

Расширение области применения и оценка метрологических характеристик методики определения органического углерода в отходах добычи, переработки и сжигания углей
https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-12-16-26
Аннотация
Проведены дополнительные исследования в целях расширения области применения и оценки метрологических характеристик ранее разработанной авторами методики гравиметрического определения органического углерода в отходах добычи, переработки и сжигания углей. С использованием метода термогравиметрического анализа с масс-спектрометрическим детектированием (ТГА/МС) показано отсутствие влияния пирита, часто сопутствующего углям, на результаты определения углерода и установлена полнота его извлечения при условиях реализации методики (815 °C). Проанализировали реальные пробы отходов добычи, переработки и сжигания углей, образцы известного состава, приготовленные методами добавок и разбавления, и модельные вещества — образцы последовательного озоления углей различной степени метаморфизма (бурый, каменный и антрацит) с разным содержанием углерода во всем заявленном диапазоне определяемых содержаний (от 0,5 до 60 %). Установлено отсутствие систематической погрешности результатов определения углерода по разработанной методике, оценены показатели точности, повторяемости и воспроизводимости для каждого из четырех поддиапазонов определяемых содержаний. Методика аттестована с присвоением регистрационного номера ФР.1.31.2023.46507 в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений. Рассмотрена возможность применения методики для характеризации стандартных образцов, используемых для построения градуировочных характеристик экспрессных инфракрасных анализаторов углерода.
Ключевые слова
Об авторах
О. С. ГолынецРоссия
Ольга Станиславовна Голынец,
620075, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д. 4;
119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4.
М. Ю. Медведевских
Россия
Мария Юрьевна Медведевских,
119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4.
С. А. Эпштейн
Россия
Светлана Абрамовна Эпштейн,
119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4.
О. С. Шохина
Россия
Ольга Сергеевна Шохина,
620075, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д. 4.
А. С. Сергеева
Россия
Анна Сергеевна Сергеева
620075, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д. 4.
Список литературы
1. Zhang J., Yang K., He X., et al. Research status of comprehensive utilization of coal-based solid waste (CSW) and key technologies of filling mining in China: A review / Sci. Total Environ. 2024. Vol. 926. 171855. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.171855
2. Li H. Q., Hu Y. Y., Li S. P., et al. Recycling and product chain of coal-based solid waste / Resour. Sci. 2021. Vol. 43. N 3. P. 456 – 464. DOI: 10.18402/resci.2021.03.03
3. Ferreira L. P., Müller T. G., Cargnin M., et al. Valorization of waste from coal mining pyrite beneficiation / J. Environ. Chem. Eng. 2021. Vol. 9. N 4. 105759. DOI: 10.1016/j.jece.2021.105759
4. Zhao X., Yang K., Dino G. A., et al. Feasibility and challenges of multi-source coal-based solid waste (CSW) for underground backfilling — A case study / Process Saf. Environ. Prot. 2024. Vol. 181. P. 8 – 25. DOI: 10.1016/j.psep.2023.11.013
5. Bartoňová L. Unburned carbon from coal combustion ash: An overview / Fuel Process. Technol. 2015. Vol. 134. P. 136 – 158. DOI: 10.1016/j.fuproc.2015.01.028
6. Heidrich C., Feuerborn H. J., Weir A. Coal Combustion Products: a Global Perspective / World of Coal Ash Conference, 2013, Lexington, KY.
7. Xing Y., Guo F., Xu M., et al. Review. Separation of unburned carbon from coal fly ash: A review / Powder Technol. 2019. Vol. 353. P. 372 – 384. DOI: 10.1016/j.powtec.2019.05.037
8. Lin L., Hui Z., Jie Y., et al. Original Research Paper. Rapid detection of loss on ignition for unburned carbon powder in fly ash triboelectric separation based on image recognition and machine learning / Adv. Powder Technol. 2024. Vol. 35. N 4. 104422. DOI: 10.1016/j.apt.2024.104422
9. Lv B., Jiao F., Chen Z., et al. Separation of unburned carbon from coal fly ash: Pre-classification in liquid — solid fluidized beds and subsequent flotation / Process Saf. Environ. Prot. 2022. Vol. 165. P. 408 – 419. DOI: 10.1016/j.psep.2022.07.031
10. Lv B., Deng X., Jiao F., et al. Enrichment and utilization of residual carbon from coal gasification slag: A review / Process Saf. Environ. Prot. 2023. Vol. 171. P. 859 – 873. DOI: 10.1016/j.psep.2023.01.079
11. Sergeeva A. S., Golynets O. S., Medvedevskikh M. Yu., et al. Comparison of methodological approaches to the determination of organic carbon in wastes of mining, processing and combustion of coal / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 89. N 5. P. 5 – 13 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-5-5-13
12. Medvedevskikh M. Yu., Krasheninina M. P., Sergeeva A. S., Shokhina O. S. A reference installation based on thermo-gravimetric analysis with mass-spectrometric detection as a part of the state primary standard GET 173 / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2018. Vol. 84. N 6. P. 63 – 70 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-6-63-68
13. Gorshkov V. V., Koryakov V. I., Medvedevskikh M. Yu., Medvedevskikh S. V. State primary standard of unit of mass fraction and unit of mass concentration of moisture in solid substances and solid fabricated materials / Meas. Tech. 2010. Vol. 53. N 4. P. 386 – 390. DOI: 10.1007/s11018-010-9515-9
14. Medvedevskikh M. Y., Sergeeva A. S., Krasheninina M. P., Shokhina O. S. Creating reference standards for the implementation of the state verification scheme for water content measurement / Meas. Tech. 2019. Vol. 62. N 6. P. 475 – 483. DOI: 10.1007/s11018-019-01649-3
15. Mitchell J., Smith D. Aquametry: A treatise on methods for the determination of water. 2nd edition. — New York: Wiley, 1977. — 662 p.
16. Liu L., Liu Q., Zhang S., et al. The thermal transformation behavior and products of pyrite during coal gangue combustion / Fuel. 2022. Vol. 324. Part C. 124803. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.124803
17. Murphy R., Strongin D. R. Surface reactivity of pyrite and related sulfides / Surf. Sci. Rep. 2009. Vol. 64. N 1. P. 1 – 45. DOI: 10.1016/j.surfrep.2008.09.002
18. Ding C., Li Z., Wang J., et al. Experimental research on the spontaneous combustion of coal with different metamorphic degrees induced by pyrite and its oxidation products / Fuel. 2022. Vol. 318. 123642. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.123642
19. Yan J., Xu L., Yang J. A study on the thermal decomposition of coal-derived pyrite / J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2008. Vol. 82. N 2. P. 229 – 234. DOI: 10.1016/j.jaap.2008.03.013
20. Abraitis P. K., Pattrick R. A. D., Vaughan D. J. Variations in the compositional, textural and electrical properties of natural pyrite: a review / Int. J. Miner. Process. 2004. Vol. 74. N 1 – 4. P. 41 – 59. DOI: 10.1016/j.minpro.2003.09.002
21. Zhang K., Liu L., Liu L., et al. Iron removal from kaolinitic coal gangue via magnetic separation after oxidizing calcination with the crystal structure of kaolinite protected / Materials Today Commun. 2023. Vol. 37. 107175. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2023.107175
22. Das A., Peu S. D., Hossain M. S., et al. Advancements in adsorption based carbon dioxide capture technologies — A comprehensive review / Heliyon. 2023. Vol. 9. N 12. e22341. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e22341
23. Cheng H., Liu Q., Huang M., et al. Application of TG-FTIR to study SO2 evolved during the thermal decomposition of coal-derived pyrite / Thermochim. Acta. 2013. Vol. 555. P. 1 – 6. DOI: 10.1016/j.tca.2012.12.025
24. Tsze Kh., Kochetkova E. M., Epshtein S. A. Mobility of the Major and Trace Elements in the Coal Mining Waste / Khim. Tv. Topl. 2023. N 4. P. 64 – 72 [in Russian]. DOI: 10.31857/S0023117723040047
25. Solov’ev P. P. Handbook of Mineralogy. — Leningrad – Moscow: Metallurgizdat, 1948. — 516 p. [in Russian].
Рецензия
Для цитирования:
Голынец О.С., Медведевских М.Ю., Эпштейн С.А., Шохина О.С., Сергеева А.С. Расширение области применения и оценка метрологических характеристик методики определения органического углерода в отходах добычи, переработки и сжигания углей. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024;90(12):16-26. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-12-16-26
For citation:
Golynets O.S., Medvedevskikh M.Yu., Epshtein S.A., Shokhina O.S., Sergeeva A.S. Expanding the scope of application and evaluating the metrological characteristics of the method of determination of organic carbon in wastes of mining, processing and combustion of coal. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2024;90(12):16-26. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-12-16-26