Studies of mercury content in selected coal seams of the Upper Silesian Coal Basin
 
More details
Hide details
1
Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2013;29(4):95–106
 
KEYWORDS
ABSTRACT
The structure of fuel consumption in Poland has changed very little in recent years, and coal and lignite are still the dominant fuels in the energy sector. The presence of mercury in coal is a common phenomenon. Its content in coal samples from various deposits from around the world typically ranges from 0.03 to 0.3 mg/kg; however, the amount of mercury in each seam varies. This paper presents the results of mercury content studies of nearly 100 samples collected from the coal seams of the Upper Silesian Coal Basin. The seams selected for examination represent different lithostratigraphic members (Libiąż, Łaziska, Orzesze, Ruda, Siodło, Poręba, and Jaklowiec horizons). Coal samples from a total of 35 seams in 17mines were studied. The mercury content analysis indicated that the amount of this element varied in the examined material. The average mercury content in the sampled seams was comparable with the data provided in exiting documentation or was much lower. The total mercury content measured in all the coal samples ranged from 0.0029 to 0.3026 mg/kg, and averaged 0.0739 mg/kg. Frequently, in individual samples from genetically similar deposits, mercury content in coal varied by several orders of magnitude, which was evident primarily within the Łaziska and Ruda horizons. There is no clear differentiation in mercury content between the eastern and the central-western mining regions. In the samples collected in all the mines, the average mercury content ranged from 0.0331 to 0.1589 mg/kg. There was no relationship between the average mercury content in coal from different mines and the lithostratigraphic origin of the mined seams. The total mercury content was provided in the air-dry (analytical) state of the samples. Due to the small number of samples collected from the mined seams and the wide range of variability discovered, the conducted studies do not allow for the relation of total mercury content in selected seams to their lithostratigraphic position. These results, however, have significantly extended the scope of knowledge about mercury content in coal from the USCB seams. Moreover, the study of coal content variability has a distinct cognitive aspect.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Badania zawartości rtęci w wybranych pokładach węgla kamiennego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego
Górnośląskie Zagłębie Węglowe, węgiel kamienny, pokłady węgla, rtęć całkowita
W ostatnich latach struktura zużycia paliw w Polsce zmieniła się w niewielkim stopniu, a paliwa dominujące w gospodarce energetycznej to nadal węgiel kamienny oraz węgiel brunatny. Powszechnie znanym zjawiskiem jest obecność rtęci w węglach. Jej zawartość w próbkach węgla kamiennego pochodzących z różnych złóż światowych kształtuje się najczęściej na poziomie od 0,03 do 0,3 mg/kg, przy czym zawartość rtęci w poszczególnych pokładach jest zróżnicowana. W pracy przedstawiono wyniki badań zawartości rtęci w blisko 100 próbkach węgla kamiennego pobranych z pokładów Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Wytypowane do badań pokłady reprezentują różne ogniwa litostratygraficzne (warstwy libiąskie, łaziskie, orzeskie, rudzkie, siodłowe oraz porębskie i jaklowieckie). Przebadano próbki węgla kamiennego łącznie z 35 pokładów w 17 kopalniach. Wykonane analizy zawartości rtęci wykazały jej zróżnicowaną obecność w całym badanym materiale. Średnia zawartość rtęci w opróbowanych pokładach kształtuje się na poziomie porównywalnym z danymi podawanymi w literaturze lub jest zdecydowanie niższa. Zawartość rtęci całkowitej, pomierzona we wszystkich próbkach węgla kamiennego mieści się w granicach od 0,0029 do 0,3026 mg/kg, natomiast jej wartość uśredniona kształtuje się na poziomie 0,0739 mg/kg. Często, w pojedynczych próbkach pochodzących z podobnych genetycznie złóż, zawartości rtęci w węglu różnią się nawet o kilka rzędów wielkości, co obserwowane jest przede wszystkim w obrębie warstw łaziskich oraz rudzkich. Brak jest wyraźnego zróżnicowania zawartości rtęci w podziale na część wschodnią eksploatacji oraz część centralną i zachodnią. W odniesieniu do próbek pobranych w każdej z kopalń, średnia zawartość rtęci mieści się w granicach od 0,0331 do 0,1589 mg/kg. Nie obserwuje się zależności pomiędzy uśrednioną zawartością rtęci w węglach z poszczególnych kopalń a przynależnością litostratygraficzną eksploatowanych pokładów. Całkowitą zawartość rtęci podano w stanie powietrzno-suchym (analitycznym) analizowanych próbek. Ze względu na małą liczbę próbek pobranych z eksploatowanych pokładów oraz stwierdzony szeroki zakres zmienności, przeprowadzone badania nie pozwalają na powiązanie zawartości rtęci całkowitej w wybranych pokładach z ich pozycją litostratygraficzną. Wyniki pracy pozwoliły jednak na zdecydowane rozszerzenie wiedzy dotyczącej zawartości rtęci w węglach z pokładów GZW, a badanie jej zmienności wykazuje wyraźny aspekt poznawczy.
 
REFERENCES (27)
1.
Baic I., 2013 – Analiza parametrów chemicznych, fizycznych i energetycznych depozytów mułów węglowych zinwentaryzowanych na terenie woj. śląskiego (Analysis of the Chemical, Physical and Energetic Parameters of Coal Sludge Deposits Inventoried in the Silesian Province). Annual Set The Environment Protection (Rocznik Ochrona Środowiska), Middle Pomeranian Society of the Environment Protection, Vol. 15, pp. 1525–1548.
 
2.
Barchański B., 2010 – A jednak węgiel to teraźniejszość i przyszłość energetyki (And yet coal is the present and the future of power engineering). Energy Policy Journal (Polityka Energetyczna), IGSMiE PAN, Vol. 13, issue 2, pp. 11–27.
 
3.
Blaschke W., 2005 – Węgiel kamienny energetyczny – jego przyszłość w kraju i na świecie (Future of Hard Coal in the Use in Power Industry in Poland and in theWord).Mineral ResourcesManagement (Gospodarka Surowcami Mineralnymi), IGSMiE PAN, Vol. 21 – special issue 1, pp.71–82.
 
4.
Bojakowska I., Sokołowska G., 2001 – Rtęć w kopalniach wydobywanych w Polsce jako potencjalne źródło zanieczyszczenia środowiska (Mercury in mineral raw materials exploited in Poland as potential sources of environmental pollution). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 394, pp. 5–54.
 
5.
Bojarska K., 2006 – Concentration of mercury in Polish hard coals. MEC3 Third International Expert’ s workshop, Katowice June 5–7 2006.
 
6.
Chmielniak et al. 2012 – Chmielniak T., Misztal E., Kmieć M., Mazurek I., 2012 – Rtęć w węglach stosowanych w polskim sektorze energetycznym (Mercury content in Polish coals used in power sektor). Wydawnictwo Górnicze, Karbo nr 3, pp. 154–163.
 
7.
EURELECTRIC Comments on the Consultation Document Development of the EU Mercury Strategy; 2004; http://ec.europa.eu/.
 
8.
Gawłowski et al. 2010 – Gawłowski S., Lisowska-Gawłowska R., Piecuch T., 2010 – Uwarunkowania i prognoza bezpieczeństwa energetycznego Polski na lata 2010–2110 (Conditions and Forecast of Poland’s Energy Safety for the period 2010-2110). Rocznik Ochrona Środowiska, Middle Pomeranian Society of the Environment Protection, Vol. 12, pp. 127–176.
 
9.
Głodek A., Pacyna J.M., 2007 – Możliwości redukcji emisji rtęci ze spalania węgla (Potential of reducing mercury emission from the coal combustion processes). Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów, Vol. 4, nr 2, pp. 53–63.
 
10.
Grudziński Z., 2013 – Koszty środowiskowe wynikające z użytkowania węgla kamiennego w energetyce zawodowej (Environmental Costs Resulting from the Use of Coal in the Power Sektor). Rocznik Ochrona Środowiska). Middle Pomeranian Society of the Environment Protection, Vol. 15, pp. 2249–2266.
 
11.
Klojzy-Karczmarczyk B., Mazurek J., 2007 – Zanieczyszczenie gleby związkami rtęci w zasięgu oddziaływania konwencjonalnej elektrowni na paliwo węglowe (Soil contamination by mercury compounds in influence zone of coal-based power station). Energy Policy Journal (Polityka Energetyczna), IGSMiE PAN, Vol. 10, special issue 2, pp. 593–601.
 
12.
Klojzy-Karczmarczyk B., Mazurek J., 2008 – Badania rtęci w wybranych złożach ropy naftowej regionu karpackiego (Research on mercury content in selected petroleum deposits of Carpathian region (Poland). Energy Policy Journal (Polityka Energetyczna), IGSMiE PAN, Vol. 11, issue 1, pp. 211–217.
 
13.
Kokesz Z., 2010 – Geostatystyczna analiza zmienności zawartości siarki w wybranych pokładach węgla GZW (Geostatistical analysis of variability of the sulphur content for selected coal seams in Upper Silesian Coal Basin). Mineral Resources Management (Gospodarka Surowcami Mineralnymi), IGSMiE PAN, Vol. 26, issue 3, pp. 95–110.
 
14.
Kotas A., 1987 – Górnośląskie Zagłębie Węglowe [W:] Budowa geologiczna Polski – złoża surowców mineralnych (Ed. Osika R.); Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
 
15.
Leśniewska et al. 2009 – Leśniewska E., Szynkowska M.I., Paryjczak T., 2009 – Główne źródła rtęci w organizmach ludzi nie narażonych zawodowo (Main Sources of Mercury in Human Organisms not Exposed Professionally). Annual Set The Environment Protection (Rocznik Ochrona Środowiska), Middle Pomeranian Society of the Environment Protection, Vol. 11, pp. 403–419.
 
16.
Lorenz U., 2005 – Skutki spalania węgla kamiennego dla środowiska przyrodniczego i możliwości ich ograniczania (Consequences of hard coal combustion for the environment and methods of their reduction). Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej – Sympozja i Konferencje nr 64, pp. 97–112.
 
17.
Lorenz U., Grudziński Z., 2008 – Mercury emission and its content in hard and brown coal. Mineral Resources Management (Gospodarka Surowcami Mineralnymi) Vol. 24, issue 3/1; pp. 271–288.
 
18.
Michalska A., Białecka B., 2012 – Zawartość rtęci w węglu i odpadach górniczych (The mercury content in coal and waste from processes of the coal mining). Prace Naukowe GIG – Górnictwo i Środowisko; Nr 3/12, pp. 73–87.
 
19.
Mokrzycki E., Uliasz-Bocheńczyk A., 2009 – Gospodarka pierwotnymi nośnikami energii w Polsce a ochrona środowiska przyrodniczego (Management of Primary Energy Carriers in Poland Versus Environmental Protection). Annual Set The Environment Protection (Rocznik Ochrona Środowiska), Middle Pomeranian Society of the Environment Protection, Vol. 11, pp. 103–131.
 
20.
Okońska et al. 2013 – Okońska A., Uruski Ł., Górecki J., Gołaś J., 2013 – Metodyka oznaczania zawartości rtęci całkowitej w węglach energetycznych (Merkury In Coal – Determinationa of Total Marcury in Steam Coals by Cold Vapor Atomic Absorption Spectrometry (CV-AAS). Mineral Resources Management (Gospodarka Surowcami Mineralnymi), IGSMiE PAN, Vol. 29, issue 2, pp. 39–50.
 
21.
Olkuski T., 2007 – Porównanie zawartości rtęci w węglach polskich i amerykańskich (Comparision of mercury content in polish and U.S. coals). Energy Policy Journal (Polityka Energetyczna), IGSMiE PAN, Vol. 10, special issue 2, pp. 603–611.
 
22.
Olkuski T., Stala-Szlugaj K., 2012 – Odbiorcy polskiego węgla energetycznego w eksporcie (Importers of Polish steam coal). Energy Policy Journal (Polityka Energetyczna), IGSMiE PAN, Vol. 15, issue 4, pp. 215–227.
 
23.
Osika R., red., 1970 – Geologia i surowce mineralne Polski. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
 
24.
Smoliński A., 2007 – Energetyczne wykorzystanie węgla źródłem emisji rtęci – porównanie zawartości tego pierwiastka w węglach (Coal-based power generation as a mercury emission source – comparison of mercury contents in coals). Ochrona powietrza i problemy odpadów nr 2(238), pp. 45–53.
 
25.
Szuflicki et al., Ed., 2013 – Szuflicki M., Malon A., Tymiński M., red., 2013 – Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce według stanu na 31.XII.2012 r. Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa.
 
26.
Wichliński et al., 2012 – Wichliński M., Kobyłecki R., Bis Z., 2012 – Przegląd metod ograniczenia emisji rtęci w elektrowniach podczas spalania paliw stałych (Review of methods to limit mercury emissions during combustion of solid fuels in power plants). Energy Policy Journal (Polityka Energetyczna), IGSMiE PAN, Vol. 15, issue 4, pp. 151–160.
 
27.
Wojnar K., Wisz J., 2006 – Rtęć w polskiej energetyce (Mercury in Polish power engineering). Energetyka 4(59).
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953