Badania zawartoœci rtêci w wêglu uwagi dotycz¹ce sposobu prezentacji wyników

Transkrypt

1 POLITYKA ENERGETYCZNA Tom 16 Zeszyt ISSN Tadeusz DZIOK*, Andrzej STRUGA A**, Andrzej ROZWADOWSKI*** Badania zawartoœci rtêci w wêglu uwagi dotycz¹ce sposobu prezentacji wyników STRESZCZENIE. W krajowej i zagranicznej literaturze naukowej obserwuje siê bardzo du e zró nicowanie wyników badañ dotycz¹cych zawartoœci rtêci w polskich wêglach kamiennych: od 85 do 350 ppb. Na ró nice w otrzymywanych wynikach na pewno ma wp³yw natura samego wêgla, metodyka przygotowania próbki jak i samej analizy. Przyczyn¹ mo e jednak byæ te sposób prezentowania wyników badañ, co zosta³o wykazane w artykule. Rozbie noœæ wyników mo e byæ spowodowana brakiem informacji odnoœnie stanu przeliczeniowego badanej próbki. B³¹d z tytu³u zró nicowanej zawartoœci wilgoci dla prezentowanego wyniku mo e wynosiæ kilkanaœcie procent w przypadku wêgli kamiennych, a nawet do kilkudziesiêciu w przypadku wêgli brunatnych. Du e ró nice mog¹ siê pojawiaæ jeœli wyniki dotycz¹ ró nego rodzaju próbek, tj. wêgla surowego, wzbogaconego (koncentratu), pó³produktu, czy te odpadu, przy czym ró nice te mog¹ byæ doœæ znaczne. Autorzy zalecaj¹ te odnoszenie wyniku badania zawartoœci rtêci w wêglu do jego potencja³u energetycznego, a konkretnie do jego wartoœci opa³owej. Alternatywnym sposobem mo e byæ przeliczenie zawartoœci rtêci na stan suchy i bezpopio³owy. Koñcowy wynik nale y tak e uzupe³niæ o formy badanej w wêglu rtêci. Rzetelnie prezentowanie wyników badañ zawartoœci rtêci u³atwi okreœlenie wiarygodnych benchmarków dla polskich wêgli, na podstawie których bêd¹ formu³owane odpowiednie regulacje prawne. S OWA KLUCZOWE: wêgiel, rtêæ, wyniki badañ * Mgr in., ** Dr hab. in., prof. AGH, *** Dr in. AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia³ Energetyki i Paliw, Kraków, tadeusz.dziok@agh.edu.pl 273

2 Wprowadzenie Emisja rtêci do œrodowiska nastêpuje zarówno ze Ÿróde³ naturalnych jak i antropogenicznych, spowodowanych dzia³alnoœci¹ cz³owieka. Ca³kowita roczna emisja rtêci w roku 2008 oszacowana zosta³a na poziomie 7527 Mg. Roczna emisja ze Ÿróde³ naturalnych wynios³a 5207 Mg, co stanowi³o oko³o 69% ca³kowitej emisji, podczas gdy emisja antropogeniczna wynios³a 2320 Mg 31% (Pirrone i in. 2010). Wed³ug (Pacyna i in. 2006) procesy spalania wêgla stanowi¹ 65% antropogenicznej emisji rtêci, co sprawia, e sektor wytwarzania energii elektrycznej uwa any jest za jej g³ównego emitenta. Z tego powodu rozwijane s¹ ró ne metody ograniczenia emisji rtêci z elektrowni wêglowych, które mo na podzieliæ na metody pierwotne i wtórne oraz pasywne i aktywne. Metody pierwotne polegaj¹ na obni eniu zawartoœci rtêci w wêglu przed jego spaleniem, a metody wtórne na usuniêciu rtêci ze spalin (Wichliñski i in. 2012). Metody pasywne polegaj¹ na usuwaniu rtêci w tradycyjnych uk³adach oczyszczania spalin, takich jak: odpylanie, odsiarczanie czy katalityczna redukcja tlenków azotu. Metody aktywne wymagaj¹ stosowania dodatkowych uk³adów umo liwiaj¹cych np. odpowiednie komponowanie mieszanek wêglowych, dodatek halogenków b¹dÿ iniekcjê sorbentów w strugê spalin (Bujny i in. 2012). Pomimo globalnego zainteresowania problematyk¹ wystêpowania rtêci w wêglu, jakie obserwuje siê w ostatnich dwudziestu latach, wci¹ wiele kwestii budzi w¹tpliwoœci. Do takich zaliczyæ nale y z pewnoœci¹ bardzo du e zró nicowanie wyników badañ zawartoœci rtêci w polskich wêglach jakie mo na zauwa yæ w literaturze krajowej i zagranicznej. Wed³ug (Meij i in. 2002) polskie wêgle energetyczne charakteryzuj¹ siê dwukrotnie wy sz¹ zawartoœci¹ rtêci ni wêgle z innych rejonów œwiata; œrednia zawartoœæ rtêci dla polskich wêgli wynios³a 350 ppb, a np. dla wêgli z USA tylko 140 ppb (Meij i in. 2002). Natomiast wed³ug (Olkuski 2007) zawartoœæ rtêci w polskich i amerykañskich wêglach kszta³tuje siê na bardzo zbli onym poziomie. Tak e w innych pracach œrednia zawartoœæ rtêci dla polskich wêgli kamiennych jest zró nicowana i wynosi: wed³ug (Bojakowska, Soko³owska 2001): 85 ppb dla wêgli kamiennych ogó³em, wed³ug (Smoliñski 2007): 141 ppb dla wêgli kamiennych ogó³em, wed³ug (Wichliñski 2010): 80 ppb dla wêgli kamiennych energetycznych, wed³ug (Okoñska i in. 2012): 138 ppb dla wêgli kamiennych energetycznych, wed³ug (Bukowski, Burczyk 2008): 84 ppb dla wêgli koksowych. Du e zró nicowanie dotyczy tak e wyników prezentowanych dla tych samych kopalñ, np. wed³ug (Bojakowska, Soko³owska 2001) œrednia zawartoœæ rtêci dla wêgla Krupiñski wynosi 13 ppb, a wed³ug (Bukowski, Burczyk 2008) 97 ppb. Tak du a rozbie noœæ w prezentowanych wynikach badañ zawartoœæ rtêci w polskich wêglach kamiennych ( ppb) mo e mieæ powa ne konsekwencje. Przyk³adowo, emisja rtêci z elektrowni wêglowych nie jest mierzona, a jedynie szacowana na podstawie tzw. faktorów emisyjnych. Faktory te oparte s¹ na zawartoœci rtêci w wêglu, a ich aktualnie obowi¹zuj¹ca wartoœæ z pewnoœci¹ winna byæ zweryfikowana (Burmistrz, Kogut 2013). Wspomniane wczeœniej bardzo du e zró nicowanie prezentowanych w literaturze wyników zawartoœci rtêci w polskich wêglach mo e stanowiæ istotne utrudnienie przy ustalaniu 274

3 nowych wartoœci tych faktorów. Jest to bardzo istotny dla naszego kraju problem, poniewa Polska z roczn¹ emisj¹ rtêci na poziomie 15 Mg (2010 rok) postrzegana jest jako najwiêkszy emitent rtêci w Unii Europejskiej (EEA 2012). Maj¹c na uwadze powy sze fakty autorzy podjêli próbê wyjaœnienia przyczyn tak du ych rozbie noœci wyników badañ zawartoœci rtêci w polskich wêglach. Z pewnoœci¹ do takich zaliczyæ nale y naturê samego wêgla: ró nice wynikaj¹ce z genezy rtêci w wêglu i warunków formowania siê z³o a. Powszechnie wyró nia siê trzy Ÿród³a pochodzenia rtêci w wêglu: biologiczne, wulkaniczne oraz procesy syngenetycznego i epigenetycznego przenikania minera³ów (Hower i in. 2005; Yudovich, Ketris 2005). Rtêæ ma tendencjê do bioakumulowania siê w organizmach ywych i dlatego przypuszcza siê, e roœliny, z których powsta³ wêgiel poch³ania³y j¹. Przypuszcza siê równie, e rtêæ emitowana do atmosfery w wyniku dzia³alnoœci wulkanicznej mog³a byæ sorbowana przez substancje humusowe zawarte w torfie w pocz¹tkowym stadium tworzenia siê wêgla. Rtêæ mog³a równie zostaæ wprowadzona do torfowego bagna razem z popio³em wulkanicznym lub przenikn¹æ do substancji wêglowej z kontaktuj¹cych siê ze z³o em wysoko zmineralizowanych wód hydrotermalnych (Yudovich, Ketris 2005). Na zawartoœæ rtêci i formê jej wystêpowania wp³yw mia³y równie wtr¹cenia magmy (Zheng i in. 2008b). Wspomniane zjawiska mog¹ byæ przyczyn¹ zró nicowania zawartoœci rtêci nie tylko w wêglach z ró nych z³ó, ale tak e zró nicowania jej zawartoœci w obrêbie pok³adu wêglowego (Hower i in. 2005). Wspomniane ró nice w zawartoœci rtêci w wêglu mog¹ te wynikaæ ze stosowania ró nej metodyki przygotowania próbki jak i samej analizy. Jeszcze inn¹ przyczyn¹ mo e byæ sposób prezentowania wyników badañ. Na tym ostatnim aspekcie autorzy skoncentruj¹ siê w dalszej czêœci artyku³u, prezentuj¹c wybrane przyk³ady literaturowe oraz analizuj¹c skutki ró nego sposobu przedstawiania wyników badañ zawartoœci rtêci w wêglach. 1. Uwagi dotycz¹ce sposobu przedstawiania zawartoœci rtêci w wêglach Najczêœciej w literaturze zawartoœæ rtêci w wêglach przedstawiana jest w nastêpuj¹cy sposób: Hg = 0,4 ppm (Hu i in. 2006), Hg = 13 ppb (Bojakowska, Soko³owska 2001) lub Hg = 0,084 g/g (Iwashita i in. 2004). Taki sposób przedstawienia wyników badañ jest niepe³ny i mo e prowadziæ do b³êdnych wniosków o istotnych konsekwencjach praktycznych. Nie podaje on bowiem informacji, jakiego stanu przeliczeniowego paliwa on dotyczy czy wynik dotyczy wêgla w stanie roboczym, analitycznym, czy te zawartoœæ rtêci zosta³a przeliczona na stan suchy. Dla zobrazowania konsekwencji b³êdnej interpretacji tak wyra- onego wyniku na rysunku 1 porównano zawartoœci rtêci przeliczone na stan analityczny, roboczy oraz suchy dla piêtnastu amerykañskich wêgli kamiennych badanych przez (Hower i in. 2005). Autorzy tej pracy nie podali zawartoœci wilgoci roboczej badanych wêgli. Przy przeliczeniu wyników dla wszystkich wêgli przyjêto zawartoœæ wilgoci w stanie roboczym 275

4 Rys. 1. Zawartoœæ rtêci w kamiennych wêglach energetycznych w przeliczeniu na stan roboczy, analityczny i suchy dla przyjêtej zawartoœci wilgoci ca³kowitej = 15% (na podstawie danych z Hower i in. 2005) Fig. 1. Comparison of mercury content in the bituminous steam coals presented on dry, air-dry and as-received basis; as-received moisture was assumed as 20% (based on Hower et al. 2005) wynosz¹c¹ 15%. Wartoœæ ta zosta³a przyjêta na podstawie wyników badañ uzyskanych przez autorów dla polskich wêgli kamiennych. Z porównania tego wynika, e b³êdy bêd¹ce efektem niew³aœciwie przyjêtego stanu przeliczeniowego mog¹ wynosiæ nawet kilkanaœcie procent. W œwietle powy szych uwag wyniki zawartoœci rtêci winny byæ odniesione do stanu suchego wêgla. W przypadku ich odniesienia do stanu roboczego bezwzglêdnie nale y podaæ zawartoœæ wilgoci ca³kowitej w badanej próbce. Problem zwi¹zany z identyfikacj¹ stanu przeliczeniowego paliwa jest szczególnie istotny w przypadku polskich wêgli brunatnych, dla których zawartoœæ wilgoci w stanie roboczym przekracza 50%. Œwiadczy o tym porównanie przedstawione na rysunku 2. Dla jego do- Rys. 2. Porównanie zawartoœæ rtêci w wêglach brunatnych w przeliczeniu na stan suchy i roboczy (na podstawie danych z Chmielniak 2011; Chmielniak i in. 2013; Wichliñski i in. 2011) 1. Wêgiel brunatny o zawartoœci wilgoci ca³kowitej 40,3%, 2. Wêgiel brunatny o zawartoœci wilgoci ca³kowitej 54,2%, 3. Wêgiel brunatny o zawartoœci wilgoci ca³kowitej 24,6% Fig. 2. Comparison of mercury content in brown coals presented on dry and as-received basis (based on Chmielniak 2011; Chmielniak et al. 2013; Wichliñski et al. 2011) 1. Brown coal with as-received moisture 40.3%, 2. Brown coal with as-received moisture 54.2%, 3. Brown coal with as-received moisture 24.6% 276

5 konania wykorzystano wyniki prac (Chmielniak 2011; Chmielniak i in. 2013; Wichliñski i in. 2011). Nale y podkreœliæ, e akurat ci Autorzy w swych publikacjach w prawid³owy sposób prezentuj¹ wyniki swoich badañ. Konkluduj¹c, sposób przedstawiania w literaturze wyników zawartoœci rtêci w wêglu winien jednoznacznie informowaæ o stanie paliwa, do którego siê odnosi poprzez zastosowanie obowi¹zuj¹cej dla wêgla symboliki: Hg r,hg ar w przypadku zawartoœci rtêci odniesionej do stanu roboczego, Hg a,hg ad w przypadku zawartoœci rtêci odniesionej do stanu analitycznego, Hg d w przypadku zawartoœci rtêci odniesionej do stanu suchego, Hg daf w przypadku zawartoœci rtêci odniesionej do stanu suchego i bezpopio³owego. Taki sposób opisu znalaz³ zastosowanie m.in. w pracach (Chmielniak i in. 2012; G³owacki 2012; Merdes i in. 1998; Wang i in. 2000; Wojnar, Wisz 2006), przy czym nale y zaznaczyæ, e wiêkszoœæ z nich to prace krajowe. Natomiast nieprawid³owy sposób wyra- ania zawartoœci rtêci spotykany jest najczêœciej w przypadku zestawieñ danych dla wiêkszej iloœci wêgli (Dai i in. 2005; Finkelman i in. 1994; Meij i in. 2002; Zheng i in. 2008a). Przedstawienie zawartoœci rtêci z uwzglêdnieniem stanu paliwa nie rozwi¹zuje jednak wszystkich problemów. W przypadku procesów spalania wêgla, iloœæ emitowanej rtêci bêdzie zale a³a nie tylko od jej zawartoœci w wêglu, ale tak e od potencja³u energetycznego paliwa. Ten ostatni okreœla siê za pomoc¹ ciep³a spalania lub wartoœci opa³owej wêgla. St¹d te zawartoœæ rtêci w wêglu odniesiona mo e byæ do jego kalorycznoœci (Toole O Neil i in. 1999; Wichliñski 2010). Efekty uwzglêdnienia kalorycznoœci paliwa przedstawiono na rysunku 3. Wykorzystano przy tym wyniki zawarte w pracy (Toole O Neil i in. 1999), prezentuj¹cej zawartoœæ rtêci dla 24 wêgli przed i po procesie ich wzbogacania (³¹cznie 48 próbek). Jak widaæ odniesienie zawartoœci rtêci w wêglu do jego kalorycznoœci zmienia nieco ranking tych wêgli. Oznacza Rys. 3. Porównanie zawartoœci rtêci w wêglu w przeliczeniu na stan suchy z zawartoœci¹ rtêci uwzglêdniaj¹c¹ potencja³ energetyczny paliwa (kalorycznoœæ wêgla w przeliczeniu na stan suchy) (na podstawie danych z Toole O Neil i in. 1999) Fig. 3. Comparison of mercury content in coals presented on dry basis and mercury content with reference to energy potential of coal (dry basis calorific value of coal) (based on Toole O Neil et al. 1999) 277

6 to, e w pewnych przypadkach wy sza zawartoœæ rtêci odniesiona do jednostkowej masy paliwa nie musi oznaczaæ wy szej emisji rtêci w procesie jego spalania. W œwietle powy szych uwag zaleca siê przy prezentacji wyników badañ zawartoœci rtêci w wêglu odniesienie do jego potencja³u energetycznego. Dla zagwarantowania jednoznacznoœci i porównywalnoœci prezentowanych w literaturze wyników badañ autorzy proponuj¹ dla scharakteryzowania potencja³u energetycznego paliwa wykorzystaæ jego wartoœæ opa- ³ow¹ w stanie roboczym (parametr rozliczeniowy), korzystaj¹c ze wzorów (1a), (1b). Hg t r Hg ( cal) wed³ug PN-91/G i PN-81-G/04513 (1a) Q i r Hg t ar Hg ( cal) tar wed³ug PN-ISO 1170 i PN-ISO 1928 (1b) ar q vnetm,, gdzie: Hgt ( cal), Hgt ( cal) zawartoœæ rtêci odniesiona do 1 MJ wêgla [ g/mj], Hgt, Hgt zawartoœæ rtêci w wêglu w stanie roboczym [ g/kg], Qi ar, qvnetm,, wartoœæ opa³owa wêgla w stanie roboczym [MJ/kg]. Potwierdzeniem s³usznoœci takiej propozycji jest fakt ró nego sposobu wyra ania zawartoœci rtêci, z jakim mo na siê spotkaæ w literaturze. I tak w pracy (Wichliñski 2010) podaje siê zawartoœæ rtêci odniesion¹ do ciep³a spalania wêgla, a w pracy (Toole O Neil i in. 1999) odniesion¹ do kalorycznoœci, bez wskazania czy chodzi o ciep³o spalania czy wartoœæ opa³ow¹. Alternatywnym sposobem przedstawiania zawartoœci rtêci w wêglu mo e byæ jej wyra enie w stanie suchym i bezpopio³owym oparte na wzorze (2a) i (2b). Przedstawione na rysunku 4 porównanie tego sposobu wyra ania zawartoœci rtêci z poprzednio rozpatry- Rys. 4. Porównanie zawartoœci rtêci w stanie suchym i bezpopio³owym z zawartoœci¹ rtêci uwzglêdniaj¹c¹ potencja³ energetyczny (na podstawie danych z Toole O Neil i in. 1999) Fig. 4. Comparison of mercury content presented on dry and ash free basis and mercury content with reference to energy potential of coal (based on Toole O Neil et al. 1999) 278

7 wanym (odniesienie do kalorycznoœci wêgla) wykazuje doœæ dobr¹ zgodnoœæ za wyj¹tkiem wykazuj¹cego nieznaczne odstêpstwo wêgla nr 9. Hg Hg A W t daf t x x x wed³ug PN-91/G (2a) Hg Hg A M t daf t x x x wed³ug PN-ISO 1170 (2b) gdzie: daf Hg t zawartoœæ rtêci w przeliczeniu na stan suchy i bezpopio³owy [ g/kg], x Hg t zawartoœæ rtêci w stanie x [ g/kg], A x zawartoœæ popio³u w stanie x [%], W, M zawartoœæ wilgoci w stanie x [%]. Kolejnym czynnikiem utrudniaj¹cym interpretacjê wyników badañ zawartoœci rtêci w wêglu jest brak informacji, czy dany wynik odnosi siê do wêgla surowego, wzbogaconego (koncentratu), pó³produktu, czy te odpadu. Na ten problem zwrócono tak e uwagê w pracy (Pyka, Wierzchowski 2010). Na rysunku 5 przedstawiono wyniki badañ w³asnych dla próbek pobranych na ró nych etapach wzbogacania wêgla kamiennego, tj: wêgla surowego, koncentratów, pó³produktów i odpadów. Zauwa alne s¹ istotne ró nice w zawartoœci rtêci, w tym tak e miêdzy wêglem surowym a otrzymywanymi z niego koncentratami. Z tych powodów konieczna jest precyzyjna informacja co do rodzaju badanej próbki wêgla. W przewa aj¹cej wiêkszoœci prac brakuje równie informacji, jakiego typu rtêci dotyczy prezentowany wynik, choæ nale y przypuszczaæ, e dotyczy on rtêci ca³kowitej. Rtêæ mo e byæ bowiem powi¹zana w wêglu zarówno z substancj¹ organiczn¹ jak i mineraln¹. Wed³ug (Zheng i in. 2008a, 2008b) w wêglu wyró nia siê rtêæ powi¹zan¹: ze zwi¹zkami rozpuszczalnymi w wodzie, ze zwi¹zkami jonowymiennymi, z substancj¹ organiczn¹, zwêglanami, z krzemianami, z siarczkami. Wyniki licznych prace wskazuj¹, e rtêæ w wêglu jest powi¹zana g³ównie z pirytem (Diehl i in. 2004; Song i in. 2007; Zheng i in. 2008a). Dla zapewnienia jednoznacznoœci prezentowanych wyników nale a³oby je uzupe³niæ informacj¹ o formie badanej rtêci poprzez uzupe³nienie symbolu w indeksie dolnym. Bior¹c pod uwagê najczêœciej spotykane w wêglu formy rtêci proponuje siê stosowanie poni szych symboli: rtêæ ca³kowita Hg t (wed³ug PN-91/G i PN-ISO 1170), rtêæ zwi¹zana z substancj¹ organiczn¹ np. Hg o (wed³ug PN-91/G i PN-ISO 1170), 279

8 Rys. 5. Porównanie zawartoœci rtêci w produktach wzbogacania wêgla kamiennego Fig. 5. Comparison of mercury content in products obtained in the coal washing process rtêæ zwi¹zana z substancj¹ mineraln¹ np. Hg M (wed³ug PN-91/G-04510) i Hg MM (wed³ug PN-ISO 1170), rtêæ zwi¹zana z pirytem np. Hg p (wed³ug PN-91/G i PN-ISO 1170). W sposób prawid³owy informacja w tym zakresie podawana jest jedynie w pracach IChPW, m.in. (Chmielniak i in. 2012). 2. Proponowany sposób prezentowania wyników badania zawartoœci rtêci w wêglu Uwzglêdniaj¹c przedstawione wczeœniej propozycje w tabeli 1 przedstawiono przyk³ad sposobu prezentacji wyników badania zawartoœci rtêci w wêglu. Taki sposób umo liwi wiarygodne i jednoznaczne porównywanie wyników uzyskiwanych przez ró ne jednostki naukowe w ró nych krajach. Podsumowanie W literaturze krajowej i zagranicznej mo na dostrzec bardzo du e zró nicowanie wyników badañ zawartoœci rtêci w polskich wêglach kamiennych: od 85 do 350 ppb. Ró nice te spowodowane s¹ zapewne natur¹ samego wêgla, a w szczególnoœci genez¹ wystêpuj¹cej rtêci w wêglu oraz warunkami formowania siê z³o a. Wspomniane ró nice mog¹ te wynikaæ ze stosowania ró nej metodyki przygotowania próbki jak i samej analizy. Jeszcze 280

9 TABELA 1. Proponowany sposób prezentowania wyników badania zawartoœci rtêci w wêglu TABLE 1. The proposed presentation method of mercury content examinations in coal Lp. Parametr Symbol* Jednostka Przyk³ad 1. Typ wêgla kamienny 2. Rodzaj próbki w. surowy 3. Zawartoœæ czêœci lotnych w stanie suchym i bezpopio³owym V daf % 32,99 4. Wilgoæ ca³kowita w stanie roboczym Wt, Mt % 4,6 5. Popió³ w stanie roboczym r ar A, A % 51,0 6. Wartoœæ opa³owa w stanie roboczym Qi ar, qvnetm,, MJ/kg 13, Zawartoœæ rtêci ca³kowitej w stanie roboczym Hgt, Hgt g/kg 112 8a. Zawartoœæ rtêci odniesiona do wartoœci opa³owej wêgla w stanie roboczym (alternatywnie do 8b) Hgt r ( cal), Hgt ar ( cal) g/mj 8,4 8b. Zawartoœæ rtêci w stanie suchym i bezpopio³owym (alternatywnie do 8a) Hg t daf g/kg Formy i powi¹zania 9a. rtêæ zwi¹zana z substancj¹ organiczn¹ Hgo, Hgo g/kg 50 9b. rtêæ zwi¹zana z substancj¹ mineraln¹ r ar Hg M, Hg MM g/kg 62 9c. rtêæ zwi¹zana z pirytem r ar Hg p, Hg p g/kg 50 * Wed³ug PN-91/G-04510, PN-81-G/04513, PN-ISO 1170 i PN-ISO inn¹ przyczyn¹ mo e te byæ sposób prezentowania wyników badañ, co zosta³o wykazane w tym artykule. Obecnie obserwuje siê doœæ du ¹ dowolnoœæ i brak spójnoœci w prezentowaniu wyników badañ, co mo e prowadziæ do b³êdnej ich interpretacji. W szczególnoœci mo e to wynikaæ z braku informacji dotycz¹cej stanu przeliczeniowego badanej próbki. Mo e to prowadziæ do nieuzasadnionego porównywania wyników dla prób o ró nej zawartoœci wilgoci, a b³¹d z tego tytu³u mo e wynosiæ kilkanaœcie procent w przypadku wêgli kamiennych czy nawet kilkadziesi¹t procent dla wêgli brunatnych. Przedstawienie wyników badañ zawartoœci rtêci z uwzglêdnieniem stanu paliwa nie rozwi¹zuje jednak wszystkich problemów. W przypadku procesów spalania wêgla, iloœæ emitowanej rtêci zale y nie tylko od jej zawartoœci w wêglu, ale tak e od potencja³u energetycznego paliwa. St¹d te autorzy zalecaj¹ odnoszenie zawartoœci rtêci w wêglu do jego wartoœci opa³owej. Alternatywnym sposobem mo e byæ przeliczenie zawartoœci rtêci na stan suchy i bezpopio³owy. 281

10 Ponadto wyniki badañ winny zawieraæ informacjê dotycz¹ rodzaju badanej próbki, tj. wêgla surowego, wzbogaconego (koncentratu), pó³produktu, czy te odpadu. Przedstawione w pracy wyniki œwiadcz¹, i ró nice dla ró nych produktów mog¹ byæ znacz¹ce. Z uwagi na zró nicowane w³aœciwoœci ró nych form rtêci wystêpuj¹cych w wêglu autorzy zalecaj¹ te podawanie informacji zarówno o ca³kowitej zawartoœci rtêci w badanym wêglu jak te podstawowych jej form. Uwzglêdniaj¹c powy sze uwagi wynik badania zawartoœci rtêci powinien zawieraæ informacjê o typie badanego wêgla (wêgiel brunatny, kamienny, antracyt itp.), stanie przeliczeniowym paliwa (indeks górny), formie oznaczanej rtêci (indeks dolny) oraz rodzaju badanej próbki (wêgiel surowy, koncentrat, pó³produkt, odpad). Ponadto nale y podaæ tak e kompletne wyniki analizy technicznej badanej próbki. Prawid³owe prezentowanie wyników badañ zawartoœci rtêci w krajowych wêglach ma szczególnie istotne znaczenie, poniewa Polska uwa ana jest za du ego emitenta rtêci w skali œwiata, a zarazem najwiêkszego emitenta w Unii Europejskiej. Poniewa energetyka wêglowa uwa ana jest za g³ówne Ÿród³o emisji rtêci w najbli szym czasie nale y spodziewaæ siê wprowadzenia regulacji prawnych. Prace przygotowawcze w tym zakresie prowadzone s¹ obecnie na szczeblu miêdzynarodowym. W ramach Programu Œrodowiskowego Organizacji Narodów Zjednoczonych (UNEP) prowadzone s¹ prace nad wprowadzeniem ogólnopañstwowych standardów emisyjnych dla rtêci (tzw. Konwencja rtêciowa). Rzetelne prezentowanie wyników badañ zawartoœci rtêci u³atwi okreœlenie wiarygodnych benchmarków dla polskich wêgli, co w konsekwencji umo liwi odpowiednie sformu³owanie regulacji prawnych. Artyku³ powsta³ w ramach pracy statutowej AGH nr Literatura BOJAKOWSKA I., SOKO OWSKA G., 2001 Rtêæ w kopalinach wydobywanych w Polsce jako potencjalne Ÿród³o zanieczyszczenia œrodowiska. Biuletyn Pañstwowego Instytutu Geologicznego t. 394, s BUJNY i in., 2012 BUJNY A., BURMISTRZ P., GRUSZKA S., JANICKI W., KOGUT K., STRUGA A A., 2012 Instalacja demonstracyjna do monitorowania i redukcji emisji rtêci ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych. Polityka Energetyczna t. 15, z. 4, s BUKOWSKI Z., BURCZYK A., 2008 Oznaczanie rtêci w wêglach koksuj¹cych. Analiza korelacji. Konferencja Koksownictwo, Zakopane, BURMISTRZ P., KOGUT K., 2013 Legal Regulations on Mercury Emission. Rozdzia³ w monografii Mercury as a Coal Combustion Pollutant (w druku). CHMIELNIAK T., 2011 Reduction of Mercury emissions to the atmosphere from coal combustion processes of using low-temperature pyrolysis a concept of process implementation on a commercial scale. Rynek Energii t. 93, nr 2, s CHMIELNIAK i in., 2012 CHMIELNIAK T., MISZTAL E., KMIEÆ M., MAZUREK I., 2012 Rtêæ w wêglach stosowanych w polskim sektorze energetycznym. Karbo t. 57, nr 3, s

11 CHMIELNIAK i in., 2013 CHMIELNIAK T., MISZTAL E., S OWIK K., 2013 Opracowanie i weryfikacja w skali wielkolaboratoryjnej technologii usuwania rtêci z wêgla na drodze pirolizy niskotemperaturowej. Karbo t. 59, nr 1, s DAI i in., 2005 DAI S., REN D., TANG Y., YUE M., HAO L., 2005 Concentration and distribution of elements in Late Permian coals from western Guizhou Province, China. International Journal of Coal Geology t. 61, s DIEHL i in., 2004 Diehl S.F., Goldhaber M.B., Hatch J.R., 2004 Modes of occurrence of mercury and other trace elements in coals from the warrior field, Black Warrior Basin, Northwestern Albabama. International Journal of Coal Geology t. 59, s European Environment Agency Technical report No 8/2012: European Union emission inventory report under the ENECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution. Copenhagen. FINKELMAN i in., 1994 FINKELMAN R.B., OMAN C.L., BRAGG L.J., TEWALT S.J., 1994 The U. S. Geological Survey Coal Quality Data Base (COALQUAL). United States Department of the Interior Geological Survey, Open-File Report Dostêp on-line: ( r.). G OWACKI E., 2012 Badania nad obiegiem rtêci w warunkach polskiej energetyki. Seminarium Technik Oczyszczania Spalin, Politechnika Wroc³awska, Wroc³aw r. HOWER i in., 2005 HOWER J.C., EBLE C. F., QUICK J.C., 2005 Mercury in Eastern Kentucky coals: Geologic aspects and possible reduction strategies. International Journal of Coal Geology t. 62, s HU i in., 2006 HU J., ZHENG B., FINKELMAN R.B., WANG B., WANG M., LI S., WU D., 2006 Concentration and distribution of sixty-one elements in coals from DPR Korea. Fuel t. 85, s IWASHITA i in., 2004 IWASHITA A., TANAMACHI S., NAKAJIMA T., TAKANASHI H., OHKI A., 2004 Removal of mercury from coal by mild pyrolysis and leaching behavior of mercury. Fuel t. 83, s MEIJ i in., 2002 MEIJ R., VREDENBREGT L.H.J., te WINKEL H. The fate and behavior of mercury in coal-fire power plants. Journal Air & Waste Management Association t. 52, s MERDES i in., 1998 MERDES A.C., KEENER T.C., KHANG S.-J., JENKINS R.G., 1998 Investigation into fate of mercury in bituminous coal during mild pyrolysis. Fuel, t. 77, s OKOÑSKA i in., 2012 OKOÑSKA A., URUSKI., GÓRECKI J., GO AŒ J., 2012 Oznaczanie zawartoœci rtêci ca³kowitej w wêglach energetycznych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 29, z. 2, s OLKUSKI T., 2007 Porównanie zawartoœci rtêci w wêglach polskich i amerykañskich. Polityka Energetyczna t. 10, z. spec. 2, s PACYNA i in., 2006 PACYNA E.G., PACYNA J.M., STEENHUISEN F., WILSON S., 2006 Global anthropogenic Mercury emission inventory for Atmospheric Environment t. 40, s PIRRONE i in., 2010 PIRRONE N., CINNIRELLA S., FENG X., FINKELMAN R.B., FRIEDLI H.R., LEANER J., MASON R., MUKHERJEE A.B., STRACHER G.B., STREETS D.G., TELMER K., 2010 Global mercury emissions to the atmosphere from anthropogenic and natural sources. Atmospheric Chemistry and Physics t. 10, s PYKA I., WIERZCHOWSKI K., 2010 Problemy z rtêci¹ zawart¹ w wêglu kamiennym. Górnictwo i Geoin ynieria t. 34, z. 4/1, s

12 SMOLIÑSKI A., 2007 Energetyczne wykorzystanie wêgla Ÿród³em emisji rtêci porównanie zawartoœci tego pierwiastka w wêglach. Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów t. 41, nr 2, s SONG i in., 2007 SONG D., QIN Y., ZHANG J., WANG W., ZHENG C., 2007 Concentration and distribution of trace elements in some coals from Northern China. International Journal of Coal Geology t. 69, s TOOLE-O NEIL B. i in., 1999 TOOLE-O NEIL B., TEWALT S.J., FINKELMAN R.B., AKERS D.J., 1999 Mercury concentration in coal unraveling the puzzle. Fuel t. 78, s WANG i in., 2000 WANG M., KEENER T.C., KHANG S.-J., 2000 The effect of coal volatility on mercury removal from bituminous coal during mild pyrolysis. Fuel Processing Technology t. 67, s WICHLIÑSKI M., 2010 Zawartoœæ i sposobu usuwania rtêci z polskich wêgli energetycznych, dostêp on-line: ( ). WICHLIÑSKI i in., 2011 WICHLIÑSKI M., KOBY ECKI R., BIS Z., 2011 Emisja rtêci podczas termicznej obróbki paliw. Polityka Energetyczna t. 11, z. 2, s WICHLIÑSKI i in., 2012 WICHLIÑSKI M., KOBY ECKI R., BIS Z., 2012 Przegl¹d metod ograniczenia emisji rtêci w elektrowniach podczas spalania paliw sta³ych. Polityka Energetyczna t. 15, z. 4. s WOJNAR K., WISZ J., 2006 Rtêæ w polskiej energetyce. Energetyka, nr kwiecieñ s YUDOVICH Ya.E., KETRIS M.P., 2005 Mercury in coal: a review Part 1. Geochemistry. International Journal of Coal Geology t. 62, s ZHENG i in., 2008a ZHENG L., LIU G., CHOU C.-L., 2008a Abundance and modes of occurrence of mercury in some low-sulfur coals from China. International Journal of Coal Geology t. 73, s ZHENG i in., 2008b ZHENG L., LIU G., QI C., ZHANG Y., WONG M., 2008b The use of sequential extraction to determine the distribution and modes of occurrence of Mercury in Permian Huaibei coal, Anhui Province, China. International Journal of Coal Geology, t. 73, s Tadeusz DZIOK, Andrzej STRUGA A, Andrzej ROZWADOWSKI Examinations of mercury content in coal comments on the way results are presented Abstract In past scientific studies, substantial diversity in mercury content has been observed in Polish hard coals ( ppb). The differences in the results are caused by the nature of the coal, methods of coal preparation, and mercury analysis. Another reason may be the way the results of mercury content examination are presented? the issue analyzed in this article. The differences may be caused by the 284

13 lack of a description of the coal basis. This may cause a divergence of several percent for hard coals to a few dozen percent for brown coals. Significant differences can occur because of the different types of the examined coal samples, i.e. raw coal, clean coal, byproduct, or waste. This analysis recommends comparing mercury content in coal to its energy potential (low heating value). An alternative method can also be the conversion of mercury content to dry and ash free basis. The final result should also be supplemented by the forms of mercury occurring in coal. An accurate presentation of mercury content in coal will help to determine reliable benchmarks for Polish coal. KEY WORDS: coal, mercury, results of examinations

14