Mining Science and Technology 24, 3, 403-407.
  • [14] Kudasik M., Skoczylas N., Pajdak A., 2017. The repeatability of sorption processes occurring in the coal-methane system during multiple measurement series. Energies 2017, 10, 661.
  • [15] Skoczylas N., 2012. Laboratory study of the phenomenon of methane and coal outburst. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 55, 102-107.
  • [16] Skoczylas N., 2016. Fast evaluation of the coalbed methane content of coal viewed as an element in improving safety conditions of mining operations. Mineral Resources Management 32, 2, 5-30.
  • [17] Weishauptová Z., Přibyl O., Sýkorová I., Machovič V. 2015. Effect of bituminous coal properties on carbon dioxide and methane high pressure sorption. Fuel 139, 115-124.
  • [18] Wang Z., Tang X., Yue G., Kang B., Xie C., Li X., 2015. Physical simulation of temperature influence on methane sorption and kinetics in coal: Benefits of temperature under 273.15 K. Fuel 158, 207-216.
  • [19] van Bergen F., Pagnier H.J.M., van der Meer L.G.H., Belt F.J.G. van den, Winthaegen P.L.A., Westerhoff R.S., 2003. Greenhouse Gas Control Technologies – 6th International Conference. Proceedings of the 6th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies 1-4 October 2002, Kyoto, Japan, 569-574.
  • [20] Wierzbicki M., 2003. Rozkład naprężeń rezydualnych w brykiecie węglowym – wyniki eksperymentalne i analityczne. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN 5, 1, 161-166 (in polish).
  • [21] Wierzbicki M, 2003a. Zmiany stanu naprężenia i wytężenia materiału w trakcie prowokowania i inicjacji laboratoryjnego wyrzutu skalno-gazowego. IMG PAN, Rozprawy, Monografie 4, 134 (in polish).
  • [22] Wierzbicki M. 2013. Changes in the sorption/diffusion kinetics of a coal-methane system caused by different temperatures and pressures. T. Mineral Resources Management 29, 4, 155-168.
  • [23] Wierzbicki M., 2013a. The effect of temperature on the sorption properties of coal from Upper Silesian Coal Basin, Poland. Archives of Mining Sciences 58, 4, 1163-1176.
Uwagi
PL
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-d3336ece-cba3-4810-8714-2d2023f0cd72
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.