Streszczenie Rtęć dość powszechnie występuje zarówno w węglu brunatnym, jak i kamiennym. Uważa się, że w substancji mineralnej węgla powiązana jest ona głównie z pirytem, a w substancji organicznej z grupami tiolowymi. Niemniej jednak spotykane są również węgle, w których rtęć w znacznych ilościach powiązana jest z węglanami i krzemianami. Można by zatem oczekiwać, że ilość występującej w węglu rtęci powinna być skorelowana z zawartością substancji mineralnej czy zawartością popiołu. Jednak w literaturze informacje na temat takiej korelacji są sprzeczne. W niektórych pracach stwierdzono, że rosnącej zawartości popiołu towarzyszy zwiększona zawartość rtęci, natomiast w innych taka prawidłowość nie była obserwowana. Celem pracy było wyjaśnienie powiązania między występowaniem rtęci i siarki w substancji mineralnej polskich węgli kamiennych. W tym celu przebadano populację odpadów z procesu wzbogacania węgli kamiennych, charakteryzujących się relatywnie niską zawartością substancji organicznej. Wyjaśnienie sposobu powiązania rtęci i siarki w substancji mineralnej posiada nie tylko aspekt poznawczy, ale może być też wykorzystane dla optymalizacji procesów usuwania rtęci z węgla, jak też może być pomocne dla opracowania i udoskonalenia aktualnie stosowanych metod zagos-podarowania odpadów górniczych. Badane odpady charakteryzowaly się zróżnicowaną zawartością rtęci w zakresie od 55 do 249 μg/kg (w przeliczeniu na stan suchy). Dla 9 spośród 14 rozpatrywanych przypadków zawartość rtęci w odpadach była wyższa niż w surowym urobku węglowym, a w pozostalych przypadkach zawartość ta była nieznacznie niższa. Analizując poszczególne operacje wzbogacania nie można sformułować zasadniczych wniosków co do występowania rtęci w odpadach. Dla każdej z analizowanych operacji wzbogacania występują zarówno odpady o niższej, jak i wyższej zawartości rtęci. Odnotowano natomiast, że zawartość rtęci w odpadach dla różnych kopalń może się dość zasadniczo różnić. Przykładowo, dla jednej z rozpatrywanych kopalń wszystkie odpady charakteryzowały się niską zawartością rtęci, podczas gdy dla innej – bardzo wysoką. Wiązać to należy z różną naturą surowego węgla z tych kopalń. Analiza statystyczna wykazała, że zawartość rtęci w odpadach istotnie skorelowana jest z zawartością siarki pirytowej, całkowitej i siarczanowej, przy czym najwyższy współczynnik determinacji R2 uzyskano dla siarki pirytowej. W świetle uzyskanych wyników można więc wnioskować, że występowanie rtęci i pirytu w substancji mineralnej badanych węgli kamiennych jest wzajemnie ze sobą powiązane. Brak istotnej korelacji z występowaniem rtęci w odpadach stwierdzono dla substancji mineralnej i popiołu. Tłumaczyć to można występowaniem rtęci w substancji mineralnej w powiązaniu nie tylko z pirytem, ale także z innymi jej składnikami, których udział może być zróżnicowany. Stwierdzono ponadto, że w przypadkach odpadów zawierających znacznie więcej rtęci niż wyjściowy urobek węglowy (powyżej 40 μg/kg), odpady te posiadały jednocześnie wysoką zawartość siarki pirytowej (powyżej 0,30%). Dla takich węgli należy więc oczekiwać skutecznej redukcji zawartości rtęci w węglu w efekcie jego wzbogacania.
During the cokemaking process, a significant amount of mercury occurring in a coal blend is released to the atmosphere. One of the ways of reducing this emission is to reduce mercury content in a coal blend. This could be obtained through the coal washing process. The optimization of this process requires the knowledge of mercury occurrence in coal, especially in its inorganic constituents. A qualitative analysis of mercury occurrence in the inorganic constituents of Polish coking coals was performed using an electron probe microanalyzer (EPMA). For that purpose, selected samples of rejects and middling products derived from the washing process in dense media separators and jig concentrators were examined. The obtained results have confirmed a strong connection between mercury occurrence and the presence of sulfides (pyrite, marcasite, and chalcopyrite) in Polish coking coals. Significant amounts of mercury were also noticed for barite, siderite, and aluminosilicates. The highest value of mercury content, at the level of 0.100%, was obtained for marcasite. For the analyzed coals, the effectiveness of mercury removal in the washing process was determined by the forms of pyrite occurring in coal. The highest values of effectiveness of mercury removal were obtained in the case of coals for which the large framboidal pyrite aggregates with chalcopyrite overgrowths were noticed. It was also found that middling products were characterized by the occurrence of the Hg-rich overgrowths of pyrite on organic matter. To achieve a significant reduction in mercury content in clean coal, it is necessary to develop an effective method of removing this form of pyrite from hard coal.
Mercury is characterized by highly toxic properties. The natural biogeochemical cycle of mercury occurs in the environment, which results in the fact that even a small amount of mercury emitted to the environment is a potential threat to human health. The process of coal combustion is one of the main sources of anthropogenic mercury emissions. For this reason, on 31 July 2017 the European Commission has adopted the mercury emission standards for large combustion plants. The issue of mercury emissions is particularly important for Poland. Forecasts concerning energy consumption in Poland show that coal will be the main source for energy production in the coming decades. Therefore, actions enabling the reduction of mercury emissions from coal-fired power plants will have to be implemented. The mercury emissions from coal-fired power plants may be reduced through the application of a number of methods. These methods can be divided into two main groups: the post-combustion methods which allow for mercury removal from flue gases, and the pre-combustion methods which allow for mercury removal from coal before its combustion. The effectiveness of mercury removal from coal is determined by the mode of its occurrence in coal. In the case of mercury occurrence in the adventitious inorganic constituents of coal, high effectiveness will be obtained in the coal cleaning processes. In the case of mercury occurrence in the organic matter as well as in the inherent inorganic constituents of coal, the effectiveness of this method will be low. Mercury could be removed from such coals through the process of thermal pretreatment at the temperature of 200-400°C (mild pyrolysis). In the paper, the possibility of mercury removal from hard coal through the process of dry deshaling on an air concentrating table was examined. Six raw coals (coal feed), clean coals and the rejects derived from their dry deshaling were analyzed. The mercury content was measured in the examined samples. The content of mercury in raw coals and clean coals were compared. Additionally, the effectiveness of mercury removal from coal with rejects was determined. For the analyzed coals, the effectiveness of mercury removal from coal in the process of dry deshaling on an air concentrating table ranged from 9 to 96%. This effectiveness is similar to the effectiveness of mercury removal from coal in the processes of coal washing. It should be mentioned that, when compared to the coal washing processes, the dry deshaling process is characterized by lower investment and operating costs. Therefore, the dry deshaling process on an air concentrating table should be considered as a competitive method for the coal washing processes. There is also a possibility of an increase in the mercury removal efficiency from coal in the process of dry deshaling as a result of the thermal pretreatment of clean coal derived from dry deshaling. This solution is only recommended for coals in which mercury occurs in the organic matter as well as in the inorganic constituents characterized by a relatively low temperature of mercury release.It should be emphasized that the dry deshaling process allowed for a decrease of mercury content is not suitable for every coal. Although for five of the analyzed coals the mercury content in clean coal was lower in the range from 11 to 53%, for one coal the mercury content was higher by 19%. The effect of decreasing the mercury content in coal is more evident when it is related to the amount of energy contained in coal (i.e. for example to the lower heating value). For five of the analyzed coals mercury content expressed in such a way decreased in the range from 11 to 53 %, and for one coal the mercury content was, however, higher. Nevertheless, the difference was not very significant (ca. 5%).
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.