Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The mineral sequestration of CO2 with the use of fly ash from the co-combustion of coal and biomass

Uliasz-Bocheńczyk A., Pawluk A., Pyzalski M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 4

143--155

EN

As a result of energy production processes, the power industry is the largest source of CO2 emissions in Poland. Emissions from the energy sector accounted for 52.37% (162 689.57 kt) of the total emissions in 2015, which was estimated at 310.64 million tons of CO2. In recent years, the tightening of regulations on the use of renewable energy sources has resulted in an increased amount of biomass used in the professional energy industry. This is due to the fact that the CO2 emissions from biomass combustion are not included in the total emissions from the combustion of fuels, resulting in the zero-emission factor for biomass. At the same time, according to the hierarchy of waste management methods, recycling is the preferred option for the management of by-products generated during energy production. The fly ashes resulting from the biomass combustion in pulverized boilers (which, due to their chemical composition, can be classified as silicate ash) were subjected to analysis. These ashes can be classified as waste 10 01 17 – fly ash from co-firing other than mentioned in 10 01 16 according to the Regulation of the Minister of the Environment of December 9, 2014 on waste catalogues. The maximum theoretical carbon dioxide binding capacity for the analyzed fly ashes resulting from the co-combustion of biomass is 8.03%. The phase composition analysis of the fly ashes subjected to carbonation process has shown, in addition to the components identified in pure fly ash samples (SiO2, mullite), the presence of calcium carbonate − calcite − the primary product of the carbonation process, as indicated by the results of both X-ray and thermogravimetric analysis. The degree of carbonation has been determined based on the analysis of the results of the phase composition of fly ash resulting from the co-firing of biomass and bituminous coal. The calculated degree of carbonation amounted to 1.51%. The carbonation process is also confirmed by the lowered pH of the water extracts, decreasing from 11.96 for pure ashes to 8.7 for CO2 treated fly ashes. In addition, the carbonation process has reduced the leaching of pollutants, most notably chlorides, sulphates, and potassium.

PL

W wyniku procesów produkcji energii, energetyka zawodowa w Polsce jest największym źródłem emisji CO2 w Polsce. Emisja z energetyki stanowiła w 2015 roku 52,37% (162 689,57 kt) całkowitej emisji, która była szacowna na 310.64 milionów ton CO2. W ostatnich latach, wraz z zaostrzeniem przepisów dotyczących wykorzystania odnawialnych źródeł energii, zwiększyła się ilość stosowanej w energetyce zawodowej biomasy, ponieważ emisja CO2 ze spalania biomasy nie jest wliczana do sumy emisji ze spalania paliw, co jest równoważne stosowaniu zerowego wskaźnika emisji. Zarazem w procesach produkcji energii powstają uboczne produkty, które powinny być zgodnie z hierarchią metod postępowania z odpadami przede wszystkim poddane odzyskowi. Badaniom poddano popioły ze spalania biomasy w kotłach pyłowych, które ze względu na skład chemiczny można zaliczyć do popiołów krzemianowych. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów, popioły te można zaklasyfikować jako odpad 10 01 17 – popioły lotne ze współspalania inne niż wymienione w 10 01 16. Maksymalna teoretyczna pojemność związania ditlenku węgla dla analizowanych popiołów ze współspalania biomasy wynosi 8,03%. Badania składów fazowych popiołów poddanych karbonatyzacji wykazały, oprócz składników zidentyfikowanych w czystych popiołach (SiO2, mullit), również obecność węglanu wapnia – kalcytu – podstawowego produktu procesu karbonatyzacji, na co wskazują wyniki badań wykonanych zarówno metodą rentgenograficzną jak i termograwimetryczną. Na podstawie analizy wyników badań składów fazowych popiołów lotnych ze współspalania biomasy z węglem kamiennym określono stopień karbonatyzacji. Obliczony stopień karbonatyzacji wyniósł 1,51%. Zachodzenie procesu karbonatyzacji potwierdza również obniżenie wartości pH wyciągów wodnych badanych popiołów, która uległa redukcji z 11,96 dla czystych oraz do wartości 8,7 dla popiołów poddanych działaniu CO2. Proces karbonatyzacji wpłynął również na obniżenie wymywalności zanieczyszczeń, przede wszystkim chlorków, siarczanów i potasu.

2

Charakterystyka popiołów ze spalania biomasy w kotłach fluidalnych

Uliasz-Bocheńczyk A., Pawluk A., Pyzalski M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2016

|

T. 32, z. 3

149--162

PL

Energetyka zawodowa w zakresie wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych wykorzystuje przede wszystkim biomasę, która jest stosowana jako paliwo podstawowe lub w procesie współspalania z węglem. Tak jak w przypadku węgla również przy wykorzystaniu biomasy w energetyce zawodowej powstają uboczne produkty spalania, przede wszystkim w postaci popiołów lotnych. Produkty te różnią się znacząco od tych pozyskanych ze spalania węgla. O ich właściwościach decyduje przede wszystkim rodzaj spalanej biomasy i typ kotła. Ze względu na coraz większy nacisk związany z wykorzystaniem energii ze źródeł odnawialnych, wynikający z wymogów Polityki Energetycznej Polski oraz z przepisów UE, powstaje coraz więcej tego typu odpadów. Popioły ze współspalania biomasy są materiałem stosunkowo dobrze scharakteryzowanym, szczególnie z kotłów konwencjonalnych. Uboczne produkty spalania biomasy są odpadami, które ze względu na właściwości mają ograniczone możliwości wykorzystania gospodarczego. Szczególnie problematyczne są popioły ze spalania w kotłach fluidalnych. W artykule przedstawiono wyniki badań podstawowych właściwości trzech popiołów ze spalania biomasy w kotłach fluidalnych oraz jednego – porównawczo – ze współspalania biomasy z węglem kamiennym w kotle pyłowym przy zastosowaniu tego samego rodzaju biopaliwa. [...]

EN

When it comes to the production of energy from renewable sources, biomass is the main fuel, burned directly or co-fired with coal, used in the professional power industry. As in the case of coal, the use of biomass in the professional power industry is accompanied by the generation of by-products of the combustion process, primarily in the form of fly ash. These wastes significantly differ from those resulting from coal combustion. Their properties depend primarily on the burned biomass and boiler type. Due to the growing pressure on the use of energy from renewable sources resulting from the Energy Policy of Poland and the requirements imposed by the EU, more and more by-products are produced. Ashes from the co-firing of biomass are relatively well studied, especially when it comes to those resulting from the combustion in conventional boilers. The by-products of biomass combustion are of limited economic use due to their specific characteristics. The ashes resulting from the combustion in fluidized bed boilers are particularly problematic. The paper presents the research results on the basic properties of the three ashes generated from the combustion of biomass in fluidized bed boilers and one ash resulting from the co-firing of biomass with coal in pulverized coal boiler for the same biofuel type. [...]

3

Wpływ warunków syntezy i stosunku molowego Al2O3/Fe2O3 na rodzaj powstających glinożelazianów wapnia

Pyzalski M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 3

266--273

PL

Niniejsza praca dotyczy wpływu stosunku molowego Al2O3/Fe2O3 (A/F), wykraczającego poza graniczny skład C6A2F w kierunku faz bogatszych w Al2O3, na rodzaj i ilość powstających glinożelazianów wapnia. W pracy uwzględniono także wpływ warunków syntezy na skład glinożelazianów wapnia. Autor wykazał, że wzrost stosunku A/F powyżej jedności powoduje powstawanie, oprócz glinożelazianów wapnia, innych faz krystalicznych, tj. C12A7 i C3A. Stwierdzono, że proces powolnego chłodzenia zestawów charakteryzujących się stosunkiem A/F poniżej 0,58 sprzyja powstawaniu wyłącznie faz glinożelazianów wapnia. Powyżej tego stosunku zaobserwowano występowanie zróżnicowanej zawartości faz C12A7 i C3A. Proces gwałtownego chłodzenia zestawów charakteryzujących się stosunkiem molowym A/F około 4 sprzyja powstawaniu jednej fazy o zmiennym składzie chemicznym, zaś powyżej 4 tworzą się glinożelaziany wapnia w postaci szkła. Z badań wynika również, że wraz ze spadkiem stosunku molowego A/F stopów obserwuje się zmniejszenie objętości komórki elementarnej.

EN

The present study concerns with the influence of Al2O3/Fe2O3 (A/F) molar ratios exceeding the borderline composition of C6A2F and tending towards phases with higher Al2O3 content on the type and diversity of calcium aluminoferrites formed. The conditions of synthesis are also taken into account. The author demonstrated that for A/F ratios higher than one the additional, crystalline phases such as C12A7 and C3A are formed in addition to calcium aluminoferrites. It was determined that a low cooling rate of systems with an A/F value below 0.58 favours the exclusive formation of calcium aluminoferrites. Above this value, various concentrations of C12A7 and C3A phases are observed. Rapid cooling of systems with A/F values equal to ca 4 results in the formation of a single phase with varying chemical composition; above this value, glassy calcium aluminoferrites are formed. The investigations also indicated that a decrease in the A/F molar ratio of alloys is followed by a decrease in the volume of the unit cell.

4

Wpływ glinianowej fazy szklistej na przemianę polimorficzną β-C2S w γ-C2S

Pyzalski M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

393--400

PL

Proces polimorficznego samorozpadu ortokrzemianu wapnia stanowi podstawę kompleksowej metody produkcji tlenku glinu przy jednoczesnej produkcji wysokoalitowego cementu portlandzkiego metodą opracowaną przez prof. dr inż. Jerzego Grzymka. W pracy wyjaśniono wpływ ilości fazy szklistej pochodzącej od fazy glinianowej (C12A7), a także procesu chłodzenia na przebieg polimorficznej przemiany β-C2S w γ-C2S. Wykazano, że ilość fazy glinianowej wpływa zarówno na proces stabilizacji przemiany polimorficznej β-C2S w γ-C2S, jak i na temperaturę przemiany α’L-C2S w β-C2S. Z występowaniem fazy glinianowej łączy się również wzrost szybkości procesu samorozpadowej przemiany polimorficznej ortokrzemianu wpnia.

EN

The process of polymorphic self-desintegration of calcium orthosilicate is a known phenomenon, and is the basis of the comprehensive method developed by Grzymek which comprises simultaneous production of aluminium oxide and high-alite Portland cement. In the paper the influence of the quantity of glassy phase, coming from aluminate phase (C12A7), and the course of cooling process on the polymorphic transition of β-C2S to γ-C2S was studied. It is indicated that the changeable quantity of aluminate phase influences both the stabilization of β-C2S to γ-C2S polymorphic transition, and the temperature changes of α’L-C2S to β-C2S transitions. The presence of the aluminate phase also leads to acceleration of self-desintegration based on the polymorphic transition of calcium orthosilicate.

5

Odmiany polimorficzne CaCO3 jako produkt karbonatyzacji zaczynów cementowych

Uliasz-Bocheńczyk A., Gawlicki M., Mokrzycki E., Pyzalski M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2013

|

T. 29, z. 2

79--88

PL

Zaczyny cementowe stosowane w technologiach wiertniczych wykorzystywanych w geologicznym składowaniu CO2 będą ulegać intensywnej karbonatyzacji. Ditlenek węgla powodujący korozję węglanową lub kwasowo-węglanową zaczynu cementowego reaguje przede wszystkim z portlandytem Ca(OH)2, stanowiącym obok uwodnionych krzemianów wapnia C-S-H główny produkt reakcji z wodą podstawowych składników cementu, alitu i belitu. Węglan wapnia powstający w wyniku reakcji CO2 z Ca(OH)2 może występować we wszystkich trzech odmianach polimorficznych CaCO3, jako kalcyt, aragonit i vateryt. Potwierdziły to badania próbek pobranych z otworów wykonanych w celu intensyfikacji wydobycia ropy naftowej przy użyciu CO2 (Carem i in. 2006, 2007; Scherer, Huet 2009). Prawdopodobnie jako pierwszy powstaje vateryt, który następnie przechodzi w kalcyt. Aragonit pojawia się zazwyczaj jako faza przejściowa (Kurdowski 2010). W artykule przedstawiono wyniki badań składów fazowych zaczynów cementowych, które mogą być użyte w pracach wiertniczych wykonywanych w celu geologicznego składowania CO2. W zaczynach stwierdzono równoczesne występowanie obok siebie różnych odmian polimorficznych węglanu wapnia. Zaczyny pozostające w kontakcie z solanką i ditlenkiem węgla wykazywały oprócz kalcytu, aragonitu i vaterytu, również obecność faz będących produktami korozji chlorkowej zaczynu cementowego.

EN

Cement grouts used in drilling technologies applied in the geological storage of CO2 undergo intense carbonization. Carbon dioxide, which causes carbonate or acid-carbonate corrosion of a cement grout, reacts mainly with portlandite Ca(OH)2 which is, along with hydrate calcium silicate C-S-H, a main product of basic cement components’ (alite and belite) reactions with water. Calcium carbonate formed as a result of the CO2 and Ca(OH)2 reaction may occur in the three polymorphic varieties of CaCO3 – calcite, aragonite, and vaterite. This has been proven by testing on samples taken from drilling holes made to intensify the output of rock oil through the use of CO2 (Carem et al. 2006, 2007; Scherer, Huet 2009). It is probable that the vaterite is formed in the first plate and then transforms into calcite. Aragonite is usually a transitional phase (Kurdowski 2010). The article shows the results of research on cement grouts’ phase compositions which may be applied to drilling works for the geological storage of CO2. It has been proven that different polymorphic varieties of calcium carbonate occur simultaneously in cement grouts. The grout coming into contact with leach and carbon dioxide reveals not only the presence of calcite, aragonite, and vaterite but also some phases which are the products of cement grout chloride corrosion.

6

Metody ekstrakcji chemicznej i Rietvelda w badaniach zawartości szkła w krzemionkowych popiołach lotnych

Tkaczewska E., Pyzalski M., Małolepszy J.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 2

171-175

PL

Praca przedstawia wyniki badań zawartości szkła w krzemionkowych popiołach lotnych z wykorzystaniem metody ekstrakcji chemicznej w 1% roztworze kwasu fluorowodorowego oraz metody Rietvelda. Analiza fazowa metodą Rietvelda wskazuje na dominację szkła na poziomie 71-85%. Udział szkła oznaczony metodą ekstrakcji waha się w granicach 41-73%. Pod wpływem działania HF szkło w popiołach lotnych nie rozpuszcza się całkowicie. Ekstrakcja 1% roztworem HF prowadzi do rozpuszczenia w popiołach również fazy krystaliczne - kwarc i mullit. Wyekstrahowane popioły o uziarnieniu 0-16 μm charakteryzują się mniejszym udziałem kwarcu β w stosunku do próbek wyjściowych, co wiąże się z obecnością w tych popiołach głównie amorficznej formy krzemionki. Wzrost udział mullitu w ługowanych popiołach tłumaczy się mniejszą rozpuszczalnością tego składnika w 1% roztworze HF w porównaniu z krystalicznym kwarcem i szkłem. Wyniki badań wskazują na zmienną budowę i właściwości szkła występującego w popiołach, co jest zgodne z wcześniejszymi wynikami badań.

EN

In this paper, a glass content in siliceous fly ashes was investigated by chemical treatment with the 1% HF solution, and the Rietvield quantitative analysis. The glass content in fly ashes determined with the Rietvield analysis was 71-85%, whereas the chemical method indicated 41-73%. The HF solution dissolves glass partially from fly ashes. Treatment with the 1% HF solution removes also the crystalline phases such as mullite and β-quartz. After chemical treatment, the 0-16 μm fly ashes indicated lower amount of β-quartz in comparison to the initial samples. It is attributed to the presence mainly of amorphous silicon dioxide in these fly ashes. The increase of mullite content in the fly ash samples after treatment with the 1% HF solution is connected with the smallest solubility of mullite in comparison to crystalline quartz and glass. The results confirm variable structure and properties of glass included within the fly ashes, agreeing with the early investigations.