Application of brown coal pyrolytic oils in black coal slurry flotation
M. Guziurek 1  
,   V. Zechner 1,   P. Fecko 1
 
More details
Hide details
1
VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, Institute of Clean Technologies for Extraction and Utilization of Energy Resources, Ostrava–Poruba, Czech Republic
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2013;29(2):51–67
 
KEYWORDS
ABSTRACT
This paper deals with the possible use of brown coal pyrolytic oils prepared and applied as described below. First, brown coal samples were drawn from the Most Region (Československá armáda Mine) and Sokolov Region(Jiří Mine) and processed to obtain a required grain size. The samples were pyrolyzed in a closed tube reactor at 900oC (5oC/min, holding time of 30minutes), and the resulting liquid product was collected. As the composition of the pyrolytic oils (content of aliphatic and aromatic hydrocarbons, alcohol, and functional groups) is analogous to that of a conventional flotation agent (in this case Montanol 800), the oils were used in a flotation process to float black coal slurry from the Karviná Region (from Lazy Mine and a settler of DarkovMine). The pyrolytic oils were applied in a mix with Montanol 800 in a dose of 500 g/t, and the individual proportions of the agents differed from 1:4 to 5:0 (pyrolytic oil:Montanol 800). The final values, i.e. concentrate yields and ash contents, were compared with the reference values obtained when applying pure Montanol 800. The limit of ash content in the flotation concentrate was set at 10%. As coal contains sulphur, the compounds of which transfer into the liquid products during pyrolysis, some brown coal samples underwent bacterial desulphurization using a pure bacterial culture of Acidithiobacillus ferrooxidans, in order to find out whether sulphur content influences the flotation results in any way. The results confirmed that pyrolytic oils may be applied in the black coal slurry flotation process, and concentrates with ash content below 10%may be obtained. However, this can only be achieved through mixing the oils with Montanol 800 as the application of the pyrolytic oil alone did not provide satisfactory results. An indirect output of the experiment was the determination of the net and gross heat of combustion for the pyrolytic gas. The results imply that it may be used as an alternative fuel.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Zastosowanie olejów z pirolizy węgla brunatnego do floatacji szlamów węgla kamiennego
węgiel brunatny, piroliza, odsiarczanie bakteryjne, Acidithiobacillus ferrooxidans
Praca dotyczy możliwości wykorzystania olejów z pirolizy węgla brunatnego i zastosowania ich w sposób opisany poniżej. Po pierwsze, próbki węgla brunatnego zostały pobrane z największego Regionu (Československá Armada Mine) i Regionu Sokolov (Mine Jiří) i odpowiednio przygotowane w celu uzyskania wymaganej wielkości ziarna. Próbki węgla były poddane pirolizie w zamkniętym reaktorze rurowym w temperaturze 900oC (5oC/min, przez okres 30 minut), a uzyskanym produktem była ciecz. Skład tych olejów pirolitycznych (alifatyczne i aromatyczne węglowodory, alkohole i grupy funkcyjne) jest analogiczny jak w przypadku odczynników konwencjonalnych do flotacji węgla (w tym przypadku Montanol 800). Oleje użyto w procesie flotacji szlamów węgla kamiennego z Regionu Karwiny (z kopalni Lazy i osadnika z kopalni Darkov). Oleje pirolityczne stosowano w mieszaninie z Montanolem 800 w dawce 500 g/Mg i proporcje poszczególnych odczynników różniły się od 1:4 do 5:0 (pirolityczny olej: Montanol 800). Ostateczne wartości, czyli uzysk koncentratu i zawartość popiołu, zostały porównane z wartościami uzyskanymi przy zastosowaniu czystego Montanolu 800. Zawartość popiołu w koncentracie flotacyjnym została ustalona na poziomie 10%.Węgiel zawiera siarkę, której związki są przeniesione do płynnych produktów podczas pirolizy. Niektóre próbki węgla brunatnego poddano bakteryjnemu odsiarczaniu węgla stosując czyste kultury bakterii Ferrooxidans Acidithiobacillus w celu ustalenia, czy zawartość siarki ma wpływ na wyniki flotacji. Wyniki potwierdziły, że oleje pirolityczne mogą być stosowane do flotacji szlamów węgla, a otrzymane koncentraty będą zawierać poniżej 10% popiołu. Jednak może to być osiągnięte jedynie poprzez zmieszanie olejów z Montanolem 800; stosowanie samego oleju pirolitycznego nie dało zadowalających wyników. Pośrednim wynikiem eksperymentu było określenie ciepła spalania i wartości gazu pirolitycznego. Wyniki sugerują, że może on być stosowany jako paliwo alternatywne.
 
REFERENCES (18)
1.
Aplan F.F., Arnold B.J., 1991 – Flotation. [In:] Leonard, J.W., Hardinge, B.C. Coal Preparation. SME, Littleton, CO. s. 450–485.
 
2.
Brossard L.E., Cortez L.A.B., 1997 – Potential for the use of pyrolytic tar from bagasse in industra. Biomass and Bioenergy., 12, 5, s. 363–366.
 
3.
Brossard L.E., et al., 2008 – The role of phenols from bagasse vacuum pyrolysis bio-oil in cupper sulfured ore flotation. Brasilian Journal of Chemical Engineering, 25, 04, s. 723–728.
 
4.
ČSN 38 5502, 1981 – Plynná paliva. Základní rozdělení. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví.
 
5.
ČSN 38 5509, 1990 – Plynná paliva. Fyzikální konstanty. Praha: Federální úřad pro normalizaci a měření.
 
6.
ČSN 38 5521, 1960 – Stanovení spalného tepla a výhřevnosti topných plynů. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví.
 
7.
ČSN ISO 441313, 1997 – Hnědá uhlí a lignity: Zásady vzorkování. Praha: Český normalizační institut.
 
8.
Fečko P., 2001 – Netradiční způsoby úpravy černouhelných kalů. Ostrava, VŠB-TU Ostrava. 150 s.
 
9.
Fečko P., 2008 – Biotechnológie v úprave uhlia. Ostrava: Ediční středisko VŠB-TU Ostrava. 156 s.
 
10.
Fečko P., et al., 2010 – Application of pyrolysis residue from waste materials on black coal flotation. Polish Journal of Chemical Technology, 2, s. 62–66.
 
11.
Ghauri M.A., et al., 2009 – Status of coal biotechnology in Pakistan. In DONATI, E.R., et al. 18th International Conference IBS. Bariloche, Argentina: [s.n.]. s. 513–516.
 
12.
Hanson et. al., 2002 – Hanson S., Patrick J.W., Walker A., 2002 – The effect of coal particle size on pyrolysis and steam gasification. Fuel., roč. 85, 12–13, s. 531–537.
 
13.
Kasztelewicz Z., 2004 – Rola węgla brunatnego w gospodarce. Gospodarka Surowcami Mineralnymi z. 3, s. 155–164.
 
14.
Kristiansen A., 1996 – Understanding Coal Gasification. IEA Coal Research 86, London. 69 s.
 
15.
Kříž V., 2005 – Dynamický model pyrolýzy uhlí s organickými odpady [s. l]. 125 s. Dizertační práce. VŠB-TU Ostrava.
 
16.
Kříž V., Brožová Z., 2007 – Co-pyrolysis of Coal/Waste Polymers Mixtures. Acta Geodynamica et Geomaterialia 2, s. 39–42.
 
17.
Lorenz U., Grudziński Z., 2005 – Sytuacja na międzynarodowych rynkach węgla energetycznego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi z. 2, s. 6–16.
 
18.
Zámostný P., Kurc L., 2011 – Vliv podmínek a složení suroviny na pyrolýzu dřevní hmoty. Chemické Listy. 105, 6, s. 458–466.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953