Analiza ilościowa, jakościowa i potencjału energetycznego

Transkrypt

1 CENTRUM GOSPODARKI ODPADAMI I ZARZĄDZANIA ŚRODOWISKOWEGO W KATOWICACH Analiza ilościowa, jakościowa i potencjału energetycznego depozytów w mułów w węglowychw prof. dr hab. inŝ. Wiesław Blaschke, dr inŝ. Ireneusz Baic, mgr inŝ. Wojciech Sobko prof. dr hab. inŝ. Aleksander Lutyński, dr inŝ. Jan Szpyrka Wrocław r.

2 Cel projektu Głównym celem projektu jest opracowanie rozwiązań technicznych, organizacyjnych i legislacyjnych wraz ze strategią rozwoju technologicznego zmierzających do wykorzystania zinwentaryzowanych ilościowo i jakościowo depozytów mułów węglowych w bilansie paliwowym kraju. Projekt rozwojowy Nr N R /2009 pt. Identyfikacja potencjału energetycznego depozytów mułowych węglowych w bilansie paliwowym kraju oraz strategia rozwoju technologicznego w zakresie ich wykorzystania Instytucja finansująca: 2 Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa WyŜszego (NCBiR)

3 Realizatorzy projektu Koordynatorem projektu jest: Górnictwa Skalnego Oddział Zamiejscowy w Katowicach - Centrum Gospodarki Odpadami i Zarządzania Środowiskowego. Partnerem projektu jest Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, Katedra Przeróbki Kopalin i Utylizacji Odpadów Kierownik projektu prof. dr hab. inŝ. Wiesław Blaschke 3

4 depozytów w mułów w węglowychw Wydobycie węgla a odpady dane statystyczne Wydobycie węgla kamiennego 76,1 mln Mg Ilość wytworzonych odpadów 29,7 mln Mg Ilość zinwentaryzowanych mułów węglowych z natury ok. 12 mln Mg Ilość zinwentaryzowanych obiektów 59 obiektów Oszacowana ilość mułów węglowych zdeponowanych w środowisku: 120 mln Mg 4

5 depozytów w mułów w węglowychw Inwentaryzacja ilościowa Analiza informacji zawartych w funkcjonujących rejestrach i bazach danych oraz innych dokumentach planistycznych. Opracowanie Karty charakterystyki obiektu osadnika mułów węglowych zawierającej wszystkie niezbędne dane określające przydatność obiektu z punktu widzenia gospodarczego wykorzystania, jak i wpływu obiektu na otaczające środowisko. Ankietyzacja wśród wybranych podmiotów władających terenami na których zlokalizowane są obiekty (depozyty mułów węglowych) oraz analiza będących w ich gestii dokumentów archiwalnych. 5

6 Karty charakterystyki obiektu osadnika mułów węglowych 6

7 Wykaz podmiotów i instytucji poddanych ankietyzacji: Kompania Węglowa S.A., Katowicki Holding Węglowy S.A., Jastrzębska Spółka Węglowa S.A., Lubelski Węgiel Bogdanka S.A., Południowy Koncern Energetyczny S.A., Spółka Restrukturyzacji Kopalń S.A. w Bytomiu, Archiwum WyŜszego Urzędu Górniczego, Archiwa Państwowe, Urząd Marszałkowski Województwa Śląskiego, Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Katowicach. Stowarzyszenie Gmin Górniczych, Wybrane Urzędy Miast i Gmin zrzeszone w Śląskim Związku Gmin i Powiatów, Wojewódzki Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej w Katowicach, Agencja Rozwoju Lokalnego w Jaworznie, Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Katowicach, Agencja Nieruchomości Rolnych. 7

8 Fotografie depozytów mułów węglowych 8 i Górnictwa Skalnego

9 Analiza ilościowa, jakościowa i potencjału energetycznego depozytów mułów węglowych i Górnictwa Skalnego Wizualizacja komputerowa Mapa topograficzna 9

10 Analiza ilościowa, jakościowa i potencjału energetycznego depozytów mułów węglowych i Górnictwa Skalnego Wizualizacja komputerowa Mapa sozologiczna 10

11 Analiza ilościowa, jakościowa i potencjału energetycznego depozytów mułów węglowych i Górnictwa Skalnego Wizualizacja komputerowa Mapa hydrologiczna 11

12 Identyfikacja jakościowa Dokonując identyfikacji jakościowej zdeponowanych w środowisku mułów węglowych analizowano ich skład chemiczny oznaczając zawartość: SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2,Fe 2 O 3, CaO, MgO, K 2 O, Na 2 O, S c C, P 2 O 5 metali: As, Ba, Cr, Zn, Sn, Al, Cd, Co, Mg, Mn, Cu, Mo, Ni, Pb, V, Hg. Analizie poddano teŝ ekstrakt wodny uzyskany z mułów oznaczając w nim: odczyn, przewodność, TDS, zasolenie, temperaturę, ChZT Cr, fenole, azot amonowy, azot azotanowy, azot azotynowy, cyjanki wolne, chlorki, siarczki, chrom (VI), WWA, OWO, niejonowe SPC, anionowe SPC, metale: As, Ba, Cr, Zn, Sn, Al, Cd, Co, Mg, Mn, Cu, Mo, Ni, Pb, V, Hg. 12

13 Analiza tlenkowa osadnika K5 Lp. Składnik Zawartości Zawartośćśrednia [%] graniczne [%] 1 SiO 2 27,81-63,96 45,16 2 Al 2 O 3 4,83-10,26 6,89 3 TiO 2 0,01-0,30 0,03 4 Fe 2 O 3 0,46-1,78 0,70 5 CaO 0,01-0,14 0,01 6 MgO 0,35-1,20 0,93 7 K 2 O 1,19-2,98 1,23 8 Na 2 O 0,32-1,33 0,81 9 S c 0,57-2,98 2,26 10 C 11,15-31,80 11,58 11 P 2 O 5 0,001-0,015 0,002 13

14 Zawartość metali osadnika K5 Lp. Oznaczenie Jednostka Wynik oznaczenia METALE 1 arsen mg/kg s.m 0,51 2 bar mg/kg s.m 1123,14 3 chrom mg/kg s.m 1,54 4 cyna mg/kg s.m 1,89 5 cynk mg/kg s.m 405,96 6 glin mg/kg s.m 35565,21 7 kadm mg/kg s.m 0,88 8 kobalt mg/kg s.m 144,23 9 magnez mg/kg s.m 5600,23 10 mangan mg/kg s.m 898,56 11 miedź mg/kg s.m 18,90 12 molibden mg/kg s.m 4,51 13 nikiel mg/kg s.m 156,08 14 ołów mg/kg s.m 49,64 15 rtęć mg/kg s.m < 0, wanad mg/kg s.m 98,65 17 wapń mg/kg s.m 110,23 14

15 Identyfikacja jakościowa Dla kaŝdej pobranej próbki mułów z określonego miejsca osadnika i z określonej jego głębokości wykonana została równieŝ podstawowa analiza jakościowa, polegająca na oznaczeniu: zawartości wilgoci przemijającej W ex i higroskopijnej W h, zawartości popiołu w stanie analitycznym A a, roboczym A r i suchym A d, zawartości siarki w stanie analitycznym S ta, roboczym S tr i suchym S td, zawartości części lotnych w stanie analitycznym V a, roboczym V r i suchym V d, wartości opałowej w stanie analitycznym Q a, roboczym Q r i suchym Q d. 15

16 Analiza ilościowa, jakościowa i potencjału u energetycznego Identyfikacja granulometryczna i densymetryczna Po analizach jakościowych mułów węglowych zdeponowanych w zidentyfikowanych osadnikach, dla prób uśrednionych z wybranych osadników, wykonano analizy granulometryczne i densymetryczne. W analizach tych dla kaŝdej klasy ziarnowej i frakcji gęstościowej oznaczono: wychody, wilgoć higroskopijną W h, zawartość popiołu w stanie analitycznym A a i suchym A d, zawartość siarki w stanie analitycznym S ta i suchym S td, zawartość części lotnych w stanie analitycznym V a i suchym V d, wartość opałową w stanie analitycznym Q a i suchym Q d. 16

17 gęstość frakcji [g/cm 3 ] Wyniki badań densymetrycznych mułów węglowych zdeponowanych w osadniku K5 - dla klasy ziarnowej + 0,5 wychód frakcji [%] wilgoć higr. [%] zawartość popiołu [%] zawartość siarki całkowitej [%] zawartość części lotnych [%] wartość opałowa [kj/kg] γ W h A a A d S t a S t d V a V d Q a Q d < 1,3 28,80 4,53 2,97 3,11 0,53 0,56 29,96 31, ,3-1,6 37,15 6,49 9,52 10,18 0,61 0,65 28,16 30, ,6-1,8 4,98 4,56 38,33 40,16 0,62 0,65 20,25 21, > 1,8 29,08 1,19 75,16 76,07 0,74 0,75 10,14 10, suma/śred nia 100,00 4,29 28,15 28,80 0,63 0,65 23,04 24,

18 Analiza potencjału energetycznego Tak więc średnią przybliŝoną wartość potencjału energetycznego osadnika szacujemy wg. zaleŝności: E śr = M Q r śr 10-3, [GJ] gdzie: E śr średnia przybliŝona wartość potencjału energetycznego osadnika w [GJ] M oszacowana masa mułów znajdujących się w osadniku w [Mg] E max = M (Q r śr + S Q ) 10-3, [GJ] E min = M (Q r śr S Q ) 10-3, [GJ] 18

19 Analiza potencjału energetycznego Masa mułów [M] Wyniki szacowania przybliŝonej wartości potencjału energetycznego osadnika K5 Średnia wartość opałowa mułów w stanie roboczym [Q r śr ] Odchylenie standardowe wartości opałowej [S Q ] Potencjał energetyczny osadnika średni [E śr ] maksymalny [E max ] minimalny [E min ] [Mg] [kj/kg] [kj/kg] [GJ] [GJ] [GJ]

20 Opracowanie technologii wzbogacania nagromadzonych depozytów mułów węglowych na pełnowartościowe paliwo W pierwszym etapie badania w zakresie moŝliwych do zastosowania metod wzbogacania zostały ukierunkowane na wykorzystanie oddziaływania sił grawitacji i złoŝonego oddziaływania róŝnych sił w trakcie trwania procesów fizycznych. W drugim etapie zostały zastosowane procesy fizykochemiczne poprawiające w zasadniczy sposób efektywność opracowanej technologii wzbogacania. 20

21 Przykładowe technologie Technologia wytwarzania brykietów z depozytów mułów węglowych G:\2010\DEPOZYTY MULOW WEGLOWYCH 2010\RAPORT ROCZNY\FOTO MULY\fot_mikst.jpg 21

22 depozytów w mułów w węglowychw Przykładowe technologie Technologia produkcji kruszyw sztucznych lekkich na bazie mułów po flotacji węgla kamiennego i innych odpadów 22

23 depozytów w mułów w węglowychw Efekty projektu WdroŜenie wyników projektu w skali przemysłowej pozwoli na osiągnięcie wymiernych efektów ekonomicznych i ekologicznych związanych m.in. z: 1. włączeniem do bilansu paliwowego kraju pełnowartościowego paliwa, 2. rewitalizacją terenów zdegradowanych i pozyskaniem nowych terenów inwestycyjnych, 3. eliminacją negatywnego oddziaływania na środowisko depozytów mułów węglowych, w tym głównie na wody podziemne i powierzchniowe. 23

24 depozytów w mułów w węglowychw Podsumowanie Realizacja załoŝeń projektu pozwoli na innowacyjne rozwiązanie problemu zdeponowanych w środowisku mułów węglowych dzięki wykonaniu prac badawczych z zakresu zaawansowanych technologii pozyskiwania z mułów substancji węglowej, jak i gospodarczego wykorzystania pozostałych po procesach wzbogacania odpadów. Zastosowanie zaawansowanych technologii wzbogacania stanowi przykład jednego z pierwotnych kierunków Programu Czystych Technologii Węglowych Precombusion rozumianej jako oczyszczanie węgla przed spalaniem wraz z przygotowaniem paliwa węglowego o jakości gwarantującej utrzymanie limitów polutantów w trakcie procesów jego spalania. 24

25 depozytów w mułów w węglowychw Strona internetowa projektu 25

26 depozytów w mułów w węglowychw Dane kontaktowe Kierownik projektu: prof. dr hab. inŝ. Wiesław BLASCHKE Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, Katedra Przeróbki Kopalin i Utylizacji Odpadów ul. Akademicka 2, Gliwice tel. (+32) , fax. (+32) viesbla@min-pan.krakow.pl Główni wykonawcy: dr inŝ. Ireneusz BAIC i Górnictwa Skalnego Oddział Zamiejscowy w Katowicach Centrum Gospodarki Odpadami ul. Kossutha 6, Katowice tel. (+32) , fax (+32) i.baic@imbigs.org.pl prof. dr hab. inŝ. Aleksander LUTYŃSKI Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii Katedra Przeróbki Kopalin i Utylizacji Odpadów ul. Akademicka 2, Gliwice tel. (+32) , fax. (+32) Aleksander.Lutynski@polsl.pl 26

27 Dziękuj kuję za uwagę! 27 i Górnictwa Skalnego