Vědecko-výzkumné projekty

Studium aplikace pyrolýzních olejů v úpravě nerostných surovin

SP2014/8

Problematika ekologického odstraňování polymerních materiálů a odpadů znečišťujících životní prostředí je v současnosti velmi živá a je zřejmé, že bude nabývat na stále větší důležitosti. Perspektivní a inovativní technologií pro ekologickou likvidaci odpadních organických látek je pyrolýza. Tento způsob termického zpracování odpadů za účelem jejich degradace a zároveň zisku energeticky hodnotných produktů využívá různé nové systémy pyrolýzy. Cílem projektu je studium možnosti využití kapalných produktů pyrolýzy odpadních materiálů a biomasy při úpravě nerostných surovin, například při úpravě uhelných kalů. Ty jsou produkovány na úpravně mokrým odtříděním jemných podílů, které jsou obsaženy v surové těžbě (primární kaly), nebo procesně vznikají přímo na úpravně uhlí (sekundární kaly). Jejich hmotnostní podíl ve vztahu k surové těžbě je významný, proto musí být dále úpravou zhodnocovány snížením jejich popelnatosti. Hlavním procesem, při němž dochází k oddělení částic uhlí od zrn hlušiny, je pěnová flotace. Je to metoda, která k rozdružení částic využívá jejich rozdílných fyzikálně chemických vlastností, především smáčivosti povrchu. Dočasnou stabilitu flotační pěny, obsahující hydrofobizovaná uhelná zrna, zajišťuje další složka flotačního činidla – složka pěnící. Pyrolýzní oleje budou využity jako flotační činidla v procesu flotace. Především bude věnována pozornost detailnímu popisu a charakteristice pyrolýzních olejů/flotačních činidel (např. charakteristice funkčních skupin a jejich vlivu na flotaci). K tomu bude zapotřebí provedení celé řady analýz, které budou prováděny jak na pracovištích Hornicko-geologické fakulty, tak i mimo pracoviště Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava. Mezi plánované analýzy se řadí například: - chromatografická analýza, - FTIR analýza, - mineralogicko-petrografická analýza, - zrnitostní analýza, - stanovení kontaktního úhlu, - stanovení Zeta-potenciálu - termická analýza – termogravimetrie (TGA) - stanovení obsahu popela. Během flotačních testů bude provedeno srovnání kapalných produktů pyrolýzy s běžně používanými komerčně dodávanými činidly. V rámci projektu se počítá také se spoluprací se zahraničními partnery, mezi které patří například Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, AGH Kraków, ÚGt SAV Košice. Počítá se také s konzultacemi s tuzemskými výzkumnými organizacemi a vysokými školami (VUHU Most, VŠCHT Praha atd.). Postup řešení: 1. etapa – Příprava výzkumu – zajištění odběru vzorků kapalných produktů pyrolýzy a odběr vzorků černého uhlí z České republiky a Polska– leden, únor 2. etapa – Realizace jednotlivých analýz potřebných k popisu pyrolýzních olejů – březen, duben, květen 3. etapa – Flotační testy – květen, červen, červenec 4. etapa – Publikační činnost – květen až prosinec 5. etapa – Závěrečná zpráva - prosinec Literatura: RAHMAN, Reza M., Seher ATA and Graeme J. JAMESON. The effect of flotation variables on the recovery of different particle size fractions in the froth and the pulp. International Journal of Mineral Processing. 2012, 106-109, p. 70-77. DOI: 10.1016/j.minpro.2012.03.001. KOWALCZUK, Przemyslaw B., Jan DRZYMALA, O. SAHBAZ, A. UCAR, M. CINAR, C. KARAGUZEL a B. OTEYAKA. Surface flotation of particles on liquids. Principles and applications. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2012, vol. 393, 3-4, s. 81-85. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2011.11.004. WEIWEI, Xie, Huang KAIWU, Wang DONGHUI, Zhang YURAN a Liu XIU. Study on flotation properties of emulsified diesel oil. Energy Procedia. 2012, vol. 14, issue 10, s. 750-755. DOI: 10.1016/j.egypro.2011.12.1006. FORBES, E., BRADSHAW, D.J., FRANKS, G.V. Temperature sensitive polymers as efficient and selective flotation collectors. Minerals Engineering. 2011, Volume 24, p. 772–777. OZDEMIR, O., TARAN, E., HAMPTON, M.A., KARAKASHEV, S.I., NGUYEN, A.V. Surface chemistry aspects of coal flotation in bore water. International Journal of Mineral Processing. 2009, Volume 92, p. 177-183, ISSN 0301-7516. doi:10.1016/j.minpro.2009.04.001 LI, H., O’SHEA, J.P., FRANKS, G.V. Effect of molecular weight of poly(N-isopropyl acrylamide) (PNIPAM) temperature-sensitive flocculants on dewatering. AIChE Journal. 2009, Volume 55, Issue (8), p. 2070–2080. FEČKO P., ČABLÍK V., TORA B., HAVELEK R., KOLOMAZNÍK I. Classical and column flotation of black coal samples. Journal of the Polish Mineral Engineering Society. 2009, No 1(23), p. 37–48. ISSN 16404920. VIDLÁŘ J., PASIOWIEC P. New directions in the research and development of reagents for flotation of coal and non-polar minerals. Journal of the Polish Mineral Engineering Society, 2009, No 2(24), p. 1–7. ISSN 16404920. KELEBEK, S., U. DEMIR, O. SAHBAZ, A. UCAR, M. CINAR, C. KARAGUZEL a B. OTEYAKA. The effects of dodecylamine, kerosene and pH on batch flotation of Turkey's Tuncbilek coal. International Journal of Mineral Processing. 2008, vol. 88, 3-4, s. 65-71. DOI: 10.1016/j.minpro.2008.06.004. JENA, M.S., BISWAL, S.K., RUDRAMUNIYAPPA, M.V. Study on flotation characteristics of oxidised Indian high ash sub-bituminous coal, International Journal of Mineral Processing. 2008, Volume 87, Issues 1–2, p. 42-50, ISSN 0301-7516. MARABINI, A.M., M. CIRIACHI, P. PLESCIA and M. BARBARO. Chelating reagents for flotation. Minerals Engineering. 2007, vol. 20, issue 10, s. 1014-1025. DOI: 10.1016/j.mineng.2007.03.012. SABLIK J. Zero values of flotation response and contact angle of coals in the function of their critical surface tension of wetting. Journal of the Polish Mineral Engineering Society, 2004, No 1(12), p. 1–8. ISSN 16404920. BANFORD, A.W., Z. AKTAS and Graeme J. JAMESON. The effect of reagent addition strategy on the performance of coal flotation. Minerals Engineering. 2004, vol. 17, issue 6, s. 70-77. DOI: 10.1016/j.mineng.2004.01.005. SIS, H, G OZBAYOGLU a M SARIKAYA. Comparison of non-ionic and ionic collectors in the flotation of coal fines. Minerals Engineering. 2003, Volume 16, Issues 4, p. 399-401.

2014

2014

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Konečná Ester Ing.