Charakterystyka popiołu ze

spalania węgla kamiennego

z Elektrowni Anna

Charakterystyka popiołu ze

spalania węgla kamiennego

z Elektrowni Anna

Weronika Vanik, Andrzej Kałkowski, Damian Krupa

Weronika Vanik, Andrzej Kałkowski, Damian Krupa

Podstawowe informacje – próbka A1

Podstawowe informacje – próbka A1



Elektrociepłownia
„Anna”



Paliwo: Węgiel
kamienny



Kocioł: Pyłowy



Typ odsiarczania: Na
mokro



Dostawca węgla:
Kopalnia Węgla
Kamiennego
Rydułtowy-.Anna



Moc kotłów: 70,5
MW



Elektrociepłownia
„Anna”



Paliwo: Węgiel
kamienny



Kocioł: Pyłowy



Typ odsiarczania: Na
mokro



Dostawca węgla:
Kopalnia Węgla
Kamiennego
Rydułtowy-.Anna



Moc kotłów:

70,5

MW

Źródło: http://www.fotokolej.pl/img-kwk-%22rydu%B3towy---anna%22-ruch-ii-
13982.htm

Fig. 1 Elektrownia „Anna”

Metody badań

Metody badań



Dyfraktometria rentgenowska – XRD.



Analiza chemiczna.



Analiza granulometryczna.



Badanie wymywalności (Ca, K …)



Mikroskopia skaningowa – SEM.



Dyfraktometria rentgenowska – XRD.



Analiza chemiczna.



Analiza granulometryczna.



Badanie wymywalności (Ca, K …)



Mikroskopia skaningowa – SEM.

Analiza XRD

Analiza XRD

1

)

Kwarc

2

)

Mullit

3

)

Hematyt

4

)

Faza

amorficzna

Fig. 2 Dyfraktogram - popiół A1

Tab. 1 Fazy krystaliczne,
popiół 1

Analiza chemiczna (%wag.)

Analiza chemiczna (%wag.)

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

MnO

MgO

53,43

21,49

6,77

0,10

2,72

CaO

Na

2

O

K

2

O

TiO

2

P

2

O

3

3,09

1,14

2,68

0,74

0,27

Straty

prażenia
6,87

Suma
99,30

Tab. 2 Analiza chemiczna – popiół A1

Analiza fizykochemiczna

Analiza fizykochemiczna

Straty prażenia [% wag.]

6,87

SO

3

[% wag.]

0,29

C

całk

[% wag.]

8,33

f

1

[Bq/kg]

0,87

f

2

[Bq/kg]

126

Tab. 3 Analiza fizykochemiczna – popiół A1

Analiza granulometryczna

Analiza granulometryczna

4
5

63-
71

Miałkość

Drobnoziarnist
ość

Frakcje
przeważające

Fig. 3 Analiza granulometryczna – popiół A1

Analiza SEM

Analiza SEM

Fig. 4 Kuliste ziarno szkliwa
zawierającego Fe

MASY POPIOŁOWO-MINERALNE I ICH WYKORZYSTANIE W
GÓRNICTWIE WĘGLOWYM, KRAKÓW - 1.06.1999

Wymywalność

Wymywalność



Ca doskonale wymywalne (jego wymywalność spada ze
wzrostem pH),



Mg słabo wymywalny,



Na, K powodują zasolenie



Chlor – brak,



Fluor się ulotnił



Siarka – brak,



Czy nasz popiół jest buforowy? Brak alkaliów.



Ca doskonale wymywalne (jego wymywalność spada ze
wzrostem pH),



Mg słabo wymywalny,



Na, K powodują zasolenie



Chlor – brak,



Fluor się ulotnił



Siarka – brak,



Czy nasz popiół jest buforowy? Brak alkaliów.

Popioły lotne - klasyfikacja

Popioły lotne - klasyfikacja

Rodzaj

popiołu

Symbol

Zawartość % wag.

SiO

2

Al

2

O

3

CaO

SO

3

Krzemianow

y

k

>40

<30

<10

<4

Glinowy

g

>40

>30

<10

<3

Wapniowy

w

>30

<30

>10

>3

(krzemianowo-glinowy
>6)

Tab. 4 Klasyfikacja wg BN-79/6722-09

Popioły lotne - klasyfikacja

Popioły lotne - klasyfikacja



Udział ziarnowy (wielkość odsiewu 63-71 µm) wg BN-79/6722-09:

Popiół drobny < 30 % wag. odsiewu



Wielkość zmiany masy po prażeniu w temp. 900

o

C wg wg BN-

79/6722-09 :

Popiół lotny wykazujący zmianę masy po prażeniu 5-10 % wag.
(6,87 %)



Skład granulometryczny i powierzchnia właściwa:

Drobnoziarniste: < 25% ziarn mniejszych od 75 µm oraz
powierzchnia właściwa > 300m

2

/kg.



Zawartość wolnego CaO:

Nieaktywny lub bardzo słabo aktywny – CaO < 3,5 % wag.



Dopuszczalna promieniotwórczość naturalna wg G. BN-
87/6713-02:

f

1

< 1 [Bq/kg]

(0,87)

f

2

< 185 [Bq/kg] (126)



Udział ziarnowy (wielkość odsiewu 63-71 µm) wg BN-79/6722-09:

Popiół drobny < 30 % wag. odsiewu



Wielkość zmiany masy po prażeniu w temp. 900

o

C wg wg BN-

79/6722-09 :

Popiół lotny wykazujący zmianę masy po prażeniu 5-10 % wag.
(6,87 %)



Skład granulometryczny i powierzchnia właściwa:

Drobnoziarniste: < 25% ziarn mniejszych od 75 µm oraz
powierzchnia właściwa > 300m

2

/kg.



Zawartość wolnego CaO:

Nieaktywny lub bardzo słabo aktywny – CaO < 3,5 % wag.



Dopuszczalna promieniotwórczość naturalna wg G. BN-
87/6713-02:

f

1

< 1 [Bq/kg]

(0,87)

f

2

< 185 [Bq/kg] (126)

Zastosowanie – cement

Zastosowanie – cement

(-) straty prażenia < 5 % (6,87 % )
(+) zawartość reaktywnego CaO < 10 % wag. (3,09 %)
(+/-) zawartość wolnego CaO < 1 % (nieznane)
(+) zawartość reaktywnego SiO

2

> 25% (53,43 %)

(-)

straty prażenia < 5 % (6,87 % )

(+)

zawartość reaktywnego CaO < 10 % wag. (3,09 %)

(+/-)

zawartość wolnego CaO < 1 % (nieznane)

(+)

zawartość reaktywnego SiO

2

> 25% (53,43 %)

Zastosowanie – beton

Zastosowanie – beton

(-) straty prażenia < 5% wag. (6,87%)
(+) reaktywne SiO

2

> 25 % wag.

(53,43 %)

(+) brak chlorków
(+) SO

3

< 3 % wag. (0,29 %)

(+/-) wolnego CaO < 1 % wag. (nieznane)
(+) Miałkość < 40% odsiewu na sicie 45 µm.

(-)

straty prażenia < 5% wag. (6,87%)

(+)

reaktywne SiO

2

> 25 % wag.

(53,43 %)

(+)

brak chlorków

(+)

SO

3

< 3 % wag. (0,29 %)

(+/-)

wolnego CaO < 1 % wag. (nieznane)

(+)

Miałkość < 40% odsiewu na sicie 45 µm.

Fig. 4 Beton

Źródło: www.betonasfalt.pl

Zastosowanie – betony komórkowe (wg

PN-EN 130 55)

Zastosowanie – betony komórkowe (wg

PN-EN 130 55)

(-) straty prażenia < 0,7% (6,87

%)

(+) SO3 < 2 % wag.

(0,29 %)

(+) SiO2 > 40 % wag. (53,43 %)
(+) zawartość ziarn <0,063 mm

w przedziale 65-85% (73%)

(+) aktywność sumaryczna

pierwiastków
promieniotwórczych:
f

1

< 1  (0,78)

f

2

< 185 [Bq/kg] stężenie radu

 (126)

(-)

straty prażenia < 0,7% (6,87

%)

(+)

SO3 < 2 % wag.

(0,29 %)

(+)

SiO2 > 40 % wag. (53,43 %)

(+)

zawartość ziarn <0,063 mm

w przedziale 65-85% (73%)

(+)

aktywność sumaryczna

pierwiastków
promieniotwórczych:
f

1

< 1  (0,78)

f

2

< 185 [Bq/kg] stężenie radu

 (126)

Źródło: katalog.wlasnydom.pl

Fig. 5 „Pustaki” – przykład betonu komórkowego

Zastosowanie - ceramika budowlana

Zastosowanie - ceramika budowlana

(-) straty prażenia  < 6 %

(6,87 %)

(+) SO

3

< 1%

(0,29 %)

(+) brak frakcji > 0,5 mm
(+) frakcja < 0,05 mm

stanowi >55 %

(+) aktywność sumaryczna

pierwiastków
promieniotwórczych:

f

1

< 1 [Bq/kg] (0,87)

f

2

< 185 [Bq/kg] (126)

(-)

straty prażenia  < 6 %

(6,87 %)

(+)

SO

3

< 1%

(0,29 %)

(+)

brak frakcji > 0,5 mm

(+)

frakcja < 0,05 mm

stanowi >55 %

(+)

aktywność sumaryczna

pierwiastków
promieniotwórczych:

f

1

< 1 [Bq/kg] (0,87)

f

2

< 185 [Bq/kg] (126)

Źródło:
info.ladnydom.pl

Fig. 6 Cegły – przykład ceramiki budowlanej

Zastosowanie – górnictwo podziemne

Zastosowanie – górnictwo podziemne

Obecność ziarn kulistych, brak substancji palnych:
(+) Wypełnianie zrobów i wyrobisk;
(+) Likwidacja zagrożenia wybuchowego i pożarowego;
(+) Wydzielanie pól metanowych;
(+) Uszczelnianie zrobów.

Obecność ziarn kulistych, brak substancji palnych:

(+)

Wypełnianie zrobów i wyrobisk;

(+)

Likwidacja zagrożenia wybuchowego i pożarowego;

(+)

Wydzielanie pól metanowych;

(+)

Uszczelnianie zrobów.

Zastosowanie - roboty inżynieryjne i

drogowe

Zastosowanie - roboty inżynieryjne i

drogowe

Głównie

wykorzystywane
popioły z palenisk
fluidalnych ze
względu na cenę

(+) pod względem

jakości zastosowanie
popiołu A1 jest
możliwe

Wysoka powierzchnia

właściwa (>300
m

2

/kg)

 CaO = 3,09 %wag.

Głównie

wykorzystywane
popioły z palenisk
fluidalnych ze
względu na cenę

(+)

pod względem

jakości zastosowanie
popiołu A1 jest
możliwe

Wysoka powierzchnia

właściwa (>300
m

2

/kg)

 CaO = 3,09 %wag.

Źródło: http://diamenty.forbes.pl/elpoeko-wizytowka-firmy,artykuly,137430,1,1.html

Fig. 7 Popiół, jako wypełniacz w masach bitumicznych

Inne zastosowania

Inne zastosowania

Kruszywa lekkie:

(+)

wysoka powierzchnia właściwa (>300

m

2

/kg)

Produkcja zeolitów:

(+)

SiO

2

/Al

2

O

3

= 2

(2,49)

(+)

CaO < 15 % wag.

(3,09 %)

Rolnictwo i leśnictwo:

(-)

niska zawartość CaO

Fig. 8 Przykładowa struktura zeolitu

Źródło: www2.chemia.uj.edu.pl

Podsumowanie

Podsumowanie



Duża zawartość strat prażenia (6,87 %wag.)
dyskwalifikuje ten popiół, jak surowiec do zastosowania
w produkcji materiałów budowlanych.



Jest radioaktywnie bezpieczny.



Przeważają w nim 2 frakcje (ok. 35 i 100 µm).



Skład chemiczny nie jest relatywnie mocno
zróżnicowany.



Skład fazowy stosunkowo nie jest mocno zróżnicowany.



Duża zawartość strat prażenia (6,87 %wag.)
dyskwalifikuje ten popiół, jak surowiec do zastosowania
w produkcji materiałów budowlanych.



Jest radioaktywnie bezpieczny.



Przeważają w nim 2 frakcje (ok. 35 i 100 µm).



Skład chemiczny nie jest relatywnie mocno
zróżnicowany.



Skład fazowy stosunkowo nie jest mocno zróżnicowany.

Dziękujemy za uwagę

Dziękujemy za uwagę