Preliminary assessment of the possibility of mercury removal from hard coal with the use of air concentrating tables
T. Dziok 1  
,   A. Strugała 1
 
More details
Hide details
1
AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Krakow
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2017;33(4):125–141
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Mercury is characterized by highly toxic properties. The natural biogeochemical cycle of mercury occurs in the environment, which results in the fact that even a small amount of mercury emitted to the environment is a potential threat to human health. The process of coal combustion is one of the main sources of anthropogenic mercury emissions. For this reason, on 31 July 2017 the European Commission has adopted the mercury emission standards for large combustion plants. The issue of mercury emissions is particularly important for Poland. Forecasts concerning energy consumption in Poland show that coal will be the main source for energy production in the coming decades. Therefore, actions enabling the reduction of mercury emissions from coal-fired power plants will have to be implemented. The mercury emissions from coal-fired power plants may be reduced through the application of a number of methods. These methods can be divided into two main groups: the post-combustion methods which allow for mercury removal from flue gases, and the pre-combustion methods which allow for mercury removal from coal before its combustion. The effectiveness of mercury removal from coal is determined by the mode of its occurrence in coal. In the case of mercury occurrence in the adventitious inorganic constituents of coal, high effectiveness will be obtained in the coal cleaning processes. In the case of mercury occurrence in the organic matter as well as in the inherent inorganic constituents of coal, the effectiveness of this method will be low. Mercury could be removed from such coals through the process of thermal pretreatment at the temperature of 200–400°C (mild pyrolysis). In the paper, the possibility of mercury removal from hard coal through the process of dry deshaling on an air concentrating table was examined. Six raw coals (coal feed), clean coals and the rejects derived from their dry deshaling were analyzed. The mercury content was measured in the examined samples. The content of mercury in raw coals and clean coals were compared. Additionally, the effectiveness of mercury removal from coal with rejects was determined. [...]
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wstępna ocena możliwości usuwania rtęci z węgla kamiennego za pomocą powietrznych stołów koncentracyjnych
węgiel kamienny, suche odkamienianie, usuwanie rtęci
Rtęć charakteryzuje się silnie toksycznymi właściwościami. W środowisku podlega ona naturalnemu obiegowi, co powoduje, że każda emitowana jej ilość stanowi potencjalne zagrożenie dla zdrowia i życia ludzkiego. Do głównych źródeł antropogenicznej emisji rtęci należą procesy spalania węgla. Z tego też powodu w dniu 31 lipca 2017 r. decyzją Komisji Europejskiej przyjęte zostały limity emisyjne rtęci dla dużych obiektów energetycznego spalania. Problem emisji rtęci jest szczególnie istotny dla Polski. Prognozy zużycia nośników energii pokazują, że węgiel pozostanie podstawowym źródłem pozyskiwania energii w naszym kraju przez najbliższe dziesięciolecia. Dlatego też konieczne będzie podjęcie działań mających na celu obniżenie jej emisji z elektrowni węglowych. Emisja rtęci z elektrowni węglowych może być ograniczona na szereg sposobów, które można podzielić na dwie główne grupy: metody post-combustion – polegające na usuwania rtęci ze spalin oraz metody pre-combustion – polegające na usuwaniu rtęci z węgla przed jego spaleniem. Skuteczność usuwania rtęci z węgla uzależniona jest od sposobu występowania w nim rtęci. W przypadku jej występowania w składnikach mineralnych węgla wysoką skutecznością odznaczają się metody przeróbki mechanicznej. W przypadku występowania rtęci w substancji organicznej i/lub substancji mineralnej wewnętrznej metoda ta jest mało skuteczna. Z takich węgli rtęć może zostać usunięta w procesie jego termicznej preparacji (tzw. łagodnej pirolizy) polegającej na ogrzaniu węgla do temperatury 200–400°C. W pracy przeanalizowano możliwość usuwania rtęci z węgla kamiennego w procesie jego suchego odkamieniania przy wykorzystaniu powietrznych stołów koncentracyjnych. Analizie poddano węgle surowe (nadawy), koncentraty i odpady uzyskane z procesu suchego odkamieniania sześciu krajowych węgli kamiennych. W badanych próbkach oznaczono zawartość rtęci, a następnie porównano zawartość rtęci w węglach surowych i koncentratach oraz określono skuteczność jej usuwania z węgla wraz z odpadami. [...]
 
REFERENCES (34)
1.
Adamska, B. 2014. Konwencja Minamata w sprawie rtęci. Seminarium: Rtęć w przemyśle – Konwencja, ograniczanie emisji, technologia. Warszawa, 26 November, 2014 (in Polish).
 
2.
Baic, I. and Blaschke, W. 2013. Analysis of the possibility of using air concentrating tables in order to obtain clean coal fuels and substitute natural aggregates. Energy Policy Journal 16(3), pp. 247–260 (in Polish).
 
3.
Baic et al. 2015a – Baic, I., Blaschke, W., Góralczyk, S., Szafarczyk, J. and Buchalik, G. 2015. A new method for removing organic contaminants of gangue from the coal output. Annual Set The Environment Protection 17, pp. 1274–1285 (in Polish).
 
4.
Baic et al. 2015b – Baic, I., Blaschke, W. and Sobko W. 2015. Research on energy coal deshaling on air concentration tables. Annual Set The Environment Protection 17, pp. 958–972 (in Polish).
 
5.
Baic et al. 2015c – Baic, I., Blaschke, W., Sobko, W. and Fraś, A. 2015. Application of air concentrating table for improvement in the quality parameters of the commercial product “Jaret”. Journal of the Polish Mineral Engineering Society 16(1), pp. 221–226.
 
6.
Burmistrz, P. and Kogut, K. 2014. Legal regulation on mercury emission [In:] Mercury as a coal combustion pollutant, (red.) Gołaś, J., Strugała, A. Warszawa: Oficyna Drukarska – Jacek Chmielewski, pp. 33–42.
 
7.
Burmistrz et al. 2014 – Burmistrz, P., Czepirski, L., Kogut, K. and Strugała, A. 2014. Removing mercury from flue gases: a demo plant based on injecting dusty sorbents. Przem. Chem. 93(12), pp. 2014–2019 (in Polish).
 
8.
Burmistrz et al. 2017 – Burmistrz, P., Kogut, K., Marczak, M. and Dziok, T. 2017. Mercury in Polish bituminous coals used in coke production. 2nd International Conference on the Sustainable Energy and Environment Development – SEED’17. Kraków 14–17 November, 2017.
 
9.
Chmielniak et al. 2015 – Chmielniak, T., Misztal, E., Mazurek, I. and Sajdak, M. 2015. Technology of pre-combustion mercury removal from coal. Przem. Chem. 94(4), pp. 480–486 (in Polish).
 
10.
Diehl et al. 2004 – Diehl, S.F., Goldhaber, M.B. and Hatch, J.R. 2004. Modes of occurrence of mercury and other trace elements in coals from the warrior field, Black Warrior Basin, Northwestern Alabama. International Journal of Coal Geology 59, pp. 193–208.
 
11.
Dziok et al. 2014 – Dziok, T., Strugała, A., Rozwadwoski, A. and Okońska, A. 2014. Effect of selected parameters of thermal pretreatment of bituminous coal on the mercury removal efficiency. Przem. Chem. 93(12), pp. 2034–2037 (in Polish).
 
12.
Dziok et al. 2015a – Dziok, T., Strugała, A., Rozwadowski, A. and Macherzyński, M. 2015. Studies of the correlation between mercury content and the content of various forms of sulfur in Polish hard coals. Fuel 159(1), pp. 206–213.
 
13.
Dziok et al. 2015b – Dziok, T., Strugała, A., Rozwadowski, A., Macherzyński, M. and Ziomber, S. 2015. Mercury in waste products from hard coal processing plants. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 31(1), pp. 107–122 (in Polish).
 
14.
Dziok, T. 2016. Badania zmiany zawartości rtęci na drodze przeróbki mechanicznej i wstępnej preparacji termicznej węgli kamiennych. Rozprawa doktorska. Kraków: AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw (in Polish).
 
15.
Dziok et al. 2017 – Dziok, T., Strugała, A. and Włodek, A. 2017. Studies on mercury occurrence in inorganic constituents of Polish coals in the context of reducing mercury emission from coking plants. 2nd International Conference on the Sustainable Energy and Environment Development – SEED’17, Kraków, 14–17 November, 2017.
 
16.
Dziok, T. and Strugała, A. 2017. Method selection for mercury removal from hard coal. E3S Web of Conferences 14 (02007), pp. 1–10.
 
17.
European Commission 2017. Commission implementing decision (EU) 2017/1442 of 31 July 2017 establishing best available techniques (BAT) conclusions, under Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council, for large combustion plants.
 
18.
Gworek, B. and Rateńska, J. 2009. Migracja rtęci w układzie powietrze – gleba – roślina. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 41, pp. 614–623.
 
19.
Kurus, K. and Białecka, B. 2015. Assessment of mercury load reduction capabilities in the hard coal preparation process. 15th International Multidisciplinary Scientific GeoConference. Albena 18–24 June, 2015.
 
20.
Krzyżyńska et al. 2011 – Krzyżyńska, R., Zhao, Y. and Hutson, N.D. 2011. Bench- and pilot-scale investigation of integrated removal of sulphur dioxide, nitrogen oxides and mercury in a wet limestone scrubber. Annual Set The Environment Protection 13, pp. 29–50.
 
21.
Mastalerz, M. and Drobniak, A. 2005. Vertical variations of mercury in Pennsylvanian coal beds from Indiana. International Journal of Coal Geology 62, pp. 223–236.
 
22.
Ministerstwo Gospodarki 2015. Wnioski z analiz prognostycznych na potrzeby Polityki energetycznej Polski do 2050 roku. Załącznik 2 do Polityki energetycznej Polski do 2050 roku. Warszawa: Ministerstwo Gospodarki (in Polish).
 
23.
Pirrone et al. 2010 – Pirrone, N., Cinnirella, S., Feng, X., Finkelman, R.B., Friedli, H.R., Mason, R., Mukherjee, A.B., Stracher, G.B., Streets, D.G. and Telmer, K. 2010. Global mercury emissions to the atmosphere from anthropogenic and natural sources. Atmospheric Chemistry and Physic, 10, pp. 5951–5964.
 
24.
Porada et al. 2017 – Porada, S., Dziok, T., Czerski, G., Grzywacz, P. and Strugała, A. 2017. Examinations of Polish brown and hard coals in terms of their use in the steam gasification process, Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 33(1), pp. 15–34.
 
25.
Pyka, I. and Wierzchowski, K. 2016. Split of mercury between products of coal cleaning versus mercury emissions reduction. Physicochem. Probl. Miner. Process. 52(1), pp. 193−203.
 
26.
Sloss, L.L. 2015. Issue of mercury emissions from an EU perspective. Scientific and industrial conference: Mercury emission and possibilities of reducing it in the Polish energy sector, Kraków 13–14 May 2015.
 
27.
Strezov et al. 2010 – Strezov, V., Evans, T.J., Ziolkowski, A. and Nelson, P.F. 2010. Mode of occurrence and thermal Stability of mercury in coal. Energy Fuels 24, pp. 53–57.
 
28.
Toole-O’Neil et al. 1999 – Toole-O’Neil, B., Tewalt, S.J., Finkelman, R.B. and Akers, D.J. 1999. Mercury concentration in coal-unraveling the puzzle. Fuel 78, pp. 47–54.
 
29.
UNEP 2013. Mercury – Time to act. Genewa: United Nations Environment Programme.
 
30.
UNEP 2014. Assessment of the mercury content in coal fed to power plants and study of mercury emissions from the sector in India. Dhanbad: United Nations Environment Programme.
 
31.
Uruski et al. 2015 – Uruski, Ł., Górecki, J., Macherzyński, M., Dziok, T. and Gołaś, J. 2015. The ability of Polish coals to release mercury in the process of thermal treatment. Fuel Processing Technology 140, pp. 12–20.
 
32.
Wdowin et al. 2015 – Wdowin, M., Baran, P., Panek, R., Zarębska, K. and Franus, W. 2015. Possibility of exhaust gases purification from Hg0 and CO2 on synthetic zeolites from fly ash. Annual Set The Environment Protection 17, pp. 1306–1319.
 
33.
Wichliński et al. 2013 – Wichliński, M., Kobyłecki, R. and Bis, Z. 2013. The investigation of mercury contents in polish coal samples. Archives of environmental protection 39(2), pp. 141–150.
 
34.
Zajusz-Zubek, E. and Konieczyński, J. 2014 Coal cleaning versus the reduction of mercury and other trace elements’ emission from coal combustion processes. Archives of Environmental Protection 40(1), pp. 115–127.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953