Hard coal mining waste management technologies - diagnosis of current development, innovativeness evaluation and SWOT analysis

Pomimo wysokiego poziomu odzysku i unieszkodliwiania (poza składowaniem) odpadów z wydobycia i przetwarzania węgla kamiennego, aktualnego stanu gospodarki odpadami wydobywczymi nie można uznać za zadowalający. Jest to spowodowane wieloma czynnikami, do których zaliczyć należy: niedostatek technicznie, ekologicznie i ekonomicznie sprawdzonych technologii przeróbki kopalin i odzysku surowców odpadowych, częste zmiany uregulowań prawnych w dziedzinie gospodarowania odpadami i ochronie środowiska w tym w szczególności brak rozporządzeń wykonawczych do ustawy o odpadach wydobywczych, brak wystarczających mechanizmów ekonomicznych sprzyjających odzyskowi surowców odpadowych, barierę kapitałową przy wprowadzaniu nowoczesnych rozwiązań technologicznych w eksploatacji i przeróbce kopalin, brak pełnego zbilansowania odpadów składowanych i nagromadzonych na nieewidencjonowanych składowiskach. Reasumując należy stwierdzić, że występuje pilna konieczność opracowania kompleksowego programu zagospodarowania odpadów pochodzących z górnictwa węgla kamiennego oraz umieszczenia w rządowych programach restrukturyzacji górnictwa węglowego oraz energetyki odpowiednich zapisów dotyczących przedmiotowych odpadów i ich wykorzystania.The article presents current state of waste management from hard coal mining industry including legal requirements within the field. The article also deals with the research project "Foresight in priority and innovative technologies of hard coal mining waste management" which aims at evaluating current Technologie zagospodarowania odpadów z górnictwa węgla… 1325 state of technological development in economic usage of hard coal mining waste and indicating investments priorities and directions of management. Research activities in the area of mineral resource management clearly show that more and more of the substance, recently regarded as waste, is getting in new technologies, the value of minerals. Functioning well until recently, the term "waste" shall be replaced by "potential mineral resource", and recently more and more as a "secondary raw material". This reflects both the values of utility and possible benefits from its use. Idea of the project "Foresight on priority and innovative technologies for handling hard coal mining waste" (Foresight OGWK) is to identify priorities for investment in research and technological development, changing the orientation of science and innovation system, strengthening the potential of Polish research & development sphere and public as well as private sector enterprises operating in the sector of economic use of waste from extractive industries, through development and implementation of foresight methodology in the range of innovative waste management technologies. There is an urgent need to develop a comprehensive program of waste management from coal mining and the placement in government programs for restructuring of coal mining and power industries, adequate records regarding the waste and their use

Critical, strategic and deficit metals in the waste of electrical and electronic equipment

Odpady sprzętu elektrycznego i elektronicznego są źródłem m.in. glinu, żelaza (surowce strategiczne), miedzi, srebra (surowiec deficytowy), magnezu, kobaltu i antymonu (surowce krytyczne) oraz kadmu, stopów metali, a także tworzyw sztucznych (polipropylen, akrylonitryl-butadien-styren, polistyren i teflon). Stale postępujący rozwój technologiczny w zakresie sprzętu elektrycznego i elektronicznego powoduje u potencjalnych użytkowników chęć posiadania sprzętu nowej generacji. Naturalną konsekwencją tej prawidłowości jest wzrost ilości wytwarzanych odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (ZSEE).The waste management of waste electrical and electronic equipment are the source of metals, for example: aluminium, iron (strategic raw materials), copper, silver (deficit raw material) magnesium, cobalt, antimony (critical raw materials) and cadmium and alloys, and plastics (for example: polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene, polystyrene and teflon). Constant technological development in the field of electrical and electronic equipment causes potential users to desire newer generation of hardware. The natural consequence of this regularity is to increase the amount of waste of electrical and electronic equipment (WEEE)

Analysis of Potential Obtaining of Strategic Minerals

In 2008 Committee on Critical Mineral Impacts of the U.S. Economy, presented a definition of strategic raw materials, which was also adopted by the countries of the European Union. A group of strategic raw materials includes 12 minerals/materials with a very critical economic importance and specific conditions related to the criticality and risk of shortage of supply. The risk of the shortage of supply is mainly due to a limited number of sources of origin. These are: rhenium, tellurium, iron, aluminum, bauxite, magnesite, molybdenum, manganese, vanadium, zinc, nickel and chromium. The attention is put on the raw materials used in large quantities in the key industries (iron, aluminum) and the strategic raw materials which include among others: traditional ingredients of alloy steel (vanadium, chromium, manganese, molybdenum). The above list of 12 strategic raw materials is a proposal, which can be modified as a result of the reduction of strategic raw materials resources in European countries. The strategic raw materials are found in temperate locations in the world and have few substitutes. The analysis of the literature on identified technologies has showed that the most recognizable way to enrich the specific raw materials is by processing their ores, which are the carriers of many metals. The ore is processed to improve their chemical composition, to standardize their chemical and physico-chemical properties, to ensure the appropriate sizes of the ore pieces. Since the mined ores are mostly not suitable for direct processing, an important process is multi-enrichment. The enrichment of ores can be divided into: mechanical and chemical enrichment. The process of ore processing was applied to the following materials: rhenium, iron, molybdenum, manganese, vanadium, zinc, nickel and chromium. A comprehensive assessment of mineral potential of the European Union countries and the so-called identification of strategic raw materials a priority of the EU raw materials policy

Analysis of the Possibility of Obtaining Critical Minerals

In 2008 Committee on Critical Mineral Impacts of the U.S. Economy, presented a definition of critical raw materials, which was also adopted by the countries of the European Union. According to this definition the critical raw materials are “minerals / materials exposed to the risk of disrupting or interruption of the supply, for which this deficit can have serious economic consequences for the entire economy”. The most critical to the economy of the European Union were considered 14 raw materials of significant economic importance, (i.e.: antimony, beryllium, cobalt, fluorspar, gallium, germanium, graphite, indium, magnesium metal, niobium, platinum group metals, rare earths, tantalum and tungsten) characterized primarily by a high risk of shortage or lack of supply, which result from a limited number of sources of their acquisition. Most materials belonging to this group are essential for the development of new technologies. The above list of 14 critical raw materials is a proposal that can be modified as a result of the reduction of critical raw materials resources in European countries. As a result of the literature analysis of identified technology it was found that the most recognizable way to enrich the individual raw materials is processing their ores, which are the carriers of many metals. The ore is processed in order to improve the chemical composition, standardization of the ore in terms of chemical and physico-chemical properties, providing adequate size pieces of the ore. Since the mined ore is usually not suitable for direct processing, multi-stage process of the ore enrichment is important. The enrichment of metal ores can be divided into: mechanical and chemical enrichment. The process of ore processing was applied to the following materials: beryllium, cobalt, tungsten and fluorite. A comprehensive assessment of mineral potential of the European Union countries and the identification of the so-called critical raw materials necessary for its harmonious and sustainable economic development and technological progress, is one of the priorities of the EU's raw materials policy

Research on determination of coal washability in the separating effect of dry coal cleaning

Sucha separacja, prowadzona na powietrznych stołach koncentracyjnych, oddziela skałę płonną od ziarn węgla przy gęstości rozdziału powyżej 2,0 g/cm3. Proces odbywa się w strefie ziarn kamiennych. Różni się więc od klasycznego wzbogacania węgla. Podatność urobku na wzbogacanie określa się terminem trudności wzbogacania. Opracowano szereg wskaźników oceniających tę trudność/łatwość wzbogacania. W artykule przypomniano kilka z nich. Stwierdzono, że nie są one przydatne do oceny podatności na rozdział prowadzony przy wysokich gęstościach rozdziału. Zaproponowano pewną modyfikację wskaźnika Birda. Na podstawie tej modyfikacji przeprowadzono badania podatności dla trzech klas ziarnowych węgla kamiennego. Analizowane przypadki pokazały, że urobek węglowy kierowany do suchej separacji jest łatwo wzbogacalny.Dry coal cleaning processes for the removal of refuse from all kinds of raw coal are operated by air tables for separation density up to 2.0 g/cm3. Compared to the classic method of coal cleaning, dry separation concerns mainly the removal of refuse (deshaling). The primary condition for applying this technology is the determination of coal’s washability. This study reviewed multiple washability factors. It was found that, for high separation density, these factors are not fully suitable. The Bird value was then modified, and based on this new method, examinations were made of the washabilities of three grain classes. The results showed suitability for the dry coal process

Chemical parameters of coal sludge deposits. DMW database

W celu opracowania najbardziej efektywnych ekonomicznie technologii wzbogacania zinwentaryzowanych depozytów mułów węglowych przeprowadzone zostały w ramach projektu pn. "Identyfikacja potencjału energetycznego depozytów mułów węglowych w bilansie paliwowym kraju oraz strategia rozwoju technologicznego w zakresie ich wykorzystania szczegółowe badania jakościowe. W tym celu wykorzystano najnowocześniejsze metody geofizyczne, umożliwiające określenie techniką profilowań poziomych rozkładów złoża na różnych głębokościach, natomiast techniką sondowań określenie rozkładów złoża w płaszczyznach pionowych. Przeprowadzono również badania podstawowych parametrów fizycznych i chemicznych dla próbek mułów węglowych pochodzących ze zinwentaryzowanych depozytów. W tym celu opracowano algorytm badawczy oraz określono zakres niezbędnych do oznaczenia parametrów fizycznych i chemicznych dla poszczególnych próbek mułów węglowych. Analizowano skład chemiczny próbek mułów węglowych oznaczając w nich zawartość: SiO2, Al2O3, TiO2 , Fe2O3 , CaO, MgO, K2O, Na2O, Sc , C, P2O5 w celu dokonania ich identyfikacji jakościowej. Natomiast w celu określenia potencjalnego oddziaływania na środowisko określono w próbkach mułu węglowego zawartość metali, takich jak: arsen, bar, chrom, cyna, cynk, glin, kadm, kobalt, magnez, mangan, miedź, molibden, nikiel, ołów, rtęć, wanad i wapń. Analizie poddano także ekstrakt wodny sporządzony z próbek mułów węglowych oznaczając w nim nastąpujące parametry podstawowe, tj.: odczyn, przewodność, TDS, zasolenie, temperaturę, ChZTCr , fenole, azot amonowy, azot azotanowy(V), azot azotanowy(III), cyjanki wolne, chlorki, siarczany(VI), siarczki, chrom(VI), WWA, OWO, niejonowe SPC, anionowe SPC oraz metale - wymienione powyżej. Badania te wykonano w Katedrze Przeróbki Kopalin i Utylizacji Odpadów oraz w Instytucie Geologii Wydzia?u Górnictwa i Geologii. Oznaczenia były wykonywane na podstawie Polskich Norm oraz według procedur opracowanych w laboratorium. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań składu chemicznego oraz oznaczenia zawartości metali (analiza bezpośrednia) wraz z podstawowymi parametrami fizycznymi. Przedstawiono także wyniki analizy ekstraktu wodnego. Zaprezentowane przykładowe wyniki badań dotyczyły dwóch próbek mułów węglowych pochodz?cych z osadnika, oznaczonego na potrzeby projektu symbolem K17 (próbki o nr K17/1 i K17/2). W artykule zamieszczono również informacje dotyczące rejestru depozytów mułów węglowych (baza danych DMW) stworzonego na potrzeby projektu. Baza danych zwiera dane dotyczące: lokalizacji - nazwa, dane teleadresowe, właściciel obiektu, opis lokalizacji, współrzędne geograficzne, rodzaju i ilości (objętości) zdeponowanych odpadów, rodzaju i ilości pobranych prób z danego osadnika wraz metryką i szkicem otworu z naniesieniem głębokości, wyników analiz jakościowych pobranych prób z oznaczeniem takich parametrów jak: wilgoć przemijająca i higroskopijna, zawartości popiołu, siarki, części lotnych i wartości opałowej w stanie analitycznym, roboczym i suchym, wyników analiz granulometrycznych i densymetrycznych dla prób uśrednionych z wybranych osadników, oszacowanej przybliżonej wartości potencjału energetycznego osadnika. Baza umożliwia także: agregowanie (łączenie) danych w celu prezentacji danych z wielu osadników, sortowanie danych (rosnąco lub malejąco) według wybranego parametru fizycznego, filtrowanie danych, eksport danych na dysk w formacie.xls - do późniejszej obróbki lub wględu w trybie offline (bez sieci). W ramach prac nad bazą danych DMW opracowano również wizualizację komputerową prezentującą lokalizację zinwentaryzowanych osadników mułów węglowych na podkładach topograficznych, hydrograficznych i sozologicznych.In order to develop the most cost-effective enrichment technology for inventoried deposits of coal sludge, detailed qualitative research was carried out under the project entitled “Identification of the energy potential of coal sludge deposits in the national fuel balance and technological development strategy for their use”. The most modern methods of geophysical profiling techniques were applied for determining the horizontal distribution of coal deposits at different depths, and probing techniques to determine the distribution of deposits in vertical planes. Research was also performed on the basic physical and chemical parameters of coal sludge samples originating from inventoried deposits. For this purpose, a testing algorithm was defined and the range necessary to determine the physical and chemical parameters of individual coal sludge samples were determined. The chemical composition of the coal sludge samples denoting content of SiO2 , Al2O3 , TiO2 , Fe2O3 , CaO, MgO, K2O, Na2O, Sc , C, and P2O5 was analyzed in order to make a qualitative identification. The content of metals was determined, including arsenic, bar, chrome, tin, zinc, aluminum, cadmium, cobalt, magnesium, manganese, copper, molybdenum, nickel, lead, mercury, vanadium, and calcium. The analysis involved the aqueous extract prepared from samples of coal sludge by marking the following basic parameters: pH, conductivity, TDS, salinity, temperature, ChZTCr, phenols, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen (V), nitrate nitrogen (III), free cyanides, chlorides, sulfates (VI), sulfides, chromium (VI), PAHs, TOC, SPC nonionic, anionic SPC, and metals – listed above. These studies were performed in the Department of Mineral and Waste Utilization and in the Institute of Geology, Faculty of Mining and Geology. Markings were made on the basis of Polish Standards and according to procedures developed in the laboratory. This paper presents the results of the determination of the chemical composition and metal content (direct analysis) together with the basic physical parameters. The paper presents the results of the analysis of an aqueous extract. Some exemplary results are presented on two samples of coal sludge from the settling tank, designated for the project symbol K17 (samples Nos. K17/1 and K17/2). The article also includes information about the registry of coal sludge deposits (DMW database) created for the project. DMW database contains data on: location – name, contact details, the owner, a description of the location, geographical coordinates, the type and amount (volume) of deposited waste, the type and quantity of samples collected from the settling tank with a metric and a sketch of applying the depth of the hole, qualitative analysis of test results with marking parameters such as transient and hygroscopic moisture, content of ash, sulfur, volatile matter and calorific value in the analytical working and a dry state, the results of granulometric and densitometry analysis of averaged samples from selected settling tanks. the estimated approximate potential energy value of a settling tank. The database also enables: aggregating (combining) data in order to present data from many settling tanks, sorting data (ascending or descending) by a selected physical parameter, filtering data exporting data to disk in Excel spreadsheet format – for subsequent treatment or consultation in offline mode (without network). During work on the database DMW, a computer visualization was also developed presenting the location of inventoried coal sludge settling tanks on topographic, hydrographic, and sozological rough

Management of the Non-Energy Raw Materials in Poland; Critical, Strategic and Deficit Natural Resources

Artykuł omawia problemy związane z gospodarką surowcami krytycznymi, strategicznymi i deficytowymi w Polsce. Gospodarka tymi surowcami obejmuje: zapotrzebowanie na ww. surowce nieenergetyczne, ich import do Polski wraz z głównymi kierunkami importu oraz eksport niektórych z tych surowców poza granice naszego kraju.This paper presents issues concerning management of critical, strategic and deficit raw materials in Poland. Management of these materials includes: demand for the abovementioned non-energy raw materials, import and the origin of import of non-energy raw materials to Poland, export of some of these materials abroad

Analysis of Obtainment Potential of Deficit Minerals in Poland

W 2008 r. Komitet ds. Kopalin Krytycznych dla Gospodarki Stanów Zjednoczonych przedstawił definicję surowców strategicznych, która została również przyjęta przez kraje Unii Europejskiej. Grupę surowców strategicznych stanowi 14 surowców, tj.: baryt, diatomity, perlit, talk, gliny ceramiczne (wraz z kaolinem), surowce skaleniowe, surowce boru, bentonit, srebro, miedź, piaski kwarcowe, lit, tytan i wapienie. Mają one ważne znaczenie ekonomiczne i charakteryzują się wysokim ryzykiem niedoboru lub braku podaży. Sytuacja ta jest wynikiem ograniczonej ilości źródeł ich pozyskiwania. Niniejszy rozdział prezentuje podsumowanie pracy przeglądowej IMBiGS dotyczącej surowców deficytowych. Praca ta zawierała m. in. informacje o: kopalinach/surowcach krytycznych i ich właściwościach fizykochemicznych oraz ich występowaniu i wydobyciu w Polsce, stosowanych technologiach wzbogacania rud i przetwórstwie koncentratów w celu pozyskania surowców deficytowych a także gospodarce surowcami deficytowymi w Polsce oraz o obszarach ich zastosowania. Kompleksowa ocena potencjału surowcowego krajów Unii Europejskiej oraz identyfikacja tzw. surowców krytycznych, niezbędnych dla jej harmonijnego i zrównoważonego rozwoju gospodarczego oraz postępu technologicznego, jest jednym z priorytetów polityki surowcowej UE.In 2008 Committee on Critical Mineral Impacts of the U.S. Economy, presented a definition of deficit raw materials, which was also adopted by the countries of the European Union. A group of deficit raw materials includes 14 minerals/materials which have economic importance and have a high risk of deficiency or lack of supply. These are: barytes, diatomites, perlite, talc, clay ceramics (including kaolin), feldspar, raw material boron, bentonite, silver, copper, silica sands, lithium, titanium and limestone. Such situation is the result of a limited number of sources of acquisition. This paper is a summary of the review work performed by IMBiGS for deficit raw materials. This work contains information on: fuels/raw materials and their physico-chemical properties, occurrence and production in Poland, enrichment of ores and processing concentrates, deficit raw materials management in Poland and the fields of application of these materials. A comprehensive assessment of mineral potential of the European Union countries and the identification of the so-called deficit raw materials necessary for its harmonious and sustainable economic development and technological progress, is one of the priorities of the EU's raw materials policy