Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal history of the Carboniferous strata in the northern part of the Intra-Sudetic Basin (SW Poland): a combined Raman spectroscopy and organic petrography study

Botor Dariusz, Toboła Tomasz, Waliczek Marta

Acta Geologica Polonica

|

2020

|

Vol. 70, no. 3

363--396

EN

Raman spectroscopy and vitrinite reflectance measurements of dispersed organic matter from Carboniferous shales in boreholes in the northern part of the Intra-Sudetic Basin were used for thermal history reconstruction. Microscopic investigations have shown that the organic matter is dominated by the vitrinite maceral group. In analysed samples, organic matter shows a varied degree of thermal alteration determined by the mean random vitrinite reflectance (VRo) ranging from 0.72% to 3.80%. Mean apparent maximum vitrinite reflectance (R’max) values reached 4.98%. The full width at half maximum of D1 and G bands in Raman spectra are well-correlated with mean VRo and R’max. Thermal maturity in the boreholes shows a regular increase with depth. Geological data combined with Raman spectroscopy and mean vitrinite reflectance results indicate that the analysed Carboniferous strata reached maximum paleotemperatures from c. 110 to c. 265°C. The regional paleogeothermal gradient in the late Paleozoic was c. 80°C/km. The Variscan heating event presumably caused a major coalification process of organic matter. The Carboniferous–Permian magmatic activity must have contributed to high heat flow, adding to the effect of sedimentary burial on the thermal maturity.

2

Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni do badań węgli i materiałów węglowych

Strójwąs A.

Karbo

|

2016

|

Nr 3-4

48--56

PL

Celem niniejszej pracy było podsumowanie aktualnego stanu wiedzy na temat wykorzystania spektroskopii w podczerwieni do badania węgli i materiałów węglowych. Spektroskopia w podczerwieni jest jedną z najbardziej przydatnych metod stosowanych w analizie instrumentalnej do badań węgli i materiałów węglowych. Pozwala w sposób nieniszczący badać strukturę chemiczną charakteryzowanych obiektów. Metoda ta daje możliwość wykazania obecności struktur węglowodorowych (aromatycznych i alifatycznych) i ugrupowań heteroatomowych (głównie tlenowych) jak również wykrywania obecności minerałów. Obecnie jest jedną z najskuteczniejszych technik umożliwiających scharakteryzowanie węgla, a tym samym jest niezwykle ważna przy opracowaniu procedur przetwarzania węgla (spalania, produkcji koksu itp.). Omówiono trzy techniki spektroskopii IR: technikę odbicia rozproszonego DRIFT – Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy, technikę spektroskopii fotoakustycznej PAS – Photoacoustic Spectroscopy oraz technikę osłabionego całkowitego odbicia ATR – Attenuated Total Reflectance. W pracy szczególną uwagę zwrócono na zmiany zachodzące w trakcie procesów uwęglenia i pirolizy. Przedstawione powyżej wyniki badań wskazują, że ugrupowania występujące w organicznej masie węgli mogą zasadniczo wpływać na ich właściwości. Dlatego też analiza przebiegu zmian zawartości tych ugrupowań przy wykorzystaniu spektroskopii w podczerwieni może przyczynić się do dokładniejszego poznania przemian strukturalnych zachodzących podczas procesów takich jak piroliza czy uwęglenie.

EN

The aim of this work was to summarize the current knowledge on the use of infrared spectroscopy to study coals and coal materials. Infrared spectroscopy is one of the most useful methods of instrumental analysis used in research on coals and coal materials. It allows non-destructively to study the chemical structure of the characterized objects. This method provides a possibility to reveal the presence of hydrocarbon structures (aromatic and aliphatic) and heteroatomic functions (mainly oxygenated), as well as to detect the presence of minerals. Currently it is one of the most powerful techniques for coal characterization and thus it is of paramount importance in the elaboration of various procedures of coal processing (combustion, coke production processes, etc.). Three techniques of IR spectroscopy have been discussed: DRIFT – Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy, PAS – Photoacoustic Spectroscopy and ATR – Attenuated Total Reflectance. In this work special attention has been paid to the changes occurring during coalification and pyrolysis. The above presented results of the studies suggest that the moieties occurring in the organic mass of coals can fundamentally affect their properties. Therefore the analysis of the course of changes in the content of these moieties using infrared spectroscopy can contribute to a more thorough understanding of the structural changes occurring during the processes like coal pyrolysis or coalification.

3

Wiek uwęglenia utworów górnokarbońskich w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym w świetle datowań apatytów za pomocą metody trakowej i helowej

Botor D.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2014

|

T. 30, z. 1

85--104

PL

Przeprowadzono datowania za pomocą metody trakowej i helowej dla apatytów z utworów karbońskich w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym w celu określenia ram czasowych procesów uwęglenia. Pomierzone centralne wieki trakowe apatytów mieszczą się w przedziale od 259±11 (późny perm) do 103±6 milionów lat (wczesna kreda), a średnia długość traków waha się od 11,7±0,2 do 13,7±0,1 μm. Wszystkie wieki trakowe są młodsze od wieku stratygraficznego analizowanych próbek, wskazując znaczne zaawansowanie procesów diagenetycznych. Próbki z zachodniej i środkowej części GZW mają wieki trakowe od późnego permu do środkowego/późnego triasu (259±11 do 214±10 mln lat). Jednomodalne rozkłady długości traków i ich średnie wartości wskazują na pojedyncze, względnie szybkie zdarzenie postwaryscyjskiego wychładzania do temperatury poniżej 60°C, co jest zgodne ze znaczną erozją postinwersyjną utworów górnokarbońskich po fazie asturyjskiej. W pozostałej części mezozoiku następowało wolniejsze wychładzanie. Próbki ze wschodniej i NE części GZW mają wieki trakowe od późnego triasu do wczesnej kredy (210±10 do 103±6 milionów lat). Charakteryzuje je względnie krótsza średnia długość traków i wyższe odchylenia standardowe, a także w przypadku części próbek bimodalny i/lub mieszany charakter rozkładów długości. Jest to razem wskazówką bardziej złożonej historii termicznej, z długim okresem przebywania w PAZ i możliwym drugim zdarzeniem termicznym. Wieki helowe apatytów w całym basenie są wczesnokredowe (144,1±11 do 108,1±8milionów lat), wskazując raczej na wolne postwaryscyjskie wychładzanie lub możliwe mezozoiczne podgrzanie karbonu do temperatury nie większej niż 60–70°C, które spowodowało częściową dyfuzję helu i odmłodzenie wieków helowych, ale równocześnie nie spowodowało znaczącego zabliźniania traków na większości obszaru GZW. Jedynie w NE części GZW podgrzanie mezozoiczne mogło być nieco wyższe, do temperatury 70–85°C, powodując odmłodzenie wieków trakowych, zwłaszcza przy długim okresie przebywania w PAZ. Mezozoiczny impuls termiczny był przypuszczalnie spowodowany cyrkulacją gorących roztworów związaną z procesami ekstensji. Powyższe zakresy temperatur i czas ich występowania świadczą, że uwęglenie materii organicznej w GZW nastąpiło zasadniczo z końcem okresu karbońskiego.

EN

The apatite fission track and helium dating were used to provide a temporal framework for the coal rank data in the Upper Silesia Coal Basin. Measured apatite fission–track (AFT) central ages from sandstones and tonsteins in the USCB range from 259±11 (Permian) to 103±6 Ma (Early Cretaceous), with mean track lengths ranging from 11.7±0.2 to 13.7±0.1 μm. All AFT ages are younger than sample stratigraphic ages, indicating substantial post–depositional annealing. Samples from the western and central part of the USCB yield AFT ages of Permian to Late Triassic (259±11 to 214±10 Ma). Mean track lengths and unimodal track length distributions of these samples are indicative of a single relatively rapid Variscan cooling event to below 60°C consistent with erosion during the Asturian inversion of the basin. This was followed by slower cooling during the Mesozoic. The samples from the eastern and NE part of the USCB have AFT ages from Late Triassic to Early Cretaceous (210±10 Ma to 103±6 Ma). The relatively shorter mean track length and higher standard deviation, combined with a bimodal and/or mixed fission track length distribution in some samples, is indicative of amore complex thermal history with possibly a thermal event separated by a prolonged period in the PAZ. Apatite helium ages of samples from across the basin range from 144.1±11 to 108.1±8Ma (Early Cretaceous) indicating rather slow, post–Variscan inversion cooling or the possible mid–Mesozoic re–heating where temperatures reached only to 60–70°C. It was high enough for partial He loss from the apatite but not enough to anneal fission tracks in the most areas of the USCB. Only in the NE part of the USCB Mid–Mezozoic re-heating could be able to increase temperature to ~70–85°C causing partially resetting AFT (particularly during long stay in PAZ). Mid–Mesozoic re–heating would be caused by a hot fluid circulation related to extensional tectonic development. The timing and temperature range from thermochronological analysis imply that major coalification processes occurred in the latest Carboniferous period.

4

Use of zeolite dust in lime mortars

Pavlik V., Uzakova M.

Inżynieria Mineralna

|

2013

|

R. 14, nr 2

31--36

EN

Fine grained waste zeolite in the form of a zeolite dust or a finely ground zeolite can be used as an active pozzolanic admixture to lime mortars. Lime mortars containing various content of fine grained zeolite were prepared and tested. Development of compressive strength, shrinkage and weight loss of lime mortars stored in different conditions was then evaluated. X ray powder diffraction of lime-zeolite pastes was also used to evaluate lime-pozzolan reaction. The results confirmed that fine grained zeolite can be usefully used as pozzolanic addition to lime mortars. Positive effect of pozzolan on the compressive strength of mortars is effective when mortars are stored in humid atmosphere where favorable conditions for lime-pozzolan reaction are. However, compressive strength of mortars stored in open air at RH 65% cannot fully develop and after some time it even decreases.

PL

Drobnoziarnisty zeolit odpadowy w formie pyłu zeolitowego lub proszku zeolitowego może zostać użyty jako pucolanowa domieszka do zapraw wapiennych. Zaprawy wapienne zawierające różne ilości drobnoziarnistego zeolitu zostały przygotowane i przetestowane. Następnie określono wytrzymałość na ściskanie, kurczenie się oraz utrata masy zaprawy wapiennej składowanej w różnych warunkach. Widmo rentgenowskie proszkowe zostało również zastosowane w celu oznaczenia reakcji wapno-pucolana. Wyniki potwierdziły, że drobnoziarnisty zeolit może być z powodzeniem użyty jako pucolanowy dodatek do zaprawy wapiennej. Pozytywny efekt pucolanu na wytrzymałość na ściskanie jest skuteczny gdy zaprawa jest składowana w wilgotnej atmosferze gdzie występują dogodne warunki dla reakcji wapno-pucolana. Jednakże, wytrzymałość na ściskanie zaprawy wapiennej przetrzymywanej na otwartym powietrzu o wilgotności względnej 65% nie może się w pełni rozwinąć i po pewnym czasie wytrzymałość ta nawet maleje.

5

Transient one-dimensional model of coal carbonization in a stagnant packed bed

Polesek-Karczewska S., Kardaś D., Grucelski A., Stelmach S., Wardach-Święcicka I.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 2

39--51

EN

In the present paper, the one-dimensional model for heat and mass transfer in fixed coal bed was proposed to describe the thermal and flow characteristics in a coke oven chamber. For the purpose of the studied problem, the analysis was limited to the calculations of temperature field and pyrolytic gas yield. In order to verify the model, its theoretical predictions for temperature distribution during wet coal charge carbonization were compared with the measurement results found in the literature. In general, the investigation shows good qualitative agreement between numerical and experimental data. However, some discrepancy regarding the temperature characteristics at the stage of evaporation was observed.

6

Modelowania 1-D procesów generowania gazu ziemnego w utworach karbońskich w głębokiej części polskiego basenu czerwonego spągowca

Botor D.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2011

|

T. 37, z. 4

503-516

PL

Wykonano numeryczne modelowania jednowymiarowe procesów generowania węglowodorów w profilach karbońskich skał macierzystych w podłożu wybranych stref centralnej części głębokiego basenu czerwonego spągowca (Objezierze IG-1, Piła IG-1, Byczyna-1, Brześć Kujawski IG-1, Budziszewice IG-1 i Kutno-1). Utwory karbońskie analizowanej strefy wykazujące średnią refleksyjność witrynitu w przedziale od około 1.0% do 2.7% generowały znaczne ilości metanu przy umiarkowanej jeszcze ilości azotu. Termogeniczne generowanie gazu miało miejsce głównie przez cały mezozoik aż do późnej kredy włącznie. Jego zawansowanie i przebieg wykazują pewne zróżnicowanie przejawiające się zróżnicowanym zakresem transformacji kerogenu (od 77% do 100%) w strefach maksymalnych dojrzałości materii organicznej. Najważniejszy etap generowania gazu występował pomiędzy końcem wczesnego triasu a końcem późnej jury.

EN

One-dimensional numerical modeling of hydrocarbon generation in profiles of Carboniferous source rocks was performed. These source rocks were located in the substratum of select areas in the central deep Rotligend Basin (Objezierze IG-1, Piła IG-1, Byczyna-1, Brześć Kujawski IG-1, Budziszewice IG-1 and Kutno-1). Carboniferous sediments of the central deep basin with a mean random vitrinite reflectance of 1.0-2.7%, generated significant amounts of methane, with low nitrogen content. Gas generation processes occurred mostly during the Mesozoic era particularly between Early Triassic to Late Jurassic periods and achieved kerogen transformation ratio (TR) values of 77-100%.

7

Ewolucja stopnia uwęglenia utworów górnokarbońskich w obszarze górniczym "Janina" w Libiążu we wschodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW)

Botor D.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 35, z. 2/1

105-113

EN

Maturity modelling of the Upper Carboniferous sediments has been performed in order to explain the coalification history. Assuming 2000 m eroded overburden of the post-Stephanian sandstones paleoheat flow was 51 mW/m2 in the latest Carboniferous time. The major coalification processes were likely occurred in the latest Carboniferous, and later a Mesozoic overprinting likely due to fluid migration was not significant for the organic matter maturity.

8

Ewolucja paleotermicza utworów karbońskich niecki wałbrzyskiej: wyniki modelowań stopnia uwęglenia

Botor D.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2008

|

z. 286

15-24

PL

W celu rekonstrukcji historii uwęglenia w niecce wałbrzyskiej wykonano modelowania termicznej dojrzałości substancji organicznej zawartej w utworach karbońskich za pomocą programu PetroMod. Uzyskane wyniki modelowań utworów karbońskich niecki wałbrzyskiej wskazują że utwory te osiągnęły maksymalne wartości paleotemperatur (wynoszące od 83 do 270 °C) w Stefanie i/lub wczesnym permie. W skali regionalnej utwory karbońskie nie były już później poddane tak wysokim temperaturom. Obliczony paleostrumień cieplny dla wybranych profili niecki wałbrzyskiej waha się od 120 mW\m2 do 147 mW\m2. Powyższa wielkość jest ponad dwukrotnie większa od współczesnej średniej wartości strumienia cieplnego w tym basenie. Powyższe wysokie temperatury doprowadziły do uwęglenia pokładów węgli utworach górnokarbońskich. Uwęglenie nastąpiło w efekcie znacznej subsydencji osadów górnokarbońskich przy wysokim strumieniu cieplnym zdeterminowanym rozwojem intruzji magmowych, chociaż ich bezpośredni wpływ (metamorfizm kontaktowy) odgrywał znikomą rolę w skali regionalnej.

EN

In order to reconstruct thermal history of the coal-bearing Carboniferous strata in the Wałbrzych Coal Basin numerical modeling of thermal maturity has been performed by PetroMod software. Paleoheat flow of 120-147 mW/m2 was calculated for the time of maximum burial (Late Carboniferous to Early Permian). Maximum paleotemperatures of the Carboniferous rocks ranged between 83 (top of the Carboniferous) and 270 °C (bottom of the Carboniferous). Based on this modeling it can be shown that coalification of organic matter contained in Carboniferous rocks was achieved in the Latest Carboniferous to the Early Permian times. It was likely caused both high heat flow related to magmatic activity and high subsidence rate in this basin.

9

Wpływ stopnia uwęglenia węgla na podatność do olejowej aglomeracji sferycznej

Gryglewicz G., Cieszyńska J.

Karbo

|

2000

|

Nr 6

200-204

PL

Procesowi aglomeracji olejowej poddano 12 próbek węgli o różnym stopniu uwęglenia, od płomiennego do antracytu. Jako ciecz wiążącą stosowano dwa oleje : rzepakowy i napędowy. Podatność węgli do aglomeracji olejowej oceniano na podstawie wydajności procesu prowadzonego w ściśle określonych warunkach i analizowano w odniesieniu do stosunku C:O wyznaczonego na podstawie analizy składu elementarnego węgla. Stwierdzono, że w stosowanych warunkach procesu najbardziej podatne do aglomeracji są węgle średnio uwęglone. Większą selektyw-nością w usuwaniu substancji mineralnej w procesie aglomeracji węgla charakteryzował się olej napędowy.

EN

Twelve coal samples of different rank from flame to anthracite ones were subjected to oil agglomeration process. Two oils were used as binding liquid: rape seeds and fuel one. Susceptibility to oil agglomeration was determined on the basis of the process yield carried out in strictly determined condition and were analysed with regard to C: O ratio determined one the basis of elementary composition of coal. It has been determined that in the process condition applied coals with average carbon content are most suitable for agglomeration. Fuel oil was characterised by a greater selectivity in removal of mineral substance in the process of coal agglomeration.

10

Wpływ stopnia uwęglenia i właściwości fizyko-chemicznych na zapłon i szybkość spalania pyłu węglowego

Rybak W., Więcek A.

Karbo

|

2000

|

Nr 8

256-261

PL

Siedem węgli (od węgli brunatnych poprzez węgle kamienne do antracytu) oraz otrzymane z nich karbonizaty poddano analizie fizykochemicznej, petrograficznej i optycznej, oznaczeniu struktury porowatej i powierzchni wewnętrznej. Z wymienionych właściwości wytypowano, na podstawie analizy porównawczej te zmienne, które decydują o zapłonie i szybkości spalania węgli i karbonizatów. Ustalone zostały również korelacje między stopniem uwęglenia oraz właściwościami węgli i karbonizatów a szybkością spalania i temperaturą zapłonu. Otrzymane wyniki mogą być wykorzystane do lepszego poznania mechanizmu procesów zapłonu i spalania węgla, a także zachowania się różnych węgli podczas ich reagowania z utleniaczem w takich podstawowych procesach przetwórstwa węgli, jak spalanie i zagazowanie.

EN

Seven coal (from lignites through bituminous coal to anthracite) and chars obtained from them have been subjected to physical-chemical, petrographic and optic analysis, determination of porous structure and internal surface. From the aforementioned properties, upon the comparative analysis, the variables that decide about ignition and rate of combustion of coal and chars have been selected. The relationship between carbonisation degree and properties of coal and chars vs. rate of combustion and ignition temperature have also been determined. The results obtained can be utilised for better understanding of coal ignition and combustion mechanisms and behaviour of various coals during reaction with oxidiser in such basic coal processing as coal combustion and gasification.

11

Wpływ stopnia uwęglenia antracytów na ich zachowanie się w procesie grafityzacji

Bratek K., Bratek W.

Karbo

|

1999

|

Nr 3

90-96

PL

Zbadano zmianę właściwości i struktury antrecytów różniących się stopniem uwęglenia (typ 41,42 i 43) pod wpływem ogrzewania do różnych temperatur w przedziale 1300-2800oC. W produktach kalcynacji, w miarę wzrostu stopnia uwęglenia antracytów, maleje ilość porów i spękań w ziarnach oraz podatność do tworzenia się drobnych frakcji, spowodowana kontrakcją objętości oraz wydzielaniem się części lotnych, rośnie natomiast mikrowytrzymałość dużych ziaren. W produktach grafityzacji, ze wzrostem stopnia uwęglenia antracytów wyjściowych, maleje grubość warstw oddzielających się od dużych ziaren oraz szerokość połówkowa pików dyfrakcyjnych, natomiast rosną gęstość rzeczywista, wysokości krystalit6w oraz ilość tworzących się drobnych frakcji ziarnowych.

EN

It was investigated the variation of properties and structure for anthracites of different coal rank (of 41, 42 and 43 type) under a heating to different temperatures in the range of 1300 -2800 stopni C. In calcination products the amount of pores and grain crackings decreases when the anthracite coal rank is growing. A susceptibility to forming fine fracions caused by a volume contraction and release of volatile matter- also decreases, while a micro-resistance of large grains increases. In graphitisation products when the coal rank for initial anthracites increases, the thickness of layers separating large grains decreases, while the follo-wing parameters increase: real density, sharpness of diffraction bands, height of ctystallites and amount of fine grain fractions.