The Effect of Structure Modification of Sodium Compounds on the SO2 and HCl Removal Efficiency from Fumes in the Conditions of Circulating Fluidised Bed

The article presents the effects of mechanical and thermal modification on the surface area of sodium bicarbonate and its ability to remove SO2 and HCl from exhaust fumes. The mechanical modification consisted of grinding in an impact mill. The thermal modification consisted of heating in the temperature range from 373 K to 673 K. The applied modifications caused a change in the grain structure of sodium bicarbonate and parameters such as specific surface area and the pore size. The parameters were determined by low-pressure nitrogen adsorption (LPNA) and mercury porosimetry (MIP) methods. The largest development of the active surface, which was up to 6 m2 g–1 (LPNA), was achieved after crushing and heating in the temperature range of 423–523 K. The efficiency of a simultaneous purification of fumes from SO2 i HCl on a continuous-combustion installation with a circular fluidised bed CFB was determined. The samples were fed into the installation in three different molar ratios 2Na/S (0.5; 1.0; 2.1) in a gas jet of 573 K. It was shown that the removal of SO2 and HCl took place simultaneously and mainly on the grain surface. The average efficiency of SO2 purification was between 17 % and 89 %, and it depended on the comminution degree and the amount of the sorbent. The efficiency of HCl removal was between 54 and 78 %. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

Reclamation of reactive metal oxides from complex minerals using alkali roasting and leaching- an improved approach to process engineering

In nature, the commonly occurring reactive metal oxides of titanium, chromium, aluminium, and vanadium often chemically combine with the transition metal oxides such as iron oxides and form complex minerals. Physico-chemical separation of transition metal oxides from the remaining reactive metal oxides is therefore an important step in the purification of reactive oxide constituents. Each purification step has quite a high energy requirement at present. Current practice in industry yields sulphate and neutralized chloride waste from titanium dioxide enrichment, red mud from bauxite refining, slag and leach residues from vanadium extraction and chromite ore process residue (COPR) from chromate processes. In this review article, a novel alkali-based oxidative roasting and aqueous leaching for the extraction of mineral oxides is explained in the context of the original work of Le Chatelier in 1850, which was unsuccessful in the industrialization of bauxite processing for alumina extraction. However, much later in the 19th century the alkali-based oxidative mineral roasting was successfully developed for industrial scale manufacturing of chromate chemicals, which yields COPR. The crystal chemistry of mineral oxides, namely alumina, titanium dioxide, and chromium oxide in naturally occurring minerals is briefly reviewed in the context of chemical extraction, which is then developed as a model for developing thermodynamic chemical equilibrium principles for analyzing the physical separation and enrichment of such reactive metal oxides by forming water-soluble and water-insoluble alkali complexes. The involvement of the alkali roasting chemistry of non-magnetic titaniferous mineral waste is also reported in the initial separation of rare-earth oxide mixtures for subsequent separation of individual oxides. The paper concludes with a generic approach to process chemistry which minimizes waste generation and therefore helps in reducing the overall process and energy costs. Examples of recovering alkali from high pH solution using carbon dioxide are also demonstrated

The use of modified sodium sorbents to remove SO2 and HCl from power plants and CHP plants in light of the energy policy of the European Union

W artykule przedstawiono efekty zastosowania modyfikowanego związku sodowego w postaci wodorowęglanu sodu w jednoczesnym oczyszczaniu gazów spalinowych z tlenku siarki (IV) (SO2) i chlorowodoru (HCl) w małych obiektach energetycznego spalania, tj. elektrowniach i elektrociepłowniach, wykorzystujących jako paliwo węgiel kamienny. Etap wstępny obejmował badania sposobu rozdrobnienia i obróbki termicznej na teksturę ziaren. Rozdrabnianie sorbentu polegało na mieleniu w młynie przeciwstrumieniowym przy trzech różnych prędkościach obrotowych separatora pneumatycznego (2000 obr/min, 3000 obr/min, 5000 obr/min). W następnym etapie sorbenty wygrzewano w temperaturze 250oC. Zastosowany sposób preparatyki spowodował wzrost pojemności sorpcyjnej, powierzchni właściwej i rozkładu porów w związkach sodowych, które wyznaczono metodą niskociśnieniowej adsorpcji gazowej (N2, 77K) i porozymetrii rtęciowej (Hg). Największe rozwinięcie powierzchni czynnej, z 0,09 m2/g do 6,9 m2/g (BET) uzyskano dla najdrobniejszych ziaren wynoszących średnio 6,7 µm (d3,2). Zdolności tak zmodyfikowanych związków sodowych w jednoczesnym usuwaniu SO2 i HCl okre- ślono na ciągłej instalacji z cyrkulacyjną warstwą fluidalną CWF 0,1MW. Stosując suchą technologię oczyszczania spalin, wprowadzano je do instalacji w kilku stosunkach molowych 2 Na/S w strumień gazu o temperaturze 300oC. Efekty usuwania tlenku siarki (IV) z gazów wylotowych ściśle zależały od stopnia rozdrobnienia oraz ilości podawanego reagenta. Oczyszczanie przebiegało ze średnią sprawnością od 17 do 89%, obniżając stężenie tego zanieczyszczenia z wyjściowego poziomu około 2800 mg SO2/m3 n do 600 mg SO2/m3 n przy wykorzystaniu najdrobniejszego ziarna w stosunku molowym 2 Na/S=2,1. Średnia efektywność usuwania chlorowodoru była wysoka, mieszcząc się w zakresie 91–96%. Uzyskano obniżenie stężenia z 97 mg HCl/m3 n (przed procesem oczyszczania) do 4 mg HCl/m3 n. Sprawność oczyszczania z tlenku siarki (IV) porównano z dopuszczalnymi poziomami emisji regulowanymi przez obowiązujące Dyrektywy LCP, IED oraz projektem Dyrektywy MCP. Uzyskany poziom chlorowodoru zestawiono z będącym w fazie przygotowań Draftem 1 LCP BREF.This article presents the effects of the use of a modified sodium compound in the form of sodium bicarbonate in the simultaneous purification of the exhaust fumes from sulphur (IV) oxide (SO2) and chloride (HCl) in power plants and CHP plants fueled by coal. The initial stage included the examination of the effect of mechanical and thermal modification on the grain texture. The material was activated in a fluidized bed opposed jet mill at three different speeds of the separator (2000 r/min, 3000 r/min, 5000 r/min) and heated at 250oC. Mechanical and thermal modification resulted in the increase of the sorption capacity, the surface area and the pore distribution in the sodium compounds, which was determined by the use of the low-pressure gas adsorption (N2, 77K) and mercury porosimetry (Hg). The biggest development of the active area, from 0,09 m2/g to 6,9 m2/g (BET), was achieved in the most finely ground grains. The ability of sodium compounds modified in such a manner to simultaneously remove SO2 and HCl was determined on a fluidized bed test rig CWF 0,1MW. Using the dry technology of fume purification they were fed into the rig in three different molar ratios 2 Na/S into a jet of gas at 300oC. The effects of removing the sulpur (IV) oxide from the fumes were closely related to the grain size and the amount of the reagent. The average purification efficiency was from 17% to 89% decreasing the pollutant concentration from about 2800 mg SO2/m3 n to 600 mg SO2/m3 n with the use of the smallest grain in the molar ratio 2 Na/S = 2,1. The average efficiency in removing hydrogen chloride was high and ranged from 91% to 96%. The obtained decrease in the concentration was from 97 mg HCl/ m3 n (before the purification process) to 4 mg HCl/m3 n. The efficiency in purification from sulphur (IV) oxide was compared with the accepted emission levels regulated by the IED and LCP Directives currently in force, as well as the MCP draft Directive. The obtained level of hydrogen chloride was compared with the 1 LCP BREF Draft, which is currently in the preparation phase

Flue Gas Desulfurization by Mechanically and Thermally Activated Sodium Bicarbonate

This paper presents the results of study on structural parameters (particle size, surface area, pore volume) and the sorption ability of mechanically and thermally activated sodium bicarbonate. The sorption ability of the modified sorbent was evaluated by: partial and overall SO2 removal efficiency, conversion rate, normalized stoichiometric ratio (NSR). Sodium bicarbonate was mechanically activated by various grinding techniques, using three types of mills: fluid bed opposed jet mill, fine impact mill and electromagnetic mill, differing in grinding technology. Grounded sorbent was thermally activated, what caused a signifi cant development of surface area. During the studiem of SO2 sorption, a model gas with a temperature of 300°C, of composition: sulfur dioxide at a concentrationof 6292 mg/mn3 oxygen, carbon dioxide and nitrogen as a carrier gas, was used. The Best development of surface area and the highest SO2 removal efficiency was obtained for the sorbent treated by electromagnetic grinding, with simultaneous high conversion rate

Assessment of the possibilities of passive mercury removal in dry flue gas cleaning with sodium reagents

W artykule przedstawiono efekty wykorzystania pasywnej metody oczyszczania spalin ze związków rtęci emitowanych w procesie spalania. Badania przeprowadzono w instalacji modelowej z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, wykorzystując węgiel kamienny jako surowiec. Podczas spalania zastosowano suchą metodę usunięcia kwaśnych zanieczyszczeń gazowych przy użyciu 9 sorbentów sodowych po modyfikacjach. Sorbenty podawano do instalacji w dwóch stosunkach molowych (sodu zawartego w sorbencie do siarki zawartej w paliwie), w strumień gazu o temperaturze 573 K. Na podstawie bilansu zawartości rtęci w stałych substratach procesu spalania (paliwie i sorbencie) oraz w stałych produktach (popiele lotnym i dennym), określono poziom emisji rtęci do atmosfery. Procesowi spalania czystego węgla towarzyszyła emisja rtęci 14,7 μgHg/m3. Podczas oczyszczania spalin z zanieczyszczeń kwasowych uzyskiwano obniżenie stężenia rtęci. Stopień jego obniżenia zależał od zastosowanych sorbentów sodowych, sposobu ich modyfikacji oraz stosunku molowego (2 Na/S = 0,5; 2,1). Każdorazowo podaniu większej ilości sorbentu do instalacji towarzyszyło większe obniżenie poziomu emisji rtęci do atmosfery. W śród reagentów niemodyfikowanych, najniższy poziom emisji uzyskano po użyciu bikarbonatu surowego – 3,7 μgHg/m3, a po użyciu sody oczyszczonej – 9,7 μgHg/m3. Po wykorzystaniu związków na bazie sody oczyszczonej po modyfikacji mechanicznej obniżono emisję Hg w spalinach do 2,5–2,6 μgHg/m3, a po modyfikacji chemicznej do 3,3–5,6 μgHg/m3. Poziomy stężenia rtęci w gazach podczas oczyszczania spalin porównano z dopuszczalnymi poziomami emisji Hg zawartymi w Konkluzjach BAT, odnoszącymi się do dużych obiektów energetycznego spalania. W yniki badań wskazują, że w odniesieniu do wszystkich instalacji istniejących oraz nowych o mocy cieplnej poniżej 300 MW zadowalające efekty przyniosłoby zastosowanie modyfikowanych mechanicznie sorbentów na bazie sody oczyszczonej w stężeniu molowym 2 Na/S = 2,1.This article presents the effects of the application of the passive method of flue gas purification from mercury compounds emitted during combustion. The research was carried out on a fluidized bed installation using coal. The dry method of acid gas pollutants reduction was applied during the combustion with the use of 9 modified sodium sorbents. They were fed into a gas jet of 573 K in two molar ratios (sodium contained in the sorbent to the sulphur contained in the fuel). The mercury emission level into the atmosphere was determined based on the mercury content in the solid substrates of the combustion process (in the fuel and the sorbent) and the solid products (fly ash and bottom waste). The combustion process was accompanied by mercury emission 14.7 μgHg/m3. During the removal of acid pollutants from fumes, a decrease in mercury concentration was achieved. The degree of the mercury reduction depended on the type the sorbent used, the manner of modification and the molar ratio in which they were fed into the installation (2 Na/S = 0.5; 2.1). Each time, the more the sorbent was fed into the installation, the bigger the reduction of the mercury emission level. Among the unmodified sorbents, the lowest emission level was achieved for the raw bicarbonate – 3.7 μgHg/m3. For baking soda it was 9.7 μgHg/m3. The application of mechanically modified compounds based on baking soda resulted in the reduction of the Hg emission in fumes up to 2.5–2.6 μgHg/m3. The determined mercury concentration levels in the gases during the purification of the fumes were compared with the accepted Hg emissions contained in the BAT conclusions for large combustion plants. As for all of the existing and newly built plants with a heat capacity below 300 MW, satisfactory effects would be achieved by the use of mechanically modified sorbents in the molar concentration of 2 Na/S = 2.

Nitrogen oxides removal from flue gases using sodium bicarbonate

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów strukturalnych oraz badań zdolności usuwania NOx, wodorowęglanu sodu w postaci sody oczyszczonej oraz bikarbonatu surowego bez oraz po modyfikacji mechanicznej. Wyznaczano parametry strukturalne: uziarnienie i powierzchnię właściwą. Badania sorpcji prowadzono w temperaturach: 300°C i 850°C. Zdolności sorpcyjne oceniano wyznaczając cząstkową skuteczność i całkowitą sprawność usuwania NOx. Stwierdzono, że największą skuteczność w usuwaniu tlenków azotu uzyskano w sorbentach po aktywacji mechanicznej.This paper presents the results of study on structural measurements and ability to remove nitrogen oxides of sodium bicarbonate in the form of baking soda and raw bicarbonate, without and after mechanical activation. Structural parameters were evaluated by: particle size and surface area. The studies of NOx sorption were carried out at temperatures of 300 and 850°C. The sorption ability was evaluated by: partial and overall NOx removal efficiency. The highest NOx removal efficiency was obtained for the sorbent after mechanical activation

Flue gas desulfurization by mechanically and thermally activated sodium bicarbonate

This paper presents the results of study on structural parameters (particle size, surface area, pore volume) and the sorption ability of mechanically and thermally activated sodium bicarbonate. The sorption ability of the modified sorbent was evaluated by: partial and overall SO2 removal efficiency, conversion rate, normalized stoichiometric ratio (NSR). Sodium bicarbonate was mechanically activated by various grinding techniques, using three types of mills: fluid bed opposed jet mill, fine impact mill and electromagnetic mill, differing in grinding technology. Grounded sorbent was thermally activated, what caused a signifi cant development of surface area. During the studiem of SO2 sorption, a model gas with a temperature of 300°C, of composition: sulfur dioxide at a concentrationof 6292 mg/mn3 oxygen, carbon dioxide and nitrogen as a carrier gas, was used. The Best development of surface area and the highest SO2 removal efficiency was obtained for the sorbent treated by electromagnetic grinding, with simultaneous high conversion rate

Use of a spectrophotometer for colour measurements and classification of cotton

W artykule przedstawiono badania nad możliwością wykorzystania spektrofotometru w pomiarach koloru i klasyfikacji bawełny. Dotychczas kolor bawełny jest oceniany za pomocą linii HVI (High Volume Instrument). Współrzędne barwy: współczynnik odbicia światła (Rd) i stopień zażółcenia (+b) wg HVI są specyficzne dla bawełny, natomiast nie stosuje się ich do oceny barwy innych materiałów. Tymczasem na całym świecie w pomiarach barwy stosowane są składowe barwy w trójwymiarowej przestrzeni barwowej CIELab. Przeprowadzone badania pozwoliły na wyznaczenie równań regresji, które umożliwiają obliczanie wskaźników (Rd) i (+b) w oparciu o wartości współrzędnych barwy L* i b* otrzymywane za pomocą spektrofotometru.The colour grade of cotton is determined by a degree of the reflectance (Rd) and yellowness (+b). These parameters are instrumentally measured by the HVI. Both (Rd) and (+b) are specific for cotton, whereas all over the world colour assessment is performed in the globally recognized CIE L*a*b* colour system. The aim of this work was to analyse application of a spectrophotometer for cotton colour assessment and colour grading. 48 cotton samples of different origin were measured in the range of their colour parameters by means of both HVI and spectrophotometer Datacolor 650. Regression analysis carried out on a basis of the experimental data allowed determining equations which enabled calculation of (Rd) and (+b) parameters on a basis of the L* and b* results obtained from the spectrophotometer. Experimental verification based on 34 cotton samples different than those used for the model building confirmed the good quality of predicting the values of the (Rd) and (+b) parameters by means of the elaborated regression equations

Simultaneous desulphurization and denitrification gas bicarbonate sodium

Przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem surowego bikarbonatu sodu jako sorbentu do odsiarczania i odazotowania spalin w procesie fluidalnego spalania. Stosowany sorbent charakteryzował się bardzo wysoką skutecznością w redukcji S02 i NO. Jego efektywność zwiększała się wraz ze wzrostem nadmiaru Na/S.Results of the research of raw sodium bicarbonate application as sorbent in desulfurization and denitrification process in fluidized furnace were described. High efficiency of S02 as well as NO removal was reached, which was increasing according to Na/S rate increase

Sorption properties of sodium bicarbonate

Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych określających wpływ aktywacji mechanicznej i termicznej na właściwości sorpcyjne wodorowęglanu sodu. Stwierdzono, że najlepsze właściwości sorpcyjne, uzyskano w sorbencie mielonym po aktywacji w 250 st. C. Badania powierzchni właściwej potwierdziły makroporowaty charakter modyfikowanego wodorowęglanu sodu. Testy reaktywności potwierdziły jego znakomite właściwości sorpcyjne.The results of laboratory tests to determine the effect of mechanical and thermal activation on the sorption properties of sodium bicarbonate are reported. The best sorption properties were found in ground sorbent after activation at 250 st. C. The examination of the surface area confirmed the macroporous character of the modified sodium bicarbonate. Reactivity tests ascertained its excellent sorption properties