Cząstki węglowe w popiołach lotnych ze spalania węgla z polskich złóż

Abstract

Streszczenie Niespalona substancja organiczna w popiołach lotnych występuje najczęściej w formie ziaren masywnych lub porowatych, niekiedy przyjmujących postać cenosfer. W badanych popiołach lotnych ze spalania węgli brunatnych i kamiennych pochodzących z elektrowni cieplnych stwierdzono występowanie mikrocząstek należących do następujących grup: glinokrzemiany (kwarc, mulit), tlenki żelaza, węglany oraz niespalona substancja organiczna. Substancja organiczna w badanych próbkach występuje w ilości 3,6–9,5%. Cząstki węglowe wykazują duże zróżnicowanie zarówno pod względem wielkości jak i morfologii. Ich wielkość waha się w przedziale od kilku μm do około 1 mm. Można wyróżnić kilka form ich występowania. Są to formy sferyczne porowate cienkościenne i grubościenne. Ponadto niespalona substancja organiczna tworzy nieregularne ziarna porowate, których ścianki są o zmiennej grubości. W badanych próbkach występuje również substancja organiczna inertynitowa w formie fuzynitu wykazującego strukturę komórkową lub niekiedy są to formy masywne lub zwarte. Częstą formą występowania substancji organicznej w badanych popiołach lotnych są cząstki detrytyczne o wymiarach poniżej 10 μm. Występują również cząstki węglowe zawierające domieszki mineralne. W przypadku, gdy ilość substancji mineralnej przekracza 50%, cząstki te klasyfikowane są jako mineralne. W celach dokumentacyjnych oraz do określenia porowatości wykonano zdjęcia mikroskopowe obserwowanych cząstek węglowych. Porowatość określono stosując komputerową analizę obrazu poprzez binaryzację i progowanie odcieni szarości. Dla struktur porowatych obliczono współczynnik porowatości jako iloraz wartości powierzchni zajmowanej przez pory do powierzchni substancji węglowej, w obrębie której występują pory. Wielkość ta jest największa dla ziaren cienkościennych o kształcie nieregularnym oraz cenosfer i osiąga wartości powyżej 80%, maksymalnie 87%. Współczynnik porowatości dla cząstek o podobnym kształcie ale grubościennych osiąga wartości od powyżej 50 do 79%, co jest pomierzoną wartością maksymalną. Dla struktur typu fusinoid/solid porowatość wynosi od kilku do 80%.

Petrographic Characteristics of Coal Gasification and Combustion by-Products from High Volatile Bituminous Coal

“…Microcline and anhydrite were found in the coal ash, whereas albite and periclase were present in the ash from char. The composition and share of individual components in the tested fly ash differed significantly from those in the ash generated in other installations [32,[62][63][64]. In particular, the examined ashes lacked spherical iron spinels and contained significant amounts of organic matter.…”

Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

“…In general, bottom ashes, left as residue after the combustion process (e.g., Goldsztejn 2007; Chomiak 2020a), are less frequently investigated than fly ash which is relatively more harmful to the environment (e.g., Galos and Uliasz-Bocheńczyk 2005;Misiak 2015;Wagner et al 2019). The rule is that as the temperature rises, the ash loses organic matter and gains mineral matter (e.g., Kolovos et al 2002;Filippidis et al 1996).…”

“…Burning large amounts of lignite (and similar amounts of hard coal) produces large amounts of both fly ash and bottom ash. In general, ash chemistry is of great importance in many aspects of lignite (and hard coal) exploitation, combustion, and ash utilization, including environmental protection (e.g., Filippidis et al 1996;Vassilev et al 1997;Ratajczak et al 1999;Ward 2002;Galos and Uliasz-Bocheńczyk 2005;Carmona and Ward 2008;Markič and Sachsenhofer 2010;Misiak 2015;Karayiğit et al 2019;Oskay et al 2019;Životić et al 2019;and references therein). In Poland, fly ash is analyzed for critical elements content in lignite intended for the production of 'clean energy' (Bielowicz 2016;Wagner et al 2019) and/or its utilization (Galos and Uliasz-Bocheńczyk 2005; Uliasz-Bocheńczyk 2011), while bottom ash obtained in the laboratory is studied for purposes of environmental protection, including human health (Goldsztejn 2007;Bielowicz 2013).…”

Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

“…Because of this fact, attempts have been made for years to classify the morphological forms of unburned organic matter. The literature on this subject is very extensive (Misz 2002;Lester et al 2010;Misiak 2015). As massive forms disappear with increasing burnout, porous forms with a strongly developed surface are dominant in the coal combustion by-products (Figure 4c).…”