Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ceramic-Carbon Filters for Molten Metal Alloys Filtration

Asłanowicz M., Ościłowski A., Lipowska B., Witek J., Robak Z., Muzyka R., Kowalski P., Wańczyk K.

Archives of Foundry Engineering

|

2019

|

iss. 1

98--102

EN

In 2014 we finished research works involved in the development of a technology for manufacturing innovative ceramic-carbon foam filters for molten metal alloys filtration, which were financed by the National Centre for Research and Development (NCBiR) from INNOTECH programme resources. A batch of the filters produced in this technology was tested in practice in domestic cast steel and cast iron foundries. The trials were successful and foundries declared their intention to purchase the newly-developed filters for the current production of casts. This provided an incentive for “Ferro-Term” Sp. z o.o. to start design works on the prototype line for a serial production of these filters. At the same time, in co-operation with a scientific consortium, including the co-authors of the technology, i.e. the Institute of Ceramics and Building Materials, Refractory Materials Division in Gliwice, Institute for the Chemical Processing of Coal in Zabrze and Foundry Research Institute in Cracow, the company made a successful attempt to raise some funds for the necessary adaptation of the developed technology from the semi-technical to industrial scale from Intelligent Development Operational Programme. In the article we have presented information on the effects of works performed within the framework of the project entitled “Modernization and adaptation of the existing technological line for purposes related to technology verification and start-up of the production of innovative ceramic-carbon filters for molten metal alloy filtration”.

2

Tribological Properties of Graphene Oxide-Metal-Carbon Composites

Muzyka R., Duda P., Robak Z., Kaptacz S., Drewniak S.

Tribologia

|

2018

|

nr 5

53--64

EN

Cu-C composites are materials used for the production of brushes, contacts, and pressing shoes for electric machines due to their mechanical and wear properties. These characteristics include good thermal and electrical conductivity, a low coefficient of friction, and lubricity under varying operating conditions. Currently, graphite and copper nanopowder based materials are used as a metal-carbon material in different ratios of these components. Graphite content in this kind of material has a positive effect on the smaller consumption of, e.g., rings and commutators. In contrast, a material without graphite content is used at high current densities. The examples of such machines are a DC motor starter or generators for electrolysis characterized by large current and low voltage. The present study tested the effect of graphene oxide (rGO) content on tribological properties in contact with steel in Cu-C composites. Tests were conducted on a ball-on-disk apparatus in conditions of dry friction. Disk wear and surface geometrical structure parameters (SGP) of the samples after tribological tests were determined on the basis of measurements made on the Talysurf.3D contact profilometer from Taylor Hobson. Damage mechanisms were identified and their relationships with structural characteristics were deducted. The hardness of Cu-C materials was higher than in copper. Cu-C based materials produce a better improvement of wear resistance, while the wear resistance of the graphene oxide based composites also decreased.

PL

Kompozyty Cu-C są materiałami używanymi do produkcji szczotek, styków i ślizgów do maszyn elektrycznych ze względu na ich dobre właściwości mechaniczne i odporność na zużycie. Cechy te obejmują dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, niski współczynnik tarcia i samosmarność w różnych warunkach roboczych. Obecnie grafit i nanoproszek na bazie miedzi są stosowane jako materiały kompozytowe metal–węgiel w różnych proporcjach. Obecność grafitu w tym rodzaju materiału ma pozytywny wpływ na mniejsze zużycie np. pierścienia i komutatora. Materiały bez dodatku grafitu na ogół są stosowane podczas używania dużych gęstości prądu. Przykładami takich maszyn są rozrusznik silnika prądu stałego lub generatory do elektrolizy charakteryzujące się dużym prądem i niskim napięciem. W niniejszym artykule zbadano wpływ zawartości tlenku grafenu (rGO) w kompozytach Cu-C na właściwości tribologiczne w kontakcie ze stalą. Testy przeprowadzono na urządzeniu z kula–tarcza w warunkach tarcia technicznie suchego. Zużycie tarcz i parametry struktury geometrycznej powierzchni (SGP) próbek po testach tribologicznych wyznaczono na podstawie pomiarów wykonanych na profilografometrze stykowym Talysurf 3D firmy Taylor Hobson. Zidentyfikowano mechanizmy uszkodzeń i powiązano z cechami strukturalnymi. Twardość materiałów Cu-C była wyższa niż w miedzi. Materiały na bazie Cu-C odznaczały się poprawą odporności na zużycie, podobnie jak kompozyty modyfikowane tlenkiem grafenu w porównaniu z materiałem osnowy.

3

Proces wdrażania nowatorskiej technologii produkcji filtrów ceramiczno-węglowych

Lipowska B., Witek J., Asłanowicz M., Ościłowski A., Robak Z., Muzyka R.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 4

343--346

PL

W roku 2014 zakończono prace badawcze nad opracowaniem technologii produkcji innowacyjnych, piankowych filtrów ceramiczno-węglowych do filtracji ciekłych stopów metali, finansowane przez NCBiR ze środków programu InnoTech. Partia badawcza filtrów wykonanych wg tej technologii została sprawdzona w praktyce w krajowych odlewniach staliwa i żeliwa. Próby wypadły pomyślnie i odlewnie zadeklarowały chęć zakupu nowoopracowanych filtrów do bieżącej produkcji odlewów. Dla firmy „Ferro-Term” Sp. z o.o. było to bodźcem do rozpoczęcia prac projektowych nad prototypową linią do seryjnej produkcji tych filtrów. Równocześnie, wraz z konsorcjum naukowym, w którego skład weszli współtwórcy technologii, tj. Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach, Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu i Instytut Odlewnictwa w Krakowie, podjęto udaną próbę pozyskania części środków na niezbędne dostosowanie opracowanej technologii ze skali półtechnicznej na przemysłową z Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój. W artykule przedstawiono informację o postępie badań objętych harmonogramem realizowanego projektu.

EN

In 2014 research works aimed at developing a technology of production of innovative foam ceramic-carbon filters for liquid metal alloy filtration were completed. They were financed by the National Centre for Research and Development from the funds of InnoTech programme. The testing batch of filters made according to this technology was tested in practice at domestic cast iron and steel foundries. The trials were successful and the foundries declared their intention to purchase the newly-developed filters for the current production of casts. This provided Ferro-Term with an incentive to start project works on a prototype line for the batch production of these filters. At the same time, together with the scientific consortium, composed of the technology co-authors, i.e. Institute of Ceramics and Building Materials, Refractory Materials Division in Gliwice, Institute for Chemical Processing of Coal in Zabrze and Foundry Research Institute in Cracow, the authors undertook a successful attempt to obtain a part of the funds for necessary adjustment of the developed technology from the half-technical to industrial scale from Smart Growth Operational Programme. In this article information about progress in project scheduled researches was presented.

4

Mechanical Properties of Graphene Oxide–Copper Composites

Duda P., Muzyka R., Robak Z., Kaptacz S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

863--868

EN

Due to their characteristics, sintered Cu-C composites are materials used in electrical equipment. These characteristics include high electrical conductivity, thermal conductivity and excellent resistance to abrasion. Currently, graphite nanopowder is used successfully as a carbon material. Metal-graphite, which is created on its basis, exists in different proportions of graphite to metal. A larger graphite content has a positive effect on smaller wear of commutators and rings. In contrast, a material with a higher copper content is used at high current densities. An example of such machines is a DC motor starter characterized by low voltage and large current. Tribological properties of Cu-C composites depend on the form of carbon they include. Owing to the capability to manufacture graphene, it has become possible to produce composites with its content. The present study tested the effect of a graphene oxide content on tribological properties in contact with steel. Tests were conducted on a ball-on-disk apparatus in conditions of dry friction. Microscopic observation was performed on the Hitachi SU70 field emission electron microscope. EDS analyses were performed using the Thermo Scientific X-ray Microanalysis system. Disk wear and surface geometrical structure parameters (SGP) of the samples after tribological tests were determined on the basis of measurements made on the Talysurf 3D contact profilometer from Taylor Hobson.

5

Niezależność energetyczna zakładu koksowniczego

Robak Z., Figiel Z.

Karbo

|

2015

|

Nr 4

125--131

PL

W procesie koksowania węgla w baterii koksowniczej oprócz koksu jednym z głównych produktów jest gaz koksowniczy, który stanowić może wartościowe paliwo gazowe. W przybliżeniu połowa produkowanego gazu wykorzystywana jest do opalania baterii i innych celów technologicznych a reszta gazu przetworzona na energię elektryczną i ciepło może z nadmiarem wystarczyć na pokrycie energetycznego zapotrzebowania energochłonnej technologii koksowniczej. Znaczna część wyprodukowanej energii, ponad potrzeby własne koksowni, może stanowić przedmiot sprzedaży poprawiając końcowy efekty ekonomiczny zakładu koksowniczego. W zależności od konsumpcji energii w koksowni na sprzedaż można przeznaczyć 45 75% wyprodukowanej energii z gazu koksowniczego. W artykule przedstawiono metody produkcji energii z gazu koksowniczego stosowane w koksownictwie.

EN

The coking process of coal in a coke oven battery besides coke as the main product provides also coke oven gas as a valuable gaseous fuel. Approximately, a half of the produced gas is used for battery heating and other technological purposes. The excess of the gas converted into electricity and heat is sufficient to cover the energy needs of a coking plant. A significant part of energy produced from coke oven gas can be a selling item for improving the economic effects of a cokery. About 45-75 % of energy produced from coke oven gas can be sold, depending on the actual energy consumption of a coking plant. The methods for obtaining of energy from coke oven gas, used in coke industry, have been presented in this article.

6

Współczesne kierunki energetycznego zagospodarowania koksowniczego gazu nadmiarowego

Robak Z., Figiel Z.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 12

2127-2133

PL

Produkcja nadmiarowego gazu koksowniczego w polskich koksowniach wynosi ponad 2 mld Nm3/r. Obecnie stosowane technologie oczyszczania gazu pozwalają w znaczącym stopniu na usunięcie z niego takich zanieczyszczeń, jak amoniak i związki siarki, dzięki czemu można zaliczyć go do paliw o małej szkodliwości dla środowiska. Podstawowym elementem wyróżniającym gaz koksowniczy spośród innych paliw gazowych jest ponad 50-proc. zawartość w nim wodoru, co czyni ten gaz paliwem o małej emisji C02. Głównymi kierunkami energetycznego wykorzystania gazu w dotychczasowej praktyce przemysłowej było opalanie tradycyjnych kotłów energetycznych w zakładowych lub pobliskich ciepłowniach miejskich. Choć system ten zapewniał zaspokojenie własnych potrzeb w zakresie dostawy ciepła, to nie pozwalał na pełne wykorzystanie możliwości energetycznych gazu koksowniczego do produkcji energii elektrycznej.

EN

A review, with 14 refs., of coke oven gas uses for energy prodn. in power units, gas engines and gas turbines as well of methods for the coke oven gas purifn.

7

Badania eksploatacyjne nad kondycjonowaniem i spalaniem gazu koksowniczego w silniku tłokowym z zapłonem samoczynnym

Robak Z., Iluk T., Sobolewski A., Rudkowski M.

Karbo

|

2014

|

Nr 3

98--104

PL

Gaz koksowniczy otrzymywany w koksowniach podczas produkcji koksu stanowić może interesujące pod kątem energetycznym paliwo o wartości opałowej wynoszącej ok. 18 MJ/Nm3 i charakteryzujące się niską zawartością CO2. Interesujące wydaje się być wykorzystanie gazu w zespole prądotwórczym opartym na silniku tłokowym. Przed tym procesem konieczne jest odpowiednie oczyszczenie gazu polegające na usunięciu naftalenu, który może stwarzać problemy podczas kondensacji w gazowym układzie zasilania silnika. W artykule przedstawiono sposób usuwania naftalenu przy wykorzystaniu oryginalnej technologii oczyszczania gazu koksowniczego szczególnie przydatny w przypadku eksploatacji silnika o zapłonie samoczynnym. W pracy zaprezentowano wyniki badań wykorzystania gazu koksowniczego w silniku tłokowym o zapłonie samoczynnym. Do testów wybrano silnik John Deere 4045 o mocy mechanicznej 50 kW przystosowany do zasilania dwupaliwowego. Przeprowadzono serię testów w celu doboru optymalnej wielkości dawki zapłonowej. W trakcie badań dokonywano również pomiaru składu emitowanych z silnika spalin. Podczas testów uzyskano bardzo obiecujące efekty przy 6-8 % nominalnej dawce oleju napędowego oraz niską emisję zanieczyszczeń.

EN

Coke oven gas obtained in coking plants during production of coke may be considered an energetically interesting fuel with heating value equal to cca. 18 MJ/Nm3 and characterized by small content of CO2. Particularly interesting seems to be utilization in current generating unit based on piston engine. Prior to that process necessary is to adequately clean the coke gas from naphthalene, which may pose a threat while condensing in gasses engine feeding system. In this article a naphthalene removal process is described with use of original coke gas cleaning technology. Research shows results of coke gas utilization tests, in self-ignition piston engine. John Deere 4045, 50kW mechanical power engine has been selected for tests. It has been adapted particularly for dual fuel feeding. Primary fuel for the current generator is Diesel oil, which during test is replaced with coke gas. Series of tests have been carried in order to specify an optimal value of ignition dose. During research an analysis of flue gas composition was carried out. Promising results were achieved with 6-8 % nominal dosage of Diesel oil as well as low emission of contaminants.

8

Wykorzystanie silnika tłokowego do produkcji energii elektrycznej oraz ciepła z gazu koksowniczego

Robak Z., Iluk T., Sobolewski A., Rudkowski M.

Instal

|

2014

|

nr 4

14--17

PL

Gaz koksowniczy otrzymywany w koksowniach podczas produkcji koksu stanowić może interesujące pod kątem energetycznym paliwo, o wartości opałowej wynoszącej ok. 18 MJ/m3n i charakteryzujące się niską zawartością CO2. Szczególnie uzasadnione wydaje się być wykorzystanie gazu w zespole prądotwórczym opartym na silniku tłokowym. Przed tym procesem konieczne jest odpowiednie oczyszczenie gazu polegające na usunięciu naftalenu, który może stwarzać problemy podczas kondensacji w gazowym układzie zasilania silnika. W artykule przedstawiono sposób usuwania naftalenu przy wykorzystaniu oryginalnej technologii oczyszczania gazu koksowniczego. W pracy zaprezentowano wyniki badań wykorzystania gazu koksowniczego w silniku tłokowym o zapłonie samoczynnym. Do testów wybrano silnik John Deere 4045 o mocy mechanicznej 50 kW przystosowany do zasilania dwupaliwowego. Paliwem podstawowym agregatu prądotwórczego był olej napędowy, który w trakcie badań zastępowany był gazem koksowniczym. Przeprowadzono serię testów w celu doboru optymalnej wielkości dawki zapłonowej. W trakcie badań dokonywano również pomiaru składu spalin emitowanych z silnika. Podczas testów uzyskano bardzo obiecujące efekty przy 8÷9% nominalnej dawce oleju napędowego oraz niską emisję zanieczyszczeń.Gaz koksowniczy otrzymywany w koksowniach podczas produkcji koksu stanowić może interesujące pod kątem energetycznym paliwo, o wartości opałowej wynoszącej ok. 18 MJ/m3n i charakteryzujące się niską zawartością CO2. Szczególnie uzasadnione wydaje się być wykorzystanie gazu w zespole prądotwórczym opartym na silniku tłokowym. Przed tym procesem konieczne jest odpowiednie oczyszczenie gazu polegające na usunięciu naftalenu, który może stwarzać problemy podczas kondensacji w gazowym układzie zasilania silnika. W artykule przedstawiono sposób usuwania naftalenu przy wykorzystaniu oryginalnej technologii oczyszczania gazu koksowniczego. W pracy zaprezentowano wyniki badań wykorzystania gazu koksowniczego w silniku tłokowym o zapłonie samoczynnym. Do testów wybrano silnik John Deere 4045 o mocy mechanicznej 50 kW przystosowany do zasilania dwupaliwowego. Paliwem podstawowym agregatu prądotwórczego był olej napędowy, który w trakcie badań zastępowany był gazem koksowniczym. Przeprowadzono serię testów w celu doboru optymalnej wielkości dawki zapłonowej. W trakcie badań dokonywano również pomiaru składu spalin emitowanych z silnika. Podczas testów uzyskano bardzo obiecujące efekty przy 8÷9% nominalnej dawce oleju napędowego oraz niską emisję zanieczyszczeń.

EN

Coke gas acquired form plants during production of coke may be considered an energetically interesting fuel with lower heating value equal to ca. 18 MJ/m3ncharacterized by small content of CO2. Particularly justified seems to be utilization in current generating unit based on piston engine. Prior to that process necessary is to adequately clean the coke gas from naphthalene, which may pose a threat while condensing in gasses engine feeding system. In this article a naphthalene removal process is described with use of original coke gas cleaning technology. Research shows results of coke gas utilization tests, in self-ignition piston engine. John Deere 4045,50 kW mechanical power engine has been selected for tests. It has been adapted particularly for dual fuel feeding. Primary fuel for the current generator is Diesel oil, which during test is replaced with coke gas. Series of tests have been carried in order to specify an optimal value of ignition dose. During research an analysis of flue gas composition was carried. Promising results were achieved with 8÷9% nominal dosage of Diesel oil as well as low emission of contaminants.

9

Określenie kryteriów dobru nośnika węglowego w zawiesinach ceramiczno-węglowych do otrzymywania filtrów ciekłego metalu

Muzyka R., Robak Z., Lipowska B.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

406--411

PL

Dodatek węgla do filtra ceramicznego do filtrowania ciekłego metalu ma za zadanie poprawić jego właściwości użytkowe, w tym właściwości mechaniczne oraz warunki przepływu metalu przez filtr. Użyte w badaniach prekursory węgla stanowić mogą dwa rodzaje materiałów: 1) ciekłe (pseudociekłe) materiały o charakterze spoiw: paki, smoły, żywice, asfalty, które wyniku pirolizy dają karbonizat o wysokiej zawartości węgla pierwiastkowego; 2) materiały stałe dodawane do zawiesiny ceramicznej w formie rozdrobnionej: grafity (naturalne i elektrografity), antracyty, koksy. Przedmiotem badań było opracowanie procedury oceny podstawowych właściwości zawiesin ceramiczno-węglowych, które stanowią etap przejściowy przy produkcji filtrów i określenie wpływu niektórych czynników (skład, dodatki) na wartości ich parametrów reologicznych. Przedstawiono wyniki badań doboru stałego nośnika węglowego, zwłaszcza w zakresie określenia właściwości reologicznych zawiesin. W pracy scharakteryzowano tiksotropię zawiesin ceramiczno-węglowych za pomocą pomiarów powierzchni pól pętli histerezy krzywych płynięcia. Do zrealizowania założonego celu pracy zastosowano reometr obrotowy typu CR z regulowaną szybkością ścinania i model Haake VT550. Planowanie eksperymentu, sterowanie jego przebiegiem oraz obróbkę matematyczną otrzymanych wyników uzyskano stosując oprogramowanie RheoWin 4.30. Do przeprowadzenia badań lepkości zawiesin węglowych zastosowano układ pomiarowy złożony z cylindrów współosiowych typu SV-DIN. Pomiary wykonano w temperaturze 25 °C. Zastosowano zakresy szybkości ścinania od 10 s-1 do 200 s-1. Krzywe płynięcia wyznaczono dla wzrastających i malejących wartości szybkości ścinania. Lepkość badanych zawiesin oznaczano przy stałej szybkości ścinania wynoszącej 200 s-1. Porównanie zastosowanych metod ze szczególną charakterystyką surowców węglowych, przedstawionych w pracy, pozwoliła na lepsze zrozumienie przyczyn powstawania struktury tiksotropowej. Dla zawiesin ceramiczno-węglowych tiksotropia jest miarą energii wewnętrznej zależną od składów badanych zawiesin. Pole powierzchni pętli histerezy krzywych płynięcia określa energię wewnętrznej układu, zużytą do zniszczenia lub odbudowy struktury zawiesiny. Istotnym elementem jest przygotowanie procedury nanoszenia zawiesin na powierzchnię filtra a także proces jego dalszej obróbki termicznej. Na podstawie przeprowadzonych badań – pomiaru lepkości i tiksotropii – określono najkorzystniejsze właściwości reologiczne charakteryzujące otrzymane zawiesiny, a także zastosowany materiał węglowy.

EN

The aim of the adding carbon to a ceramic filter for liquid metal filtration is to improve filter’s functional properties, including mechanical properties and conditions of the flowing metal through the filter. In the investigations two kinds of precursors were used: (i) liquid (pseudo-liquid) materials playing the role of binders: pitches, tars, resins, asphalts, which as a result of pyrolysis provide a carbonating agent with a high content of elemental carbon, (ii) solid materials applied on the surface of filters in a pulverised form: graphite (natural and electro graphite), anthracites, cokes, coals. The aim of research was to develop a procedure for evaluating basic properties of ceramic-carbon suspension, being a transition stage in production of filters, and to determine the influence of some factors (composition, additives) on their rheological parameters. The results of investigations into the selection of a solid carbon carrier, especially with regard to rheological properties of suspensions, have been presented. In the work thixotropy of ceramic-carbon suspensions was characterised by determination of flow curve hysteresis loops. In order to fulfil the assumed goal, a rotary rheometer type CR, model Haake VT550 with regulated shear rate was applied. The experiment was planned, its course was controlled and mathematical processing of the obtained results was carried out by means of the RheoWin 4.30 programme. Viscosities of carbon suspensions were determined using a measurement system composed of SW-DIN coaxial cylinders. The measurements were taken at 25 °C. Shear rates ranged from 10 s-1 to 500 s-1. Flow curves were determined for the increasing and decreasing values of shear rate. The examined suspensions’ viscosity was determined at a constant shear rate reaching 500 s-1. A comparison of the applied methods, with a special focus on the characteristics of carbon raw materials presented in the work, made it possible to better understand reasons of the thixotropic structure formation. For ceramic-carbon suspensions, thixotropy is a measure of internal energy, dependent on the examined suspensions’ compositions. The area of flow curves hysteresis loops determines the internal energy of a system used for destruction or reconstruction of the suspension structure. On the basis of the measurement of viscosity and thixotropy, the most favourable rheological properties of the obtained suspensions and the applied carbon material were determined.

10

Filtry ceramiczno-węglowe do filtracji stopów metali

Lipowska B., Witek J., Karwiński A., Wieliczko P., Asłanowicz M., Ościłowski A., Robak Z., Muzyka R.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

412--417

PL

Podjęto próbę opracowania nowego, innowacyjnego rodzaju filtrów ceramiczno-węglowych, które podobnie jak stosowane obecnie filtry na bazie ZrO2, powinny się charakteryzować wysoką odpornością na wstrząs cieplny i odpornością na korozyjne działanie stopów metali (w szczególności staliwa), wysoką wytrzymałością mechaniczną w wysokich temperaturach oraz wysoką efektywnością procesu filtracji. Dodatkowymi cechami nowych filtrów ma być niższa masa - wynikająca z niższej gęstości tworzywa, co dodatkowo wpłynie na własności cieplne filtrów (akumulacja ciepła) - wysoka przewodność cieplna, a także możliwość wypalania tworzywa w niższej temperaturze, co pozwoli na obniżenie kosztów produkcji filtrów związanych ze zużyciem gazu opałowego oraz elementów grzejnych pieca. W artykule przedstawiono wyniki dotychczasowych badań obejmujące: wytypowanie surowców do otrzymania nowego rodzaju filtrów, określenie składu zawiesin do pokrywania piankowej matrycy organicznej oraz jego wpływu na właściwości reologiczne tych zawiesin, wyznaczenie wpływu składu zawiesin oraz warunków obróbki termicznej na podstawowe własności filtrów (gęstość pozorna, porowatość otwarta, wytrzymałość na ściskanie) oraz zachowanie się filtrów podczas prób przelewania roztopionym metalem.

EN

An attempt was undertaken to develop a new, innovative type of ceramic-coal filters which, similarly to the currently applied ceramic filters, should be characterised by high thermal shock resistance, resistance to the corrosive attack of metal alloys (especially cast steel), mechanical strength at high temperatures as well as high effectiveness of filtration. Moreover, new filters must be characterised by a lower mass resulting from the material’s lower density, which will additionally influence filters’ thermal properties and high thermal conductivity. The paper presents the results of previously conducted investigations, which include: selection of raw materials to obtain a new type of filters; determining the composition of suspensions for covering the organic foam matrix and its effect on these suspensions’ rheological properties; determining the effect of suspension composition and thermal treatment conditions on the basic properties of filters (apparent density, open porosity, compressive strength) as well as the behaviour of filters during metal filtration tests.

11

Wyniki badań silnika John Deere 4045 zasilanego gazem koksowniczym

Robak Z., Iluk T., Sobolewski A., Rudkowski M., Smołka C.

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

829--836

PL

Przedmiotem badań był silnik John Deere 4045 o mocy mechanicznej 50 kW przystosowany do zasilania dwupaliwowego ON/gaz koksowniczy, napędzający agregat prądotwórczy. Uzyskano bardzo obiecujące efekty przy 8-9% nominalnej dawki ON oraz niską emisję zanieczyszczeń. Przeprowadzono serie testów nad doborem optymalnej wielkości dawki zapłonowej połączone z pomiarami składu emitowanych spalin. Badania prowadzono z wykorzystaniem rzeczywistego gazu w Kombinacie Koksochemicznym S.A. w Koksowni „Jadwiga” w Zabrzu. Gaz poddano dodatkowej operacji usuwania naftalenu przy wykorzystaniu oryginalnej technologii oczyszczania gazu koksowniczego. Uzyskane wyniki i zebrane doświadczenia otwierają drogę do wykorzystania tańszych w eksploatacji agregatów kogeneracyjnych dużych mocy.

EN

The subject of research was an engine John Deere 4045 with mechanical power of 50 kW customized for dual fuel operation on ON/coke oven gas, driving an electricity generator. Very promising effects as well as low emission of pollutants were obtained with 8-9% of nominal ON dosage. Series of test has been conducted to select proper amount of ignition injection which were done together with use of flue gas emission measurements. Research was done using real gas in Coke plant “Jadwiga” in Zabrze. Gas was subjected to additional scrubbing of naphthalene with use of original technology of coke oven gas purification. Acquired results and experience gained, opened the path for the use of, cheaper in exploitation, co generators of high power.

12

Gaz koksowniczy paliwem do silnika gazowego

Sobolewski A., Ściążko M., Robak Z., Rudkowski M., Borowiec Z.

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

837--842

PL

Gaz koksowniczy otrzymywany w koksowniach podczas produkcji koksu zawiera w swoim składzie ponad 50% wodoru, ok. 25% metanu, ok. 6% tlenku węgla oraz ok. 2% wyższych węglowodorów i posiada wartość opałowa na poziomie 18 MJ/m3. W zależności od wielkości produkcji zakładu koksowniczego dostępny jest w ilościach od 5 – 100 tys. m3/h. Wykorzystanie go jako paliwa do silnika gazowego, z uwagi na zawarte w nim zanieczyszczenia, głównie naftalenu i smoły jest utrudnione. Opracowana została oryginalna, bezodpadowa metoda dodatkowego doczyszczania gazu koksowniczego z naftalenu i smół na drodze wymywania olejem napędowym, który utylizowany jest jako dawka zapłonowa w silniku dwupaliwowym. Rozwiązanie zostało zgłoszone do ochrony patentowej.

EN

Coke oven gas acquired during production of coke is composed of 50% hydrogen, about 25% methane, about 6% carbon monoxide and around 2% of higher hydrocarbons and has a lower heating value about of 18 MJ/m3. Depending upon the scale of production of coke plant it is available in quantities from 5-100 thousand m3/h. Application as a fuel for gas engine, due to contaminants in its composition, mainly naphthalene and tars is difficult. An original, waste free, method was developed for additional cleaning of coke gas from naphthalene and tars on the basis of scrubbing with diesel oil, which is utilized further as an ignition injection in dual fuel engine. This solution has been applied for a patent protection.

13

Przystosowanie gazu koksowniczego do wykorzystania w energetyce i chemii

Babiński P., Robak Z., Łabojko G., Figiel Z., Kalinowski K.

Polityka Energetyczna

|

2012

|

T. 15, z. 4

285-297

PL

Gaz koksowniczy jest ubocznym produktem procesu koksowania węgla. Jego wielkość produkcji (wydajność w procesie koksowania ok. 17%) i skład (ponad 50% H2, około 25% CH4, około 10% CO, około 3-4% lekkich węglowodorów alifatycznych) sprawia, iż posiada on cechy, aby stanowić istotny surowiec energetyczny. Możliwości jego wykorzystania można poszerzyć o wykorzystanie w przemysłowej syntezie chemicznej (metanol, synteza OXO, amoniak), do produkcji wodoru lub też wykorzystać jako paliwo do zasilania silnika spalinowego. Wykorzystanie gazu koksowniczego jest jednak ograniczone obecnością zanieczyszczeń takich jak związki siarki (H2S, COS, merkaptany i in.) jak i naftalenu. W niniejszej publikacji przedstawiono wyniki badań głębokiego odsiarczania gazu koksowniczego oraz usuwania naftalenu. Badania głębokiego odsiarczania polegały na wykorzystaniu bezodpadowej, ciśnieniowej absorpcji w roztworze NaOH w temperaturze otoczenia. Przeprowadzone eksperymenty wykazały możliwość pełnego usunięcia H2 S jak i CH3 SH. Metoda tą nie są usuwane z gazu koksowniczego pozostałe związki siarki, głównie COS i CS2. Fakt ten sprawia, że metoda może być wykorzystana jako przygotowanie gazu koksowniczego do produkcji gazu syntezowego w połączeniu z dodatkową metodą odsiarczania adsorpcyjnego. Absorpcji ulegał także obecny w niewielkim stężeniu CO2, co dodatkowo obniżało pojemność sorpcyjną układu. Energetyczne wykorzystanie gazu koksowniczego jako paliwa do silników tłokowych jest ograniczone obecnością naftalenu w gazie. Sam naftalen nie stanowi problemu podczas spalania paliwa gazowego, natomiast jest szkodliwy dla układu zasilania silnika, gdzie może się odkładać w przewodach powodując niestabilną pracę lub wręcz ją uniemożliwiając. Przedstawiono koncepcję usuwania naftalenu z gazu koksowniczego poprzez jego absorpcyjne usuwanie w skruberze zraszanym olejem napędowym. Zużyty w procesie olej napędowy może zostać wykorzystany jako paliwo do napędzania silników wysokoprężnych. Badania wykazały możliwość usuwania naftalenu na drodze absorpcji w oleju napędowym do poziomu pozwalającego na wykorzystanie gazu koksowniczego do napędzania silnika spalinowego.

EN

Coke oven gas is a by-product of coal coking. Its yield in the coking process of around 17% and composition (on average 50% H2 , 25% CH4 , 10% CO, 3–4% light aliphatic hydrocarbons) makes it a very important energy source. Moreover, the possibility of its application can be extended to the petrochemical and fertilizer industries (synthesis of methanol, ammonia, OXO synthesis) to produce hydrogen or even for use as a fuel to power internal combustion engines. The presence of components such as sulfur compounds (H2 S, COS, mercaptans, etc.) and naphthalene limit the application of coke oven gas. This paper presents the results of deep desulphurisation and napthalene removal from coke oven gas. The studies of deep desulphurisation consisted of wasteless, pressurized absorption in an NaOH solution at ambient temperature. Experimentation showed the possibility of complete removal of H2 S and CH3 SH. However, it was impossible to remove other sulfur impurities (COS, CS2 ). This method, combined with an additional adsorption method of desulphurisation, can be applied to COG purification for its conversion to synthesis gas. Carbon dioxide present in coke oven gas at low concentrations would also cause the decrease of sorption capacity. The utilization of coke oven gas as a fuel for internal combustion engines is limited by the presence of naphthalene in the coke oven gas. Naphthalene itself is not a problem during the combustion of gaseous fuel, but it is harmful to the engine supply system. It can accumulate in pipes causing unstable engine operation. The paper presents the concept of deep naphtalene removal from coke oven gas through its absorption in diesel fuel. Diesel oil with absorbed naphtalene can be used as a feedstock for diesel engines. The studies showed the ability to remove naphthalene from COG by absorption in diesel fuel to a level enabling the use of the gas as a feedstock for internal combustion engines.

14

Chromatograficzne oznaczanie związków siarki w gazie koksowniczym

Chrubasik M., Zielińska-Nadolska I., Robak Z., Sobolewski A.

Karbo

|

2011

|

Nr 3

194--203

PL

Zaprezentowano metodykę analizy zawartości związków siarki w gazie koksowniczym z zastosowaniem techniki chromatografii gazowej. Próbka gazu jest pobierana do pojemnika typu Tedlar, a następnie transportowana do laboratorium w celu dalszych analiz. Badania próbek gazów z różnych koksowni prowadzono z wykorzystaniem aparatu GC wyposażonym w detektor PFPD. Pozwala on na oznaczenie śladowych ilości wszystkich związków siarki, nie tylko siarkowodoru. Z uwagi na śladowe zawartości analizowanych związków należy zwrócić uwagę na źródła potencjalnych błędów w celu uniknięcia wysokich względnych błędów oznaczenia mierzonych wartości. Dlatego należy zwrócić uwagę na każdy etap wykonywanych pomiarów, zwłaszcza pobieranie i transport próbki oraz wykonanie analizy.

EN

In the paper a method of sulphur compounds in coke-gas based determination with gas chromatography technique is described. Gas sample is collected into a Tedlar type bag and transported to the laboratory for further analysis. Our laboratory operates with GC equipped with PFPD (Pulse-Flame-Photometric-Detector) which enables determination of trace amounts of sulphur compounds. In order to avoid possible errors, care has to be taken at every stage of the method.

15

Względna szybkość reakcji/procesu w warunkach dynamicznych jako efekt transformacji krzywych TG/DTG w analizie termicznej

Mianowski A., Robak Z., Bigda R., Łabojko G.

Przemysł Chemiczny

|

2010

|

T. 89, nr 6

780-785

16

Badania właściwości produktów węglopochodnych otrzymywanych w krajowych koksowniach

Robak Z., Kordas T., Sobolewski A., Muzyka R., Pogoda M.

Przemysł Chemiczny

|

2010

|

T. 89, nr 6

824-829

17

Ocena właściwości użytkowych paków węglowych o różnych temperaturach punktu mięknienia

Muzyka R., Topolnicka T., Robak Z.

Karbo

|

2010

|

Nr 4

154-161

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu temperatury na wartości niektórych parametrów paku. Badania prowadzono dla dwóch próbek paków pochodzących z produkcji przemysłowej, różniących się temperaturami mięknienia. Badanymi parametrami były: zwilżalność opisana granicznym kątem zwilżania, napięcie powierzchniowe oraz współczynnik lepkości dynamicznej. Zaprezentowano metodyki wykonania poszczególnych badań oraz interpretację otrzymanych wyników. Badania tych parametrów stanowią propozycję rozszerzenia rutynowego zakresu analiz stosowanego do standardowej charakterystyki paków - spoiw i impregnatów.

EN

The results of studies of temperature influence for value some parameters of pitch have been presented. Studies were carried out for two samples of pitches from with industrial production with different softening point. Studied parameters were: wettability described by limiting angle of wetting, surface tension as well as coefficient of dynamic viscosity. Methodology of performance particular measurements have been showed and interpretation of received results. Studies of these parameters are the proposal of widening for routine range of analyses applied to standard profile for pitches - binders and impregnates.

18

Czy smoła koksownicza musi być produktem kłopotliwym?

Tomaszewicz G., Robak Z., Pilarczyk J.

Karbo

|

2010

|

Nr 3

122-129

PL

W stosunku do destylacji (CDS) opracowanie alternatywnej technologii przerobu smoły koksowniczej staje się aktualnie pilną potrzebą. Obserwuje się obecnie znaczne zmniejszenie popytu na smołę koksowniczą. Podążając za tą potrzebą przeprowadzono wstępne testy hydrokrakingu smoły koksowniczej. Celem badań było określenie możliwego do przeprowadzenia sposobu destrukcyjnego przetwórstwa tegoż surowca. W wyniku przeprowadzonych testów zaobserwowano zmniejszenie ilości oznaczanych wielocyklicznych węglowodorów aromatycznych w produkcie, dzięki czemu uzyskany produkt może stać się komponentem paliw opałowych, jak również surowcem do otrzymania lekkich węglowodorów aromatycznych, benzenu i jego homologów. W pracy przedstawiono uzasadnienie podjęcia badań w tym kierunku, przedstawiono wyniki wstępnych testów hydrokrakingu smoły.

EN

Development of a new, alternative to classical distillation (CTD), coal tar processing technology becomes an urgent necessity. One can observe a meaningful decrease in coal tar demand at present. Following the need preliminary tests of tar hydrocracking were performed. Defining of possible tar hydrocracking process was a main target to be examined. As a result of performed tests decrease of PAH content was observed in the product thanks to which the obtained product could become a component for combustible fuels and feedstock for light aromatic hydrocarbons, benzene and its homologues. The paper discuses justification of research undertaking towards this end and presents the results of preliminary tests of coal tar hydrocracking.

19

Mieszalnik paliw stałych

Wycisk A., Klimanek K., Robak J. A., Robak Z.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2009

|

Nr 4

136-137

PL

Przedstawiono konstrukcję mieszałnika do sporządzania mieszanek pałiw stałych z miałów, mułów węgłowych i biomasy. Dobre wymieszanie użytych komponentów pozwała otrzymać pałiwo dobrej jakości, o wysokim stopniu jednorodności. Potwierdzone to zostało badaniami sprawności mieszania w mieszałniku w różnych wariantach technicznych i warunkach eksploatacyjnych.

EN

A construction of mixer for preparation of sohd fuels mixtures from fine and slime coa!s and from biomass is presented. Good mixing of components permits to receive good quality fuel with a high degree of homogeneity. This was confirmed during investigations on mixing ef-ficiency in different technical and working conditions.

20

Obowiązki wynikające z wprowadzenia rozporządzenia REACH w zakładach koksowniczych

Robak Z., Kordas T., Sobolewski A.

Karbo

|

2008

|

Nr 3

126-133

PL

Zakład koksowniczy produkuje przede wszystkim koks, ale nie tylko. Każda koksownia to także całkiem spora fabryka chemiczna. Produktami ubocznymi przy otrzymywaniu koksu są lotne produkty koksowania: gaz koksowniczy, smoła i benzol koksowniczy oraz produkty dodatkowe otrzymywane podczas oczyszczania gazu m.in.: siarczan amonu, siarka, kwas siarkowy, w zależności od stosowanej w tym zakresie technologii. Ze względu na skalę produkcji koksu ilości produkowanych produktów ubocznych i dodatkowych są bardzo duże. Z chwilą wprowadzenia w życie systemu regulującego obrót chemikaliami na rynku europejskim REACH, na producentów koksu spadło wiele nowych obowiązków wynikających z tego rozporządzenia. Polscy producenci koksu podjęli przygotowania do ich wypełnienia. Rozpoczęto od podpisania Deklaracji Współdziałania, stanowiącej dokument zawiązujący konsorcjum polskich producentów koksu oraz nawiązano kontakt z przedstawicielami koksownictwa europejskiego w celu powołania konsorcjum wszystkich koksowni w UE.

EN

Coke plant produces first of all coke but not only. Every coke plant is also a quite considerable chemical factory. The volatile products of coal coking are by products received during coke production: coke - oven gas (COG), coal tar and crude benzol as well as additional products obtained during cleaning of COG such as: ammonium sulphate, sulphur, sulphuric acid depending on the applied technology. Because of big scale of coke production the quantities of produced by - products are very large. In effect of the REACH system introduction for regulation of chemicals turnover on European market many new duties for coke producers were imposed. Polish coke producers started works to meet the new requirements. Declaration of Cooperation of the Polish manufacturers of coke for domestic consortium organization has been signed and the contact with representatives of European coke producers was established to appoint consortium of all coking plants in EU.