ORIGINAL PAPER
Recovery of the raw materials as an element of coal waste management and reusing of landfill sites
1
Silesian University of Technology, Faculty of Mining and Geology
Submission date: 2019-09-18
Final revision date: 2019-11-17
Acceptance date: 2019-12-20
Publication date: 2019-12-20
Corresponding author
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2019;35(4):147-162
KEYWORDS
TOPICS
Impact of mineral raw materials industries on the environmentWaste management from extractive industriesUtilization of recycled mineral raw materials and substitutes
ABSTRACT
There are a huge number of objects constituting a storage place of coal mining waste in the coal basins in Poland and around the world. The article is a continuation of the study on the possibilities of using raw materials deposited on the coal mining waste dumping grounds on the example of the Przezchlebie dumping ground. The possibility of coal recovery from mining waste located on the dumping ground was analyzed. Tests on the quality parameters of waste were carried out, i.e. moisture and ash content, as well as the calorific value of raw waste. The relatively high calorific value and low ash content in the waste served as the basis for further tests related to the separation of coal. Tests on the mining waste enrichment using the complex based on the K-102 Komag pulse separator were carried out. As a result of coal separation, 7.66% of concentrate was obtained (in relation to feed) with the calorific value of 26.16 MJ/kg and ash content of 19.96%. Apart from mining waste, power plant waste (fly ash) can also be found on the dumping ground. They were subjected to tests for the possibility of using them in the production of construction materials, especially concrete and cement. Fly ash from the Przezchlebie dumping ground was classified as silica ash and it was found that it meets the requirements of Polish standard, except for the fineness of 42%. The separation of coal will eliminate the fire hazard on the dumping ground. A possible scenario of managing waste material on a dumping ground, which can be implemented in similar facilities, has been presented.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Odzysk surowców jako element zagospodarowania odpadów powęglowych i ponownego wykorzystania terenów ich składowania
popioły lotne, zagrożenie pożarowe, zwałowisko odpadów powęglowych, złoże antropogeniczne, odzysk surowców
Artykuł stanowi kontynuację badań nad możliwościami wykorzystania surowców zgromadzonych na zwałowiskach odpadów powęglowych na przykładzie zwałowiska Przezchlebie. W artykule poddano analizie możliwość odzysku węgla z odpadów wydobywczych ulokowanych na zwałowisku. Wykonano badania parametrów jakościowych odpadów tj. zawartość wilgoci i popiołu, wartość opałowa surowych odpadów. Stosunkowo wysoka wartość opałowa i niska zawartość popiołu w odpadach były podstawą do dalszych badań związanych z separacją węgla. Przeprowadzono testy wzbogacania odpadów powęglowych z wykorzystaniem kompleksu opartego na separatorze pulsacyjnym K-102 Komag. W wyniku separacji węgla uzyskano 7,66% koncentratu (w odniesieniu do nadawy) o wartości opałowej 26,16 MJ/kg i zawartości popiołu 19,96%. Oprócz odpadów wydobywczych na zwałowisku zalegają również odpady energetyczne (popioły lotne). Poddano je badaniom pod kątem możliwości wykorzystania ich w produkcji materiałów budowlanych, zawłaszcza betonu i cementu. Popiół lotny ze zwałowiska w Przezchlebiu zakwalifikowano jako krzemionkowy i stwierdzono, że poza miałkością wynoszącą 42%, spełnia on wymagania normy PN-EN 450-1. Separacja węgla wyeliminuje zagrożenie pożarowe na zwałowisku. Reeksploatacja z równoległą odbudową obiektu ukierunkowaną na docelowe zagospodarowanie terenu zwałowiska korzystnie wpłynie na środowisko, przy jednoczesnych korzyściach ekonomicznych wynikających z wykorzystania surowców znajdujących się w odpadach. Przedstawiono możliwy scenariusz zagospodarowania materiału odpadowego na zwałowisku, który może zostać zaimplementowany na innych tego typu obiektach.
REFERENCES (32)
1.
American Coal Ash Association 2003. Fly Ash Facts for Highway Engineers. US Department of Transportation, Federal Highway Administration.
2.
ASTM C618. Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete.
3.
Bieczek, J. 2007. Possibility of Mining and Power Plants’ Waste Utilization in the Reclamation of Workings of the CTL Maczki-Bór Sand Pit (Możliwość wykorzystania odpadów górniczych i elektrownianych w rekultywacji wyrobiska popiaskowego kopalni CTL Maczki-Bór). Wiadomości Górnicze 58(5), pp. 281–286 (in Polish).
4.
Blaschke, W.S. 2009. Hard Coal Processing – Gravitational Enrichment (Przeróbka węgla kamiennego – wzbogacanie grawitacyjne). Kraków: Publishing house MEERI PAS (in Polish).
5.
BN-79/6722-09 Fly ash and boiler slag from burning hard coal and lignite (Popioły lotne i żużle z kotłów opalanych węglem kamiennym i brunatnym) (Polish standard).
6.
Drzymała, J. 2007. Mineral Processing: Foundations of Theory and Practice of Mineralurgy. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
7.
Giergiczny, Z. 2006. The Role of Calcium and Silica Fly Ash in Shaping the Properties of Modern Building Binders and Cement Materials (Rola popiołów lotnych wapniowych i krzemionkowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i tworzyw cementowych). Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej (in Polish).
8.
Giergiczny, Z. 2007. Fly Ash Properties and Concrete Durability (Właściwości popiołu lotnego a trwałość betonu). Budownictwo, Technologie, Architektura 3(39), pp. 44–48 (in Polish).
9.
Giergiczny, Z. 2009. Fly ash as a component of concrete – standardization and practic (Popiół lotny składnikiem betonu – normalizacja i praktyka). Budownictwo, Technologie, Architektura 1, pp. 40–43 (in Polish).
10.
ITB 2003. Instrukcja ITB 234/2003 Badania promieniotwórczości naturalnej surowców i materiałów budowlanych (Natural radioactivity research of raw materials and building materials). Warszawa: Instytut Techniki Budowlanej (in Polish).
11.
Iyer, R.S. and Scott, J.A. 2001. Power station fly ash – a review of value–added utilization outside of the construction industry. Resources, Conservation and Recycling 31(3), pp. 217–228.
12.
Łączny et al. 2012 – Łączny, J.M., Baran, J. and Ryszko, A. 2012. Development and Implementation of Innovative Environmental Technologies Used on Coal Waste Dumps. Theoretical and Methodological Basis and Practical Examples (Opracowywanie i wdrażanie innowacyjnych technologii środowiskowych stosowanych na zwałowiskach odpadów powęglowych. Podstawy teoretyczno-metodyczne i przykłady praktyczne. Radom: Publisher ITEPIB (in Polish).
13.
Matusiak, P. and Kowol, D. 2016. Application of the jig beneficiation operation for minerals recovery from mining waste deposits. Mining Science – Mineral Aggregates 23(1), pp. 115–125.
14.
Matusiak et al. 2012 – Matusiak, P., Kowol, D. and Nieckar, R. 2012. New Solutions of Pulsatory Classifier for Washing the Minerals (Nowe rozwiązania klasyfikatora pulsacyjnego do oczyszczania surowców mineralnych). Maszyny Górnicze 30(4), pp. 49–53 (in Polish).
15.
Nordin et al. 2016 – Nordin, N., Abdullah, M.M.A.B., Tahir, M.F.M., Sandu, A.V. and Hussin, K. 2016. Utilization of Fly Ash Waste as Construction Material. International Journal of Conservation Science 7(1), pp. 161–166.
16.
Obla, K.H. 2008. Specifying Fly Ash for Use in Concrete. Concrete InFocus 7(1), pp. 60–66.
17.
PN-80/G-04511 Solid fuels. Determination of moisture content (Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości wilgoci) (Polish standard).
18.
PN-ISO 1171:2002 Solid fuels – Ash determination (Paliwa stałe – Oznaczanie popiołu). (Polish standard).
19.
PN-EN 196-1:2016-07 Methods of testing cement – Part 1: Determination of strength..
20.
PN-EN 196-2:2016-07 Method of testing cement – Part 2: Chemical analysis of cement.
21.
PN-EN 450-1:2009 Fly ash concrete – Part 1: Definition, specifications and conformity criteria.
22.
PN-EN 451-1:2017-06. Method of testing fly ash – Part 1: Determination of free calcium oxide content.
23.
PN-EN 451-2:2017-06 Method of testing fly ash – Part 2: Determination of fineness by wet sieving.
24.
Ramezanianpour, A.A. 2014. Cement Replacement Materials. Properties, Durability, Sustainability. Springer Geochemistry/Mineralogy. Springer–Verlag Berlin Heidelberg.
25.
Roy et al. 1981 – Roy, W.R, Thiery, R.G., Schuller, R.M. and Suloway, J.J. 1981. Coal Fly Ash: A Review of the Literature and Proposed Classification System with empHasis on Environmental Impacts. Environmental Geology 096.
26.
Różański, Z. 2019. Management of Mining Waste and the Areas of its Storage – environmental aspects. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 35(3), pp. 5–30.
27.
Różański et al. 2016 – Różański, Z., Suponik, T., Matusiak, P., Kowol, D., Szpyrka, J., Mazurek, M. and Wrona, P. 2016. Coal Recovery from a Coal Waste Dump. E3S Web of Conferences 8 01052 EDP Sciences.
28.
Sułkowski et al. 2008 – Sułkowski, J., Drenda, J., Różański, Z. and Wrona, P. 2008. Noticed in Mining Areas, Environmental Hazard Connected with Outflow of Gases from Abandoned Mines and with Spontaneous Ignition of coal Waste Dumps. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 24(3/1), pp. 319–334.
29.
Thomas, M.D.A. 2007. Optimizing the Use of Fly Ash in Concrete. 5420 Skokie IL: Portland Cement Association.
30.
Uliasz-Bocheńczyk et al. 2015 – Uliasz-Bocheńczyk, A., Mazurkiewicz, M. and Mokrzycki, E., 2015. Fly Ash From Energy Production – a Waste, Byproduct and Raw Material. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 31(4), pp. 139–150.
31.
Vassilev, S.V. and Vassileva, C.G. 2007. A New Approach for the Classification of Coal Fly Ash Based on their Origin, Composition, Properties, and Behavior. Fuel 86, pp. 1490–1512.
32.
Wons, W. 2010. The Influence of Siliceous Fly Ash Properties on the Sintering Process of Ceramic Masses (Wpływ właściwości krzemionkowych popiołów lotnych na proces spiekania mas ceramicznych). Kraków: Dissertation, AGH University Science and Technology (in Polish).
Share
RELATED ARTICLE
| eISSN: | 2299-2324 |
| ISSN: | 0860-0953 |
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
