Study of Cellulose Additive Effect on the Caking Properties of Coal
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine
Abstract
ENG: Purpose. The work aims to study the effect of cellulose on the caking properties of various types of coking coal used in coking blends. The change in caking abilities has been analyzed to achieve the aim using standard techniques. At the same time, the effect of biomass additives on the plastic properties of coal has been analyzed comprehensively; the optimal amount of additive for practical purposes has been determined. Methods. Multiple coal characteristics in the plastic stage have been studied using a dilatometric method, the enhanced swelling pressure method, the plastometric method, and the Roga index test. The first three methods make it possible to characterize the caking properties of coal; and the Roga index test characterizes its coking ability. Findings. It has been identified that the optimal amount of biomass additive to study the effect on the properties of coal in the plastic state is more than 5 wt. %. In the paper, experimental dependences of the 5 wt. % cellulose addition influence on the caking properties of four coal grades have been obtained. The results showed a slight decrease in caking properties in terms of swelling, swelling pressure, thickness of the plastic layer, and caking ability. Simultaneously, the most sensitive methods for assessing the effect of cellulose addition on the coal plastic properties are the dilatometric method as well as the enhanced method for the swelling pressure determination. Originality. A comprehensive study of the effect of pure cellulose as a component of lignocellulose biomass on the properties of different coal grades in the plastic state (i.e. caking prperteis) has been carried out. A slight change in the coal properties in the plastic state with adding 5 wt. % cellulose, decreasing caking properties, has been shown. An important, not previously reported, conclusion is that the cellulose additive does not have any noticeable effect on the physical properties of the coal charge owing to its loose structure. Practical implications. A slight change in the caking properties of coal has been established with the addition of 5 wt. % which is of practical importance for the preparation of coal blends, and the coke production in the cases of using additives of lignocellulosic biomass without losing its quality. Additionally, renewable additive use while obtaining fuels and reducing agents is an approach to mitigate the negative environmental impact.
UKR: Мета. Вивчення впливу целюлози на спікливу здатність різних видів коксівного вугілля, що використовується в коксівній суміші. Для досягнення цієї мети було змінено спікливість та спікливу здатність за допомогою стандартних методів. Одночасно проведено комплексний аналіз впливу добавок біомаси на пластичні властивості вугілля та визначення оптимальної кількості добавки для практичних цілей. Методика. За допомогою дилатометричного методу, прискореного методу визначення тиску розпирання, пластометричного методу та методу Рога досліджено численні характеристики вугілля в пластичній стадії. Перші три методи дають змогу охарактеризувати здатність вугілля до спікання, а метод Рога характеризує спікливу здатність. Результати. Встановлено, що оптимальна кількість добавки біомаси для вивчення впливу на властивості вугілля в пластичному стані становить більше 5 мас. %. У роботі наведено експериментальні залежності впливу додавання 5 мас. % целюлози для спікання та спікливої здатності чотирьох видів вугілля. Результати показали незначне зниження спікливої здатності щодо розпирання, тиску розпирання та товщини пластичного шару, а також щодо спікливої здатності. Водночас найбільш чутливими методами оцінки впливу додавання целюлози на пластичні властивості вугілля були дилатометричний та прискорений метод визначення тиску розпирання. Наукова новизна. Проведено комплексне дослідження впливу чистої целюлози, як компонента лігноцелюлозної біомаси, на властивості вугілля різних видів у пластичному стані, а саме на спікливість та спікливу здатність. Показано незначну зміну властивостей вугілля в пластичному стані з додаванням 5 мас. % целюлози, а саме зниження спікливих властивостей. Важливий висновок, про який раніше не повідомлялося, полягає в тому, що добавка целюлози не має помітного впливу на фізичні властивості вугільної шихти через її пухку структуру. Практична значимість. Встановлено незначну зміну спікливих властивостей вугілля при додаванні 5 мас. %, що має практичне значення для підготовки вугільних сумішей і виробництва коксу у випадках використання добавок лігноцелюлозної біомаси без втрати її якості. Крім того, використання поновлюваних добавок при отриманні палив і відновників є підходом до зменшення негативного впливу на навколишнє середовище.
UKR: Мета. Вивчення впливу целюлози на спікливу здатність різних видів коксівного вугілля, що використовується в коксівній суміші. Для досягнення цієї мети було змінено спікливість та спікливу здатність за допомогою стандартних методів. Одночасно проведено комплексний аналіз впливу добавок біомаси на пластичні властивості вугілля та визначення оптимальної кількості добавки для практичних цілей. Методика. За допомогою дилатометричного методу, прискореного методу визначення тиску розпирання, пластометричного методу та методу Рога досліджено численні характеристики вугілля в пластичній стадії. Перші три методи дають змогу охарактеризувати здатність вугілля до спікання, а метод Рога характеризує спікливу здатність. Результати. Встановлено, що оптимальна кількість добавки біомаси для вивчення впливу на властивості вугілля в пластичному стані становить більше 5 мас. %. У роботі наведено експериментальні залежності впливу додавання 5 мас. % целюлози для спікання та спікливої здатності чотирьох видів вугілля. Результати показали незначне зниження спікливої здатності щодо розпирання, тиску розпирання та товщини пластичного шару, а також щодо спікливої здатності. Водночас найбільш чутливими методами оцінки впливу додавання целюлози на пластичні властивості вугілля були дилатометричний та прискорений метод визначення тиску розпирання. Наукова новизна. Проведено комплексне дослідження впливу чистої целюлози, як компонента лігноцелюлозної біомаси, на властивості вугілля різних видів у пластичному стані, а саме на спікливість та спікливу здатність. Показано незначну зміну властивостей вугілля в пластичному стані з додаванням 5 мас. % целюлози, а саме зниження спікливих властивостей. Важливий висновок, про який раніше не повідомлялося, полягає в тому, що добавка целюлози не має помітного впливу на фізичні властивості вугільної шихти через її пухку структуру. Практична значимість. Встановлено незначну зміну спікливих властивостей вугілля при додаванні 5 мас. %, що має практичне значення для підготовки вугільних сумішей і виробництва коксу у випадках використання добавок лігноцелюлозної біомаси без втрати її якості. Крім того, використання поновлюваних добавок при отриманні палив і відновників є підходом до зменшення негативного впливу на навколишнє середовище.
Description
L. Kieush: ORCID 0000-0003-3956-202X
Keywords
coking coal, caking property, cellulose, coal plastic layer, swelling, swelling pressure, коксівне вугілля, спіклива здатність, целюлоза, вугільна пластична маса, спучування, тиск розпирання, КЕСЕ, КМПтаВ
Citation
Koveria A., Kieush L., Usenko A., Sova A. Study of Cellulose Additive Effect on the Caking Properties of Coal. Mining of Mineral Deposits. 2023. Vol. 17, Iss. 2. P. 1–8. DOI: https://doi.org/10.33271/mining17.02.001.