Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Synthesis of Magnetic Materials from Natural Carbon Precursors ‒ a Review

100%

Zubrik A. , Lovas M. , Matik M. , Stefusova K. , Hredzak S.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

tom R. 15, nr 2

127--130

EN

Preparation methods, properties and utilization of magnetic materials based on natural carbon precursors are summarized in this short review. Magnetic material is defined as the composite material consist of carbon substance coming from natural precursor such as coal/biomass and magnetic substance. Various processes can be applied to prepare magnetic materials. Pyrolysis of the biomass/coal together with iron ions and coprecipitation of Fe2+/Fe3+ with charcoal are mostly used methods for synthesis of magnetic biochar. The pyrolysis is defined as a thermal degradation in the absence of oxygen, which converts a raw material into different reactive intermediate products: solid (char), liquid and gaseous products. Especially, microwave pyrolysis of natural materials with iron ions is one of the best techniques offering homogenous, rapid and energetically efficient heating system to produce magnetic material. After the synthesis, iron particles are incorporated to the pore carbon structure and can form (especially in thermal process) microparticles as well as nanosized particles with defined structure possessing magnetic properties, high pore volume and high specific surface area. Magnetic carbon is used mainly as an excellent sorbent material mainly for organic pollutants and heavy metals. Moreover, solid/liquid magnetic separation as a rapid and effective technique can be applied in removal of used magnetic biochar from aqueous solution after sorption process. After sorption and pre-concentration, the magnetic sorbent can be effectively regenerated e.g. by high temperature (organic pollutants such as azodyes, pesticides) and leaching methods (inorganic contaminates).

PL

W tym krótkim przeglądzie streszczono metody przygotowywania, właściwości i wykorzystanie materiałów magnetycznych opartych na maturalnych prekursorach węgla. Materiały magnetyczne są zdefiniowane jako materiał kompozytowy składający się z substancji węglowej pochodzących z naturalnych prekursorów takich jak węgiel/biomasa i substancji magnetycznej. Różne procesy mogą być zastosowane do przygotowania materiałów magnetycznych. Piroliza biomasy/węgla wraz z jonami żelaza i współstrąceniem Fe2+/Fe3+ z węglem drzewnym są najczęściej używanymi metodami syntezy magnetycznego biowęgla. Piroliza jest zdefiniowana jako rozkład termalny bez udziału tlenu, który przetwarza surowiec w różne reaktywne produkty pośrednie: stałe (karbonizat), płynne i gazowe produkty. Szczególnie piroliza mikrofalowa materiałów naturalnych z jonami żelaza jest jedną z najlepszych technik oferującą homogeniczny, szybki i energetycznie efektywny system ogrzewania do produkcji materiałów magnetycznych. Po syntezie, jony żelaza są włączane do struktury porowatej węgla i mogą tworzyć (szczególnie w procesach termicznych) mikrocząsteczki jak i nanocząsteczki o zdefiniowanej strukturze posiadające właściwości magnetyczne, dużą objętość porów i dużą powierzchnię właściwą. Węgiel magnetyczny jest używane głównie jako doskonały sorbent głównie dla organicznych zanieczyszczeń i metali ciężkich. Ponadto, magnetyczna separacja substancji stałych od ciekłych może być zastosowana jako szybka i efektywna technika usuwania zużytego biowęgla magnetycznego z roztworów wodnych po procesie sorpcji. Po sorpcji i wstępnej koncentracji, sorbent magnetyczny może być efektywnie zregenerowany np. za pomocą wysokiej temperatury (zanieczyszczenia organiczne takie jak barwniki azowe, pestycydy) i metodami ługowania (zanieczyszczenia nieorganiczne).

2

Application of Microwave Radiation at Coal Treatment Processes

100%

Dolinska S. , Znamenackova I. , Lovas M. , Cablikova L. , Hredzak S.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

tom R. 15, nr 2

73--78

EN

This article presents a new approach to evaluation of coal with implementation microwave extraction of powders. Coal is the most abundant hydrocarbon resource on earth; therefore coal structure should be well understood for its effective utilization. Coal is a heterogeneous aggregate formed of cross-linked molecular network organic components. Coal is also considered as an organic polymeric material, with some inorganic impurities. The study of coal structure presents numerous problems due to heterogeneity, non-crystalline and insolubility. The sample of brown coal was from Handlová locality in Slovakia. The microwave extraction of Handlová brown coal was realised in microwave oven with using non-polar solvent dichloromethane. The advantage of using microwave-assisted extraction for the coal sample is the reduction of extraction time. The optimized conditions can be applied for extraction with good recoveries and reproducibility. Microwave technology uses electromagnetic waves that pass through material and cause its molecules to oscillate, generating heat. In a microwave oven, the average temperature of the solvent can be at a significantly higher temperature than the atmospheric boiling point. This is due to the fact that the microwave power is dissipated over the whole volume of the solvent. The coal sample after microwave-assisted extraction was analysed by SEM/EDX, thermal analyses. TG and DTG curves confirmed the major mass loss in the coal sample after the extraction (55.9 %). This is related to the major content of the organic phase. It is not possible clearly specify the mechanism of aggregation of grains. In this process, there is a significant impact of particles of nano size. The identification of dichloromethane extract of brown coal after the microwave assisted extraction by GC-MS method confirmed the presence of various kinds of organic compounds. The existence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) was found.

PL

W artykule przedstawiono nowe podejście do ewaluacji węgla z użyciem mikrofalowej ekstrakcji proszków. Węgiel jest źródłem węglowodorów najczęściej występującym na Ziemi; z tego powodu struktura węgla powinna być dobrze zrozumiana w celu jego skutecznego wykorzystania. Węgiel jest niejednorodnym kruszywem utworzonym z sieci molekularnych wiązań składników organicznych. Węgiel jest także uważane za organiczny materiał polimerowy zawierający zanieczyszczenia nieorganiczne. Badanie struktury węgla sprawia wiele problemów ze względu na jego różnorodność, niekrystaliczność i nierozpuszczalność. Próbka węgla brunatnego pochodziła z rejonu Handlová na Słowacji. Ekstrakcja mikrofalowa węgla brunatnego z Handlová została przeprowadzona w piecu mikrofalowym z użyciem apolarnego rozpuszczalnika - dichlorometanu. Zaletą stosowania ekstrakcji mikrofalowej dla próbki węgla jest skrócenie czasu ekstrakcji. Zoptymalizowane warunki mogą być stosowane do ekstrakcji z dobrym wynikiem odzyskiwania i powtarzalności. Technologia mikrofalowa wykorzystuje fale elektromagnetyczne, które przechodzą przez materiał i powodują drgania oscylacyjne jego cząsteczek wytwarzając ciepło. W piecu mikrofalowym, średnia temperatura rozpuszczalnika może być znacznie wyższa niż temperatura wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym. Wynika to z tego, że moc mikrofal jest rozproszona w całej objętości rozpuszczalnika. Próbka węgla po ekstrakcji z użyciem mikrofal została przeanalizowana metodą SEM/EDX, analizą termiczną. Krzywe TG i DTG potwierdzają znaczącą utratę masy w próbce węgla po ekstrakcji (55,9%). Jest to związane z zawartością głównego składnika fazy organicznej. Nie jest możliwe jasne określenie mechanizmu agregacji ziaren. W tym procesie, znaczący wpływ mają cząstki rozmiarów nanometrowych. Identyfikacja ekstraktu dichlorometanu z węgla brunatnego po ekstrakcji mikrofalowej metodą GC-MS potwierdziła obecność różnych rodzajów związków organicznych. Stwierdzono występowanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA).

3

Utilization of Microwave Radiation at the Heating of Magnesite

100%

Znamenackova I. , Dolinska S. , Lovas M. , Hredzak S. , Dimitrakis G.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

tom R. 15, nr 1

175--182

EN

The paper deals with an influence of microwave energy on magnesite heatEng. The understanding of dielectric properties of heated materials predicts the running of microwave heatEng. The values of real and imaginary component of the complex dielectric permittivity of magnesite are described. The temperature distribution in the sample of magnesite during microwave heating was described by COMSOL Multiphysics programme. It followed the influence of microwave pretreatment on magnesite failure. The comminution process intensification of studied samples was evaluated by relative work index.

PL

W artykule przedstawiono wpływ energii mikrofalowej na ogrzewanie magnezytu. Ogrzewanie za pomocą mikrofal pozwala na zrozumienie właściwości dielektrycznych materiałów. Opisano wartości składowej rzeczywistej i urojonej złożonej przenikalności dielektrycznej magnezytu. Rozkład temperatury w próbce magnezytu podczas ogrzewania mikrofalowego opisano wykorzystując program COMSOL Multiphysics. Określono wpływ wstępnej obróbki mikrofalowej próbek na efekt rozdrabnianie magnezytu. Intensyfikację procesu rozdrabniania badanych próbek oceniono obliczając względny wskaźnik pracy.

4

Microwave energy in the processes of biomass treatment

86%

Lovas M. , Znamenackova I. , Dolinska S. , Matik M. , Hredzak S. , Sobek J. , Hajek M.

Inżynieria Mineralna

|

2013

|

tom R. 14, nr 2

137--140

EN

The extraction of biomass in microwave field offers advantages such as reduced processing costs, improved stability of products, the possibility to use less toxic solvents and decrease solvent consumption. The submitted contribution presents the results of microwave extraction of wheat straw waste. The sample of waste was characterized by thermal analysis. The content of the fatty acids in extract after microwave leaching of wheat straw in methanol was assayed by gas chromatography.

PL

Wykorzystanie mikrofal w procesie obróbki biomasy daje niewątpliwe korzyści w postaci zmniejszenia kosztów procesu, poprawienia stabilności właściwości produktów oraz możliwości wykorzystania mniej toksycznych rozpuszczalników oraz redukcji ich zużycia. Przedstawiono badania próbek biomasy w postaci odpadów ze słomy pszenicznej. Próbki zostały scharakteryzowane za pomocą analizy termicznej. Zawartość kwasów tłuszczowych po ekstrakcie w metanolu, po ługowaniu w polu mikrofal, zbadano w wykorzystaniem chromatografii gazowej.

5

Application of Microwave Energy in Waste Treatment

86%

Veres J. , Lovas M. , Hredzak S. , Zubrik A. , Dolinska S. , Skrinsky J.

Inżynieria Mineralna

|

2017

|

tom R. 18, nr 1

39--44

EN

Mining and metallurgy are the most dynamic industrial sectors in the world. Mining and metallurgical industrial activities are associated with huge environmental damages of soils, water and air due to the generation of a large number of hazardous wastes. Microwave metallurgy is a new metallurgy technology which has been developed recently and now is an attractive advanced inter-disciplinary field. Taking advantages of microwave heating, it is possible to develop new metallurgy technique and process, which cannot be realized under conventional heating method. The brief purpose of this contribution is to evaluate the viability of microwave energy in metallurgical waste treatment processes with reference to recycle possibility, the cost of mineral processing, efficiency of mineral extraction in order to optimize the whole process.

PL

Górnictwo i hutnictwo to najbardziej dynamicznie rozwijające się sektory przemysłowe na świecie. Działalność górnicza i hutnicza związane są z ogromnym zniszczeniem gleb, wód i powietrza spowodowanych wytwarzaniem dużej ilości odpadów niebezpiecznych. Wykorzystanie mikrofal to nowa technologia, która została ostatnio opracowana. Korzystając z mikrofal można opracować nowe techniki i procy metalurgiczne, zastępujące konwencjonalną metodę ogrzewania. Celem artykułu jest ocena możliwości zastosowania energii mikrofalowej w procesach przeróbki odpadów metalurgicznych. Oceniono skuteczność recyklingu, koszty przeróbki odpadów i jej efektywności.

6

Research on Pyrite Occurrence and Properties in Talc Ore with the Aim of Its Removal

86%

Hredzak S. , Matik M. , Lovas M. , Briancin J. , Stefusova K. , Zubrik A.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

tom R. 15, nr 2

23--28

EN

The contribution deals with piryte occurrence in talc ore from the Geremska Paloma deposit (Eastern Slovakia). Firstly, an applicability of talc in various industrial branches such as paper and rubber is introduced. Major producers of talc in the world e.g. China, India and USA as well as the development of talc exploitation in Slovakia are also described. According to data about reserves of talc ore the Gemerska Poloma deposit can be considered as the most significant in the Europe. Pyrite is main harmful mineral and it occurs above all in talc nearby its contact zone with magnesite bodies. The sample of talc ore polluted by pyrite was assayed with the aim to pyrite liberation and characterization. A lumpy ore (5–20 mm) was crushed to a grain size below 5 mm and classified. The individual grain sizes were subjected to float-sink analyses in bromoforme. Obtained products were weighted and analysed. Selected products were studied using XRD. An optical observation of lumpy ore showed, that pyrite grains attain a size of 0.5–6 mm. As to crushed ore iron and sulphur concentrate in the grain size classes of 0.5–3 mm, above all in 1–2 mm. The highest mass yield of pyrite concentrate into heavy product was attained in a class of 1–2 mm, namely 15 %. This product contains 44.62 % S and 37.06 % Fe followed by 3.14 % Mg, 2.45 % SiO2 and 0.76 % Ca. The highest grade of pyrite concentrate using float-sink analysis was achieved in the case of grain size 0.5–1 mm at a mass yield of 8.35 %. It contains 45.52 % S and 38.18 Fe. Moreover, chemical analysis of pyrite concentrate prepared by hand-picking (50.90 % S, 43.10 % Fe) proved an abundance of cobalt (1218 ppm), manganese (340 ppm), nickel (175 ppm) and arsenic (119 ppm).

PL

Praca ta opisuje występowanie pirytu w rudzie talku ze złoża Gemerska Poloma (wschodnia Słowacja). Po pierwsze, przedstawiono stosowanie talku w różnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł papierniczy i gumowy. Opisane zostały również: główni producenci talku na świecie tj. Chiny, Indie i USA, jak również rozwój eksploatacji talku na Słowacji. Według danych dotyczących zasobów rudy talku złoże Gemerska Poloma można uznać za najbardziej znaczące w Europie. Piryt jest głównym szkodliwym minerałem i występuje przede wszystkim w pobliżu talku w jego strefie kontaktu z organami magnezytowymi. Próbki rudy talku zanieczyszczonej pirytem badano w celu wyzwolenia i charakteryzacji pirytu. Grudkowata ruda (5-20mm) została zgnieciona do wielkości ziarna poniżej 5mm i sklasyfikowana. Poszczególne rozmiary ziarna poddano analizie unoszenia-tonięcia w bromoforme. Otrzymane produkty zważono i poddano analizie. Wybrane produkty badano stosując metodę XRD. Optyczna obserwacja grudkowatej rudy wykazała, że ziarna pirytu osiągają wielkość 0,5-6mm. W przypadku pokruszonej rudy żelazo i siarka koncentruje się w ziarnach o klasach wielkości 0,5-3mm, przede wszystkim w 1-2mm. Najwyższa wydajność masy koncentratu pirytu w ciężkim produkcie uzyskana została w klasie 1-2mm, to znaczy 15%. Produkt zawiera 44.62% 37.06% S i Fe, następnie 3,14% Mg, 2,45% SiO2 i 0,76% Ca. Najwyższy stopień czystości koncentratu pirytu, stosując analizę typu unoszenia-tonięcia został osiągnięty w przypadku wielkości ziarna 0,5-1mm, przy masowej wydajnością 8,35%. Zawiera 45,52% S i 38,18% Fe. Co więcej, analiza chemiczna koncentratu pirytu przygotowany przez zbiór ręczny (50,90% S, 43,10% Fe) wykazała obfitość kobaltu (1218ppm), manganu (340ppm), niklu (175ppm) i arsenu (119ppm).

7

Activation Energy of Rape Residue

86%

Znamenackova I. , Hredzak S. , Cablik V. , Cablikova L. , Hlavata M. , Dolinska S. , Lovas M.

Inżynieria Mineralna

|

2015

|

tom R. 16, nr 2

155--160

EN

Thermal analysis describes the changes of physical and chemical properties of materials depending on increasing temperature. Thermogravimetric analysis of rape residue sample has been carried in inert atmosphere. The samples were heated over a range of temperatures that includes the entire range of pyrolysis with three different heating rates of 5, 10 and 15°C min-1. Thermogravimetric (TG) curves were obtained from experimental data. The results obtained from thermal decomposition process indicate that there are main stages such as dehydration, active and passive pyrolysis. The first region from 50°C is related to the extraction of moisture and adsorbed water in samples. The main pyrolysis process proceeds in a range from approximately 250 to 450°C. The activation energy values as a function of the extent of conversion for the pyrolysis process of rape residue have been calculated by means of the Flynn– Wall–Ozawa method. The activation energy for the pyrolysis of rape residue was 99–189 kJ.mol-1 in the conversion range of 0.2–0.8. The average activation energy calculated by this method was 142 kJ.mol-1.

PL

Analiza termiczna wykazała zmiany właściwości fizycznych oraz chemicznych materiałów w zależności od wzrostu temperatury. Analizę termograwimetryczną próbek odpadów rzepaku przeprowadzono w atmosferze gazów obojętnych. Próbki były podgrzane w różnym zakresie temperatur, który zawierał cały zakres pirolizy z trzema różnymi prędkościami ogrzewania wynoszącymi 5, 10 oraz 15°C min-1. Krzywe termograwimetru (TG) otrzymano z danych eksperymentalnych. Wyniki uzyskane z termicznej dekompozycji wskazują na istnienie głównych faz takich jak dehydratacja, aktywna i pasywna piroliza. Pierwszy proces zachodzi w okolicy 50°C, występuje wtedy parowanie wilgoci i wody z próbek. Główny proces pirolizy zachodzi w zakresie od ok. 250°C do 450°C. Wartości energii aktywacji jako przedłużenie właściwości konwersji procesu pirolizy resztek rzepy zostały obliczone metodą Flynn-Wall-Ozawa. Energia aktywacji dla pirolizy odpadów rzepaku wyniosła 99–189 kJ.mol-1 w zakresie konwersji od 0,2–0,8. Średnia energia aktywacji obliczona tą metodą wyniosła 142 kJ.mol-1.

8

Separability of Calcined Magnesite Fines in Magnetic Field

86%

Hredzak S. , Matik M. , Lovas M. , Znamenackova I. , Stefusova K. , Zubrik A.

Inżynieria Mineralna

|

2015

|

tom R. 16, nr 2

183--188

EN

Magnesite belongs to the most significant minerals of Slovakia. According to various statistical reviews Slovakia is in 4th–6th place in the world and its share ranges 2.25–3.63 % of total world production (Reichl et al., 2015; Brown et al., 2015). Magnesite occurs in the belt from Lucenec to Kosice (south of central–east Slovakia) in the form of Fe-variety called breunnerite (commonly 10–30%, but also 8–17% or 5–50% FeCO3), i.e. ferroan magnesite (Mg0.9-0.7Fe0.1-0.3)CO3 usually containing about 9% FeO (Šalát and Ončáková, 1966). As to CaO/SiO2 ratio (modulus C/S >2 or < 2), the both technological magnesite types, namely limy and silica ones occur. For this reason the research on magnesite and magnesia upgrading is focused on calcium and silica reduction. It is also important to observe behaviour of iron in separation process. So, the contribution deals with the magnetic separability determination of calcined magnesite ore fines from the Mútnik deposit (silica type). The content of fines –0.5mm can attain 25–30%. The behaviour of this material in high gradient magnetic field of separator was studied on the basis of magnetic fractions analysis and mass yields. The product of best quality with the content of 81.91% MgO at a mass yield of 82.77% and MgO recovery of 89.19% was won at the induction of 0.06T. An enhancement of magnetic field induction resulted in mass yield growing, recoveries increasing of all components into magnetic product and finally, in its gradual contamination by gangue components. So, a magnetic product with the MgO content of 79.98% at a mass yield of 91.07% and MgO recovery of 95.81% was prepared at the highest induction, i.e. 0.45T. Magnetic separability analysis with regards to feed quality into separation enables to preset the suitable induction of field to achieve the required quality of separation products.

PL

Magnezyt jest jednym z najbardziej znaczących minerałów na Słowacji. Według różnych przeglądów statystycznych, Słowacja jest uwzględniania między czwartym a szóstym miejscem na świecie w produkcji magnezytu, a jej udziały wahają się od 2,25–3,63% całkowitej produkcji światowej (Reichl in., 2015; Brown i in., 2015). Magnezyt występuje w pasie od Lucenec do Kosic (południe centralno-wschodniej Słowacji) w formie odmiany metalu zwanej breunerytem (zazwyczaj 10–30%, lecz również 8–17% lub 5–50% FeCO3) tj. ferromagnetyku (Mg0.9–0.7Fe0.1–0.3)CO3 , zazwyczaj zawierającego około 9% FeO (Šalát i Ončáková, 1966). Co się tyczy proporcji Ca0/SiO2 (zmienna C/S > 2 lub < 2), to obecne są oba typy technologiczne magnezytu, mianowicie wapno i krzemionka. Z tego powodu badania nad ulepszeniem magnezytu i magnezji opierają się głównie na redukcji wapna i krzemionki. Obserwuje się także zachowanie żelaza w procesie separacji. Praca traktuje o określeniu efektywności separacji magnetycznej drobnych klas ziarnowych z prażonego magnezytu ze złoża Mútnik (typ krzemionki). Zawartość miału w klasie -0,5mm może osiągać 25–30%. Badania przeprowadzono w separatorze o wysokim natężeniu pola magnetycznego. Produkt najwyższej jakości zawierał 81,91% MgO przy wydajności masowej 82,77% , uzysk MgO w wysokości 89,19% był otrzymany przy natężeniu pola magnetycznego na poziomie 0,06T. Zwiększenie indukcji pola magnetycznego spowodowało wzrost wydajności masowej, zwiększenie odzysku związków, niestety również stopniowy wzrost zanieczyszczenia składnikami skały płonnej. Zatem produkt magnetyczny zawierający MgO w ilości 79,98% przy wydajności masowej 91,07%, z uzyskiem MgO na poziomie 95,81% został uzyskany przy najwyższym natężeniu pola 0,45T. Analiza właściwości magnetycznych surowca przeznaczonego do separacji pozwala na wcześniejsze ustalenie odpowiedniej indukcji pola w celu otrzymania wymaganej jakości rozdzielanych produktów.