Synteza materiałów magnetycznych z naturalnych prekursorów węgla - przegląd

Preparation methods, properties and utilization of magnetic materials based on natural carbon precursors are summarized in this short review. Magnetic material is defined as the composite material consist of carbon substance coming from natural precursor such as coal/biomass and magnetic substance. Various processes can be applied to prepare magnetic materials. Pyrolysis of the biomass/coal together with iron ions and coprecipitation of Fe2+/Fe3+ with charcoal are mostly used methods for synthesis of magnetic biochar. The pyrolysis is defined as a thermal degradation in the absence of oxygen, which converts a raw material into different reactive intermediate products: solid (char), liquid and gaseous products. Especially, microwave pyrolysis of natural materials with iron ions is one of the best techniques offering homogenous, rapid and energetically efficient heating system to produce magnetic material. After the synthesis, iron particles are incorporated to the pore carbon structure and can form (especially in thermal process) microparticles as well as nanosized particles with defined structure possessing magnetic properties, high pore volume and high specific surface area. Magnetic carbon is used mainly as an excellent sorbent material mainly for organic pollutants and heavy metals. Moreover, solid/liquid magnetic separation as a rapid and effective technique can be applied in removal of used magnetic biochar from aqueous solution after sorption process. After sorption and pre-concentration, the magnetic sorbent can be effectively regenerated e.g. by high temperature (organic pollutants such as azodyes, pesticides) and leaching methods (inorganic contaminates).W tym krótkim przeglądzie streszczono metody przygotowywania, właściwości i wykorzystanie materiałów magnetycznych opartych na maturalnych prekursorach węgla. Materiały magnetyczne są zdefiniowane jako materiał kompozytowy składający się z substancji węglowej pochodzących z naturalnych prekursorów takich jak węgiel/biomasa i substancji magnetycznej. Różne procesy mogą być zastosowane do przygotowania materiałów magnetycznych. Piroliza biomasy/węgla wraz z jonami żelaza i współstrąceniem Fe2+/Fe3+ z węglem drzewnym są najczęściej używanymi metodami syntezy magnetycznego biowęgla. Piroliza jest zdefiniowana jako rozkład termalny bez udziału tlenu, który przetwarza surowiec w różne reaktywne produkty pośrednie: stałe (karbonizat), płynne i gazowe produkty. Szczególnie piroliza mikrofalowa materiałów naturalnych z jonami żelaza jest jedną z najlepszych technik oferującą homogeniczny, szybki i energetycznie efektywny system ogrzewania do produkcji materiałów magnetycznych. Po syntezie, jony żelaza są włączane do struktury porowatej węgla i mogą tworzyć (szczególnie w procesach termicznych) mikrocząsteczki jak i nanocząsteczki o zdefiniowanej strukturze posiadające właściwości magnetyczne, dużą objętość porów i dużą powierzchnię właściwą. Węgiel magnetyczny jest używane głównie jako doskonały sorbent głównie dla organicznych zanieczyszczeń i metali ciężkich. Ponadto, magnetyczna separacja substancji stałych od ciekłych może być zastosowana jako szybka i efektywna technika usuwania zużytego biowęgla magnetycznego z roztworów wodnych po procesie sorpcji. Po sorpcji i wstępnej koncentracji, sorbent magnetyczny może być efektywnie zregenerowany np. za pomocą wysokiej temperatury (zanieczyszczenia organiczne takie jak barwniki azowe, pestycydy) i metodami ługowania (zanieczyszczenia nieorganiczne)

Badania występowania i właściwości pirytu w rudzie talku w celu jego usunięcia

The contribution deals with piryte occurrence in talc ore from the Geremska Paloma deposit (Eastern Slovakia). Firstly, an applicability of talc in various industrial branches such as paper and rubber is introduced. Major producers of talc in the world e.g. China, India and USA as well as the development of talc exploitation in Slovakia are also described. According to data about reserves of talc ore the Gemerska Poloma deposit can be considered as the most significant in the Europe. Pyrite is main harmful mineral and it occurs above all in talc nearby its contact zone with magnesite bodies. The sample of talc ore polluted by pyrite was assayed with the aim to pyrite liberation and characterization. A lumpy ore (5–20 mm) was crushed to a grain size below 5 mm and classified. The individual grain sizes were subjected to float-sink analyses in bromoforme. Obtained products were weighted and analysed. Selected products were studied using XRD. An optical observation of lumpy ore showed, that pyrite grains attain a size of 0.5–6 mm. As to crushed ore iron and sulphur concentrate in the grain size classes of 0.5–3 mm, above all in 1–2 mm. The highest mass yield of pyrite concentrate into heavy product was attained in a class of 1–2 mm, namely 15 %. This product contains 44.62 % S and 37.06 % Fe followed by 3.14 % Mg, 2.45 % SiO2 and 0.76 % Ca. The highest grade of pyrite concentrate using float-sink analysis was achieved in the case of grain size 0.5–1 mm at a mass yield of 8.35 %. It contains 45.52 % S and 38.18 Fe. Moreover, chemical analysis of pyrite concentrate prepared by hand-picking (50.90 % S, 43.10 % Fe) proved an abundance of cobalt (1218 ppm), manganese (340 ppm), nickel (175 ppm) and arsenic (119 ppm).Praca ta opisuje występowanie pirytu w rudzie talku ze złoża Gemerska Poloma (wschodnia Słowacja). Po pierwsze, przedstawiono stosowanie talku w różnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł papierniczy i gumowy. Opisane zostały również: główni producenci talku na świecie tj. Chiny, Indie i USA, jak również rozwój eksploatacji talku na Słowacji. Według danych dotyczących zasobów rudy talku złoże Gemerska Poloma można uznać za najbardziej znaczące w Europie. Piryt jest głównym szkodliwym minerałem i występuje przede wszystkim w pobliżu talku w jego strefie kontaktu z organami magnezytowymi. Próbki rudy talku zanieczyszczonej pirytem badano w celu wyzwolenia i charakteryzacji pirytu. Grudkowata ruda (5-20mm) została zgnieciona do wielkości ziarna poniżej 5mm i sklasyfikowana. Poszczególne rozmiary ziarna poddano analizie unoszenia-tonięcia w bromoforme. Otrzymane produkty zważono i poddano analizie. Wybrane produkty badano stosując metodę XRD. Optyczna obserwacja grudkowatej rudy wykazała, że ziarna pirytu osiągają wielkość 0,5-6mm. W przypadku pokruszonej rudy żelazo i siarka koncentruje się w ziarnach o klasach wielkości 0,5-3mm, przede wszystkim w 1-2mm. Najwyższa wydajność masy koncentratu pirytu w ciężkim produkcie uzyskana została w klasie 1-2mm, to znaczy 15%. Produkt zawiera 44.62% 37.06% S i Fe, następnie 3,14% Mg, 2,45% SiO2 i 0,76% Ca. Najwyższy stopień czystości koncentratu pirytu, stosując analizę typu unoszenia-tonięcia został osiągnięty w przypadku wielkości ziarna 0,5-1mm, przy masowej wydajnością 8,35%. Zawiera 45,52% S i 38,18% Fe. Co więcej, analiza chemiczna koncentratu pirytu przygotowany przez zbiór ręczny (50,90% S, 43,10% Fe) wykazała obfitość kobaltu (1218ppm), manganu (340ppm), niklu (175ppm) i arsenu (119ppm)

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

Adsorption of Arsenate by Nano Scaled Activated Carbon Modified by Iron and Manganese Oxides

The presence of arsenic in water supplies is a major problem for public health and still concerns large parts of population in Southeast Asia, Latin America and Europe. Removal of arsenic is usually accomplished either by coagulation with iron salts or by adsorption with iron oxides or activated alumina. However, these materials, although very efficient for arsenic, normally do not remove other undesirable constituents from waters, such as chlorine and organo-chlorine compounds, which are the results of water chlorination. Activated carbon has this affinity for organic compounds, but does not remove arsenic efficiently. Therefore, in the present study, iron modified activated carbons are investigated as alternative sorbents for the removal of arsenic(V) from aqueous solutions. In addition, modified activated carbons with magnetic properties can easily be separated from the solutions. In the present study, a simple and efficient method was used for the preparation of magnetic Fe3(Mn2+)O4 (M:Fe and/or Mn) activated carbons. Activated carbons were impregnated with magnetic precursor solutions and then calcinated at 400 °C. The obtained carbons were characterized by X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption isotherms, scanning electron microscopy (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM), Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements. Their adsorption performance for As(V) was evaluated. The iron impregnation presented an increase in As(V) maximum adsorption capacity (Qmax) from about 4 mg g−1 for the raw carbon to 11.05 mg g−1, while Mn incorporation further increased the adsorption capacity at 19.35 mg g−1