Wykorzystanie promieniowania mikrofalowego przy ogrzewaniu magnezytu

The paper deals with an influence of microwave energy on magnesite heatEng. The understanding of dielectric properties of heated materials predicts the running of microwave heatEng. The values of real and imaginary component of the complex dielectric permittivity of magnesite are described. The temperature distribution in the sample of magnesite during microwave heating was described by COMSOL Multiphysics programme. It followed the influence of microwave pretreatment on magnesite failure. The comminution process intensification of studied samples was evaluated by relative work index.W artykule przedstawiono wpływ energii mikrofalowej na ogrzewanie magnezytu. Ogrzewanie za pomocą mikrofal pozwala na zrozumienie właściwości dielektrycznych materiałów. Opisano wartości składowej rzeczywistej i urojonej złożonej przenikalności dielektrycznej magnezytu. Rozkład temperatury w próbce magnezytu podczas ogrzewania mikrofalowego opisano wykorzystując program COMSOL Multiphysics. Określono wpływ wstępnej obróbki mikrofalowej próbek na efekt rozdrabnianie magnezytu. Intensyfikację procesu rozdrabniania badanych próbek oceniono obliczając względny wskaźnik pracy

Modyfikacja bentonitu tlenkami manganu i ich charakterystyka

The paper describes the preparation of new composite based on relatively cheap natural materials from domestic deposits and synthetically prepared manganese oxides. At first the natural bentonite was simple chemically modified by natrification. In general, bentonite is a rock with dominant presence of clay minerals from the smectite group, mainly montmorillonite. The properties of bentonite result from the crystal structure of this group. The particles of montmorillonite have negative charges on their faces due to isomorphic substitutions in structure. The natrification salt Na2CO3 is used almost exclusively thanks to its financial accessibility. The significant changes of surface properties after the modification of bentonite were observed. Natrification increased the surface area of bentonite. Then the manganese oxides were precipitated on the surface of activated sodium bentonite particles. The structural changes of bentonite, before and after its modification, were studied by X-ray diffraction analysis and FTIR spectroscopy. The morphology of the bentonites was observed by scanning electron microscopy. X-ray diffraction analysis demonstrated that the structural changes in the bentonite after natrification, the related exchange of Ca2+ cation for Na+ in the inter-layer space of the montmorillonite structure. Manganese oxide (MnO2) with regular birnessite layer structure was present in all of the bentonite samples of modified manganese.W pracy opisywano proces uzyskiwania nowej mieszaniny opartej na naturalnych i stosunkowo tanich materiałach ze złóż krajowych i syntetycznie przygotowanych tlenków manganu. Początkowo, naturalny bentonit był chemicznie modyfikowany przez nitryfikację. Bentonit to skała z przeważającą obecnością minerałów z grupy smektytu, głównie montmorillonitu. Właściwości bentonitu wynikają ze struktury krystalicznej. Cząsteczki montmorillonitu posiadają ładunek ujemny, co jest spowodowane izomorficznymi substytutami w strukturze. Sól nitryfikująca (Na2CO3) jest stosowana z uwagi na niską cenę. Zaobserwowano znaczące zmiany we właściwościach powierzchniowych, które zaszły po modyfikacji bentonitu. Nitryfikacja zwiększyła powierzchnię bentonitu. Kolejnym krokiem była modyfikacja powierzchni bentonitu, aktywowanego sodem, tlenkami manganu. Zmiany strukturalne – przed i po modyfikacji – były przeanalizowane przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej i spektroskopii FTIR. Morfologię bentonitów zbadano przy pomocy mikroskopu elektronowego. Analiza wyników dyfrakcji rentgenowskiej wykazała zmiany strukturalne w bentonicie po nitryfikacji, oraz związaną z tym wymianę kationu Ca2+na Na+ w przestrzeni międzywarstwowej w strukturze montmorillonitu. Tlenek manganu (MnO2) z regularną strukturą warstwy birnezytu był obecny we wszystkich próbkach bentonitu modyfikowanego manganem

Zastosowanie promieniowania mikrofalowego w procesach obróbki węgla

This article presents a new approach to evaluation of coal with implementation microwave extraction of powders. Coal is the most abundant hydrocarbon resource on earth; therefore coal structure should be well understood for its effective utilization. Coal is a heterogeneous aggregate formed of cross-linked molecular network organic components. Coal is also considered as an organic polymeric material, with some inorganic impurities. The study of coal structure presents numerous problems due to heterogeneity, non-crystalline and insolubility. The sample of brown coal was from Handlová locality in Slovakia. The microwave extraction of Handlová brown coal was realised in microwave oven with using non-polar solvent dichloromethane. The advantage of using microwave-assisted extraction for the coal sample is the reduction of extraction time. The optimized conditions can be applied for extraction with good recoveries and reproducibility. Microwave technology uses electromagnetic waves that pass through material and cause its molecules to oscillate, generating heat. In a microwave oven, the average temperature of the solvent can be at a significantly higher temperature than the atmospheric boiling point. This is due to the fact that the microwave power is dissipated over the whole volume of the solvent. The coal sample after microwave-assisted extraction was analysed by SEM/EDX, thermal analyses. TG and DTG curves confirmed the major mass loss in the coal sample after the extraction (55.9 %). This is related to the major content of the organic phase. It is not possible clearly specify the mechanism of aggregation of grains. In this process, there is a significant impact of particles of nano size. The identification of dichloromethane extract of brown coal after the microwave assisted extraction by GC-MS method confirmed the presence of various kinds of organic compounds. The existence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) was found.W artykule przedstawiono nowe podejście do ewaluacji węgla z użyciem mikrofalowej ekstrakcji proszków. Węgiel jest źródłem węglowodorów najczęściej występującym na Ziemi; z tego powodu struktura węgla powinna być dobrze zrozumiana w celu jego skutecznego wykorzystania. Węgiel jest niejednorodnym kruszywem utworzonym z sieci molekularnych wiązań składników organicznych. Węgiel jest także uważane za organiczny materiał polimerowy zawierający zanieczyszczenia nieorganiczne. Badanie struktury węgla sprawia wiele problemów ze względu na jego różnorodność, niekrystaliczność i nierozpuszczalność. Próbka węgla brunatnego pochodziła z rejonu Handlová na Słowacji. Ekstrakcja mikrofalowa węgla brunatnego z Handlová została przeprowadzona w piecu mikrofalowym z użyciem apolarnego rozpuszczalnika - dichlorometanu. Zaletą stosowania ekstrakcji mikrofalowej dla próbki węgla jest skrócenie czasu ekstrakcji. Zoptymalizowane warunki mogą być stosowane do ekstrakcji z dobrym wynikiem odzyskiwania i powtarzalności. Technologia mikrofalowa wykorzystuje fale elektromagnetyczne, które przechodzą przez materiał i powodują drgania oscylacyjne jego cząsteczek wytwarzając ciepło. W piecu mikrofalowym, średnia temperatura rozpuszczalnika może być znacznie wyższa niż temperatura wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym. Wynika to z tego, że moc mikrofal jest rozproszona w całej objętości rozpuszczalnika. Próbka węgla po ekstrakcji z użyciem mikrofal została przeanalizowana metodą SEM/EDX, analizą termiczną. Krzywe TG i DTG potwierdzają znaczącą utratę masy w próbce węgla po ekstrakcji (55,9%). Jest to związane z zawartością głównego składnika fazy organicznej. Nie jest możliwe jasne określenie mechanizmu agregacji ziaren. W tym procesie, znaczący wpływ mają cząstki rozmiarów nanometrowych. Identyfikacja ekstraktu dichlorometanu z węgla brunatnego po ekstrakcji mikrofalowej metodą GC-MS potwierdziła obecność różnych rodzajów związków organicznych. Stwierdzono występowanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA)

Separacja magnetyczna kalcynowanego magnezytu w polu magnetycznym

Magnesite belongs to the most significant minerals of Slovakia. According to various statistical reviews Slovakia is in 4th–6th place in the world and its share ranges 2.25–3.63 % of total world production (Reichl et al., 2015; Brown et al., 2015). Magnesite occurs in the belt from Lucenec to Kosice (south of central–east Slovakia) in the form of Fe-variety called breunnerite (commonly 10–30%, but also 8–17% or 5–50% FeCO3), i.e. ferroan magnesite (Mg0.9-0.7Fe0.1-0.3)CO3 usually containing about 9% FeO (Šalát and Ončáková, 1966). As to CaO/SiO2 ratio (modulus C/S >2 or < 2), the both technological magnesite types, namely limy and silica ones occur. For this reason the research on magnesite and magnesia upgrading is focused on calcium and silica reduction. It is also important to observe behaviour of iron in separation process. So, the contribution deals with the magnetic separability determination of calcined magnesite ore fines from the Mútnik deposit (silica type). The content of fines –0.5mm can attain 25–30%. The behaviour of this material in high gradient magnetic field of separator was studied on the basis of magnetic fractions analysis and mass yields. The product of best quality with the content of 81.91% MgO at a mass yield of 82.77% and MgO recovery of 89.19% was won at the induction of 0.06T. An enhancement of magnetic field induction resulted in mass yield growing, recoveries increasing of all components into magnetic product and finally, in its gradual contamination by gangue components. So, a magnetic product with the MgO content of 79.98% at a mass yield of 91.07% and MgO recovery of 95.81% was prepared at the highest induction, i.e. 0.45T. Magnetic separability analysis with regards to feed quality into separation enables to preset the suitable induction of field to achieve the required quality of separation products.Magnezyt jest jednym z najbardziej znaczących minerałów na Słowacji. Według różnych przeglądów statystycznych, Słowacja jest uwzględniania między czwartym a szóstym miejscem na świecie w produkcji magnezytu, a jej udziały wahają się od 2,25–3,63% całkowitej produkcji światowej (Reichl in., 2015; Brown i in., 2015). Magnezyt występuje w pasie od Lucenec do Kosic (południe centralno-wschodniej Słowacji) w formie odmiany metalu zwanej breunerytem (zazwyczaj 10–30%, lecz również 8–17% lub 5–50% FeCO3) tj. ferromagnetyku (Mg0.9–0.7Fe0.1–0.3)CO3 , zazwyczaj zawierającego około 9% FeO (Šalát i Ončáková, 1966). Co się tyczy proporcji Ca0/SiO2 (zmienna C/S > 2 lub < 2), to obecne są oba typy technologiczne magnezytu, mianowicie wapno i krzemionka. Z tego powodu badania nad ulepszeniem magnezytu i magnezji opierają się głównie na redukcji wapna i krzemionki. Obserwuje się także zachowanie żelaza w procesie separacji. Praca traktuje o określeniu efektywności separacji magnetycznej drobnych klas ziarnowych z prażonego magnezytu ze złoża Mútnik (typ krzemionki). Zawartość miału w klasie -0,5mm może osiągać 25–30%. Badania przeprowadzono w separatorze o wysokim natężeniu pola magnetycznego. Produkt najwyższej jakości zawierał 81,91% MgO przy wydajności masowej 82,77% , uzysk MgO w wysokości 89,19% był otrzymany przy natężeniu pola magnetycznego na poziomie 0,06T. Zwiększenie indukcji pola magnetycznego spowodowało wzrost wydajności masowej, zwiększenie odzysku związków, niestety również stopniowy wzrost zanieczyszczenia składnikami skały płonnej. Zatem produkt magnetyczny zawierający MgO w ilości 79,98% przy wydajności masowej 91,07%, z uzyskiem MgO na poziomie 95,81% został uzyskany przy najwyższym natężeniu pola 0,45T. Analiza właściwości magnetycznych surowca przeznaczonego do separacji pozwala na wcześniejsze ustalenie odpowiedniej indukcji pola w celu otrzymania wymaganej jakości rozdzielanych produktów

Energia aktywacji odpadów rzepaku

Thermal analysis describes the changes of physical and chemical properties of materials depending on increasing temperature. Thermogravimetric analysis of rape residue sample has been carried in inert atmosphere. The samples were heated over a range of temperatures that includes the entire range of pyrolysis with three different heating rates of 5, 10 and 15°C min-1. Thermogravimetric (TG) curves were obtained from experimental data. The results obtained from thermal decomposition process indicate that there are main stages such as dehydration, active and passive pyrolysis. The first region from 50°C is related to the extraction of moisture and adsorbed water in samples. The main pyrolysis process proceeds in a range from approximately 250 to 450°C. The activation energy values as a function of the extent of conversion for the pyrolysis process of rape residue have been calculated by means of the Flynn– Wall–Ozawa method. The activation energy for the pyrolysis of rape residue was 99–189 kJ.mol-1 in the conversion range of 0.2–0.8. The average activation energy calculated by this method was 142 kJ.mol-1.Analiza termiczna wykazała zmiany właściwości fizycznych oraz chemicznych materiałów w zależności od wzrostu temperatury. Analizę termograwimetryczną próbek odpadów rzepaku przeprowadzono w atmosferze gazów obojętnych. Próbki były podgrzane w różnym zakresie temperatur, który zawierał cały zakres pirolizy z trzema różnymi prędkościami ogrzewania wynoszącymi 5, 10 oraz 15°C min-1. Krzywe termograwimetru (TG) otrzymano z danych eksperymentalnych. Wyniki uzyskane z termicznej dekompozycji wskazują na istnienie głównych faz takich jak dehydratacja, aktywna i pasywna piroliza. Pierwszy proces zachodzi w okolicy 50°C, występuje wtedy parowanie wilgoci i wody z próbek. Główny proces pirolizy zachodzi w zakresie od ok. 250°C do 450°C. Wartości energii aktywacji jako przedłużenie właściwości konwersji procesu pirolizy resztek rzepy zostały obliczone metodą Flynn-Wall-Ozawa. Energia aktywacji dla pirolizy odpadów rzepaku wyniosła 99–189 kJ.mol-1 w zakresie konwersji od 0,2–0,8. Średnia energia aktywacji obliczona tą metodą wyniosła 142 kJ.mol-1

Energia mikrofalowa w procesach przeróbki biomasy

The extraction of biomass in microwave field offers advantages such as reduced processing costs, improved stability of products, the possibility to use less toxic solvents and decrease solvent consumption. The submitted contribution presents the results of microwave extraction of wheat straw waste. The sample of waste was characterized by thermal analysis. The content of the fatty acids in extract after microwave leaching of wheat straw in methanol was assayed by gas chromatography.Wykorzystanie mikrofal w procesie obróbki biomasy daje niewątpliwe korzyści w postaci zmniejszenia kosztów procesu, poprawienia stabilności właściwości produktów oraz możliwości wykorzystania mniej toksycznych rozpuszczalników oraz redukcji ich zużycia. Przedstawiono badania próbek biomasy w postaci odpadów ze słomy pszenicznej. Próbki zostały scharakteryzowane za pomocą analizy termicznej. Zawartość kwasów tłuszczowych po ekstrakcie w metanolu, po ługowaniu w polu mikrofal, zbadano w wykorzystaniem chromatografii gazowej