Occurence of phosphorus in hard coal
 
More details
Hide details
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2010;26(1):23–35
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Occurrence of phosphorus in hard coal has been discussed in the present study. Based on literature, the phosphorus has been characterized not only as element occurring in live organisms, animal and plant cells, in bonds, but first of all, as inseparable constituent of hard coal. Origin of the phosphorus occurrence in hard coal has also been discussed. The attention was paid not only at phosphorus delivery from the plants forming the coal, but also at the problem of water infiltration though peat-bog, as well as terrigene and volcanic processes. Phosphorus occurring in plants can be exposed to mineralization accompanied with fungus and bacteria activity. Such type of oxidation leads to formation of neutral macerals in coal. A problem of phosphorus decomposition in coal was also examined. The decomposition can be run in differentmodes. Phosphorus presence can be related with organic or inorganic substance. However, correlation between phosphorus content in coal and vitrinite reflexivity, being a metamorphism measure, was not proved. Various examination results cited by various scientists involved in problems of the trace element occurrence in coals occurring in Poland, and through over the World, were compared. Phosphorus minerals occurring in hard coal, mainly: goyazyt, gorceixyt, crandalcit, xenotime, monzite and apatite, were also discussed. Origin of some minerals is related with tonstein, what can prove their volcanic origin. Problem of the content of phosphorus in hard coal comprises fundamental part of the article. Content of phosphorus in hard coal derived from various coal basins, among the others from USA, Great Britain, Australia, RPA, India, Japan, and Russia, has been also discussed. Content of phosphorus in coal ashes and various types of sedimentary rocks accompanying coal deposits, has also been presented. Based on numerous examinations it has been proved that the mean phosphorus content in worldwide coals amounts for 500 ppm, what only slightly differs from the phosphorus content observed in Polish coals - 404 ppm. Maximal phosphorus content was observed in India coals, amounting for 5640 ppm. Phosphorus content in coals from the Upper Silesian Coal Basin, including classification into lithostratigraphic series, balance beds and coal shales, has been presented in the next part of the present study. Phosphorus content in coals exploited by Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. producing coking coal, was also presented. As commonly known, phosphorus content in coking coal is an important factor of its usability, thus this parameter is a critical factor for sale of the coking coal.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Występowanie fosforu w węglu kamiennym
fosfor, minerały fosforu, węgiel kamienny, GZW
W artykule przedstawiono zagadnienie występowania fosforu w węglu. W oparciu o studia literaturowe scharakteryzowano fosfor, nie tylko jako pierwiastek powszechnie występujący w organizmach żywych, w komórkach zwierzęcych i roślinnych, a także w kościach, lecz przede wszystkim jako nieodłączny składnik węgla. Pokazano genezę występowania fosforu w węglu. Zwrócono uwagę na przechodzenie fosforu bezpośrednio z roślinności tworzącej węgiel, jak również przez infiltrację wód przez paleotorfowisko, procesy terygeniczne i wulkanogeniczne. Fosfor w roślinach może podlegać mineralizacji poprzez działanie grzybów i bakterii. Tego typu procesy utleniania prowadzą do tworzenia się macerałów inertnych w węglu. Poddano też analizie rozkład fosforu w węglu. Może on mieć różnoraki charakter, fosfor może być związany z substancją organiczną lub nieorganiczną. Nie znaleziono natomiast korelacji pomiędzy zawartością fosforu w węglu a współczynnikiem refleksyjności witrynitu, będącym miarą stopnia metamorfizmu. Porównano wyniki badań wielu naukowców zajmujących się problematyką występowania pierwiastków śladowych w węglach zarówno polskich jak i zagranicznych. Omówiono minerały fosforu znajdujące się w węglu. Podstawowe to: goyazyt, gorceixyt, crandalit, ksenotym, monacyt i apatyt. Niektóre minerały związane są z tonsteinami, co może świadczyć o ich pochodzeniu wulkanicznym. Zasadniczą część artykułu, poświęcono zawartości fosforu w węglu. Przedstawiono zawartość fosforu w węglach pochodzących z różnych zagłębi węglowych w świecie, między innymi z USA, Wielkiej Brytanii, Australii, RPA, Indii, Japonii, dawnego ZSRR, Kanady oraz Polski. Przedstawiono również zawartość fosforu w popiołach węglowych oraz w różnych rodzajach skał osadowych towarzyszących złożom węgla. Na podstawie licznych badań stwierdzono, że średnia zawartość fosforu w światowych węglach wynosi 500 ppm, co tylko nieznacznie odbiega od średniej zawartości fosforu w polskich węglach - 404 ppm. Maksymalna zawartość fosforu występuje w węglach indyjskich i wynosi 5640 ppm. W dalszej części artykułu przedstawiono zawartość fosforu w węglach GZW z podziałem na serie litostratygraficzne, pokłady bilansowe oraz łupki węglowe. Pokazano także zawartość fosforu w węglach kopalń Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. będącej producentem węgli koksowych. Jak wiadomo, zawartość fosforu w węglu koksowym jest jednym z podstawowych parametrów świadczących o jego wartości użytkowej, w związku z czym znajomość tego parametru ma zasadnicze znaczenie z punktu widzenia sprzedaży węgla koksowego.
 
REFERENCES (27)
1.
Bertine K.K., Goldberg E.D., 1971 - Fossil fuel combustion and the major sedimentary cycle. Science vol. 173. s. 233-235.
 
2.
BHP Billiton Mitsubishi Alliance (http://bhpbilliton.com).
 
3.
Bolewski A., 1987 - Geochemia, [W:] Surowce Mineralne Świata. Fosfor - P2O5. Wyd. Geologiczne. Warszawa, s. 15-19.
 
4.
Bouška V., 1981 - Geochemistry of coal. Academia, Prague.
 
5.
Finkelman R.B., 1980 -Modes of Occurrence of Trace Elements in Coal; unpublished Ph.D. thesis, University of Maryland, 301 stron. [W:] Rayan B.D., Grieve D.A., 1995 - Source and distribution of phosphorus in British Columbia coal seams.
 
6.
Glick D.C., Davis A., 1984 - Variability in the inorganic content of United States coals - a multivariate statistical study of final report. Part 10 (DOE-30013-Flo) to the US Dept. of Energy under contract no. DE-AC22-80PC 30013, 404 pp. [W:] Rao P.D., Walsh D.E., 1999 - Influence of environments of coal deposition on phosphorous accumulation in a high latitude, northern Alaska, coal seam. Elsevier. International Journal of Coal Geology 38 (1999) s. 261-284.
 
7.
Gluskoter J.J., Ruch R.R., Miller W.G., Cahill R.A., Dreher G.B., Kuhn J.K., 1977 - Trace elements in Coal: Occurrence and Distribution; Illinois State Geological Survey, Circular 499.
 
8.
Jasieńko S., (red.), 1995 - Chemia i fizyka węgla. OficynaWydawnicza Politechniki Wrocławskiej,Wrocław.
 
9.
Jastrzębska Spółka Węglowa (http://www.jsw.pl).
 
10.
Judowicz J.E., Kietris M.P.,Mierc A.W., 1985 - Elemienty primiesi w iskopajemych ugliach. Izd. Nauka, Leningrad.
 
11.
Kuhl J., Dąbek H., 1961 - O chlorze i fosforze w węglach kamiennych Górnego Śląska. Przegląd Górniczy nr 9, s. 443-446.
 
12.
Morga R., 2005 - Występowanie fosforu w węglu kamiennym i jego znaczenie w produkcji koksu. Przegląd Górniczy nr 3, s. 31-32.
 
13.
Morga R., 2007 - Struktura zmienności zawartości fosforu w eksploatowanych pokładach węgla kamiennego KWK Pniówek. Gospodarka Surowcami Mineralnymi T. 23, z. 1, s. 29-48.
 
14.
Patric W.H., Khalid R.A., 1974 - Phosphate Release and Sorption by Soils and Sediments: Effect of Aerobic and Anaerobic Conditions. Science Vol. 186, s. 53-55.
 
15.
Pawell M.A., 1987 - The Inorganic Geochemistry of Two Western U.S. Coals: Emery Coal Field, Ytah and Powder River Coal Field, Wyoming, unpublished Ph.D. thesis, University of Western Ontario, London, Ontario, [W:] Rayan B.D., Grieve D.A., 1995 - Source and distribution of phosphorus in British Columbia coal seams.
 
16.
Polański A., 1988 - Podstawy geochemii. Wyd. Geol., Warszawa.
 
17.
Rao P.D., Walsh D.E., 1997 - Nature and distribution of phosphorous minerals in Cook Inlet coals, Alaska. International a. Geological Fieldork, paper 1998-1.
 
18.
Rao P.D., Walsh D.E., 1999 - Influence of environments of coal deposition on phosphorous accumulation in a high latitude, northen Alaska, coal seam. Elsevier. International Journal of Coal Geology 38 (1999), s. 261-284.
 
19.
Rayan B., Khan M., 1997 - Maceral affinity of phosphorus in coals from the Elk Valley Coalfield, British Columbia. Geological Fieldork, paper 1998-1.
 
20.
Rayan B.D., Grieve D.A., 1995 - Source and distribution of phosphorus in British Columbia coal seams. Geological Fieldwork 1995, Paper 1996-1.
 
21.
Roga B., 1954 - Węgiel kamienny. Przeróbka i użytkowanie. PWT, 1954.
 
22.
Roga B., Wnękowska L., 1966 - Analiza węgla i koksu. WNT, Warszawa.
 
23.
Różkowska A., Parzentny H., 1990 - Zawartość fosforu w węglach kamiennych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Kwartalnik Geologiczny t. 34, nr 4, s. 611-622.
 
24.
Sozinow N.A., red., 1988 - Metałogienija i gieochimija uglienosnych i słancosedierżaszczych tołszcz. Izd. Nauka, Moskwa.
 
25.
Strugała A., 1998 - Substancja mineralna węgla kamiennego i jej przemiany w procesie koksowania. Gospodarka Surowcami Mineralnymi T. 14, z. 1, s. 5-30.
 
26.
Widawska-Kuśmierska J., 1981 - Występowanie pierwiastków śladowych w polskich węglach kamiennych. Przegląd Górniczy nr 7-8, s. 455-459.
 
27.
Wnękowska L., Czubek S., 1951 - Oznaczanie fosforu w węglu kamiennym. Pr GIG. Kom., 83, [W:] Różkowska, Parzentny H., 1990 - Zawartość fosforu w węglach kamiennych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Kwartalnik Geologiczny T. 34, nr 4, s. 611-622.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953