PRACE NAUKOWE GIG GÓRNICTWO I RODOWISKO RESEARCH REPORTS MINING AND ENVIRONMENT Kwartalnik Quarterly 3/2008 Leokadia Róg *, Witold Wawrzynkiewicz *, Katarzyna Hamala *, Przemysław Rompalski *, Monika Solik WYZNACZANIE DOKŁADNOCI POBIERANIA I PRZYGOTOWYWANIA PRÓBEK ANALITYCZNYCH BIOPALIW I STAŁYCH PALIW WTÓRNYCH Streszczenie Wzrost udziału biopaliw i stałych paliw wtórnych jako ródeł energii w bilansie paliwowo- -energetycznym przyczynia si do poprawy efektywnoci wykorzystania i do oszczdzania zasobów surowców energetycznych oraz do redukcji iloci wytwarzanych odpadów. W Polsce, coraz czciej spala si biomas i stałe paliwa wtórne z wglem, jako mieszanki energetyczne. Istnieje zatem potrzeba opracowania szczegółowych procedur w zakresie pobierania i przygotowywania próbek biopaliw i stałych paliw wtórnych. W procedurach tych powinno by uwzgldnione zrónicowanie tych paliw pod wzgldem jakoci, uziarnienia i zagszczenia. W artykule przedstawiono wytyczne dotyczce sposobu pobierania próbek do bada fizykochemicznych i okrelania dokładnoci pobierania. W celu zoptymalizowania sposobu opróbowania biomasy lub stałych paliw wtórnych wykonano badania wpływu uziarnienia, wielkoci i liczby próbek pierwotnych na precyzj opróbowania. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, e w przypadku wikszoci biopaliw stałych i stałych paliw wtórnych optymalna liczba próbek pierwotnych, które naley pobra z partii do 1000 t, powinna wynosi minimum 36, w przypadku mieszanek stałych paliw wtórnych, naley pobra minimum 54 próbki pierwotne. W przypadku biopaliw, które charakteryzuj si małym zrónicowaniem jakociowym (zrbki, trociny) wystarczy pobranie próbek pierwotnych o masie nie mniejszej ni 1,5 kg. Próbki pierwotne mieszanek stałych paliw wtórnych powinny mie mas minimum 3 kg. Dla trocin i mieszanek rónego rodzaju paliw wtórnych najlepsze wyniki uzyskano przy rozdrobnieniu poniej 1 mm. W przypadku odpadów butelkowych PET i zrbek drzewnych, ze wzgldu na ich jednorodno pod wzgldem zawartoci popiołu, wystarczajce jest rozdrobnienie do uziarnienia poniej 2 mm. Determining of accurracy of drawing, preparation and analysis of biofuels samples and fuels of waste origin Abstract Increase of biofuels and solid secondary fuels part as sources of energy in a fuel-energy balance inputs to improvement of utilization efficiency, and to saving energetic raw materials resources, as well as to reduction of quantity of produced wastes. In Poland, biomass and solid secondary fuels are burned with a coal as energetic mixture, more and more often. Therefore, there exists a need of detailed procedures study with range of drawing and preparing of biofuel samples and the whole secondary fuels. In these procedures, a differentiation of this fuels with regard to qualities, grain size distribution, concentration should be considered. In the paper, guidelines were presented related to the way of sampling for physical-chemical tests and defining of drawing samples accurracy. To optimize the way of biomass or solid secondary fuels Główny Instytut Górnictwa. 39
Mining and Environment sampling procedure, the tests of grain size distribution, size and number of primary samples impact onto the accurracy of sampling procedure were conducted. On the basis of results obtained, it was found that in the case of most solid biofuels and solid secondary fuels, an optimum number of primary samples, which have to be drawn from a party up to 1000 t, should be 36, as minimum. In the case of mixtures of solid secondary fuels, one should draw 54 primary samples, as minimum. In the case of biofuels, which characterize with law qualitative differentiation (chips, sawdust), it will be sufficient to draw primary samples af mass no lesser than 1.5 kg. Mixed primary samples of solid secondary fuels should have mass of minimum 3 kg. For sawdusts and mixtures of different kind of secondary fuels, the best results were obtained at size reduction below 1 mm. In the case of PET bottle wastes and wood-chips, in view of their homogeneity under regard of content ash, the sufficient size reduction is the grain size distribution below 2 mm. WPROWADZENIE Wzrost zapotrzebowania na energi, spowodowany szybkim rozwojem gospodarczym, zmniejszajca si ilo naturalnych zasobów kopalnych, a take nadmierne zanieczyszczenie rodowiska, spowodowały w ostatnich latach due zainteresowanie alternatywnymi ródłami energii. Wzrost udziału tych ródeł w bilansie paliwowo- -energetycznym, przyczynia si do poprawy efektywnoci wykorzystania i do oszczdzania zasobów surowców energetycznych, a take do poprawy stanu rodowiska, przez zmniejszanie zanieczyszczenia atmosfery i wód oraz redukcj iloci wytworzonych odpadów. Pozyskiwanie energii z paliw alternatywnych wzbudza coraz wiksze zainteresowanie równie w Polsce. Potencjalnym ich ródłem mog by odpady przemysłowe, pochodzce midzy innymi z przemysłu: cukrowniczego, papierniczego, gumowego, skórzanego i innych. W zwizku z tym, istotne jest poznanie struktury tych odpadów, w celu opracowania odpowiednich metod ich badania, poczwszy od sposobu pobierania próbek do ich przygotowania do specjalistycznych analiz. Trwaj prace Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego nad opracowaniem zalece technicznych. Zalecenia te dotycz jedynie ogólnych zasad pobierania próbek zarówno z biomasy, jak i stałych paliw wtórnych. Podobna sytuacja wystpuje w przypadku metod dotyczcych przygotowywania próbek do bada. W zwizku z powyszym stało si konieczne opracowanie szczegółowych procedur wykonawczych dotyczcych pobierania i przygotowywania próbek analitycznych biopaliw i stałych paliw wtórnych. W procedurach tych powinno by uwzgldnione zrónicowanie paliw pod wzgldem jakoci, uziarnienia i zagszczenia. W artykule przedstawiono wytyczne dotyczce pobierania próbek do bada fizykochemicznych i okrelania jego dokładnoci. Wytyczne te opracowano na podstawie wyników bada uzyskanych w ramach pracy statutowej, wykonanej w Zakładzie Oceny Jakoci Paliw Stałych Głównego Instytutu Górnictwa (Róg i in. 2006). Zakres prac obejmował badania wpływu uziarnienia oraz struktury biomasy i stałych paliw wtórnych na precyzj opróbowania, co umoliwiło zoptymalizowanie liczby i masy próbek pierwotnych. 40
Górnictwo i rodowisko 1. GOSPODARCZE ZNACZENIE PALIW ODNAWIALNYCH Według danych Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej, udział ródeł odnawialnych w bilansie paliwowo-energetycznym wiata wynosi około 18%, z czego prawie 98% to produkcja energii z biomasy (Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej, 2000). Wspieranie rozwoju odnawialnych ródeł energii stało si wanym celem polityki Unii Europejskiej. Wyrazem tego jest opublikowana w 1997 roku, w Białej Ksidze Komisji Europejskiej, Strategia rozwoju odnawialnych ródeł energii w krajach Unii Europejskiej, wprowadzona w Polsce Rezolucj Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 8 lipca 1999 roku. W Polsce od kilku lat obserwuje si wzrost udziału energii ze ródeł odnawialnych, głównie biomasy stałej drewna i słomy. Przyczynia si to midzy innymi do znacznego zwikszenia wykorzystania drewna i jego odpadów; uruchamiane s lokalne ciepłownie na słom oraz na odpady drzewne. Zgodnie z przewidywaniami wiatowej Komisji Rady Energetycznej do 2020 roku nastpi wzrost udziału energii odnawialnej do 21,3% (scenariusz pesymistyczny) lub nawet do 29,6% (scenariusz optymistyczny). Według prognozy wiatowego Kongresu Energii Odnawialnej, który odbył si w Denver w 1996 roku, w 2070 roku udział odnawialnych ródeł energii bdzie wynosi od 60 do 80%. Głównym celem Unii Europejskiej natomiast, dotyczcym odnawialnych ródeł energii, jest osignicie do 2010 roku 12% udziału energii odnawialnej w zuyciu energii pierwotnej, 22% udziału energii zielonej w produkcji energii elektrycznej oraz 5,75% udziału biopaliw w paliwach silnikowych w transporcie. 2. BIOMASA ORAZ STAŁE PALIWA WTÓRNE W GOSPODARCE KRAJOWEJ Najczciej w procesie spalania, jako paliwo alternatywne, s wykorzystywane biopaliwa, głównie biomasa (trociny i zrbki) oraz stałe paliwa wtórne. Biomasa jest substancj organiczn, powstajc w wyniku przetwarzania energii promieniowania słonecznego w procesie fotosyntezy (Buchoski 2004), natomiast biopaliwo jest to paliwo produkowane bezporednio lub porednio z biomasy (PKN- CEN/TS 14588:2005; Kruczek, Miller, Tatarek 2003). Do biomasy mona zaliczy: drewno i odpady z przerobu drewna: drewno kawałkowe, trociny, wióry, zrbki, kora itp., roliny pochodzce z upraw energetycznych: roliny drzewiaste szybko rosnce (np. wierzba, topola), wieloletnie byliny dwulicienne (np. lazowiec pensylwaski), trawy wieloletnie (np. trzcina pospolita), produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa: np. słoma, siano, buraki cukrowe, trzcina cukrowa, ziemniaki, pozostałoci przerobu owoców, odchody zwierzce, frakcje organiczne odpadów komunalnych oraz komunalnych osadów ciekowych, niektóre odpady przemysłowe, np. z przemysłu papierniczego. 41
Mining and Environment W polskim rolnictwie rocznie uzyskuje si około 25 30 mln ton słomy oraz siana. Słoma jest wykorzystywana czciowo w hodowli zwierzt oraz do nawoenia pól. Nadwyki słomy, szacowane od 1990 roku na około 12 mln ton rocznie, mogłyby by zagospodarowywane w energetyce (Jesionek, Soliski 2004). Coraz wiksze znaczenie maj take roliny uprawne (m.in. wierzba szwedzka, malwa pensylwaska, Miskant olbrzymi) oraz odpady z przemysłu rolno-spoywczego. Paliwami alternatywnymi pochodzenia odpadowego mog by zarówno odpady stałe, jak i ciekłe. Najczciej dzieli si je na cztery zasadnicze grupy: 1. Odpady powstajce w sektorze komunalnym: - odpady komunalne (nieorganiczne), - odpady opakowaniowe, - osady ciekowe. 2. Odpady powstajce w sektorze gospodarczym (inne ni niebezpieczne): - odpady z przemysłu wydobywczego, - odpady z przemysłu energetycznego, - odpady z przemysłu hutniczego, - odpady z przemysłu remontowo-budowlanego, - odpady z przemysłu rolno-spoywczego. 3. Odpady niebezpieczne (m.in.: odpady zawierajce polichlorkowe bifenyle PCB, baterie i akumulatory, oleje odpadowe, odpady azbestowe, pestycydy, odpady medyczne i weterynaryjne). 4. Inne odpady (np. zuyte pojazdy samochodowe, opony, urzdzenia elektryczne i elektroniczne oraz sprzt gospodarstwa domowego). Na uwag zasługuje równie moliwo wykorzystania do celów energetycznych, zuytych opon. Zuyte opony, ze wzgldu na trwało, stanowi powany problem ekologiczny. Z dniem 1 lipca 2003 roku wprowadzono zakaz składowania całych opon, a z dniem 1 lipca 2006 roku wszedł w ycie zakaz składowania równie opon pocitych. Obecnie opony s spalane przede wszystkim w cementowniach, rzadziej s poddawane recyklingowi. W kraju wykorzystanie opon jest niewielkie i wynosi rednio około 35%, w tym do celów energetycznych około 13%. Ze wzgldu na skład chemiczny oraz du ilo zanieczyszcze gazowych, wytwarzanych podczas spalania, odpady butelkowe z poli (tereftalenu etylenu) PET z uwagi na biodegradacj nale do najbardziej uciliwych i trudno przetwarzalnych materiałów. Poddawane s one głównie recyklingowi, w wyniku którego powstaje surowiec wtórny wykorzystywany w rónych gałziach przemysłu, a take s stosowane do produkcji mieszanek energetycznych dla cementowni, cegielni i w procesie pirolizy, czyli odgazowywania odpadów, a nastpnie spalania produktów gazowych procesu. 42
Górnictwo i rodowisko 3. METODYKA POBIERANIA I PRZYGOTOWYWANIA DO ANALIZ PRÓBEK BIOMASY I STAŁYCH PALIW WTÓRNYCH Jak wspomniano zarówno biomasa, jak i stałe paliwa wtórne, s paliwami dopiero od niedawna wykorzystywanymi w przemyle energetycznym, w zwizku z czym nie ma znormalizowanych metod ich pobierania i przygotowywania próbek analitycznych. W zwizku z powyszym, w celu opracowania takich metod, podjto badania z wykorzystaniem: trocin, zrbów, odpadów gumowych (opon), odpadów plastikowych (z tworzywa PET) i mieszanek rónych stałych paliw wtórnych. Liczb i wielko pobieranych próbek okrelono na podstawie tak zwanego testu szeciokubełkowego, zgodnie z punktem 7 normy PN-90/G-04502. Przyjto, e minimalna partia opróbowywanych odpadów bdzie wynosiła 1000 t. W przypadku trocin, zrbów i mieszanek rónych stałych paliw wtórnych, próbki do bada pobierano w nastpujcy sposób: Pobrano 18 próbek pierwotnych o masie po 1,5 kg, z których zestawiono sze kubełków po trzy próbki pierwotne. Z kadego kubełka przygotowano po dwie próbki analityczne, jedn o uziarnieniu poniej 2 mm, a drug o uziarnieniu poniej 1 mm. Pobrano 36 próbek pierwotnych o masie po 1,5 kg, z których zestawiono sze kubełków po sze próbek pierwotnych. Z kadego kubełka przygotowano po dwie próbki analityczne, jedn o uziarnieniu poniej 2 mm, a drug o uziarnieniu poniej 1 mm. Pobrano 54 próbki pierwotne o masie po 1,5 kg, z których zestawiono sze kubełków po dziewi próbek pierwotnych. Z kadego kubełka przygotowano po dwie próbki analityczne, jedn o uziarnieniu poniej 2 mm, a drug o uziarnieniu poniej 1 mm. Pobrano 18 próbek pierwotnych o masie po 3 kg, z których zestawiono sze kubełków po trzy próbki pierwotne. Z kadego kubełka przygotowano po dwie próbki analityczne, jedn o uziarnieniu poniej 2 mm, a drug o uziarnieniu poniej 1 mm. Pobrano 36 próbek pierwotnych o masie po 3 kg, z których zestawiono sze kubełków po sze próbek pierwotnych. Z kadego kubełka przygotowano po dwie próbki analityczne, jedn o uziarnieniu poniej 2 mm, a drug o uziarnieniu poniej 1 mm. Pobrano 54 próbki pierwotne o masie po 3 kg, z których zestawiono sze kubełków po dziewi próbek pierwotnych. Z kadego kubełka przygotowano po dwie próbki analityczne, jedn o uziarnieniu poniej 2 mm, a drug o uziarnieniu poniej 1 mm. W przypadku opon gumowych i opakowa plastikowych wykonano po 3 opróbowania, pobierajc odpowiednio 18, 36 i 54 próbki pierwotne. Pobieranie próbek pierwotnych zostało poprzedzone sprawdzeniem, jak s zrónicowane pod wzgldem jakoci opony oraz opakowania PET wyprodukowane przez rónych producentów. W przypadku składu opon gumowych, badanie to polegało na pobraniu 6 próbek z opon pochodzcych od rónych producentów. Z kadej opony, z rónych miejsc, wycito pasek szerokoci około 2 cm, z którego przygotowano próbk analityczn i oznaczono zawarto wilgoci i popiołu (tabl. 1). 43
Mining and Environment +)# 1 ( 4,-. * (, * + * + GLF<.MFM;(# $ 1$14 <;A:FADA:.(# $3 7$34./D8F<.(# $3 7$7= /F<NDFA(# $1! 3$7 2F8DF(# $61!$4 <;A:FADA:.(# $= 7$34 Rónice w zawartoci popiołu w próbkach, pobranych zarówno z bocznych czci rónych opon, jak i z samego bienika, dochodziły do 3%, podobnie jak rónice w zawartoci popiołu w próbkach pobranych z opon wyprodukowanych przez rónych producentów. Sprawdzano równie zrónicowanie właciwoci fizykochemicznych (wilgo i popiół) dla składowiska butelek PET. Pobrano 13 próbek odpadów butelkowych. Kada próbka składała si z trzech całych butelek, o jednakowym zabarwieniu, pochodzcych z jednej firmy. Próbki rozdrobniono do uziarnienia poniej 2 mm i oznaczono w nich zawarto wilgoci i popiołu (przeliczonego na stan suchy). Uzyskane wyniki bada wykazały, e parametry jakociowe tych próbek były zblione. Rónica midzy najwiksz i najmniejsz zawartoci wilgoci oznaczonej w próbce analitycznej wynosiła 0,21%, natomiast w przypadku popiołu, przeliczonego na stan suchy, rozrzut midzy wynikami wynosił 0,25%. rednie tych dwóch parametrów kształtowały si nastpujco: 0,28% wilgoci i 0,06% popiołu. Wynika z tego, e badany materiał był stosunkowo jednorodny pod wzgldem jakoci. Opróbowanie składu opon polegało na pobraniu po jednej oponie z rónych miejsc składowiska, rozmieszczonych równomiernie na jego powierzchni (bez zwracania uwagi na ich pochodzenie) i wyciciu z kadej z nich paska, wzdłu całego przekroju, o szerokoci 20 mm. W przypadku odpadów butelkowych, pobrano po jednym opakowaniu bez wzgldu na kolor, równie z miejsc równomiernie rozmieszczonych na powierzchni zwału. Z tak pobranych próbek odpadów gumowych i PET przygotowano próbki analityczne o uziarnieniach poniej 3 i 2 mm. Wykonano oznaczenia zawartoci wilgoci i zawartoci popiołu, któr przeliczono na stan suchy. Na podstawie tych wyników przeprowadzono test szeciokubełkowy, który umoliwił optymalizacj liczby pobieranych próbek pierwotnych. Dodatkowo, dla kadej serii pobranych próbek obliczono precyzj pobrania i przygotowania próbki analitycznej. Precyzja jest miar stopnia zgodnoci midzy wynikami uzyskanymi w czasie powtarzania pomiaru kilka razy w okrelonych warunkach i stanowi charakterystyk zastosowanej metody. Im mniejsze s błdy losowe wyniku metody, tym metoda jest bardziej precyzyjna. Pobieranie kolejnych serii próbek kubełkowych, zawierajcych coraz wiksz liczb próbek pierwotnych, miało na celu wykazanie, jaka liczba próbek pierwotnych jest liczb wystarczajc ze wzgldu na dokładno pobrania i przygotowania próbek analitycznych. Badanie próbek o rónym uziarnieniu było wykorzystywane w celu sprawdzenia, jaki wpływ na dokładno wyników analiz ma wielko uziarnienia próbek analitycznych przygotowanych z biomasy lub stałych paliw wtórnych. 44
Górnictwo i rodowisko 4. WYNIKI BADA Próbki poddano badaniom na zawarto popiołu i wilgoci w stanie analitycznym, a nastpnie obliczeniom statystycznym (Volk 1973). Wyniki bada przedstawiono w tablicach 2 15. '0#O( 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J =$=! $ J =$=4 $ J $13 $ 8 3$3!$3 8 $3! 3$!7 8 $3 $!! ;99 $1 $7 ;99 $4 $14 ;99 $3 $33 2 $4 $4 2 $!7 $=4 2 $77 $76 Uwaga: Masa próbki pierwotnej 1,5 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. 30#O( 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $1 $3 J $17 $! J $3= $! 8 $ = $6! 8 $14 $37 8 $ $! ;99 $= $3 ;99 $ $= ;99 $ = $4 2 $!4 $6 2 $ $!= 2 $3! $!4 Uwaga: Masa próbki pierwotnej 3 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. 50#O( 2 0 $P. $P 2 0 $P. $P 2 0 $P. $P J $3= 7$41 J $17 7$= J $11 7$=3 8 $46 $1 8 $!= $43 8 $7 $7= ;99 $3 $3! ;99 $ 4 $1 ;99 $ 4 $ 2 $13 $ 2 $= $11 2 $3 $3 Uwaga: Masa próbki pierwotnej 1,5 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 1 mm. 60#O( # 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J =$3! $1= J =$4 $!= J =$1! $!7 8 $=6 $! 8 $3 $3 8 $4! $= ;99 $1! $ 3 ;99 $4 $! ;99 $! $ 1 2 $4= $ 7 2 $!6 $ 2 $16 $ 4 Uwaga: Masa próbki pierwotnej 1,5 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. 70#O( # 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J 4$73 $1= J =$37 $16 J =$! $1= 8 $4 $ 8 $6 $! 8 $77 $ 1 ;99 $3 $ ;99 $ $ ;99 $ 4 $ 2 $1 $! 2 $34 $ 2 $3 $ Uwaga: Masa próbki pierwotnej 3 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. 45
Mining and Environment 80#O( # 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J 4$4= $! J =$43 $!4 J =$7 $!7 8 $ $ 8 $3! $ 8 $16 $ = ;99 $7 $ 3 ;99 $ 1 $ 3 ;99 $ $ 2 $! $ 7 2 $ = $! 2 $7 $ 1 Uwaga: Masa próbki pierwotnej 1,5 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 1 mm. 90#%,# 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $13!$4 J $=7!$ J $6 7$!! 8 $6 3$6= 8 $ 1 3$64 8 $ 7 1$7! ;99 $3 $! ;99 $! $1= ;99 $1 $71 2 $1 $ 2 $1 $== 2 $11 $16 Uwaga: Uziarnienie próbki analitycznej < 3 mm. :0#%,# 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $4!!$!= J $4!$!7 J $6 7$ 8 $ 3$1 8 $!= $=1 8 $11 1$16 ;99 $7 $1= ;99 $ 6 $1! ;99 $ 7 $! 2 $14 $== 2 $4 $44 2 $1 $= Uwaga: Uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. ;0#%,#2D: 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $1= $34 J $1= $ 7 J $11 $ 3 8 $3 $43 8 $ 1 $ = 8 $ 7 $! ;99 $ 3 $1 ;99 $ 3 $ 3 ;99 $ $ 2 $ 7 $17 2 $ 7 $! 2 $ 3 $ 3 Uwaga: Uziarnienie próbki analitycznej < 3 mm. 0#%,#2D: 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $7 $!! J $1 $3! J $3 $= 8 $34 $! 8 $33 $3= 8 $= $14 ;99 $! $3 ;99 $ 1 $! ;99 $! $ 7 2 $ $7! 2 $ = $3 2 $ $1 Uwaga: Uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. '0#%,##% 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $4 =$1= J $4 3 $ J $4 =$! 8 $ 3!$64 8 $! 7$3 8 $43 7$ ;99 $7 $6! ;99 $ = $44 ;99 $ $43 2 $! $4= 2 $3! 3$3 2 $34 3$ Uwaga: Masa próbki pierwotnej 1,5 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. 46
Górnictwo i rodowisko 30#%,##% 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $=6 3$! J $33 3 $ 7 J $3 3 $1 8 $=!!$ 8 $7 1$4 8 $74 7$! ;99 $7 $ ;99 $ $ ;99 $ $=6 2 $1= $6 2 $37 $7! 2 $34 3$7 Uwaga: Masa próbki pierwotnej 1,5 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 1 mm. 50#%,##% 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $4 =$77 J $6 3$ J $=! =$11 8 $3=!$13 8 $!3 $ = 8 $3 3$3 ;99 $6 $61 ;99 $3 $= ;99 $ $! 2 $!! $46 2 $7 3$13 2 $! $4 Uwaga: Masa próbki pierwotnej 3,0 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 2 mm. 60#%,##% 1!( * + * + 1!( * + * + 1!( * + * + J $ 1 =$6= J $7 3 $ 1 J $7 4$=4 8 $= 1$6 8 $ 3!$!1 8 $! 3$71 ;99 $7 $= ;99 $6 $6 ;99 $! $!1 2 $14 $66 2 $!! $=6 2 $16 $ Uwaga: Masa próbki pierwotnej 3,0 kg, uziarnienie próbki analitycznej < 1 mm. Przeprowadzenie testu szeciokubełkowego wymagało przyjcia załoenia dotyczcego dokładnoci pobierania w odniesieniu do kadego badanego parametru. Na podstawie danych literaturowych, jak i wczeniejszych bada wykonanych w laboratorium, stwierdzono, e najwikszy dopuszczalny błd wynikajcy z precyzji pobrania, przygotowania i analizy próbek, moe by nastpujcy: w przypadku trocin i zrbek zarówno dla wilgoci, jak i popiołu ±0,5%, w przypadku odpadów gumowych dla wilgoci ±0,5%, a dla popiołu ±1,0%, w przypadku odpadów plastikowych zarówno dla wilgoci, jak i popiołu ±0,5%, w przypadku mieszanek stałych paliw wtórnych dla wilgoci ±0,5%, a dla popiołu ±1,0%. Przeprowadzone obliczenia, zgodnie z punktem 7 normy PN-90/G-04502 wykazały, e w przypadku biomasy, odpadów gumowych i odpadów plastikowych, przy kadej liczbie pobranych próbek pierwotnych warto wyliczonego rozstpu spełniała wymagania testu szeciokubełkowego. W kadym wic przypadku liczba pobranych próbek pierwotnych była wystarczajca. W przypadku mieszanek stałych paliw wtórnych w próbkach o uziarnieniu poniej 2 mm, w dwóch przypadkach rozstp midzy wynikami oznaczania przekraczał dopuszczalne wartoci według testu, co wiadczyło o za małej liczbie pobranych próbek. Przyczyn tego była dua niejednorodno materiału. Dopiero rozdrobnienie pobranych próbek do uziarnienia poniej 1 mm, pozwoliło na osignicie właciwej homogenizacji materiału. 47
Mining and Environment Optymalne warunki pobierania próbek z badanych materiałów mona scharakteryzowa nastpujco: 1. Optymaln form opróbowania trocin było pobranie 36 próbek pierwotnych o masie po 1,5 kg i przygotowanie z kadej z nich próbki analitycznej przez rozdrobnienie do ziarna poniej 1 mm. Ta wielko ziarna gwarantowała znacznie wiksz jednorodno próbki. W przypadku tak pobranej i przygotowanej próbki trocin precyzja wynosiła dla wilgoci ±0,19%, a dla popiołu ±0,33%. 2. W przypadku zrbów lub odpadów drewnianych mniej zanieczyszczonych, optymaln form opróbowania było pobranie 36 próbek pierwotnych o masie po 1,5 kg i przygotowanie z nich próbki analitycznej przez rozdrobnienie do uziarnienia co najmniej poniej 2 mm (krótsza praca młynka nie powoduje przegrzania próbki). Dla tak pobranej i przygotowanej próbki zrbek precyzja wynosiła dla wilgoci ±0,47%, a dla popiołu ±0,10%. 3. W celu uzyskania duej precyzji zarówno pobierania, jak i przygotowania próbek laboratoryjnych w przypadku odpadów gumowych, naleało pobra minimalnie 36 próbek pierwotnych, po jednej oponie z losowo wybranych miejsc, równomiernie rozmieszczonych na całej powierzchni składowiska. Podczas przygotowywania próbek laboratoryjnych, naleało je zemle do uziarnienia poniej 2 mm. 4. Optymaln form opróbowania kadej partii odpadów butelkowych z tworzywa PET było pobranie 36 próbek pierwotnych i przygotowanie z nich próbki analitycznej o uziarnieniu poniej 3 mm. 5. Najwiksz dokładno pobierania próbek z mieszanki stałych paliw wtórnych, uzyskano przy pobieraniu próbek pierwotnych o masie 3 kg, w liczbie 54 próbek. Do analiz fizykochemicznych próbk analityczn naleało rozdrobni do uziarnienia poniej 1 mm. WNIOSKI W przypadku wikszoci biopaliw stałych i stałych paliw wtórnych optymalna liczba próbek pierwotnych, które naley pobra z partii do 1000 t, powinna wynosi minimum 36, w przypadku mieszanek rónych stałych paliw wtórnych, naley pobra minimum 54 próbki pierwotne. W przypadku biopaliw, które charakteryzuj si małym zrónicowaniem jakociowym (zrbki, trociny) wystarczy pobra próbki pierwotne o masie nie mniejszej ni 1,5 kg. Mieszanki stałych paliw wtórnych naley opróbowywa, pobierajc minimum 3-kilogramowe próbki pierwotne. W przypadku trocin i mieszanek rónego rodzaju stałych paliw wtórnych, najlepsze wyniki uzyskano przy maksymalnym rozdrobnieniu próbki analitycznej poniej 1 mm. W przypadku odpadów butelkowych PET i zrbek drzewnych, ze wzgldu na ich jednorodno pod wzgldem zawartoci popiołu, wystarczajce jest rozdrobnienie do uziarnienia poniej 2 mm. 48
Górnictwo i rodowisko Literatura 1. Białecka B. (2004): Analiza moliwoci produkcji i spalania paliw alternatywnych w warunkach lska. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i rodowisko nr 3. 2. Buchoski J. (2004): Bioenergetyka polska blaski i cienie. Rynek Energii nr 2. 3. Jesionek J., Soliski I. (2004): Biomasa ekologiczne i odnawialne paliwa XXI wieku. Polityka Energetyczna t. 7, z. 1. 4. Kruczek H., Miller R., Tatarek A. (2003): Spalanie i współspalanie biomasy korzyci i zagroenia. Gospodarka Paliwami i Energi nr 3. 5. PN-90/G-04502 Wgiel kamienny i brunatny. Metody pobierania i przygotowania próbek do bada laboratoryjnych. 6. PKN-CEN/TS 14588:2005 Biopaliwa stałe Terminologia, definicje i okrelenia. 7. Róg L., Wawrzynkiewicz W., Hamala K., Rompalski P. (2006): Metody oznaczania parametrów fizykochemicznych paliw odnawialnych (odpadowych). Dokumentacja z prac wykonywanych w ramach działalnoci statutowej 14010366-380. 8. Volk W. (1973): Statystyka stosowana dla inynierów. Warszawa, WNT 1973. Recenzent: prof. dr hab. Jerzy Sablik 49