Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Porównanie kinetyki sorpcji wodoru w stopie metalicznym LaNi5 i wielościennych nanorurkach węglowych

Pajdak A., Skoczylas N.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 6

959--962

PL

Przeprowadzono badania strukturalne (N2, 77 K) oraz sorpcyjne (H2, 313K, 0-2 MPa) w stopie LaNi5 oraz wielościennych nanorurkach węglowych MWCNT z uwzględnieniem kinetyki sorpcji. Powierzchnia właściwa (DFT) MWCNT wyniosła ok. 110 m2/g, a stopu LaNi5 (BJH) była bliska zeru. Pojemności sorpcyjne względem H2 (% mas.) dla LaNi5 były o ok. 2 rzędy wielkości większe od MWCNT. Czas osiągnięcia równowagi sorpcyjnej i charakter krzywych kinetyk sorpcji znacznie się różnił. Krzywa kinetyki LaNi5 miała kształt zbliżony do eksponencjalnego, a pierwszy etap kinetyki MWCNT zachodził niemal natychmiastowo i odpowiadał 60% całkowitej zmiany pojemności sorpcyjnej.

EN

H2 was sorbed in LaNi5 alloy and on multiwalled C nanotubes (MWCNT) at 313 K and 0-2 MPa to study the kinetics of sorption. The surface area of MWCNT was about 110 m2/g and the surface area of the alloy LaNi5 approached zero. The H2 sorption capacity of LaNi5 was 2 orders higher than those of MWCNT. The time necessary for the sorption balance and the sorption kinetic curves differed considerably in both cases. The kinetics curve of LaNi5 was almost exponential but the first part of the MWCNT kinetics occurred almost immediate and made up 60% of the total change of the sorption capacity.

2

Ocena parametrów strukturalnych dolomitów z kopalni rud miedzi przy wykorzystaniu metod densymetrycznych i porozymetrycznych

Kozieł K., Pajdak A.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2018

|

T. 20, nr 4

327--333

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań strukturalnych trzech próbek dolomitów (PR-1, PR-2, PR-3) z polskich kopalni rud miedzi. Wykorzystano w tym celu metody piknometrii helowej i quasicieczowej oraz porozymetrii rtęciowej i gazowej. Najwyższe wartości porowatości całkowitej i otwartej, wyznaczone metodami densymetrycznymi, posiadała próbka PR-1, a najniższe wartości próbka PR-3. Określona w próbce PR-1 porowatość całkowita wyniosła 18%, w tym porowatość otwarta blisko 17,6%. W PR-3 natomiast wartości tych parametrów wyniosły odpowiednio 9,5% oraz 8,4%. Dolomit PR-1 miał najbardziej rozbudowaną strukturę porową w całym zakresie porowatości, co potwierdziły analizy porozymetryczne. Próbki posiadały wartości całkowitej objętości makroporów w zakresie 6-34 mm3/g i powierzchni właściwej makroporów, w zakresie 0,4-0,8 m2/g. W zakresie najdrobniejszych porów, powierzchnia właściwa wyniosła od 2,0 m2/g do 3,7 m2/g. Objętość mezoporów w przebadanych dolomitach mieściła się w zakresie 6,1-9,4 mm3/g. Najniższą porowatością określoną porozymetrycznie cechował się dolomit PR-3. Charakterystyka strukturalna dolomitów może stanowić ważny element w ocenie parametrów gazogeodynamicznych dolomitów.

EN

The article presents the results of structural analyses of three dolomite samples (PR-1, PR-2, PR-3) from Polish copper ore mines. Helium pycnometry, qasi-fluid pycnometry, mercury porosimetry and gas porosimetry were used for this purpose. The highest values of total and open porosity, determined by densimetric methods, were found in sample PR-1 and the smallest in sample PR-3. The porosity determined for sample PR-1 was 18% and open porosity amounted to 17.6%. The values of the same parameters in PR-3 were 9.5% and 8.4% respectively. Dolomite PR-1 had the most developed pore structure in the whole range of porosity, which was confirmed by porosimetric analyses. The total pore volume of the samples was in the range of 6-34 mm3/g and the surface area was in the range of 0,4-0,8 m2/g. The surface area of the smallest pores was from 2,0 m2/g to 3,7 m2/g. The volume of mesopores in the dolomites tested was in the range of 6,1-9,4 mm3g. The lowest porosity, determined by porosimetry, was found in dolomite PR-3. The structural characteristics of dolomites may be an important element in the evaluation of gasogeodynamic parameters of dolomites.

3

The validation process of the method of balancing gas contained in the pore space of rocks via rock comminution

Kudasik M., Pajdak A., Skoczylas N.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 4

989--1005

EN

The article discusses the validation process of a certain method of balancing gas contained in the pore space of rocks. The validation was based upon juxtaposition of the examination of rocks’ porosity and the effects of comminution in terms of assessing the possibility of opening the pore space. The tests were carried out for six dolomite samples taken from different areas of the “Polkowice-Sieroszowice” copper mine in Poland. Prior to the grinding process, the rocks’ porosity fell in the range of 0.3-14.8%, while the volume of the open pores was included in the 0.01-0.06 cm3/g range. The grinding process was performed using an original device – the GPR analyzer. T h e SEM analysis revealed pores of various size and shape on the surface of the rock cores, while at the same time demonstrating lack of pores following the grinding process. The grain size distribution curves were compared with the cumulative pore volume curves of the cores before grinding. In order to confirm the argument put forward in this paper – i.e. that comminution of a rock to grains of a size comparable with the size of the rock’s pores results in the release of gas contained in the pore space – the amount of gas released as a result of the comminution process was studied. The results of gas balancing demonstrated that the pore space of the investigated dolomites was filled with gas in amounts from 3.19 cm3/kg to 45.86 cm3/kg. The obtained results of the rock material comminution to grains comparable – in terms of size – to the size of the pores of investigated rocks, along with asserting the presence of gas in the pore space of the studied dolomites, were regarded as a proof that the method of balancing gas in rocks via rock comminution is correct.

PL

W artykule przedstawiona została walidacja metody bilansowania gazu zawartego w przestrzeni porowej skał. Walidacja ta opierała się na zestawieniu badań porowatości skał dolomitu i efektów ich rozdrobnienia w aspekcie oceny możliwości otwarcia przestrzeni porowej. Badania wykonano dla sześciu próbek pobranych z różnych rejonów kopalni rud miedzi O/ZG „Polkowice-Sieroszowice” w Polsce. Materiał skalny przed rozdrobnieniem zbadano metodą porozymetryczną i skaningową SEM, a po rozdrobnieniu metodą granulometryczną. Skały przed rozdrobnieniem posiadały porowatość w zakresie 0.3-14.8%, objętość porów otwartych 0.01-0.06 cm3/g oraz niejednorodny rozkład objętości porów. Rozdrobnienie przeprowadzono za pomocą autorskiej aparatury. Rozdrobnione próbki posiadały zbliżone rozkłady uziarnienia i średnie średnice D3.2 około 4,5 μm. Analizy SEM wykazały, że w strukturze próbek kawałkowych występowały pory o różnych rozmiarach i kształtach, natomiast po rozdrobnieniu nie zaobserwowano porów. Krzywe uziarnienia zestawiono z krzywymi skumulowanej objętości porów rdzeni przed rozdrobnieniem. Uzyskanie punktów przecięcia obydwu krzywych przyjęto jako gwarant otwarcia części porów w skałach i uwolnienia zgromadzonego i zamkniętego dotychczas w nich gazu. Procent otwarcia przestrzeni porowej powiązano ze współrzędnymi punktu przecięcia krzywych. Na potwierdzenie słuszności tezy pracy, iż rozdrobnienie skały do ziarno wielkości porównywalnej do wielkości jej porów powoduje uwolnienie gazu zawartego w przestrzeni porowej, dokonano analizy ilości gazu uwolnionego w wyniku rozdrobnienia. Wyniki bilansowania gazu wykazały, iż w przestrzeni porowej przebadanych dolomitów obecny był gaz, którego ilość wynosiła od 3.19 cm3/kg do 45.86 cm3/kg. Uzyskane w badaniach wyniki rozdrobnienia materiału skalnego do ziarnistości porównywalnej z wielkościami porów badanych skał oraz stwierdzenie obecności gazu w przestrzeni porowej przebadanych dolomitów uznano za dowód prawidłowości działania metody bilansowania gazu w skałach poprzez ich rozdrobnienie.

4

Ocena możliwości pasywnego usuwania rtęci w suchym oczyszczaniu spalin reagentami sodowymi

Pajdak A., Łuczkowska D., Walawska B.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 97

95--106

PL

W artykule przedstawiono efekty wykorzystania pasywnej metody oczyszczania spalin ze związków rtęci emitowanych w procesie spalania. Badania przeprowadzono w instalacji modelowej z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, wykorzystując węgiel kamienny jako surowiec. Podczas spalania zastosowano suchą metodę usunięcia kwaśnych zanieczyszczeń gazowych przy użyciu 9 sorbentów sodowych po modyfikacjach. Sorbenty podawano do instalacji w dwóch stosunkach molowych (sodu zawartego w sorbencie do siarki zawartej w paliwie), w strumień gazu o temperaturze 573 K. Na podstawie bilansu zawartości rtęci w stałych substratach procesu spalania (paliwie i sorbencie) oraz w stałych produktach (popiele lotnym i dennym), określono poziom emisji rtęci do atmosfery. Procesowi spalania czystego węgla towarzyszyła emisja rtęci 14,7 μgHg/m3. Podczas oczyszczania spalin z zanieczyszczeń kwasowych uzyskiwano obniżenie stężenia rtęci. Stopień jego obniżenia zależał od zastosowanych sorbentów sodowych, sposobu ich modyfikacji oraz stosunku molowego (2 Na/S = 0,5; 2,1). Każdorazowo podaniu większej ilości sorbentu do instalacji towarzyszyło większe obniżenie poziomu emisji rtęci do atmosfery. W śród reagentów niemodyfikowanych, najniższy poziom emisji uzyskano po użyciu bikarbonatu surowego – 3,7 μgHg/m3, a po użyciu sody oczyszczonej – 9,7 μgHg/m3. Po wykorzystaniu związków na bazie sody oczyszczonej po modyfikacji mechanicznej obniżono emisję Hg w spalinach do 2,5–2,6 μgHg/m3, a po modyfikacji chemicznej do 3,3–5,6 μgHg/m3. Poziomy stężenia rtęci w gazach podczas oczyszczania spalin porównano z dopuszczalnymi poziomami emisji Hg zawartymi w Konkluzjach BAT, odnoszącymi się do dużych obiektów energetycznego spalania. W yniki badań wskazują, że w odniesieniu do wszystkich instalacji istniejących oraz nowych o mocy cieplnej poniżej 300 MW zadowalające efekty przyniosłoby zastosowanie modyfikowanych mechanicznie sorbentów na bazie sody oczyszczonej w stężeniu molowym 2 Na/S = 2,1.

EN

This article presents the effects of the application of the passive method of flue gas purification from mercury compounds emitted during combustion. The research was carried out on a fluidized bed installation using coal. The dry method of acid gas pollutants reduction was applied during the combustion with the use of 9 modified sodium sorbents. They were fed into a gas jet of 573 K in two molar ratios (sodium contained in the sorbent to the sulphur contained in the fuel). The mercury emission level into the atmosphere was determined based on the mercury content in the solid substrates of the combustion process (in the fuel and the sorbent) and the solid products (fly ash and bottom waste). The combustion process was accompanied by mercury emission 14.7 μgHg/m3. During the removal of acid pollutants from fumes, a decrease in mercury concentration was achieved. The degree of the mercury reduction depended on the type the sorbent used, the manner of modification and the molar ratio in which they were fed into the installation (2 Na/S = 0.5; 2.1). Each time, the more the sorbent was fed into the installation, the bigger the reduction of the mercury emission level. Among the unmodified sorbents, the lowest emission level was achieved for the raw bicarbonate – 3.7 μgHg/m3. For baking soda it was 9.7 μgHg/m3. The application of mechanically modified compounds based on baking soda resulted in the reduction of the Hg emission in fumes up to 2.5–2.6 μgHg/m3. The determined mercury concentration levels in the gases during the purification of the fumes were compared with the accepted Hg emissions contained in the BAT conclusions for large combustion plants. As for all of the existing and newly built plants with a heat capacity below 300 MW, satisfactory effects would be achieved by the use of mechanically modified sorbents in the molar concentration of 2 Na/S = 2.1

5

Korelacja parametrów przyczyn i skutków tąpnięć zaistniałych w kopalniach węgla kamiennego w GZW

Patyńska R., Pajdak A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 101

71--84

PL

Zjawisko tąpnięcia występujące w kopalniach węgla kamiennego wynika z wielu czynników naturalnych cechujących skały oraz czynników technicznych związanych z technologią i intensywnością eksploatacji. W artykule przeprowadzono analizę statystyczną i badania korelacyjne wybranych parametrów, w 129 miejscach polskich kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, w których odnotowano tąpnięcia. Wyselekcjonowano „mierzalne” i najbardziej kształtujące stan zagrożenia tąpaniami parametry, tj: głębokość eksploatowanego pokładu, w którym odnotowano skutki tąpnięć (Ht), grubość warstwy wstrząsogennej (Hww) oraz skalę ich odziaływania w postaci minimalnej odległości od pokładu, pomiędzy ogniskiem a skutkiem wstrząsu sejsmicznego (Hos). Do analizy tych parametrów wybrano korelację liniową Pearsona oraz korelację rangową Spearmana. Analiza 129 przypadków tąpnięć pozwoliła na weryfikację wzajemnego wpływu wartości oraz rang rozpatrywanych parametrów na stan zagrożenia tymi zjawiskami. Badanie korelacyjne Pearsona wykazało słabą zależność liniową pomiędzy parametrem głębokości eksploatacji pokładu (Ht) i minimalną odległością pomiędzy ogniskiem a skutkiem wstrząsu powodującego tąpnięcia (Hos). Współzależności liniowe pozostałych parametrów nie spełniły warunku istotności korelacji. Korelacja nieliniowa Spearmana wykazała słabą korelację parametrów: minimalnej odległości od pokładu pomiędzy ogniskiem a skutkiem wstrząsu sejsmicznego (Hos) oraz grubością warstwy wstrząsogennej (Hww), a także nikłą zależność pomiędzy pozostałymi parametrami. Celem pracy była weryfikacja czynników kształtujących stan zagrożenia tąpaniami, występujących w Metodzie Rozeznania Górniczego (MRG str. 3. L.p. 1 i 4)), opublikowanej w roku 2007 w postaci Instrukcji Nr 20 pt.: „Zasady stosowania metody kompleksowej i metod szczegółowych oceny stanu zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego”. MRG wskazuje na określoną wartość punktową każdego zdefiniowanego czynnika w poszczególnych zakresach ich zmienności. Proponowane zmiany, nie naruszając istoty i podstawowych złożeń MRG, wskazują na możliwość powtarzalności niektórych parametrów, które mogą wpływać na stan zagrożenia tąpaniami, a które za względu na charakter górotworu są „niezmienialne” i określane jako m.in. podstawowe czynniki geologiczne złoża.

EN

Rockbursts that occur in coal mines are a result of a number of natural factors characterizing rocks as well as technical factors connected with the technology and the intensity of exploitation. This paper presents the statistical analysis and correlational studies of the parameters in 129 spots in the mines in the Upper Silesian Coal Basin, where rockbursts were recorded. The parameters that were selected were measurable and best described the rockburst hazard i.e. the exploitation depth of the seam where the effects of a rockburst were recorded (Ht), the thickness of the tremor-prone layer (Hww), and the scale of their impact defined as the minimal distance from the seam, between the focus and the effect of a seismic tremor (Hos). Pearson linear correlation and Spearman rank correlation were selected for the analyses of the above mentioned parameters. T he analysis of 129 rockburst cases made it possible to verify the influence of the values and ranks of the analyzed parameters on the rockburst hazard. The Pearson correlation analysis showed a weak linear dependence between the seam exploitation depth (Ht) and the minimal distance between the focus and the effect of the tremor causing rockbursts (Hos). The linear dependences of the other parameters did not meet the condition of correlation significance. The Spearman non-linear correlation showed a weak dependence between parameters, the focus and the effect of a seismic tremor (Hos), and the thickness of the tremor-prone layer (Hww). The aim of this paper was to verify the factors determining the rockburst hazard contained in the Method of rockburst hazard evaluation (Metoda Rozeznania Górniczego (MRG p. 3. No. 1 and 4)), published in 2007 in the form of instruction No. 20 ‘Rules for the application of the comprehensive method and detailed methods of the rockburst hazard evaluation in coal mines’ (Zasady stosowania metody kompleksowej i metod szczegółowych oceny stanu zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego). MRG indicates a specific point value of each of the above defined factors separately in particular the size of their ranges. MRG indicates a possible coincidence of some of the parameters, which may affect the rockburst hazard and which, due to the characteristics of a rock mass, are unchangeable and defined as, among others, the basic geological factors of a deposit.

6

Structural and textural characteristics of selected copper-bearing rocks as one of the elements aiding in the assessment of gasogeodynamic hazard

Pajdak A., Kudasik M.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2017

|

Vol. 39, nr 2

51--59

EN

The characteristics of copper-bearing rocks that include the structural and textural parameters are an important factor determining a possible gas accumulation in those rocks. In September 2009, in the Rudna copper mine in Poland, an outburst of gases and dolomite occurred. The analysis of the outburst mass showed that one of the main causes of the outburst was the different structural properties such as high porosity and presence of gas in the pores. This paper presents data from the structural analysis of dolomite from the Polkowice-Sieroszowice copper mine and the Rudna copper mine. Seven rock samples from various areas of the mines were tested by the following methods: mercury porosimetry (MIP), low pressure gas adsorption (LPNA), scanning electron microscopy (SEM), computed microtomography (micro-CT). The SEM analyses of the rock samples allowed pores of various sizes and shapes to the observed. The porosity (MIP) of the dolomite changed in the range of 3–15%. The total micro and mesopore volume (LPNA) was from 0.002 cm3/g to 0.005 cm3/g. The macropore volume (MIP) was from 0.01 cm3/g to 0.06 cm3/g and the mean macropore diameter was from 0.09 μm to 0.18 μm. The dolomite samples varied in the surface area (LPNA) (0.7–1.5 m2/g) and the pore distribution. The structure of dolomite determines the possibility of the occurrence of gasogeodynamic phenomena and hence it is urgent that research be conducted into its changeability. To better understand the gasogeodynamic processes in copper-bearing rocks, it is necessary to constantly monitor and analyse in detail those areas that have different structural properties.

7

Produkcja czystej energii z odnawialnych źródeł w silniku Stirlinga

Szymanek A., Jabłońska M., Pajdak A.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2017

|

T. 19, nr 1

11--18

PL

W artykule zaprezentowano przegląd rozwiązań konstrukcyjnych silników Stirlinga w typach układów α, β, γ. Przedstawiono możliwości zastosowania tych silników w różnych układach z odnawialnymi źródłami energii, w szczególności z wykorzystaniem energii słonecznej i biomasy. Opisano autorską konstrukcję silnika Stirlinga w układzie V, która została zaprojektowana i zbudowana w oparciu o własny model matematyczny wymiany ciepła i produkcji energii w wymienionym układzie. Określono liniowy charakter zmian obrotów koła zamachowego silnika w funkcji temperatury górnego źródła ciepła (GZC) i dolnego źródła ciepła (DZC). Zaobserwowano wpływ zmian temperatury GZC na temperaturę DZC w przypadku braku jego stabilizacji termicznej oraz na czas jego nagrzewania się. Ze wzrostem temperatury GZC, czas nagrzewania się DZC ulegał skróceniu. Uzyskane wyniki wskazały jednoznacznie na możliwość produkcji czystej energii z odnawialnych źródeł w układach skojarzonych z silnikiem Stirlinga.

EN

The article presents a review of design solutions of Stirling engines in system types α, β, γ. The possibilities of the application of the Stirling engines in various systems with renewable sources and specifi cally the solar power and biomass are discussed. The article describes an original structure of an Stirling engine in system V, which was designed based on a mathematical model of heat exchange and energy production developed by the authors. The linear character of the changes of the rotations of the engine fl ywheel as the function of the upper heat source (UHS) and the lower heat source (LHS) was defi ned. It was observed that if the temperature of the LHS is not stabilised the changes of the temperature of the UHS affect the temperature and the warm-up time of the LHS. As the temperature of the UHS increased the warm-up time of the LHS shortened. It was concluded that the temperature difference between the upper energy source and the lower energy source has a decisive infl uence on the power of the Stirling engine. The obtained data clearly prove that the production of clean energy form renewable sources in systems incorporating Stirling engines is possible.

8

Badania konkurencyjnej sorpcji CO2 i CH4 w warunkach izotermiczno-izobarycznych na węglu kamiennym

Kudasik M., Pajdak A., Skoczylas N., Wierzbicki M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2017

|

T. 19, nr 1

45--55

PL

W ramach prac przeprowadzono badania konkurencyjnej sorpcji na węglu kamiennym z wykorzystaniem mieszanin CH4 i CO2 o różnym udziale procentowym składników. Do badań użyto próbki rozdrobnionego do ziaren węgla kamiennego pochodzącego z partii K pokładu 510 KWK „Wujek”, Ruch Śląsk. Eksperymenty sorpcji konkurencyjnej wykonano przy zastosowaniu autorskiej aparatury sorpcyjnej, gwarantującej izobaryczne oraz izotermiczne warunki prowadzenia eksperymentu. Wyznaczono izotermy sorpcji dla czystego CH4 i CO2 oraz dla mieszanin CO2-CH4 w których udział CO2 wynosił: 84%, 65%, 42%, 23%. Dla poszczególnych mieszanin otrzymano izotermy sorpcji, w których zaobserwowano systematyczny wzrost całkowitej pojemności sorpcyjnej wraz ze wzrostem udziału CO2 w mieszaninie. Po każdej izotermie badana próbka węgla poddawana była dodatkowo niskociśnieniowej sorpcji gazowej w temperaturze 273 K z wykorzystaniem czystego CO2 jako sorbatu na urządzeniu ASAP 2020. Analiza ta miała na celu sprawdzenie, czy po wykonaniu badań sorpcji konkurencyjnej nastąpiła zmiana w strukturze próbek węglowych w aspekcie ich zdolności sorpcyjnych. Analizy nie wykazały znaczących zmian w wartości ich parametrów strukturalnych oraz w zdolności sorpcyjnej i w rozkładzie objętości ich porów.

EN

The research involved the analysis of competitive sorption on coal using mixtures of CH4 and CO2 of various percentage share. The samples used in the research were grain samples of coal from KWK Wujek coal mine, seam 510 part K. The experiments of competitive sorption were carried out on original sorption equipment that guaranteed isobaric and isothermal conditions. The sorption isotherms were specified for pure CH4 and CO2 as well as for mixtures CO2-CH4 where the CO2 content was: 84%, 65%, 42%, 23%. The sorption isotherms, which were specified for particular mixtures, showed a systematic increase of the total sorption volume together with the content of CO2 in the mixture. After each isotherm, a sample was subjected to low pressure gas adsorption on ASAP 2020 at the temperature of 273 K using pure CO2 as adsorbate. The aim of the analysis was to check if the competitive sorption tests resulted in the change of the structure of particular samples in the context of their sorption capacity. The analyses carried out did not reveal any significant changes in the structural parameters, the sorption capacity or the pore size distribution of the samples.

9

The characteristics and the concept of the utilisation of post-production calcareous waste deposited in landfills

Pajdak A., Szymanek A.

Mineralogia

|

2017

|

Vol. 48, iss. 1/4

167--179

EN

This article presents the results of research into calcareous waste from the production process of oxide propylene. The obtained results show a considerable chemical diversity of calcareous waste with a predominant percentage share of Ca, C and Cl, which are the products of the process. It was shown that the share of calcium bonded in CaCO3 was over 20%, which is indicative of the secondary carbonisation process taking place in the waste. The morphological and structural analyses revealed that the grains had a surface area above 12% and a percentage porosity in the range of 25-35%. The reactivity test made it possible to classify calcareous waste as a material for sorbents of 'satisfactory' sorption properties, insufficient to be effectively used in the power sector. For the stored waste to be reused, it is necessary to improve its sorption abilities through the application of a properly selected activation method.

10

Wpływ czynnika czasu na zmiany tekstury porowatej modyfikowanych sorbentów wapniowych

Walawska W., Pajdak A.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 6

1181--1185

PL

Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych wpływu czasu przechowywania modyfikowanych sorbentów wapniowych na zmianę parametrów tekstury porowatej, decydujących o ich zdolnościach sorpcyjnych. Wyjściowymi sorbentami wapniowymi były różne rodzaje wodorotlenku wapnia: handlowy, poddany modyfikacji mechanicznej polegającej na mieleniu, oraz gaszony w wodnym roztworze alkoholu etylowego. Zastosowane modyfikacje spowodowały wzrost powierzchni właściwej (BET, BJH) i pojemności sorpcyjnej sorbentów w odniesieniu do produktu handlowego. Uzyskano produkty o zwiększonej objętości i mniejszym rozmiarze porów. Z upływem czasu przechowywania zaobserwowano pogorszenie parametrów teksturalnych i postępujący proces zasklepiania się najdrobniejszych porów, który był najintensywniejszy w pierwszych 6 miesiącach od zastosowanych aktywacji.

EN

Com. and activated Ca(OH)₂ were ground and studied for grain size distribution, d., sorption vol. and capacity as well as textural parameters after storage for 6 and 12 months. The modified Ca(OH)₂ produced by slaking CaO in aq. EtOH showed the best textural parameters but was unstable during storage.

11

Wybrane właściwości strukturalne dolomitu z kopalń rud miedzi

Pajdak A., Kudasik M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2016

|

T. 18, nr 3

3--9

PL

W artykule przedstawiono zestawienie analiz porozymetrycznych dolomitu w aspekcie ich charakterystyki. Badania wykonano dla sześciu próbek pobranych z kopalń rud miedzi O/ZG „Polkowice-Sieroszowice” oraz O/ZG „Rudna”, które określono metodami niskotemperaturowej adsorpcji azotu oraz porozymetrii rtęciowej. Analizy adsorpcji gazowej (N2) materiału skalnego pozwoliły na charakterystykę objętości jego najdrobniejszych porów – mikroporów oraz mezoporów o średnicy do 0,2 μm, wyznaczenie rozkładu objętości porów i objętości całkowitej, która wyniosła do 0,005 cm3/g. Analizy porozymetrii rtęciowej (Hg) obejmujące zakresem pomiarowym mezopory o średnicy powyżej 0,05 μm i makropory, umożliwiły wyznaczenie porowatości dolomitu, która zawierała się w zakresie 3-5% oraz całkowitej objętości porów, wynoszącej od 0,011 do 0,020 cm3/g i rozkładu objętości porów, zróżnicowanego w zależności od badanej próbki. Rezultaty przedstawionych w pracy wyników analiz mogą posłużyć jako element składowy charakterystyki porowatej skał dolomitu, niezbędnej z punktu widzenia lokalizowania rejonów górotworu o odmiennych właściwościach strukturalnych w kopalniach rud miedzi.

EN

This paper presents summary porosimetric analyses of dolomite in terms of its characteristics. The tests were carried out for six samples taken from O/ZG “Polkowice-Sieroszowice” and O/ZG “Rudna” copper mines, and examined by low-temperature nitrogen adsorption and mercury porosimetry methods. The gas adsorption analysis (N2) of dolomite showed a very small volume of the smallest pores - micropores and mesopores of up to 0,2 μm in diameter, amounting to 0,005 cm3/g. The mercury (Hg) porosimetry measurements of larger pores enabled to determine the porosity rate, which ranged from 3 to 5%, the total pore volume ranging from 0,011 to 0,020 cm3/g and the pore volume distribution, which varied depending on the sample. The results presented in this paper can be used as a component of textural characteristics of dolomite rock, necessary from the point of view of locating those areas of the rock mass in copper mines with different structural properties.

12

Właściwości odpadowego popiołu lotnego powstałego ze spalania węgla kamiennego po zastosowaniu suchych sorbentów sodowych w oczyszczaniu gazów spalinowych

Gluzińska J., Walawska B., Łuczkowska D., Pajdak A.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2016

|

T. 18, nr 3

83--91

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę odpadowych popiołów lotnych uzyskanych w procesie spalania węgla kamiennego w instalacji z kotłem fluidalnym. Jako sorbent do usuwania poprocesowych zanieczyszczeń gazowych wykorzystano wodorowęglan sodu w postaci sody oczyszczonej i bikarbonatu surowego wysuszonego. Uzyskane popioły lotne poddano analizie składu fazowego (RTG) oraz analizie mikroskopowej struktury powierzchni za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego SEM i analizie widm EDS. W zależności od rodzaju zastosowanego sorbentu sodowego uzyskano popioły lotne różniące się składem fazowym oraz budową strukturalną.

EN

This article presents the characteristics of the waste fly ash from hard coal combustion in a fluidised bed combustor. Sodium bicarbonate was used as the sorbent to remove post-process gaseous pollutants in two forms. Baking soda and dried crude bicarbonate. Subsequently the fly ash was subjected to phase composition analysis (RTG), electron microscope analysis of the surface structure and spectrum analysis EDS. Depending on the type of the sorbent used, the fly ash varied in terms of phase composition and structure.

13

Zastosowanie modyfikowanych sorbentów sodowych w oczyszczaniu spalin z SO2 i HCl z elektrowni i elektrociepłowni w świetle polityki energetycznej Unii Europejskiej

Pajdak A., Walawska B.

Polityka Energetyczna

|

2016

|

T. 19, z. 2

135--148

PL

W artykule przedstawiono efekty zastosowania modyfikowanego związku sodowego w postaci wodorowęglanu sodu w jednoczesnym oczyszczaniu gazów spalinowych z tlenku siarki (IV) (SO2) i chlorowodoru (HCl) w małych obiektach energetycznego spalania, tj. elektrowniach i elektrociepłowniach, wykorzystujących jako paliwo węgiel kamienny. Etap wstępny obejmował badania sposobu rozdrobnienia i obróbki termicznej na teksturę ziaren. Rozdrabnianie sorbentu polegało na mieleniu w młynie przeciwstrumieniowym przy trzech różnych prędkościach obrotowych separatora pneumatycznego (2000 obr/min, 3000 obr/min, 5000 obr/min). W następnym etapie sorbenty wygrzewano w temperaturze 250oC. Zastosowany sposób preparatyki spowodował wzrost pojemności sorpcyjnej, powierzchni właściwej i rozkładu porów w związkach sodowych, które wyznaczono metodą niskociśnieniowej adsorpcji gazowej (N2, 77K) i porozymetrii rtęciowej (Hg). Największe rozwinięcie powierzchni czynnej, z 0,09 m2/g do 6,9 m2/g (BET) uzyskano dla najdrobniejszych ziaren wynoszących średnio 6,7 µm (d3,2). Zdolności tak zmodyfikowanych związków sodowych w jednoczesnym usuwaniu SO2 i HCl okre- ślono na ciągłej instalacji z cyrkulacyjną warstwą fluidalną CWF 0,1MW. Stosując suchą technologię oczyszczania spalin, wprowadzano je do instalacji w kilku stosunkach molowych 2 Na/S w strumień gazu o temperaturze 300oC. Efekty usuwania tlenku siarki (IV) z gazów wylotowych ściśle zależały od stopnia rozdrobnienia oraz ilości podawanego reagenta. Oczyszczanie przebiegało ze średnią sprawnością od 17 do 89%, obniżając stężenie tego zanieczyszczenia z wyjściowego poziomu około 2800 mg SO2/m3 n do 600 mg SO2/m3 n przy wykorzystaniu najdrobniejszego ziarna w stosunku molowym 2 Na/S=2,1. Średnia efektywność usuwania chlorowodoru była wysoka, mieszcząc się w zakresie 91–96%. Uzyskano obniżenie stężenia z 97 mg HCl/m3 n (przed procesem oczyszczania) do 4 mg HCl/m3 n. Sprawność oczyszczania z tlenku siarki (IV) porównano z dopuszczalnymi poziomami emisji regulowanymi przez obowiązujące Dyrektywy LCP, IED oraz projektem Dyrektywy MCP. Uzyskany poziom chlorowodoru zestawiono z będącym w fazie przygotowań Draftem 1 LCP BREF.

EN

This article presents the effects of the use of a modified sodium compound in the form of sodium bicarbonate in the simultaneous purification of the exhaust fumes from sulphur (IV) oxide (SO2) and chloride (HCl) in power plants and CHP plants fueled by coal. The initial stage included the examination of the effect of mechanical and thermal modification on the grain texture. The material was activated in a fluidized bed opposed jet mill at three different speeds of the separator (2000 r/min, 3000 r/min, 5000 r/min) and heated at 250oC. Mechanical and thermal modification resulted in the increase of the sorption capacity, the surface area and the pore distribution in the sodium compounds, which was determined by the use of the low-pressure gas adsorption (N2, 77K) and mercury porosimetry (Hg). The biggest development of the active area, from 0,09 m2/g to 6,9 m2/g (BET), was achieved in the most finely ground grains. The ability of sodium compounds modified in such a manner to simultaneously remove SO2 and HCl was determined on a fluidized bed test rig CWF 0,1MW. Using the dry technology of fume purification they were fed into the rig in three different molar ratios 2 Na/S into a jet of gas at 300oC. The effects of removing the sulpur (IV) oxide from the fumes were closely related to the grain size and the amount of the reagent. The average purification efficiency was from 17% to 89% decreasing the pollutant concentration from about 2800 mg SO2/m3 n to 600 mg SO2/m3 n with the use of the smallest grain in the molar ratio 2 Na/S = 2,1. The average efficiency in removing hydrogen chloride was high and ranged from 91% to 96%. The obtained decrease in the concentration was from 97 mg HCl/ m3 n (before the purification process) to 4 mg HCl/m3 n. The efficiency in purification from sulphur (IV) oxide was compared with the accepted emission levels regulated by the IED and LCP Directives currently in force, as well as the MCP draft Directive. The obtained level of hydrogen chloride was compared with the 1 LCP BREF Draft, which is currently in the preparation phase.

14

Oczyszczanie gazów ze spalania paliw stałych z SO2 sorbentami sodowymi

Pajdak A., Zarębska K., Walawska B., Szymanek A.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 3

382-386

PL

Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych i testowych wpływu aktywacji mechanicznej stałego sorbentu sodowego na strukturę powierzchni ziaren oraz zdolności sorpcyjne względem ditlenku siarki (SO₂). Aktywacja mechaniczna polegała na mieleniu badanego sorbentu w młynie przeciwstrumieniowym z zastosowaniem trzech różnych prędkości obrotowych separatora, w wyniku czego uzyskano sorbenty różniące się rozkładem ziarnowym. Wzrost prędkości wpływał na obniżenie średnicy ziaren mielonego sorbentu przy równoczesnym wzroście zarówno powierzchni właściwej, jak i całkowitej objętości porów. Oceniano jak zmiana tych parametrów wpływa na efektywność oczyszczania gazów modelowych z SO₂. Badania prowadzono na stanowisku testowym w temp. 300°C, wyznaczając dla każdego ze stosowanych sorbentów sprawność usuwania SO₂ oraz stopień konwersji. Odnotowano pozytywny wpływ mielenia przeciwstrumieniowego sorbentu sodowego na efektywność sorpcji. Określono maksymalną sprawność sorpcji sięgającą od 77% dla sorbentu niemielonego do 96% dla materiału o najmniejszym średnim uziarnieniu przy 16-proc. stopniu jego przereagowania.

EN

Com. NaHCO₃ was activated by milling at 300°C (speed 2000–5000 rpm) for 30 min to increase its sp. surface from 0.1 m²/g up to 4.2 m²/g. The activated NaHCO₃ was used for sorption of SO₂ from a model gas mixt. (SO₂, CO₂ and O₂ contents 2200 ppm, 16% and 6%, resp.). The activated NaHCO₃ showed the SO₂ removal efficiency 85–96% at conversion 13–16%.

15

Modele teoretyczne obszaru powierzchni i rozkładu porów jako narzędzie analizy danych równowagowych niskociśnieniowej adsorpcji CO2 na adsorbentach węglowych

Pajdak A.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2015

|

Vol. 17, no. 3-4

99--105

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy niskociśnieniowej adsorpcji gazowej węgli pochodzących z 13 kopalń węgla kamiennego rozmieszczonych na terenie Polski i Czech. Pomiary polegały na określeniu pojemności sorpcyjnej względem ditlenku węgla (CO2) w temperaturze 258K (–15°C) w zakresie ciśnienia absolutnego od 0 bar do 1 bar, która stała się punktem wyjścia do scharakteryzowania tekstury porowatej tych materiałów przy wykorzystaniu modeli teoretycznych obszaru powierzchni Langmuir i BET (Brunauera-Emmeta-Tellera) oraz klasycznych modeli rozkładu mikroporów HK (Horvath-Kawazoe) i DA (Dubinin-Astakhov). Określono powierzchnię właściwą, której wartości zawierały się w zakresie 94-152 m2/g (Langmuir) i zmieniały się proporcjonalnie do zawartości witrynitu w poszczególnych próbkach węglowych. Średnia szerokość porów wszystkich badanych próbek wyniosła 0,69-0,74 nm, natomiast maksymalna objętość ich porów od 26,4 ·10-3 cm3/g do 48,1·10-3 cm3/g. Z uwagi na specyfi kę energetyczną przestrzeni sorpcyjnej określono charakterystyczną energię adsorpcji, która wykazała najwyższe wartości (22,4 kJ/mol) w węglu o najmniejszej średniej szerokości porów, przy założeniu ich szczelinowego kształtu.

EN

This article presents effects of low-pressure gas adsorption analysis of coal coming from 13 coal mines on the territory of Poland and The Czech Republic. The measurements consisted in specifying the sorption capacity against carbon dioxide (CO2) in the temperature of 258K (–15°C) and in the absolute pressure range from 0 bar to 1 bar, which became the starting point to characterise the pore structure of those materials using BET method and Langmuir theoretical models of the surface area as well as classical models of the micropore distribution of Horvath–Kawazoe (HK) and Dubinina-Astachowa (DA). The values of the specifi ed surface area ranged between 94 m2/g and 152 m2/g (Langmuir) and varied proportionally to the content of vitrinite in particular coal samples. The average pore size of all the tested samples was 0,69-0,74 nm and the maximum size of the pores was from 26,4 ·10-3 cm3/g to 48,1·10-3 cm3/g. Due to the energetic specifi city of the sorption area the characteristic energy of adsorption was determined. It reached the highest values (22,4 kJ/mol) in the coal of slit-shaped pores and the smallest average pore size.

16

Porównanie powierzchni właściwej i rozmiaru porów węgla metodami sorpcyjnymi w różnych temperaturach

Pajdak A., Skoczylas N.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2014

|

Vol. 16, no. 3-4

85--92

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań porozymetrycznych węgla kamiennego wyznaczonych metodą niskociśnieniowej adsorpcji gazowej. Pomiary przeprowadzono w kilku temperaturach, z zastosowaniem azotu (N2) w temperaturze 77 K oraz ditlenku węgla (CO2) w temperaturach 258 K, 273 K, 278 K i 288 K. Przy wykorzystaniu azotu jako adsorbatu określono objętość oraz powierzchnię właściwą mezoporów (BJH, BET). Ditlenek węgla posłużył do identyfi kacji powierzchni właściwej zgodnie z założeniami modelu adsorpcji jednowarstwowej (Langmuir) i wielowarstwowej (BET). Określono objętość, wielkość i rozkład mikroporów (HK) oraz charakterystyczną energię adsorpcji zgodnie z modelem DA.

EN

This paper presents the results of the porosimetric studies on coal appointed by low pressure gas adsorption. Measurements were carried out at several temperatures with gaseous adsorbate: nitrogen (N2) at 77 K and carbon dioxide (CO2) at temperatures of 258 K, 273 K, 278 K and 288 K. Nitrogen was used to determine volume and surface area of the mesopores (BJH, BET). Carbon dioxide was used to identify a specific surface area in accordance of monolayer (Langmuir) and multilayer (BET) adsorption models. The following parameters were identified: volume, size and distribution of micropores (HK) as well as characteristic energy of adsorption according to DA model.

17

Flue gas desulfurization by mechanically and thermally activated sodium bicarbonate

Walawska B., Szymanek A., Pajdak A., Nowak M.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2014

|

Vol. 16, nr 3

56--62

EN

This paper presents the results of study on structural parameters (particle size, surface area, pore volume) and the sorption ability of mechanically and thermally activated sodium bicarbonate. The sorption ability of the modified sorbent was evaluated by: partial and overall SO2 removal efficiency, conversion rate, normalized stoichiometric ratio (NSR). Sodium bicarbonate was mechanically activated by various grinding techniques, using three types of mills: fluid bed opposed jet mill, fine impact mill and electromagnetic mill, differing in grinding technology. Grounded sorbent was thermally activated, what caused a signifi cant development of surface area. During the studiem of SO2 sorption, a model gas with a temperature of 300°C, of composition: sulfur dioxide at a concentrationof 6292 mg/mn3 oxygen, carbon dioxide and nitrogen as a carrier gas, was used. The Best development of surface area and the highest SO2 removal efficiency was obtained for the sorbent treated by electromagnetic grinding, with simultaneous high conversion rate.

18

Usuwanie tlenków azotu z gazowych produktów spalania wodorowęglanem sodu

Walawska B., Szymanek A., Pajdak A., Nowak M.

Chemik

|

2013

|

Vol. 67, nr 10

903--912

PL

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów strukturalnych oraz badań zdolności usuwania NOx, wodorowęglanu sodu w postaci sody oczyszczonej oraz bikarbonatu surowego bez oraz po modyfikacji mechanicznej. Wyznaczano parametry strukturalne: uziarnienie i powierzchnię właściwą. Badania sorpcji prowadzono w temperaturach: 300°C i 850°C. Zdolności sorpcyjne oceniano wyznaczając cząstkową skuteczność i całkowitą sprawność usuwania NOx. Stwierdzono, że największą skuteczność w usuwaniu tlenków azotu uzyskano w sorbentach po aktywacji mechanicznej.

EN

This paper presents the results of study on structural measurements and ability to remove nitrogen oxides of sodium bicarbonate in the form of baking soda and raw bicarbonate, without and after mechanical activation. Structural parameters were evaluated by: particle size and surface area. The studies of NOx sorption were carried out at temperatures of 300 and 850°C. The sorption ability was evaluated by: partial and overall NOx removal efficiency. The highest NOx removal efficiency was obtained for the sorbent after mechanical activation.

19

Wpływ temperatury rozkładu na powierzchnię właściwą wodorowęglanu sodu

Walawska B., Szymanek A., Pajdak A., Szymanek P.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 5

1049-1052

PL

Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych, określających proces rozkładu wodorowęglanu sodu oraz wpływ aktywacji termicznej na rozwinięcie jego powierzchni właściwej i porowatości. Stwierdzono, że maksymalne rozwinięcie powierzchni właściwej i porowatości ma miejsce w temp. 700°C (przy czasie aktywacji 60 s). Potwierdzono możliwość otrzymania węglanu sodu o rozwiniętej mikrostrukturze i efektywnego stosowania go w procesach oczyszczania gazowych produktów spalania w suchych metodach oczyszczania spalin.

EN

NaHCO₃ was heated at 25–900°C for 60 s to follow its mass loss, content of Na₂CO₃, pore vol., porosity and sp. surface. At the optimum temp. 700°C, max. porosity (69%) and sp. surface 5,26 m²/g were achieved.

20

Właściwości sorpcyjne wodorowęglanu sodu

Walawska B., Szymanek A., Pajdak A., Nowak M., Hala B.

Chemik

|

2012

|

Vol. 66, nr 11

1169-1176

PL

Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych określających wpływ aktywacji mechanicznej i termicznej na właściwości sorpcyjne wodorowęglanu sodu. Stwierdzono, że najlepsze właściwości sorpcyjne, uzyskano w sorbencie mielonym po aktywacji w 250 st. C. Badania powierzchni właściwej potwierdziły makroporowaty charakter modyfikowanego wodorowęglanu sodu. Testy reaktywności potwierdziły jego znakomite właściwości sorpcyjne.

EN

The results of laboratory tests to determine the effect of mechanical and thermal activation on the sorption properties of sodium bicarbonate are reported. The best sorption properties were found in ground sorbent after activation at 250 st. C. The examination of the surface area confirmed the macroporous character of the modified sodium bicarbonate. Reactivity tests ascertained its excellent sorption properties.