Ashes from bituminous coal burning in fluidized bed boilers as a potential source of rare earth elements
Joanna Komorek 1  
,   Zdzisław Adamczyk 1  
,   Małgorzata Lewandowska 1  
,   Jacek Nowak 1  
,   Barbara Białecka 2  
,   Joanna Całusz-Moszko 2  
,   Agnieszka Klupa 2  
 
More details
Hide details
1
Katedra Geologii Stosowanej, Wydział Górnictwa i Geologii, Politechnika Śląska
2
Główny Instytut Górnictwa, Zakład Monitoringu Środowiska
CORRESPONDING AUTHOR
Joanna Komorek   

Katedra Geologii Stosowanej, Wydział Górnictwa i Geologii, Politechnika Śląska, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland
Submission date: 2018-02-14
Final revision date: 2018-04-16
Acceptance date: 2018-09-06
Publication date: 2018-09-06
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2018;34(2):21–36
 
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
Rare earth elements are characterized by the high risk of their shortage resulting from limited resources. From this reason REE constitute a group of elements of special importance for the European Union. The aim of this study was to evaluate ashes from the burning of coal in fluidized bed boilers as a potential source of REY. Twelve samples of fly ash and bottom ash taken from power plants in Poland were analyzed. Tests have shown that despite some differences in chemical composition, the fly ash and bottom ash from fluidized beds could be classified as the calsialic, low acid type. It was found that fly ashes contained more REY than bottom ashes. Among REY, the light elements (LREY) had the highest share in the total REY content in both fly ashes and bottom ashes. Heavy elements (HREY) had the lowest content. The normalized curves plotted for fly ash samples within almost all of their entire range were positioned above the reference level and these curves were of the L-M or H-M type. The content of the individual REY in these samples was even twice as high as in UCC. The normalized curves plotted for bottom ash samples were classified as of L, L-M or H type. They were positioned on the reference level or above it. The content of the individual REY in these samples was the same or up to about 4 times lower than in UCC. It was found that the content of critical elements and of excessive elements in fly ash and bottom ash differs, which has an effect on the value of the outlook coefficient Coutl, and which is always higher in the case of fly ash than in the case of bottom ash. Nevertheless, the computed values of the outlook coefficient Coutl allow both fly ash and bottom ash from fluidized beds to be regarded as promising REY raw materials.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Popioły ze spalania węgla kamiennego w kotłach fluidalnych, jako potencjalne źródło pierwiastków ziem rzadkich
pierwiastki ziem rzadkich i itr (REY), surowce krytyczne, popiół lotny fluidalny, popiół denny fluidalny
Pierwiastki ziem rzadkich charakteryzują się wysokim ryzykiem niedoboru, wynikającym z ograniczonej ilości źródeł ich pozyskiwania. Z tego powodu stanowią grupę pierwiastków o specjalnym znaczeniu w Unii Europejskiej. Celem pracy była ocena popiołów ze spalania węgla kamiennego w kotłach fluidalnych, pod kątem ich wykorzystania, jako potencjalnego źródła REY. Badaniom poddano 12 próbek popiołów lotnych i dennych fluidalnych pobranych z elektrowni w Polsce. Badania wykazały, że mimo różnic w składzie chemicznym badane popioły lotne i denne fluidalne zostały zaklasyfikowane do typu calsialic –słabo kwaśnych. Stwierdzono, że popioły lotne charakteryzują się większą zawartością REY niż denne. Zarówno w popiołach lotnych jak i dennych największy udział wśród REY mają pierwiastki lekkie LREY. Natomiast najmniejszym udziałem charakteryzują się pierwiastki ciężkie HREY. Krzywe normalizacyjne wyznaczone dla próbek popiołów lotnych w prawie całym swoim zakresie znajdują się powyżej poziomu odniesienia, są to krzywe typu L-M lub H-M. Zawartości poszczególnych REY w tych próbkach są nawet dwukrotnie większe niż w UCC. Krzywe normalizacyjne wyznaczone dla próbek popiołów dennych zaliczono do typów L, L-M i H. Znajdują się one, na lub poniżej poziomu odniesienia. Zawartość poszczególnych REY w tych próbkach jest taka sama lub do około 4 razy mniejsza niż w UCC. Stwierdzono, że udział pierwiastków krytycznych i nadmiarowych w popiołach lotnych i dennych różni się, co ma wpływ na wartość współczynnika perspektywicznego Coutl, który dla popiołów lotnych przyjmuje zawsze wyższe wartości niż dla dennych. Pomimo to, uzyskane wartości współczynnika perspektywicznego Coutl pozwalają zaliczyć, zarówno analizowane popioły lotne jak i denne fluidalne do surowców perspektywicznych REY.
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953