Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal studies of polymer waste and coal sludge

Kijo-Kleczkowska Agnieszka, Gnatowski Adam, Kwiatkowski Dariusz, Szumera Magdalena, Madej Dominika, Leśniak Magdalena, Otwinowski Henryk

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 5

89--96

EN

Plastics are widely used in various industries and households, which has an impact on the condition of the natural environment in terms of waste. Today, the leading plastics’ disposal method is landfilling. It should be emphasized that the production of electricity in Poland is based mainly on hard coal and lignite, which is associated with the continuous production of various types of waste, including post-flotation coal waste (coal sludge). That is why rational waste management, recycling, proper disposal, use, and improvement of the existing and implementation of new technological solutions are crucial for environmental protection. This study undertakes cognitive research on the possibility of using PA6 polyamide waste, marked by high calorific value. Thermal analysis techniques (DSC-TG-QMS) were applied for this purpose. The study includes a comparison of the results of tests conducted for polyamide recyclate, coal sludge, and PA6 recyclate composite with a filler constituting 5% of coal sludge.

PL

W pracy podjęto badania poznawcze nad możliwością wykorzystania odpadów poliamidowych PA6, charakteryzujących się wysoką kalorycznością. Zastosowano w tym celu techniki analizy termicznej (DSC/QMS). W pracy porównano wyniki badań przeprowadzonych dla recyklatu poliamidowego, mułu węglowego i kompozytu z recyklatu PA6 z napełniaczem stanowiącym 5% mułu węglowego.

2

Analysis of the properties of coal sludge in the context of the possibility of using it in biological reclamation

Śliwka Małgorzata, Kępys Waldemar, Pawul Małgorzata

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2022

|

T. 38, z. 4

173--189

EN

The mining industry, including hard-coal mining, has a significant and multifaceted impact on all components of the environment. One of the factors is the production of various types of waste which, due to their physico-chemical and ecotoxic properties, do not always pose a threat to the environment and can be used in various ways. Such treatment of waste perfectly fits into the concept of the circular economy through the protection of natural resources and the maximum re-use of waste. One of the wastes generated by hard-coal mines is coal sludge from the purification of underground water in surface settling tanks. The article presents the results of research on the physico-chemical and phytotoxic properties of carbon sludges from two settling tanks with regard to assessing the possibility of their re-use in the reclamation of degraded areas. These sludges contain mainly sand fractions. An analysis of their chemical composition revealed the presence of heavy metals. Leachability studies have shown that despite the high concentrations of metals, a small quantity of these metals passes into the solution. In this respect, therefore, they do not pose a threat to the environment. However, a threat may result from the presence of chlorides and sulphates, the amounts of which are influenced by, among other factors, the time of waste storage in the settling tank. Phytotoxicity tests performed on garden cress (Lepidium sativum) did not show a toxic effect at any concentration of the water extract. In addition, for one of the sludges, water extracts with concentrations starting from 12.5 and 50% stimulated the growth of the plant’s shoots and roots, respectively. The results show that the tested coal sludges may be used in appropriate doses for reclamation work, for example, when establishing a plant cover.

PL

Przemysł wydobywczy, w tym górnictwo węgla kamiennego, oddziałuje istotnie i wielokierunkowo na wszystkie składowe środowiska. Jednym z problemów jest wytwarzanie rożnego rodzaju odpadów, które ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne oraz ekotoksyczne nie zawsze stanowią zagrożenie dla środowiska i mogą być w różny sposób wykorzystane, np. w budownictwie, drogownictwie, przemyśle energetycznym, górnictwie, a także zagospodarowane przyrodniczo i w rolnictwie. Takie postępowanie z odpadami doskonale wpisuje się w koncepcję gospodarki obiegu zamkniętego, poprzez ochronę surowców naturalnych oraz maksymalne wykorzystanie powstających odpadów. Jednym z odpadów górnictwa węgla kamiennego są muły węglowe pochodzące z oczyszczania wód dołowych w powierzchniowych osadnikach. W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości fizykochemicznych oraz fitotoksycznych mułów węglowych pochodzących z dwóch osadników, pod kątem oceny możliwości ich wykorzystania w rekultywacji terenów zdegradowanych. Muły zawierają głównie frakcję piaskową. Analiza składu chemicznego wskazała obecność w odpadach metali ciężkich. Ze względu na ochronę gleb, wysokie zawartości baru i chromu ograniczają możliwość wykorzystania tego odpadu do terenów przemysłowych i komunikacyjnych. Badania wymywalności wykazały, że pomimo wysokich stężeń metali, do roztworu przechodzi ich niewielka ilość. Pod tym względem nie stanowią więc zagrożenia dla środowiska. Z kolei zagrożenie może wynikać z obecności chlorków oraz siarczanów, a na ich ilość wpływa m.in. czas składowania odpadu w osadniku. Wykonane testy fitotoksyczności względem Lepidium Sativum nie wykazały efektu toksycznego przy żadnym stężeniu wyciągu wodnego. Ponadto, w przypadku jednego z badanych odpadów, stwierdzono działanie stymulujące wzrost pędów oraz korzeni, przy stężeniach wyciągu wodnego od 12,5 do 50%. Uzyskane wyniki wskazują, że badane muły węglowe mogą być stosowane w odpowiedniej dawce do prac rekultywacyjnych, np. przy tworzeniu okrywy roślinnej.

3

Effect of the Addition of Coal Waste on the Process of Composting and Sorption Capacity of Composts

Sobik-Szołtysek Jolanta, Kupich Iwona

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 2

1156--1174

EN

EU directives on the landfill of waste oblige member states to gradually reduce the deposit of biodegradable waste in landfills. In particular, the entire mass of green waste should be transformed into compost, representing a valuable material. Scientific publications contain numerous reports concerning co-composting of green waste with other types of waste materials, including mineral ones. Appropriate choice of input materials may have a positive effect on the properties of the final product. In particular, improving the sorption capacity of compost in terms of the possibility of using it to improve the properties of the soil seems to be a very important issue. The aim of the study was to determine the effect of the addition of waste coal sludge on changes in the sorption capacity of the obtained composts. The potential of using different substrates in the composting process is determined primarily by their proper moisture content, optimal C/N ratio and proper structure, forming an environment with good oxygenation. After theoretical analysis and practical testing, several substrate combinations were selected for the study. The process was conducted using only basic materials (grass, organic fraction of municipal waste, structure-forming materials), and coal sludge in the amount of 10 and 25% by weight. Since composting is a biological process, the course and conditions of the process need to be optimized and controlled. The research was conducted in two series: series 1, at room temperature of bioreactors, and series 2, with additional thermal insulation of bioreactors. The sorption capacity of the obtained composts was determined with reference to methylene blue and zinc sorption from aqueous solutions (the batch method) at a constant liquid-solid contact ratio of 1:20. The most favorable process parameters and satisfactory quality of the obtained compost were observed in mixtures with a lower proportion of coal sludge composted in bioreactors with additional insulation (series 2). In all composts produced with the addition of coal sludge, higher values of the specific surface area (St) with reference to methylene blue were obtained compared to samples without added sludge. These composts also showed a high capability to remove zinc ions (above 92.9%), regardless of the type and proportion of individual substrates. The obtained results confirmed the beneficial effect of 10% of coal sludge addition on the efficiency of the composting process, improvement of the sorption properties of composts, and the quality of the obtained final products.

PL

Dyrektywy Unii Europejskiej w sprawie składowania odpadów zobowiązują państwa członkowskie do stopniowego ograniczenia deponowania odpadów biodegradowalnych na składowiskach. Zwłaszcza cała masa odpadów zielonych powinna ulegać przetworzeniu na cenny materiał – kompost. W publikacjach naukowych pojawiają się liczne doniesienia dotyczące współkompostowania odpadów zielonych z innymi materiałami odpadowymi, w tym mineralnymi. Odpowiedni dobór materiałów wsadowych może korzystnie wpływać na właściwości uzyskiwanego produktu. Zwłaszcza podwyższenie pojemności sorpcyjnej kompostu w aspekcie możliwości wykorzystania go do poprawy właściwości podłoża glebowego wydaje się być zagadnieniem bardzo istotnym. Celem podjętych badań było określenie wpływu dodatku odpadowych mułów węglowych na zmiany pojemności sorpcyjnej wytworzonych kompostów. O możliwości wykorzystania w procesie kompostowania różnych substratów decyduje przede wszystkim ich odpowiednia wilgotność, optymalny stosunek C/N oraz właściwa struktura, tworząca środowisko o dobrym natlenieniu. Po analizie teoretycznej i próbach praktycznych do badań wybrano kilka kombinacji substratów. Proces prowadzono z wykorzystaniem wyłącznie materiałów podstawowych (trawa, organiczna frakcja odpadów komunalnych – OFOK, materiały strukturotwórcze), jak i z dodatkiem mułów węglowych w ilości 10 i 25% wag. Z uwagi na to, że kompostowanie jest procesem biologicznym przebieg i warunki prowadzenia procesu wymagają optymalizacji i kontroli. Badania prowadzono w dwóch seriach: seria I – pokojowa temperatura otoczenia bioreaktorów, seria II – dodatkowa izolacja termiczna bioreaktorów. Pojemność sorpcyjną uzyskanych kompostów określono w odniesieniu do błękitu metylenowego oraz sorpcji cynku z roztworów wodnych (metoda batch) w stałej proporcji kontaktu ciecz-ciało stałe, wynoszącej 1:20. Najkorzystniejsze parametry procesowe oraz satysfakcjonującą jakość uzyskanego kompostu zaobserwowano w mieszankach z mniejszym udziałem mułów węglowych, kompostowanych w bioreaktorach z dodatkowym ociepleniem (seria II). We wszystkich kompostach wytworzonych z dodatkiem mułów węglowych uzyskano wyższe wartości powierzchni właściwej (St) w odniesieniu do błękitu metylenowego w porównaniu do próbek bez dodatku mułu. Również właśnie te komposty wykazały dużą zdolność do usuwania jonów cynku (powyżej 92,9%), niezależnie od rodzaju i udziału poszczególnych substratów. Uzyskane rezultaty badań potwierdziły korzystny wpływ 10% dodatku odpadowego mułu węglowego zarówno na przebieg procesu kompostowania, poprawę właściwości sorpcyjnych kompostów, jak i jakość uzyskanych produktów końcowych.

4

Processing of Low-Demand Coal and Other Carbon-Containing Materials for Energy Production Purposes

Bazhin Vladimir Yurevich, Kuskov Vadim Borisovich, Kuskova Yana Vadimovna

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 1

195--198

EN

The main area of coal application is energy production. During such stages as mining, transporting, treatment, storing and processing of coal, a large number of small products are formed, such as screenings, spills, sludges, etc. Such products are not used and significantly pollute the environment. Meanwhile, after agglomeration, they can easily be used for the production of thermal energy. Of all the known agglomeration methods, briquetting is most suitable. The technology of obtaining flammable briquettes based on coal is developed. A technology has also been developed to produce fuel briquettes from coal slurries and paper waste. The use of coal slurries and paper waste as binder materials makes it possible to obtain a fuel pellet that is simple in production and composition and at the same time allows to utilize coal and paper wastes. The technology of obtaining fuel extrudates (briquettes) from wood and shale wastes, as well as wood, shale waste and sludge was developed. Thus, technologies have been developed to produce fuel briquettes from various types of low-demand carbon-containing materials for domestic use.

PL

Głównym obszarem zastosowania węgla jest produkcja energii. Podczas takich etapów, jak wydobycie, transport, przeróbka, magazynowanie i przetwarzanie węgla, powstaje duża ilość drobnouziarnionych produktów (szlamy, muł itp.). Takie produkty nie są wykorzystywane i znacząco zanieczyszczają środowisko. Tymczasem po aglomeracji można je łatwo wykorzystać do produkcji energii cieplnej. Spośród wszystkich znanych metod aglomeracji, brykietowanie jest najbardziej odpowiednie. Opracowano technologię otrzymywania łatwopalnych brykietów na bazie węgla. Opracowano również technologię produkcji brykietów paliwowych z zawiesin węglowych i odpadów papierniczych. Zastosowanie zawiesin węglowych i odpadów papierniczych jako materiałów wiążących umożliwia otrzymanie granulatu paliwa, który jest prosty w produkcji i składzie, a jednocześnie pozwala na wykorzystanie odpadów węglowych i papierniczych. Opracowano technologię pozyskiwania granulatów paliwowych (brykietów) z odpadów drzewnych i łupkowych, a także drewna, odpadów łupkowych i mułu węglowego. Opracowano technologie wytwarzania brykietów paliwowych z różnych rodzajów materiałów węglowych o niskim uwęgleniu do użytku domowego.

5

Zastosowanie mułów węglowych do uszczelnienia składowisk odpadów komunalnych – rozpoznanie możliwości

Klojzy-Karczmarczyk B., Staszczak J.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 105

95--107

PL

Wprowadzane nowe przepisy legislacyjne, regulujące w naszym kraju obrót paliwami stałymi, zwracają uwagę na konieczność rozwijania i doskonalenia sposobów i metod zagospodarowania mułów węglowych z węgla kamiennego. Celem pracy było wykazanie, czy parametry filtracyjne (głównie współczynnik filtracji) mułów węglowych są wystarczające do budowy warstw izolujących na składowiskach na etapie ich zamykania i jakie jest zapotrzebowanie na materiał w przypadku takiego postępowania. Analizę przeprowadzono dla składowisk odpadów komunalnych na obszarze województw opolskiego, śląskiego i małopolskiego. Dla mułów węglowych z górnictwa węgla kamiennego wartości współczynnika filtracji mieszczą się w zakresie 10–8‒10–11 m/s, przy średniej wartości 3,16×10–9 m/s. Można wnioskować, że materiał ten spełnia zasadniczo kryteria szczelności dla przepływów poziomych i często też pionowych. Przy zagęszczaniu, wzrastającym obciążeniu czy mieszaniu z popiołami lotnymi ze spalania węgla kamiennego oraz iłami osiągany współczynnik filtracji często obniża swoje wartości. Na podstawie przeprowadzonej analizy można sądzić, że muły węglowe mogą zostać wykorzystane do budowy mineralnych barier izolujących. Na koniec roku 2016 na obszarze województw opolskiego, śląskiego i małopolskiego czynnych było 50 składowisk odpadów komunalnych. Jedynie 36 z nich uzyskało status instalacji regionalnej, blisko 1/3 obiektów znajduje się w zasięgu Głównych Zbiorników Wód Podziemnych (GZWP). Pozostałe składowiska zostaną przeznaczone do zamknięcia. Zakładając konieczność zamknięcia wszystkich czynnych obecnie składowisk odpadów komunalnych, zapotrzebowanie na muły węglowe wynosi ogółem 1 779 000 m3, co przy przyjętych założeniach daje masę 2 704 080 Mg. Całkowita ilość wytwarzania mułów węglowych jest w Polsce bardzo duża. Tylko dwie podstawowe grupy górnicze wytwarzają rocznie łącznie około 1 500 000 Mg mułów węglowych. Budowa warstw izolujących na składowiskach odpadów obojętnych, niebezpiecznych oraz innych niż niebezpieczne i obojętne jest interesującym rozwiązaniem. Takie zastosowanie jest perspektywiczne, ale nie rozwiąże całościowo problemu związanego z wytwarzaniem i zagospodarowaniem tego materiału odpadowego. Istotne jest poszukiwanie kolejnych rozwiązań.

EN

The new legislative provisions, regulating the trade in solid fuels in our country, draw attention to the need to develop and improve methods and methods of managing hard coal sludge. The aim of the work was to show whether filtration parameters (mainly the permeability coefficient) of hard coal sludge are sufficient for construction of insulating layers in landfills at the stage of their closing and what is the demand for material in the case of such a procedure. The analysis was carried out for landfills for municipal waste in the Opolskie, Śląskie and Małopolskie provinces. For hard coal sludge, the permeability coefficient values are in the range of 10–8–10–11 m/s, with the average value of 3.16×10–9 m/s. It can be concluded that this material generally meets the criteria of tightness for horizontal and often vertical flows. When compaction, increasing load or mixing with fly ash from hard coal combustion and clays, the achieved permeability coefficient often lowers its values. Based on the analysis, it can be assumed that hard coal sludge can be used to build mineral insulating barriers. At the end of 2016, 50 municipal landfills were open in the Opolskie, Śląskie and Małopolskie Provinces. Only 36 of them have obtained the status of a regional installation, close to 1/3 of the municipal landfill are within the Major Groundwater Basin (MGB) range. The remaining storage sites will be designated for closure. Assuming the necessity to close all currently active municipal waste landfills, the demand for hard coal sludge amounts to a total of 1,779,000 m3 which, given the assumptions, gives a mass of 2,704,080 Mg. The total amount of hard coal sludge production is very high in Poland. Only two basic mining groups annually produce a total of about 1,500,000 Mg of coal sludge. The construction of insulating layers in landfills of inert, hazardous and non-hazardous and inert wastes is an interesting solution. Such an application is prospective, but it will not solve the problem related to the production and management of this waste material as a whole. It is important to look for further solutions.

6

Granulowanie mułów węglowych i ich mieszanek w celu poprawy właściwości transportowych

Feliks J., Klojzy-Karczmarczyk B., Wiencek M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 104

173--188

PL

W trakcie procesów wzbogacania węgla w zakładach przeróbki mechanicznej kopalń węgla kamiennego powstają znaczne ilości mułów węglowych (grupa odpadów 01). Są to najdrobniejsze frakcje ziarnowe poniżej 1 mm, w których ziarna poniżej 0,035 mm stanowią do 60% ich składu, a ciepło spalania kształtuje się na poziomie 10 MJ/kg. Charakterystyczną cechą mułów jest ich duża wilgotność, która po procesie odwodnienia na prasach filtracyjnych osiąga wartość od 16–28% (Wtotr ) (materiały archiwalne PG SILESIA). Drobnoziarnistość i wysoka wilgotność materiału powodują duże trudności na etapie transportu, załadunku i wyładunku materiału. W pracy przedstawiono wyniki badań grudkowania (granulowania) mułów węglowych samodzielnie oraz grudkowania mułów węglowych z materiałem dodatkowym, który ma za zadanie poprawić właściwości energetyczne mułów. Sam proces grudkowania ma przede wszystkim poprawić możliwości transportowe. Podjęto wstępne badania pozwalające na wykazanie zmian parametrów poprzez sporządzanie mieszanek mułów węglowych (PG SILESIA) z pyłami węglowymi z węgla brunatnego (LEAG). Przeprowadzono proces grudkowania mułów oraz ich mieszanek na laboratoryjnym grudkowniku wibracyjnym konstrukcji AGH. W wyniku przeprowadzonych badań można stwierdzić, że wszystkie mieszanki są podatne na proces grudkowania (granulowania). Proces ten poszerza niewątpliwie możliwości transportowe materiału. Skład ziarnowy uzyskanego materiału po grudkowaniu jest zadawalający. Grudki o wymiarze 2–20 mm stanowią 90–95% masy produktu. Wytrzymałość (odporność) na zrzuty grudek świeżych jest zadawalająca i porównywalna dla wszystkich mieszanek. Świeże grudki poddane próbie na zrzuty z wysokości 700 mm wytrzymują od 7 do 14 zrzutów. Odporność na zrzuty grudek materiału po dłuższym sezonowaniu, z wysokości 500 mm wykazuje wartości odmienne dla analizowanych próbek. Wartości uzyskane dla mułów węglowych oraz ich mieszanek z pyłami węglowymi z węgla brunatnego kształtują się na poziomie 4–5 zrzutów. Uzyskana wytrzymałość jest wystarczająca dla stwierdzenia możliwości ich transportu. Na tym etapie pracy można stwierdzić, że dodatek pyłów węglowych z węgla brunatnego nie powoduje pogorszenia wytrzymałości materiału w odniesieniu do czystych mułów węglowych. Nie ma zatem negatywnego wpływu na możliwości transportu materiału zgranulowanego. W wyniku mieszania z pyłami węglowymi można natomiast podnieść ich wartość energetyczną (Klojzy-Karczmarczyk i in. 2018). Nie prowadzono analizy kosztowej analizowanego przedsięwzięcia.

EN

Significant quantities of coal sludge are created during the coal enrichment processes in the mechanical processing plants of hard coal mines (waste group 01). These are the smallest grain classes with a grain size below 1 mm, in which the classes below 0.035 mm constitute up to 60% of their composition and the heat of combustion is at the level of 10 MJ/kg. The high moisture of coal sludge is characteristic, which after dewatering on filter presses reaches the value of 16–28% (Wtotr ) (archival paper PG SILESIA). The fine-grained nature and high moisture of the material cause great difficulties at the stage of transport, loading and unloading of the material. The paper presents the results of pelletizing (granulating) grinding of coal sludge by itself and the piling of coal sludge with additional material, which is to improve the sludge energy properties. The piling process itself is primarily intended to improve transport possibilities. Initial tests have been undertaken to show changes in parameters by preparing coal sludge mixtures (PG SILESIA) with lignite coal dusts (LEAG). The process of piling sludge and their mixtures on an AGH laboratory vibratory grinder construction was carried out. As a result of the tests, it can be concluded that all mixtures are susceptible to granulation. This process undoubtedly broadens the transport possibilities of the material. The grain composition of the obtained material after granulation is satisfactory. Up to 2 to 20 mm granules make up 90–95% of the product weight. The strength of the fresh pellets is satisfactory and comparable for all mixtures. Fresh lumps subjected to a test for discharges from a height of 700 mm can withstand from 7 to 14 discharges. The strength of the pellets after longer seasoning, from the height of 500 mm, shows different values for the analyzed samples. The values obtained for hard coal sludge and their blends with brown coal dust are at the level from 4 to 5 discharges. The strength obtained is sufficient to determine the possibility of their transport. At this stage of the work it can be stated that the addition of coal dust from lignite does not cause the deterioration of the material’s strength with respect to clean coal sludge. Therefore, there is no negative impact on the transportability of the granulated material. As a result of mixing with coal dusts, it is possible to increase their energy value (Klojzy-Karczmarczyk at al. 2018). The cost analysis of the analyzed project was not carried out.

7

Coal sludge and their mixtures as prospective energy resources

Klojzy-Karczmarczyk B., Mazurek J., Wiencek M.

Polityka Energetyczna

|

2018

|

T. 21, z. 3

137--150

EN

: The new legislative provisions, regulating the solid fuel trade in Poland, and the resolutions of provincial assemblies assume, inter alia, a ban on the household use of lignite fuels and solid fuels produced with its use; this also applies to coal sludge, coal flotation concentrates, and mixtures produced with their use. These changes will force the producers of these materials to find new ways and methods of their development, including their modification (mixing with other products or waste) in order to increase their attractiveness for the commercial power industry. The presented paper focuses on the analysis of coal sludge, classified as waste (codes 01 04 12 and 01 04 81) or as a by-product in the production of coals of different types. A preliminary analysis aimed at presenting changes in quality parameters and based on the mixtures of hard coal sludge (PG SILESIA) with coal dusts from lignite (pulverized lignite) (LEAG) has been carried out. The analysis of quality parameters of the discussed mixtures included the determination of the calorific value, ash content, volatile matter content, moisture content, heavy metal content (Cd, Tl, Hg, Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, and W), and sulfur content. The preliminary analysis has shown that mixing coal sludge with coal dust from lignite and their granulation allows a product with the desired quality and physical parameters to be obtained, which is attractive to the commercial power industry. Compared to coal sludge, granulates made of coal sludge and coal dust from lignite with or without ground dolomite have a higher sulfur content (in the range of 1–1.4%). However, this is still an acceptable content for solid fuels in the commercial power industry. Compared to the basic coal sludge sample, the observed increase in the content of individual toxic components in the mixture samples is small and it therefore can be concluded that the addition of coal dust from lignite or carbonates has no significant effect on the total content of the individual elements. The calorific value is a key parameter determining the usefulness in the power industry. The size of this parameter for coal sludge in an as received basis is in the range of 9.4–10.6 MJ/kg. In the case of the examined mixtures of coal sludge with coal dust from lignite, the calorific value significantly increases to the range of 14.0–14.5 MJ/kg (as received). The obtained values increase the usefulness in the commercial power industry while, at the same time, the requirements for the combustion of solid fuels are met to a greater extent. A slight decrease in the calorific value is observed in the case of granulation with the addition of CaO or carbonates. Taking the analyzed parameters into account, it can be concluded that the prepared mixtures can be used in the combustion in units with flue gas desulfurization plants and a nominal thermal power not less than 1 MW. At this stage of work no cost analysis was carried out.

PL

Wprowadzane nowe przepisy legislacyjne, regulujące w naszym kraju obrót paliwami stałymi oraz uchwały sejmików poszczególnych województw zakładają między innymi zakaz stosowania w gospodarstwach domowych jako paliwa węgla brunatnego oraz paliw stałych produkowanych z jego wykorzystaniem, a także mułów i flotokoncentratów węglowych oraz mieszanek produkowanych z ich wykorzystaniem. Zmiany te będą wymuszały na producentach tych materiałów znalezienie nowych sposobów i metod ich zagospodarowania, m.in. poprzez modyfikację (mieszanie z innymi produktami lub odpadami) w celu wzrostu ich atrakcyjności dla energetyki zawodowej. Praca obejmuje swoją analizą muły węglowe, klasyfikowane jako odpad o kodzie 01 04 12 i 01 04 81 lub jako produkt uboczny w produkcji węgla kamiennego o zróżnicowanym znaczeniu energetycznym. Podjęto wstępne badania pozwalające na wykazanie zmian ich parametrów jakościowych poprzez sporządzanie mieszanek na bazie mułów węglowych węgla kamiennego (PG SILESIA) z pyłami węglowymi z węgla brunatnego (LEAG). W ramach analizy parametrów jakościowych sporządzonych mieszanek badano wartość opałową, zawartość popiołu, zawartość części lotnych, zawartość wilgoci całkowitej oraz zawartość metali ciężkich (Cd, Tl, Hg, Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, W) i siarki. Badania wstępne pokazały, że w wyniku mieszania mułów węglowych z pyłem węglowym z węgla brunatnego, a następnie ich granulowania, istnieje możliwość powstania produktu o odpowiednich parametrach jakościowych i fizycznych, atrakcyjnych dla energetyki zawodowej. W porównaniu do samych mułów węglowych, granulaty sporządzone z mułu i pyłu węglowego z węgla brunatnego z dodatkiem zmielonego dolomitu lub bez, charakteryzują się wzrostem zawartości siarki do 1–1,4% Jest to nadal zawartość akceptowalna dla paliwa stałego w niektórych przypadkach w energetyce zawodowej. W odniesieniu do próbki podstawowej mułu węglowego obserwowany wzrost zawartości poszczególnych składników toksycznych w próbkach mieszanek jest niewielki i można stwierdzić, że dodatek pyłu węglowego z węgla brunatnego czy węglanów nie ma znaczącego wpływu na całkowitą zawartość poszczególnych pierwiastków. Parametrem decydującym o przydatności w energetyce zawodowej jest wartość opałowa. Wielkość tego parametru dla mułów węglowych w stanie roboczym mieści się w granicach 9,4–10,6 MJ/kg. W przypadku przygotowanych mieszanin mułu węglowego z pyłami z węgla brunatnego wartość opałowa zdecydowanie wzrasta do wartości 14,0–14,5 MJ/kg (w stanie roboczym). Takie wartości zwiększają możliwości zastosowania w energetyce zawodowej i spełniają w szerszym zakresie wymagania stawiane dla jakości paliw stałych. Obserwuje się nieznaczne obniżenie wartości opałowej w przypadku granulowania z dodatkiem CaO lub węglanów. Biorąc pod uwagę analizowane parametry można stwierdzić, że przygotowane mieszanki mogą znaleźć zastosowanie w instalacjach do spalania paliw stałych z odsiarczaniem spalin o nominalnej mocy cieplnej nie mniejszej niż 1 MW. Na tym etapie pracy nie prowadzono analizy kosztowej przedsięwzięcia.

8

Proces wytwarzania granulatów z drobnych frakcji węglowych pod kątem ich wykorzystania w procesie zgazowania

Supernok K., Robak J., Ignasiak K., Szul M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2018

|

Vol. 19, nr 5

1--13

PL

W artykule zaprezentowano rezultaty testów wytwarzania granulatów paliwowych z drobnoziarnistych frakcji węglowych. Surowcem stosowanym do badań były wybrane drobnoziarniste frakcje węglowe – muł węglowy oraz flotokoncentrat, pozyskane z procesu wzbogacania węgla w kopalniach węgla kamiennego. Celem przeprowadzonych prac było opracowanie receptury i parametrów procesu wytwarzania granulatu o właściwościach fizykochemicznych, umożliwiających ich transport, dozowanie oraz zgazowanie w złożu stałym i fluidalnym. W pracy określono udział poszczególnych składników (mułu i flotokoncentratu węglowego oraz spoiw) oraz warunki granulowania z wykorzystaniem techniki aglomeracji metodą otaczania na granulatorze talerzowym. Stwierdzono, że mieszanka składająca się z 30 cz. wag. mułu i 70 cz. wag. flotokoncentratu węglowego, wzbogacona cementem portlandzkim w ilości 3% w stosunku do suchej masy składników węglonośnych, pozwala na uzyskanie granulatu paliwowego spełniającego wymagania dla ich zgazowania w instalacjach badawczych IChPW (zgazowanie fluidalne i w złożu stałym) pod względem wartości opałowej, zawartości popiołu, granulacji i wytrzymałości mechanicznej.

EN

The paper presents the results of tests for the production of fuel granules from fine-grained coal fractions. The raw material used for the research was selected fine coal fractions – coal sludge and coal flotation concentrate, obtained from the process of coal enrichment in hard coal mines. The aim of the work was to develop a recipe and parameters for the process of granules production with adequate physicochemical properties, enabling their transport, dosing and gasification in a fixed and fluidized bed system. The work determined the share of specified components (coal sludge, coal flotation concentrate and binders) and the conditions of granulation using the agglomeration technique in the disk granulator. It was found that a mixture consisting of 30% wt. coal sludge and 70% wt. coal flotation concentrate with the addition of 3% Portland cement in relation to the dry matter of carbonaceous components, allows obtaining granules meeting the requirements for their gasification in IChPW research installations (fluidized bed and fixed bed gasification) in terms of calorific value, ash content, particle size distribution and mechanical strength.

9

Ocena wytrzymałości mechanicznej brykietów na bazie drobnoziarnistych frakcji węglowych pochodzących z procesu wzbogacania węgla

Supernok K., Kochel M., Szul M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2018

|

Vol. 19, nr 4

64--71

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki testów wytrzymałości mechanicznej brykietów na bazie mułu węglowego oraz flotokoncentratu wraz z dodatkiem 3% wag. lepiszcza mineralnego. Testy zostały przeprowadzone przez Laboratorium Kompaktowania Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla. Surowcami do badań były drobnoziarniste frakcje węglowe będące produktami procesu wzbogacania węgla, pochodzące z dwóch kopalń. Celem badań było określenie wpływu składu brykietowanej mieszanki na wytrzymałość mechaniczną brykietu wytworzonego dla celów energetycznych. Oceny dokonano na podstawie analizy zmian wytrzymałości brykietów na ściskanie. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że zwiększenie zawartości flotokoncentratu węglowego w mieszance paliwowej wpływa korzystnie na wytrzymałość otrzymanych brykietów.

EN

This paper presents the results of compressive strength tests of briquettes made from coal sludge and flotation concentrate with the addition of 3% w/w mineral binder. The tests were carried out in the Compaction Laboratory located at the Institute of Chemical Processing of Coal. Raw materials for the tests were fine-grained coal fractions derived from coal enrichment process. The feedstocks were obtained from two different coal mines. The assessment was made on the basis of the analysis pertaining to the changes in the compressive strength of the briquettes. The aim of the study was to determine the effect of composition of briquetting mixture on compressive strength of obtained briquette made for energy purposes. As a result of study, it was found that the increase in the content of coal flotation concentrate in briquetting mixture has a positive effect on compressive strength of the obtained briquettes.

10

Mercury in grain size fractions of aggregates and extractive waste from hard coal mining

Klojzy-Karczmarczyk B.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 4

108--123

EN

Hard coal production is closely linked to the generation of significant quantities of extractive waste that require further use, in practice recognized as waste or as a raw material. It is therefore important to seek further or improve existing methods of waste material management. Studies conducted in earlier works have shown that it is possible to obtain a low-sulfur grain size fraction (grain class) so that it can be used in excavations requiring reclamation by filling. The purpose of the research presented in this paper is to determine the mercury content in hard coal mining by-products. The presence of mercury in the waste material is known and documented in the literature. However, the level of the content of this element in aggregates or wastes is important. This paper presents the problem of determining the minimum size of rock fractions meeting the specified limits for mercury content above which the material can be considered as safe are used to fill post-mining excavations. The total mercury content was determined using the classical atomic absorption method for all the collected and isolated samples (Altec AMA-254 analyzer). The total mercury content of the samples in the analytical state (Hga) was determined. Laboratory research included waste material directly from production (mining and processing of rock) from the one of the hard coal mine USCB. Coal sludge (silt) (after dewatering on filter presses) and 13 aggregates samples were analyzed, and then separated into 15 grain size fractions. The mercury determination method used in the study allowed its content in the range of 0.0568 to 0.0787 mg/kg, on an average mean of 0.0649 mg/kg (average moisture of the samples – 4.3%). On the other hand, the total mercury content of all the fractions extracted from 13 samples of aggregates showed a high variability in the content of this element, with a noticeable tendency of decreasing mercury content along with the increase in grain size. [...]

PL

Wydobycie węgla kamiennego jest ściśle związane z wytwarzaniem znaczących ilości odpadów wydobywczych, wymagających dalszego wykorzystania, uznanych w praktyce za odpad lub jako surowiec. Istotne jest zatem poszukiwanie kolejnych lub doskonalenie już istniejących metod zagospodarowywania materiału odpadowego. Badania przeprowadzone we wcześniejszych pracach wykazały, że istnieje możliwość uzyskania frakcji ziarnowej (klasy ziarnowej) o niskiej zawartości siarki, tak aby możliwe było zagospodarowanie jej w wyrobiskach wymagających rekultywacji poprzez wypełnienie. Celem badań przedstawionych w prezentowanej pracy jest natomiast określenie zawartości rtęci w produktach ubocznych wydobycia węgla kamiennego. Występowanie rtęci w materiale odpadowym jest znane i udokumentowane w literaturze. Istotny jest jednak poziom zawartości tego pierwiastka w kruszywach czy odpadach. W prezentowanej pracy określono wymiary minimalne dla frakcji materiału skalnego spełniającej określone wartości graniczne pod kątem zawartości rtęci, powyżej której materiał można uznać za bezpieczny, jako kruszywo przeznaczone do wypełnienia wyrobisk poeksploatacyjnych. Dla wszystkich pobranych i wydzielonych próbek oznaczono zawartość całkowitą rtęci z zastosowaniem klasycznej metody absorpcji atomowej (analizator AMA-254 firmy Altec). Oznaczano zawartość rtęci całkowitej w próbkach w stanie analitycznym (Hga). Badaniami laboratoryjnymi objęto materiał odpadowy bezpośrednio z produkcji (wydobycia i przerobu materiału skalnego) z jednej z kopalń węgla kamiennego GZW. Analizie poddano muły węglowe (po odwadnianiu na prasach filtracyjnych) oraz łącznie 13 prób kruszywa, po czym rozdzielono je na 15 frakcji ziarnowych. Zastosowana w pracy metoda oznaczania rtęci pozwoliła na wykazanie jej zawartości w mułach węglowych na poziomie od 0,0568 do 0,0787 mg/kg, średnio przyjmując wartość 0,0649 mg/kg (średnia wilgotność próbek 4,3%). Natomiast analiza zawartości całkowitej rtęci we wszystkich frakcjach wydzielonych z pobranych 13 prób kruszyw wykazała wysokie zróżnicowanie zawartości tego pierwiastka, przy czym zaobserwowano zdecydowaną tendencję zmniejszania zawartości rtęci wraz ze wzrostem wielkości ziaren. [...]

11

Laboratoryjno-statystyczna analiza wpływu wybranych parametrów technologicznych stołu koncentracyjnego na proces wzbogacania mułu węglowego

Mazurek M., Manowska A., Jendruś R.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2016

|

T. 32, z. 3

173--194

PL

Stoły koncentracyjne należą do grupy najstarszych i najdokładniejszych wzbogacalników grawitacyjnych o bardzo szerokim spektrum zastosowania. W krajowym przemyśle węgla kamiennego stosowane były głównie do wzbogacania antracytu. Przeprowadzone badania dowodzą, że można je również wykorzystać do wzbogacania drobno uziarnionych węgli kamiennych. W artykule przedstawiono rezultaty wzbogacania mułów węglowych na stole koncentracyjnym typu WILFLEY; uzyskane wyniki pokazują, że wzbogacanie mułów przy wykorzystaniu stołów koncentracyjnych umożliwia wytworzenie koncentratów i półproduktów węglowych o zadawalających parametrach jakościowych, w których zawartość popiołu waha się w granicach od kilku do kilkunastu procent. Wzajemne powiązanie między składem rzeczywistym a procesem wzbogacania określono na podstawie analizy zależności. Analiza korelacyjna pozwoliła określić istotność statystyczną pomiędzy parametrami technologicznymi procesu wzbogacania a otrzymanymi parametrami jakościowo-ilościowymi produktów, co pozwala prawidłowo prowadzić proces technologiczny wzbogacania wybranej kopaliny. Proces wzbogacania badanego mułu przeprowadzono, przyjmując najbardziej niekorzystne parametry konstrukcyjne, tzn. wykorzystując płytę rowkowaną; kąt nachylenia płyty wynosił 6º, ponadto analizowany materiał nie został odmulony.

EN

Concentrating tables are a group of one of the oldest and most precise gravitational concentrators with a broad spectrum of application. They were used mainly for the anthracite enrichment process in the domestic coal industry. Conducted research prove that they can be also used for the enrichment of fine grained coals types. The article discusses the results of coal sludge enrichment using WILFLEY concentration tables, as the results obtained show that coal sludge enrichment using these concentration tables allows for the production of coal concentrates and half-products of satisfying quality parameters, the ash content of which varies between several and a dozen or so percent. The reciprocal connection between the actual contents and enrichment process has been determined based on a dependency analysis between the changing characteristics. The correlation analysis allowed for an evaluation of the dependencies between the technological parameters of the enrichment process and the obtained qualitative-quantitative parameters results, which allows the given mineral enrichment process to perform correctly. The enrichment process of the studied sludge has been performed using the most unfavorable construction parameters i.e. using sulcate plate, its inclination angle remained at 6°, furthermore studied material has not been hyphenated.

12

Methods of increasing the caloriﬁc value of fine coal waste

Hycnar J. J.

Inżynieria Mineralna

|

2015

|

R. 16, nr 1

33--55

EN

The research and testing conducted so far on the application of fine coal waste as a fuel in power boilers and furnaces suggest the possibility of improving their quality and the chance to increase economic and ecological effects by their users. Energy properties of fine-grained coal waste result from the contents and quality of the occurring coal maceral as well as water and mineral components’ contents. The simplest way to increase the calorific value of coal sludge and floatation tailings is to lower their water and ash contents. The humidity of fine coal waste from current production is largely influenced by the applied dewatering installations, where the filtration presses proved the most effective. The degree of hydration of coal sludge and floatation tailings from settling ponds depends on the time of their deposition and the construction of settling ponds as well as the way of their breaking and storing of the broken material. The fine-grained coal waste delivered to power stations can be characterized by the humidity of 14 to 45%. A significant quality improvement of fine coal waste materials was achieved through their granulation. The obtained granulated product can be characterized by its resistance to transport and storage conditions, it does not degrade in changing weather conditions and has better energy properties. By substituting sludge water pulp with sludge granulated product there can be obtained a unitary increase of combusted fuel net calorific value by about 2000 kJ/kg. The essential quality improvement of fine coal waste can be achieved by lowering their mineral components’ contents. The easiest solution is a selective separation of water-sludge flows that are richest in coal from water-sludge circuit, and in the case of waste from storage yards, it is a selective deposit mining. The richest coal concentrates from coal sludge are obtained by separating a grain fraction over 30-50 μm. In the cases of application of dewatering vibration sieves with fabric diaphragms as well as arch sieves and centrifugal dewatering sieves, there were obtained coal concentrates of net calorific values in the range of 15 to 22 MJ/kg. In the deposition methods of water-sludge suspensions in settling ponds applied so far, the possibility of gravitational enrichment of water-sludge suspensions with coal grains has not been used. Through water-sludge suspensions’ flow channeling in settling ponds, there can be obtained rich and very rich-in-coal grains deposit areas, not to mention more effective supernatant water cleaning. Floatation tailings’ cleaning calls for different methods of separation, most often based on specific gravity differences and/or surface properties of coal grains and mineral components. Most frequently constructed cleaning installations are based on technologies using hydrocyclones, heavy water, and floatation processes. These technologies make it possible to obtain the richest coal concentrates. The analysis of fine coal waste utilization leads to a conclusion that through cooperation of mining and power industries there can be created favorable conditions and possibilities for the improvement of both quantitative waste utilization and economic and ecological effects for the parties concerned.

PL

Dotychczasowe badania i doświadczenia stosowania drobnoziarnistych odpadów węglowych, jako paliwa w kotłach i piecach energetycznych, wskazują na możliwość podwyższenia ich jakości oraz zwiększenia efektów ekonomicznych i ekologicznych u ich użytkowników. Właściwości energetyczne drobnoziarnistych odpadów węglowych wynikają z zawartości i jakości występujących materiałów węglowych oraz zawartości wody i składników mineralnych. Najprostszą drogą podwyższenia kaloryczności mułów węglowych i odpadów poflotacyjnych jest obniżenie w nich zawartości wody i popiołu. Na wilgotność drobnoziarnistych odpadów węglowych z bieżącej produkcji duży wpływ mają zastosowane urządzenia odwadniające, najbardziej skutecznymi okazały się prasy filtracyjne. Stopień zawodnienia mułow węglowych i odpadów poflotacyjnych eksploatowanych z osadników zależy od czasu ich deponowania i budowy osadników oraz sposobu urabiania i magazynowania urobku. Dostarczane do energetyki drobnoziarniste odpady węglowe charakteryzują się wilgotnością od 14 do 45%. Znaczącą poprawę jakości drobnoziarnistych odpadów węglowych uzyskano poprzez ich granulowanie. Otrzymywany granulat charakteryzuje się odpornością transportową i magazynową, nie ulega degradacji w zmiennych warunkach pogodowych oraz charakteryzuje się lepszymi właściwościami energetycznymi. Zastępując pulpę mułowo-wodną granulatem mułowym można uzyskać przyrost jednostkowy wartości opałowej spalanego paliwa o ok. 2.000 kJ/kg. Zasadniczą poprawę, jakości drobnoziarnistych odpadów węglowych można uzyskać przez obniżenie w nich zawartości składników mineralnych. Najprostszym rozwiązaniem jest selektywne wydzielanie najbogatszych w węgiel cieków wodno-mułowych z obiegu wodno-mułowego. A w przypadku ich uzyskiwania ze składowisk, selektywne wybieranie depozytu. Najbogatsze koncentraty węglowe z mułów węglowych, uzyskuje się poprzez wydzielanie frakcji ziarnowej powyżej 30-50 μm. W przypadkach zastosowania odwadniających przesiewaczy wibracyjnych z tkaninowymi przeponami oraz przesiewaczy łukow-ych i odśrodkowych sit odwadniających uzyskiwano koncentraty węglowe o wartości opałowej w granicach 16 do 22 MJ/kg. W dotychczasowych metodach deponowania zawiesin wodno-mułowych w osadnikach nie wykorzystuje się możliwości grawitacyjnego wzbogacania zawiesin wodno-mułowych w ziarna węgla. Poprzez ukierunkowanie przepływu zawiesin wodno-mułowych w osadnikach można uzyskać obszary bogatych i najbogatszych depozytów w ziarna węgla oraz uzyskać bardziej efektywne oczyszczenie wody nadosadowe. Wzbogacanie odpadów poflotacyjnych wymaga stosowania innych metod rozdziału, najczęściej opartych o różnice ciężarów właściwych lub/i właściwości powierzchniowych ziaren węgla i składników mineralnych. Najczęściej budowane instalacje oparte są o technologie stosujące hydrocyklony, ciecz ciężką i procesy flotacyjne. Wymienione technologie umożliwiają uzyskiwanie najbogatszych koncentratów węglowych. Z dokonanej analizy zagospodarowania drobnoziarnistych odpadów węglowych wynika, że poprzez współdziałanie górnictwa i energetyki istnieją warunki i możliwości nie tylko zwiększenie ich ilościowego zagospodarowania, ale także zwiększenia efektów ekonomicznych i ekologicznych dla zainteresowanych stron.

13

Badania grudkowania odpadowych mułów węglowych

Feliks J., Kalukiewicz A.

Napędy i Sterowanie

|

2014

|

R. 16, nr 7/8

114--117

PL

W trakcie procesów wzbogacania węgla w zakładach przeróbki mechanicznej kopalń węgla kamiennego powstają muły węglowe. Są to najdrobniejsze klasy o uziarnieniu poniżej 1 mm, w których ziarna o wymiarze poniżej 0,035 mm stanowią 60% masy. W zależności od parametrów jakościowych muły te mogą być kierowane bezpośrednio do mieszanek energetycznych lub deponowane w osadnikach ziemnych. W pracy przedstawiono wyniki badań urządzenia służącego do grudkowania mułów węglowych, zaprojektowanego w KMGPiT, a wykonanego w Kompanii Węglowej.

14

Investigation on co-pyrolysis of sewage sludge with coal

Tan Z.-X., Ai P., Li Y.-M., Ji X.-Y., Feng W.

Environment Protection Engineering

|

2014

|

Vol. 40, nr 1

117--126

EN

Co-pyrolysis characteristics of sludge with coal and sludge briquetted with coal were studied by the TG-FTIR method. From TG data, weight loss of sludge briquetted was higher than that of sludge and sludge and coal which means that thermal reaction effect of sludge briquetted is better than those of other two materials. Gas products of pyrolysis were CO, CO2, H2O, alcohol, ketone, acid, hydrocarbon, amine and azine from the FTIR analysis. At last, evolving patterns of the pyrolyses and the yields of their gas products have been recorded, providing extremely important data on the mechanism of the process.

15

Analiza parametrów chemicznych, fizycznych i energetycznych depozytów mułów węglowych zinwentaryzowanych na terenie woj. śląskiego

Baic I.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 2

1525--1548

EN

The paper presents result of investigation of physical, chemical and energetic properties of steam coal slurries deposited in twenty four impoundments. Performed investigation include determination of chemical composition, moisture content, volatile matter, sulfur and calorific value at various states. Additionally, properties of coal slurry of particle size below 0.1 mm are presented. The paper presents also results of energetic potential analysis of coal slurries deposited in impoundments. Results shown are for “as received” basis and for concentrates after beneficiation. Coal slurries were beneficiated using the following techniques: hydrocyclone classifier-separator, centrifugal separator, Reichert spiral separator LD4 and flotation. Assessment of energetic potential was made for concentrate whereas losses of energetic potential due to beneficiation were estimated. The most effective method was flotation where the loss of energetic potential was 15% and varied from 3 to 31% depending on the impoundment. Average value of obtained concentrate was 25 057 kJ/kg being the highest among all of the methods. The research was performed under the development project Nr N R09 0006 06/2009 titled: “Identification of energetic potential of coal slurries in the national fuel balance and technological development strategy of their usage”. The project is implemented by the Institute of Mechanized Construction & Rock Mining in Warsaw in cooperation with the Department of Mineral Processing and Waste Utilization of the Silesian University of Technology.

16

Comparison of flotation capability of coal sludge from tailings ponds of the Lower Silesian Coal Basin and the Czech part of the Upper Silesian Coal Basin

Repka V., Kral O., Pavlik R.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 1

72--77

EN

During processing of coal especially suitable for coking a signifi cant amount of sludge is generated. Most of the technological operations are performed in the aqueous environment. Unprocessed sludge and also emergency overflows were dumped at tailings ponds in the past when technology had not yet been at today’s level. This was practiced in the coal mining districts of the Lower and Upper Silesian Basin in Poland and the Czech Republic.

PL

W procesie obróbki węgla przeznaczonego szczególnie do celów eksploatacji koksu, powstaje znaczna ilość szlamu węglowego. Większość operacji wykonywanych jest w warunkach środowiska wodnego. W czasach gdy procesy technologiczne były słabo rozwinięte, produkty uboczne procesu obróbki węgla utylizowano w stawach osadowych. Takie praktyki miały niegdyś miejsce na obszarach Dolnośląskiego i Górnośląskiego Zagłębia Węglowego oraz na terenie Republiki Czeskiej.

17

Analiza możliwości wykorzystania powietrznych stołów koncentracyjnych do otrzymywania węglowych paliw kwalifikowanych i substytutów kruszyw

Baic I., Blaschke W.

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

247--260

PL

Wydobywany z dołu kopalń urobek węglowy stanowi mieszaninę ziaren węglowo-odpadowych, która nie posiada praktycznie na rynku zbytu żadnej wartości użytkowej. W celu uzyskania węglowego produktu handlowego urobek poddawany jest procesom wzbogacania w zakładach przeróbki mechanicznej węgla. W warunkach przemysłowych proces ten opiera się na wykorzystaniu grawitacyjnych metod wzbogacania w ośrodku powietrznym, wodnym bądź w cieczy ciężkiej magnetytowej. W prezentowanym artykule opisano możliwości zastosowania w warunkach krajowych metody suchej separacji urobku węglowego na powietrznym stole koncentracyjnym typu FGX-1. Urządzenie to zostało zakupione w Chinach przez Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego. W artykule opisano zasadę działania powietrznego stołu koncentracyjnego oraz zbudowanego na terenie jednego z zakładów górniczych stanowiska badawczego. Zaprezentowano parametry techniczne i technologiczne wpływające na proces rozdziału. Przytoczono także przykładowe wyniki wzbogacania węgla metodą suchej sepa¬racji w celu uzyskania czystych produktów odpadowych oraz paliw kwalifikowanych.

EN

Spoil mined from the bottom of coal mines is a mixture of particles of carbon waste that has no value on the market. In order to obtain commercial coal product, the mining output is subjected to enrichment processes in coal preparation plants. Under industrial conditions, this process is based on the use of gravity methods of enrichment in a water environment or in a magnetite heavy liquid. This article presents the application of a dry separation method for excavated coal on air concentrating tables of the type FGX-1. This equipment was purchased in China by the Institute of Mechanised Construction and Rock Mining. The analysis covers the employed operating techniques of the table and research stand created set up under active mining conditions. The article presents the technical and technological parameters influencing the separation process. It also provides examples of the results of using the coal dry separation method in order to obtain clean coal fuels and substitute natural aggregates.

18

Problematyka depozytów mułów węglowych w Polsce

Blaschke W., Baic I.

Polityka Energetyczna

|

2012

|

T. 15, z. 3

21-219

PL

Wydobywany z dołu kopalń urobek węglowy stanowi mieszaninę ziaren węglowo-odpadowych, która nie posiada praktycznie na rynku zbytu żadnej wartości użytkowej. W celu uzyskania węglowego produktu handlowego urobek poddawany jest procesom wzbogacania w zakładach przeróbki mechanicznej węgla. W warunkach przemysłowych proces ten opiera się na wykorzystaniu grawitacyjnych metod wzbogacania w ośrodku wodnym bądź w cieczy ciężkiej magnetytowej. Przyjęte od lat i modyfikowane metody produkcji węgla handlowego powodują powstawanie znacznej ilości ubocznej produkcji w postaci murów węglowych. W Centrum Gospodarki Odpadami i Zarządzania Środowiskowego Oddziału Zamiejscowego Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego wspólnie z Katedrą Przeróbki Kopalin i Utylizacji Odpadów Politechniki Śląskiej realizowany jest projekt badawczo-rozwojowy pt. "Identyfikacja depozytów mułów węglowych w bilansie paliwowym kraju oraz strategia rozwoju technologicznego w zakresie ich wykorzystania". Głównym celem realizowanego projektu jest określenie możliwości włączenia wprost lub poprzez zastosowanie odpowiednich procesów wzbogacania do krajowego bilansu paliwowego istniej?cych depozytów mułów węglowych. Realizacja projektu przyczyni się również do wypełnienia zapisów Dyrektywy 2006/21/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie gospodarowania odpadami pochodzącymi z przemysłu wydobywczego oraz ustawy z dnia 10 lipca 2008 r. o odpadach wydobywczych (Dz.U. z 2008 r., Nr 138, poz. 865 z późń. zm.) transponującej zapisy wymienionej dyrektywy do ustawodawstwa polskiego, m.in. w zakresie hierarchizacji postępowania z odpadami wydobywczymi zobowiązującej wytwórców do ograniczenia ilości składowanych w środowisku odpadów wydobywczych oraz likwidacji istniejących obiektów na których były one deponowane W ramach wymienionego projektu w pierwszej kolejności przeprowadzono inwentaryzację istniejących obiektów wraz z identyfikacją ilościową i jakościową. Następnie opracowano model matematyczny, pozwalaj?cy na obliczenie potencja?u energetycznego każdego badanego obiektu, co umożliwi w przyszłości wskazanie potencjalnych odbiorców wraz z określeniem ilości możliwych dostaw. Opierając się na dokonanej ocenie oddziaływania zinwentaryzowanych depozytów mułów węglowych na różne komponenty środowiska oraz opracowanym punktowym systemie oceny, ustalona została lista rankingowa obiektów stanowiących potencjalnie największe zagrożenie dla środowiska uwzględniająca: stan aktualny, fazę ewentualnej eksploatacji oraz stan po jej zakończeniu. Określone zosta?y także kierunki, zakres oraz wytyczne projektowe przyszłej rewitalizacji terenów poeksploatacyjnych. Dla zinwentaryzowanych oraz zidentyfikowanych jakościowo i ilościowo depozytów mułów węglowych opracowano technologie ich wzbogacania na pełnowartościowe paliwo dla energetyki zawodowej, uwzględniające zróżnicowaną strukturę fizyczną i parametry chemiczne. Przedstawiono również kierunki potencjalnego gospodarczego wykorzystania odpadów powstających w wyniku wzbogacania depozytów mułów węglowych jako materiału mineralnego przy produkcji kruszyw sztucznych z osadów ściekowych i szkła odpadowego, jako wypełniacza przy produkcji mieszanek związanych hydraulicznie oraz jako dodatku do wyrobów ceramicznych. Końcowy etap projektu stanowić będą propozycje rozwiązań technicznych, organizacyjnych i prawnych - wraz ze strategią rozwoju technologicznego - zmierzających do wykorzystania zinwentaryzowanych w sposób ilościowy i jakościowy depozytów mułów węglowych w krajowym przemyśle energetycznym. Realizacja projektu dostarczając know-how przyczyni się do powstawania i rozwoju przedsiębiorstw innowacyjnych, szczególnie w sektorze małych i średnich przedsiębiorstw zainteresowanych świadczeniem usług dla sektora wydobywczego i energetycznego. Będzie to wynikiem przeznaczenia produktu uzyskiwanego w procesie wzbogacania, jak i pozostałości po procesie wzbogacania dla szerokiego grona odbiorców. Umożliwi również powstanie firm

EN

Mined from the bottom of coal mine spoil is a mixture of particles of carbon - waste that does not have any value on the market. In order to obtain commercial coal product, mining output is subjected to enrichment processes in coal preparation plants. Under industrial conditions, this process is based on the use of gravity methods of enrichment in a water environment or in a magnetite heavy liquid. Gradually developed over the years, methods of commercial coal production generated a considerable amount of secondary production in the form of coal sludge. The Centre of Waste and Environmental Management, a branch of the Institute of Mechanized Construction and Rock Mining, together with the Department of Mineral and Waste Disposal of the Silesian University of Technology, undertook the research and development project titled “Identification of the energy potential of coal sludge deposits in the national fuel balance and technological development strategy for their use.” The main objective of the project is to identify opportunities for inclusion, either directly or through appropriate processes of enrichment, in the national fuel balance of existing deposits of coal sludge. The project will also contribute to the fulfillment of the provisions of Directive 2006/21/EC of the European Parliament and the Council on the management of waste from extractive industries, and the Act of 10 July 2008 on mining waste (Journal of Laws of 2008, No. 138, item. 865) which transposes the provisions of the above Directive into Polish legislation in the hierarchy of management of extractive waste, requiring manufacturers to limit the amount of waste deposited in the mining environment and to decommission existing plants on which they were deposited. As part of the above mentioned project, an inventory of existing facilities was performed, along with conducting quantitative and qualitative identification. Then, a mathematical model was created to calculate the energy potential of each test object which will, in the future, identify potential customers and the identity number of possible deliveries. Based on this assessment of the impact of coal sludge deposits inventoried, including various components of the environment and the developed scoring system, a ranked list was fixed of objects which potentially comprise the greatest threat to the environment, taking into account the following: the current state, the phase of any operation, and the state after its completion. Direction, scope, and design guidelines for future revitalization of voids were defined. For inventoried and qualitatively and quantitatively identified deposits of coal sludge, technologies were developed for their enrichment into fuel for power plants, taking into account the diverse physical structure and chemical properties of the deposits. The work also presents directions for the potential use of waste resulting from the enrichment of coal sludge deposits as the mineral material in the production of artificial aggregates of sewage sludge and waste glass as a filler in the production of hydraulically bound mixtures, and (in addition to ceramics. The final stage of the project will be proposals for technical, organizational, and legal solutions – with a strategy of technological development - designed to use the inventoried quantity and quality of coal sludge deposits in the domestic energy industry. Implementation of the project by providing “know-how” will contribute to the creation and development of innovative enterprises, especially small and medium sized companies interested in providing services for the mining and energy sector. This will be the result of the use of the product obtained in the process of enrichment and the enrichment process residues by a wide variety of recipients. It will also enable the creation of “spin-off” companies operating on the basis of the project’s developments of innovative technologies using coal sludge deposits and residues from the enrichment process. These companies may perform services for the mining and energy sector, contributing to the spread of new technologies in the economy

19

Parametry chemiczne depozytów mułów węglowych. Baza danych DMW

Baic I., Witkowska-Kita B., Lutyński A., Suponik T.

Polityka Energetyczna

|

2012

|

T. 15, z. 3

231-245

PL

W celu opracowania najbardziej efektywnych ekonomicznie technologii wzbogacania zinwentaryzowanych depozytów mułów węglowych przeprowadzone zostały w ramach projektu pn. "Identyfikacja potencjału energetycznego depozytów mułów węglowych w bilansie paliwowym kraju oraz strategia rozwoju technologicznego w zakresie ich wykorzystania szczegółowe badania jakościowe. W tym celu wykorzystano najnowocześniejsze metody geofizyczne, umożliwiające określenie techniką profilowań poziomych rozkładów złoża na różnych głębokościach, natomiast techniką sondowań określenie rozkładów złoża w płaszczyznach pionowych. Przeprowadzono również badania podstawowych parametrów fizycznych i chemicznych dla próbek mułów węglowych pochodzących ze zinwentaryzowanych depozytów. W tym celu opracowano algorytm badawczy oraz określono zakres niezbędnych do oznaczenia parametrów fizycznych i chemicznych dla poszczególnych próbek mułów węglowych. Analizowano skład chemiczny próbek mułów węglowych oznaczając w nich zawartość: SiO2, Al2O3, TiO2 , Fe2O3 , CaO, MgO, K2O, Na2O, Sc , C, P2O5 w celu dokonania ich identyfikacji jakościowej. Natomiast w celu określenia potencjalnego oddziaływania na środowisko określono w próbkach mułu węglowego zawartość metali, takich jak: arsen, bar, chrom, cyna, cynk, glin, kadm, kobalt, magnez, mangan, miedź, molibden, nikiel, ołów, rtęć, wanad i wapń. Analizie poddano także ekstrakt wodny sporządzony z próbek mułów węglowych oznaczając w nim nastąpujące parametry podstawowe, tj.: odczyn, przewodność, TDS, zasolenie, temperaturę, ChZTCr , fenole, azot amonowy, azot azotanowy(V), azot azotanowy(III), cyjanki wolne, chlorki, siarczany(VI), siarczki, chrom(VI), WWA, OWO, niejonowe SPC, anionowe SPC oraz metale - wymienione powyżej. Badania te wykonano w Katedrze Przeróbki Kopalin i Utylizacji Odpadów oraz w Instytucie Geologii Wydzia?u Górnictwa i Geologii. Oznaczenia były wykonywane na podstawie Polskich Norm oraz według procedur opracowanych w laboratorium. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań składu chemicznego oraz oznaczenia zawartości metali (analiza bezpośrednia) wraz z podstawowymi parametrami fizycznymi. Przedstawiono także wyniki analizy ekstraktu wodnego. Zaprezentowane przykładowe wyniki badań dotyczyły dwóch próbek mułów węglowych pochodz?cych z osadnika, oznaczonego na potrzeby projektu symbolem K17 (próbki o nr K17/1 i K17/2). W artykule zamieszczono również informacje dotyczące rejestru depozytów mułów węglowych (baza danych DMW) stworzonego na potrzeby projektu. Baza danych zwiera dane dotyczące: lokalizacji - nazwa, dane teleadresowe, właściciel obiektu, opis lokalizacji, współrzędne geograficzne, rodzaju i ilości (objętości) zdeponowanych odpadów, rodzaju i ilości pobranych prób z danego osadnika wraz metryką i szkicem otworu z naniesieniem głębokości, wyników analiz jakościowych pobranych prób z oznaczeniem takich parametrów jak: wilgoć przemijająca i higroskopijna, zawartości popiołu, siarki, części lotnych i wartości opałowej w stanie analitycznym, roboczym i suchym, wyników analiz granulometrycznych i densymetrycznych dla prób uśrednionych z wybranych osadników, oszacowanej przybliżonej wartości potencjału energetycznego osadnika. Baza umożliwia także: agregowanie (łączenie) danych w celu prezentacji danych z wielu osadników, sortowanie danych (rosnąco lub malejąco) według wybranego parametru fizycznego, filtrowanie danych, eksport danych na dysk w formacie.xls - do późniejszej obróbki lub wględu w trybie offline (bez sieci). W ramach prac nad bazą danych DMW opracowano również wizualizację komputerową prezentującą lokalizację zinwentaryzowanych osadników mułów węglowych na podkładach topograficznych, hydrograficznych i sozologicznych.

EN

In order to develop the most cost-effective enrichment technology for inventoried deposits of coal sludge, detailed qualitative research was carried out under the project entitled “Identification of the energy potential of coal sludge deposits in the national fuel balance and technological development strategy for their use”. The most modern methods of geophysical profiling techniques were applied for determining the horizontal distribution of coal deposits at different depths, and probing techniques to determine the distribution of deposits in vertical planes. Research was also performed on the basic physical and chemical parameters of coal sludge samples originating from inventoried deposits. For this purpose, a testing algorithm was defined and the range necessary to determine the physical and chemical parameters of individual coal sludge samples were determined. The chemical composition of the coal sludge samples denoting content of SiO2 , Al2O3 , TiO2 , Fe2O3 , CaO, MgO, K2O, Na2O, Sc , C, and P2O5 was analyzed in order to make a qualitative identification. The content of metals was determined, including arsenic, bar, chrome, tin, zinc, aluminum, cadmium, cobalt, magnesium, manganese, copper, molybdenum, nickel, lead, mercury, vanadium, and calcium. The analysis involved the aqueous extract prepared from samples of coal sludge by marking the following basic parameters: pH, conductivity, TDS, salinity, temperature, ChZTCr, phenols, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen (V), nitrate nitrogen (III), free cyanides, chlorides, sulfates (VI), sulfides, chromium (VI), PAHs, TOC, SPC nonionic, anionic SPC, and metals – listed above. These studies were performed in the Department of Mineral and Waste Utilization and in the Institute of Geology, Faculty of Mining and Geology. Markings were made on the basis of Polish Standards and according to procedures developed in the laboratory. This paper presents the results of the determination of the chemical composition and metal content (direct analysis) together with the basic physical parameters. The paper presents the results of the analysis of an aqueous extract. Some exemplary results are presented on two samples of coal sludge from the settling tank, designated for the project symbol K17 (samples Nos. K17/1 and K17/2). The article also includes information about the registry of coal sludge deposits (DMW database) created for the project. DMW database contains data on: location – name, contact details, the owner, a description of the location, geographical coordinates, the type and amount (volume) of deposited waste, the type and quantity of samples collected from the settling tank with a metric and a sketch of applying the depth of the hole, qualitative analysis of test results with marking parameters such as transient and hygroscopic moisture, content of ash, sulfur, volatile matter and calorific value in the analytical working and a dry state, the results of granulometric and densitometry analysis of averaged samples from selected settling tanks. the estimated approximate potential energy value of a settling tank. The database also enables: aggregating (combining) data in order to present data from many settling tanks, sorting data (ascending or descending) by a selected physical parameter, filtering data exporting data to disk in Excel spreadsheet format – for subsequent treatment or consultation in offline mode (without network). During work on the database DMW, a computer visualization was also developed presenting the location of inventoried coal sludge settling tanks on topographic, hydrographic, and sozological rough.

20

Inwentaryzacja szacunkowa i in situ depozytów mułów węglowych

Baic I., Sobko W., Łukowska M.

Polityka Energetyczna

|

2012

|

T. 15, z. 3

221-229

PL

Inwentaryzację szacunkową i in situ depozytów mułów węglowych przeprowadzono w ramach realizacji projektu rozwojowego pt. "Identyfikacja potencja?u energetycznego depozytów mułów węglowych w bilansie paliwowym kraju oraz strategia rozwoju technologicznego w zakresie ich wykorzystania". W tym celu opracowano wzór "Karty charakterystyki osadnika mułów węglowych", zawieraj?cej nast?puj?ce bloki tematyczne: dane ogólne, charakterystyka techniczno-eksploatacyjna, charakterystyka hydrogeologiczna, oddzia?ywanie na otaczające środowisko oraz sposób prowadzenia monitoringu. W celu identyfikacji istniej?cych osadników mułów węglowych analizie zosta?y poddane informacje zawarte w funkcjonuj?cych bazach danych, takich jak: Rejestr Obszarów Górniczych (ROG), Baza Danych - MIDAS, Regionalny System Informacji Przestrzennej dla województwa ?l?skiego (RSIP) oraz inne dokumenty planistyczne, tj. sprawozdania z realizacji planów gospodarki odpadami, programy ochrony środowiska, przegl?dy ekologiczne i in. Stwierdzono, że zakres zawartych w ww. bazach i dokumentach planistycznych informacji jest zbyt ogólnikowy i może stanowić jedynie wskazówkę, co do informacji nt. właściciela i lokalizacji danego osadnika depozytów mułów węglowych. Ponadto stwierdzono, że zawarte w bazach danych informacje odnośnie ilości zdeponowanych odpadów nie są na bieżąco aktualizowane, co w obecnej sytuacji rynkowej (zmiana właściciela, eksploatacja, działania rekultywacyjne) uniemożliwia ich wykorzystanie. Przeprowadzono również ankietyzację wśród wybranych podmiotów gospodarczych władających terenami, na których zlokalizowane są osadniki depozytów mułów węglowych oraz instytucji, w gestii których mogą znajdować dokumenty archiwalne. Efektem przeprowadzonej ankietyzacji i wielokrotnych wizyt w terenie było zlokalizowanie 62 osadników, w których zdeponowanych zostało prawie 16,5 mln Mg mułów węglowych. Depozyty te mogą wprost lub poprzez zastosowanie odpowiednich technologii wzbogacania stanowić cenny surowiec dla energetyki zawodowej. Z uwagi na fakt, że część terenów, na których deponowane były muły węglowe w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku ulegać przeobrażeniom antropogenicznym na tereny rekreacyjne, tereny przemysłowe, zbiorniki wodne itp., opracowano formu?? matematyczn? umożliwiającą szacunkowe określenie ilości mułów węglowych wytwarzanych w latach 1945-1989. Wszystkie uwzględnione w przyjętej formule wskaźniki stanowią logiczną interpretację i wynikają z analizy procesów produkcyjnych, mających miejsce w zakładach przeróbczych węgla kamiennego. Szczegółowe dane dotyczące wielkości wydobycia (produkcji) oraz udziału węgla wzbogaconego mechanicznie pozyskano z wydawanego corocznie opracowania pn. "Statystyka Przemysłu Węglowego". Analiza szacunkowa, przy wykorzystaniu zaprezentowanej formuły matematycznej wykazała, że w środowisku od 1945 r. zdeponowanych zostało blisko 120 mln Mg tego surowca, czyli 8-krotnie więcej niż zostało zinwentaryzowane z natury i wykazywane jest obecnie w oficjalnych statystykach. Należy jednak podkreślić, że większość terenów, na których deponowane były w ubiegłym stuleciu muły węglowe uległa przeobrażeniom antropogenicznym, co uniemożliwia eksploatację i gospodarcze wykorzystanie znajdujących się tam mułów węglowych. Zostały one w części lub w całości zrekultywowane, stając się terenami rekreacyjnymi bądź terenami, na których prowadzona jest obecnie działalność przemysłowa lub usługowa.

EN

Inventory and in situ estimates of coal sludge deposits were conducted as a part of the development project “Identification of the energy potential of coal sludge deposits in the national fuel balance and technological development strategy for their use.” For this purpose, the “Charter of characteristics of coal sludge settling tanks” was formulated containing the following topics: general data, technical and operational characteristics, hydrogeologic characteristics, impact on the surrounding environment, and how to conduct monitoring. In order to identify existing coal sludge settling tanks, information contained in available databases was analyzed. Information was taken from, among other sources, the register of mining areas (ROG), Database – MIDAS, Regional Geographical Information System for the province of Silesia (RSIP), and other planning documents (e.g. reports on implementation of waste management plans, programs of environmental protection, ecological surveys). It was found that the range of information in the above mentioned databases and planning documents is too vague and might be treated as a clue to information on the owner and location of the coal sludge deposits settling tanks. Moreover, the databases containing information about the amount of deposited waste are not regularly updated, which in the current market situation (change of ownership, maintenance, operation reclamation), prevents their use. Surveys were also carried out among some enterprises which possess own the area where settling institutions for coal sludge deposits are located and institutions which may possess archival documents. The result of questionnaires and multiple site visits was the localization of 62 settling tanks where almost 16.5 million Mg of coal sludge are deposited. These deposits may directly or through appropriate enrichment technology become a valuable raw material for power plants. Due to the fact that some of the land on which coal sludge was deposited in the 1990’s underwent anthropogenic transformation into recreational areas, industrial areas, water tanks, etc., a mathematical formula was developed which makes it possible to estimate the amount of coal sludge produced from 1945–1989. All rates in the adopted formula are the logical results of the interpretation and analysis of processes occurring in coal preparation plants. Detailed data on the volume of extraction (production) and mechanical carbon enrichment were obtained from the annually published work “Statistics of Coal Industry”. The estimation analysis, performed through the use of the aforementioned mathematical formula, showed that since 1945 nearly 120 million tons of raw material has been deposited in the environment – 8 times more than inventoried in nature and currently recognized in official statistics. It should be noted that most of the lands on which coal sludge was deposited during the last century underwent anthropogenic transformations, thus preventing exploitation (including economic exploitation) of coal sludge. They were, in part or in whole, reclaimed as recreational areas or areas on which industrial activities or services are conducted.