Relationship Between the Content of Hazardous Trace Elements in Coal Lithotypes and their Ashes (405 Coal Seam, U.S.C.B.)

Open access

Streszczenie

Zbadano zróżnicowanie zawartości wybranych pierwiastków szkodliwych (Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn, Be, Li, V, As, Ga) w próbkach litotypów i ich popiołach pochodzących z pokładu 405 (warstwy załęskie). Wykazano znaczną zmienność zawartości pierwiastków w badanych próbkach, zależną od rodzaju Ktotypu, a przede wszystkim od zawartości popiołu We wszystkich litotypach najwyższe zawartości wykazały pierwiastki Ba i Mn. Pozostałe oznaczone pierwiastki ze względu na średni udział w litotypach można uszeregować w następującej kolejności: Zn < Pb < V < Cu < Ni < Cr < Ga < Co < Be < Li < As < Cd. Podobną tendencję udziału pierwiastków obserwowano w popiołach litotypów.

Wyliczono współczynnik wzbogacenia (W) w popiołach litotypów, jako stosunek zawartości pierwiastka w popiele do zawartości w litotypic. Założono, że wartości współczynnika W są tym wyższe im wyższa jest zawartość pierwiastka związana z substancją organiczną wręgla.

Na zaw'artość pierwiastków śladowych w litotypach duży wpływ ma ich powinowactwo geoche- miczne do substancji organicznej bądź mineralnej węgla, które określono na podstawie wielkości współczynnika wzbogacenia popiołów litotypów w te pierwiastki.

Najwyższymi wartościami tych współczynników (od 5 do 7) charakteryzują się pierwiastki, takie jak Cr, Be, Cd i Cu, natomiast pozostałe pierwiastki wykazują niższe w'artości (od ok. 2 do ok. 3). Najniższe wartości współczynnika wzbogacenia najczęściej obserwowano w przypadku: Co, Li i Mn.

Na podstawie wyliczonych wartości współczynników wzbogacenia w popiele stwierdzono, że pierwiastki, takie jak Ba, Mn, Li, As, Co, Ga, Ni, Pb i Zn charakteryzowłały się dużym powino- wactwem do substancji mineralnej (niski współczynnik wzbogacenia w popiele). Maksymalna ich koncentracja przypadała na litotypy silnie mincralizowanc - w'ęgicl matowy bądź półbłyszczący.

Natomiast nieliczne pierwiastki, jak: Cr, Be, Cd i Cu W7kazały duże powinowactwo do substancji organicznej węgla (wysoki współczynnik wzbogacenia w popiele) i tendencję do maksymalnej koncentracji w litotypic błyszczącym.

Na podstawie wykazanych istotnych korelacji pierwiastków' śladowych w litotypach z zawartością popiołu można uznać, żc pierwiastki te są główTiic obecne w substancji mineralnej węgla.

Biclowicz, B. 2013. Występowanie wybranych pierwiastków szkodliwych w polskim węglu brunatnym. Gospo- darka Surowcami Mineralnym i-Minerał Resources Management 29 (3). IGSMiE PAN, Kraków, s. 47-59.

Bojakowska i in. 2008 - Bojakowska, I., Lech, D. i Wołkowicz, S. 2008. Uran i tor w węglach kamiennych i brunatnych ze złóż polskich. Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Minerał Resources Management 24(2). IGSMiE PAN, Kraków, s. 53-82.

Claikc, L.B. 1993. The fate of tracę clcments during coal combustion and gasification: an overview. Fuel 72, Issucó, p. 731-736.

Dai i in. 2005 - Dai, S., Ren, D., Tang, Y., Yue, M. i Hao, L 2005. Conccntration and distribution of clemcnts in Late Permian coals from western Guizhou Province, China. łnternatinal Journal of Coal Geology 61, p. 119-137.

Dolnickovai in. 2012-Dolnickova, D., I)rozdova, J., Raclavsky, K. i Juchclkowa, D. 2012. Gcochemistry of tracę clemcnts in fly ashes from lignite fired power station. Journal of the Polis h Minerał Engineering Society, p. 59-68

Duo-xi, Y. i Xia-chcn, Z. 2010. The transformationand concentration ofenvironmentał hazardous tracę elements during coal combustion 16, Issue 1, p. 74-77.

Finkelman, R.B. 1994. Modcs of occurrenccofpotentially hazardous clemcnts in coal: lcvcls of confidencc. Fuel Processing Technology 39, Issucs 1-3, p. 21-34.

Finkelman, R.B. 1998. Tracę clemcnts in coal. Environmentał and Health Significance. U.S. Geological Survey.

Goodarzi, F. 2006. Characteristic and composition of fly ashes from Canadian coal-Fired power plants. Fuel 85, p. 1418-1427.

Hanak i in. 2005 - Hanak, B., Kokowska-Pawłowska, M. i Zajusz-Zubck, E. 2005. Zmienność zawartości pierwiastków śladowych i podrzędnych w litotypach węgla i ich popiołach z wybranych pokładów warstw poiębskich. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej nr 1696, scnaGómictwo, z. 268, s. 67-76.

Hanak, B. i Kokowska-Pawłowska, M. 2006. Zmienność zawartości pierwiastków śladowych w litotypach węgla i ich popiołach na tle profilów pokładu 630 (GZWj. Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Minerał Resources Management 22(3), Kraków, s. 68-77.

Hanak, B. i Kokowska-Pawłowska, M. 2007. Wpływ substancj i mi ncralnej na zawartość wybranych pierwiastków śladowych w litotypach węgla z pokładu 308 (KWK Ziemowit). Kwartalnik, seria Górnictwo i Geologia, z. 3, t. 2, Gliwice, s. 31 -41.

Judowicz i in. 1985 - Judowicz, J.E., Kctris, M.P. i Micrc, A. W. 1985. Eliemienty - primiesi w iskopąjemych ugłjach. Wyd. 1. lzdat. Nauka Leningrad, 18.

Kortcnski,J. i Sotriov, A. 2002. Tracę andmajorclcmcntcontcntand distribution in Ncogcnc lignite from the Sofia Basin, Bułgaria. International Journal of Coal Geologv 52, p. 63-82.

Kuhl, J. 1980. Substancja mineralna w węglu. Przegląd Górniczy 2, s. 61-66.

Lee, J. 1983. Complexation analysis of fresh waters by cquilibrium diafiltration. Water Res.

Lewińska-Prcis i in. 2001 - Lcwińska-Prcis, L., Biedroń, J. i Fabiańska, M. 2001. Geochemiczna ocena rozkładu stężeń pierwiastków śladowych we frakcjach węgla kamiennego poddanego procesowi bioodsiarczania. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Seria: Górnictwo, z. 24.

Lewińska-Preis i in 2009 - Lcwińska-Prcis, L., Fabiańska, M.J., Cmi cl, S. i Kita, A. 2009. Gcochcmical distribution of tracę clemcnts in Kaffioyra and Longycarbycn coals, Spitsbergen, Norway. International Journal o f Coal Geology 80, s. 211-223.

Matl, K. i Twardowski, K. 1996. Rozkład własności fizykochemicznych i technologicznych węgla brunatnego z uwzględnieniem domieszek szkodliwych dla środowiska w południowo-zachodniej części Niżu Polskiego (pokład łużycki Ił). Wyd. CPPGSMiE. Kraków.

Olkuski i in. 2010 - Olkuski, T., Ozga-Blaschkc, U. i Stała-Szlugaj, K. 2010. Wstępowanie fosforu w węglu kamiennym Gospodarka Surow cami Mineralnymi - Minerał Resources Management 26( I), IG SMiE PAN, Kraków, s. 23-35.

Parzentny, H. 1995. Wpływ nicoiganiczncj substancji mineralnej na zawartość niektórych pierwiastków śladowych w węglu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Prace Naukowe Uniwersytetu Śląskiego nr 1460, Katowice.Pempkowiak, J. 1989. Rozmieszczenie, pochodzenie i własności kwasów humusowych w morzu Bałtyckim. Inst. Oceanol. PAN, Wyd. Ossolineum. Wrocław, 1989.

Pesek i in. 2005 - Pesek, J., Benecko, V., Sykorova, I., Vasicek, M., Michna, O. i Martineic, K. 2005. Some tracę elements in coal of the Czech Republic, environment and health protection implications. Central Europ en Journal of Public Health 10, p. 153-158.

Polański, A. 1988. Podstawy Geochemii. Wyd. Geol. Warszawa.

Różkowska, A. i Ptak, B. 1995. Pierwiastki podrzędne i śladowe w górnośląskich węglach kamiennych. Przegląd Geologiczny vol. 43, nr 6, s. 478-481.

Say-Gee, S. i Wan, H.A. 2011. Concentration and association of minor and tracę elements in Mukah coal from Sarawak, Malaysia, w i tli emphasis on the potentially hazardous tracę elements. International Journal of Coal Geology 88, Issue 4, p. 179-193.

Spears, D. i Zheng, Y. 1999. Geochemistry and origin of elements in some UK coals. International Journal of Coal Geolog}’ 38, p. 161-179.

Tian i in. 2013 - Tian, H Z, Lu, L., Hao, J.M., Gao, J.J., Cheng, K., Liu, K.Y., Qiu, P.P. i Zhu, C.Y. 2013. Review of key hazardous tracę elements in Chin es coals; Abundance, Occurrence, Be haviour during Coal Combustion and their Environmental Impact. Energy Fuels 27, p. 601-614.

Widawska- Kuśmierska, J. 1981. Występowanie pierwiastków śladowych w poLskich węglach kamiennych. Prze- gląd Górniczy, nr 7-8, s. 455-459.

Winnicki, J. 1973. Występowanie i sposób związania niektórych pierwiastków rzadkich w krajowych węglach kamiennych. Prace Naukowe Instytutu Chemii Nieorganicznej i Metalurgii Pierwiastków Rzadkich. Konferencje nr 8, 1973, s. 3-71.

Xu i in. 2003 - Xu, R., Yan, R., Zheng, C. i Qiao, Y. 2003. Status of tracę element emission in a coal combustion process: a review. Fuel Proccessing Technology> 85, p. 215-237.

Yazdi, M. i Shiravani, A. E. 2004. Geochemical properties of coals in the Lushan coalfield of Iran. International Journal of Coal Geology’ 60, p. 73-79.

Yudovich, Y.E. i Ketris, M. P. 2005. Arsenie in coal: a review. International Journal of Coal Geology’ 61, p. 141-1%.

Zhangi m.2004- Zhang, J„ Ren, D.,Zhu, Y.,Chou, Ch., Zeng, R. i Zheng, B. 2004. Minerałmatterand potentially hazardous tracę elements in coals from Qianxi Fault Depression Area in southwestem Guizhou, Chi na. International Journal ofCoal Geology 57, p. 49-61.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

Mineral Resources Management; The Journal of Polish Academy of Sciences

Journal Information


IMPACT FACTOR 2016: 0.481
5-year IMPACT FACTOR: 0.568

CiteScore 2016: 0.76

SCImago Journal Rank (SJR) 2016: 0.408
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2016: 1.397

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 194 145 12
PDF Downloads 81 67 8