• Nie Znaleziono Wyników

Skład chemiczny popiołów z węgla brunatnego i kamiennego w aspekcie ich rolniczego zagospodarowania

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Skład chemiczny popiołów z węgla brunatnego i kamiennego w aspekcie ich rolniczego zagospodarowania"

Copied!
5
0
0

Pełen tekst

(1)

ROCZN IK I G LEB O ZN A W C ZE TOM LIX NR 2 WARSZAWA 2008: 9 3 -9 7

STANISŁAW KALEMBASA, AGNIESZKA GODLEWSKA,

ANDRZEJ WYSOKIŃSKI

SKŁAD CHEMICZNY POPIOŁÓW

Z WĘGLA BRUNATNEGO I KAMIENNEGO

W ASPEKCIE ICH ROLNICZEGO ZAGOSPODAROWANIA

THE CHEMICAL COMPOSITION

OF ASHES FROM BROWN COAL AND HARD COAL

IN THE CONTEXT OF THEIR AGRICULTURAL UTILIZATION

Katedra Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej, Wydział Przyrodniczy,

Akademia Podlaska w Siedlcach

A b s tr a c t: T h e r e se a r c h p r o v e d th e h ig h c o n te n t o f c a lc iu m and m a g n e s iu m in a s h e s o f b r o w n and hard c o a l w h a t c r e a te s th e p o s s ib ilit y o f th e ir u tiliz a tio n fo r th e n e u tr a liz a tio n o f th e s e w a g e s lu d g e s an d d e a c id if ic a t io n o f th e s o ils . T h e h ig h c o n te n t o f p h o s p h o r u s , p o ta s s iu m , s o d iu m a n d s o m e m ic r o n u tr ie n t s lik e b o r o n a n d m o ly b d e n u m w a s f o u n d in a sh o f h a rd c o a l. T h e q u a n tity o f h e a v y m e ta ls - c o p p e r and n ic k e l are at th e sa m e le v e l in b o th a s h e s , c a d m iu m an d c h r o m e w e r e h ig h e r in a sh o f b r o w n c o a l but le a d an d z in c in a sh o f hard c o a l.

S ło w a k lu c z o w e: p o p ió ł z w ę g la b r u n a tn e g o i k a m ie n n e g o , m a k r o e le m e n ty , m e ta le c ię ż k ie .

K e y w o r d s: a sh e s fr o m b r o w n c o a l and hard c o a l, m a c r o e le m e n ts , h e a v y m e ta ls .

WSTĘP

Przemysł elektroenergetyczny w Polsce wg GUS [2005] zużywa ok. 60 min ton

węgla brunatnego i ok. 100 min ton węgla kamiennego do produkcji energii elektrycznej

i cieplnej. Uciążliwym produktem spalania węgla - ze względu na dalsze zagospo­

darowanie - są popioły występujące w postaci żużli lub drobnych frakcji zatrzymy­

wanych przez elektrofiltry. Ilość popiołów powstających w Polsce po spaleniu węgla

brunatnego oraz węgla kamiennego wynosi w sumie około 8 min ton. Składowanie

olbrzymich ilości tego odpadu na hałdach lub wyrobiskach prowadzi do powstawania

obszarów bez pokrywy roślinnej narażonych na erozję [Gilewska, Przybyła 2001;

Gilewska 2004], a także stanowi źródło zapylenia i zagrożenia dla wód pow ierz­

chniowych i podziemnych [Quant 1997].

W ostatnich latach popioły znajdują zastosowanie w rolnictwie, ochronie środowiska

oraz gospodarce komunalnej do zobojętniania kwaśnych ścieków przemysłowych [Pyssa

2005] ze w zględu na duże właściw ości odkwaszające, co pozw ala na racjonalne

wykorzystanie tych odpadów, jednocześnie ograniczając ich składowane ilości.

(2)

Według Rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie katalogu odpadów [2001]

uboczne produkty spalania (UPS), jakimi są popioły wytwarzane w energetyce, nie są

odpadami niebezpiecznymi i możliwe jest ich rolnicze wykorzystanie. Obok dużej

zaw artości zw iązków odkw aszających glebę w popiołach w ystępu ją pierw iastki

zaliczane do grupy mikroelementów, ważne z punktu widzenia nawożenia oraz jakości

otrzymanej biom asy roślin. Jednak w przypadku rolniczego w ykorzystania należy

zwrócić szczególną uwagę na ich skład chemiczny, który jest zmienny, a zwłaszcza

zawartość metali ciężkich.

Celem przeprowadzonych badań było określenie zawartości wybranych makro- i

m ikroelem entów w popiołach z węgla brunatnego i kam iennego w aspekcie ich

rolniczego wykorzystania.

MATERIAŁ I METODY

Do badań wykorzystano popioły z węgla brunatnego i węgla kamiennego. Popiół z

węgla brunatnego pozyskano ze spalania w elektrowni Pątnów w Koninie, natomiast

popiół z w ęgla kam iennego z zakładu energetycznego PEC w Siedlcach. Próbki

popiołów do analiz chemicznych pobierano sześciokrotnie, a następnie oznaczono w

nich zawartość wybranych makroelementów i pierwiastków śladowych m etodą

ICP-AES we wcześniej przygotowanych roztworach. Popiół zalano roztworem HC1

(1:1 z wodą) i odparowano do sucha. Tak przygotowane próbki przeniesiono do kolb

miarowych w 10% roztworze HC1 przez sączek twardy [Szczepaniak 1996]. Wyniki

oznaczeń opracowano statystycznie wyliczając wartość średnią, minimalną i maksy­

malną, odchylenie standardowe i współczynnik zmienności.

WYNIKI I DYSKUSJA

Z aw artość w ybranych m akroelem entów w analizow anych popiołach z węgla

brunatnego i kamiennego przedstawiono w tabeli 1. W badanych popiołach z węgla

brunatnego i kamiennego stwierdzono znaczną ilość wapnia (82,6 i 14,21 g • kg-1) i

magnezu (4,64 i 4,48 g*kg~‘), co świadczy o silnie alkalicznych właściwościach tych

materiałów. Z tego powodu mogą być one wykorzystywane do neutralizacji np. osadów

ściekowych [Kalembasa, Wysokiński 1999; Maciejewska, Wrońska 2003; Pyssa 2005]

lub do odkwaszania gleb. W popiele z węgla kamiennego stwierdzono znacznie większą

ilość sodu, potasu i fosforu w porównaniu z ich zawartością w popiele z węgla brunat­

nego. Badania innych autorów [Koter i in. 1983; Ciećko i in. 1993] również wskazują

na dużą zawartość tych pierwiastków w popicie z węgla kamiennego. Zawartość siarki

w popiele z węgla brunatnego była o ponad 50% większa od jej zawartości w popiele

z węgla kamiennego.

Popioły pochodzące ze spalania węgla zawierają w swoim składzie, oprócz makroele­

mentów stanowiących źródło składników pokarmowych dla roślin, a także działających

na glebę odkwaszająco, również pierwiastki śladowe, w tym metale ciężkie (tab. 2).

Z badanych m ikroelem entów stw ierdzono w obu badanych popiołach zbliżoną

zawartość żelaza, glinu, manganu, kobaltu, miedzi i niklu. Popiół z węgla brunatnego

zawierał znacznie większą niż popiół z węgla kamiennego ilość kadmu, chromu i tytanu,

natomiast ilość pozostałych badanych mikropierwiastków (molibdenu, boru, litu, ołowiu

i cynku) była wyższa w popiele z węgla kamiennego, co potwierdzają badania innych

(3)

Skład chemiczny popiołów z węgla brunatnego i kamiennego

95

T A B EL A 1. Z aw artość w ybranych m akroelem entów w p opiołach z w ęgla brunatnego i kam iennego [g • k g _I]

TA B L E 1. The content o f som e m acroelem ents in ashes from brow n c o a l and hard co a l [g • kg"']

O znaczany mak roe le ment Determ ined m acroelem ent

W artości - Values Odchyln. standard. Standard deviation W spółczynnik zm ienności C oefficient o f variation [%]

min max średnio

average P o p ió ł z w ęgla brunatnego — A sh o f brow n co a l

Fosfor, P hosphorus (P) 0 ,0 7 4 0 ,1 1 3 0 ,0 8 5 a 0 ,0 2 18,8 P otas, Potasium (K ) 0 ,4 6 7 0 ,8 2 4 0 ,5 5 4 a 0 ,1 5 2 7 ,4 W apń, Calcium (C a) 7 6 ,0 102,5 8 2 ,6 a 11,2 13,6 M agnez, M agnesium (M g) 4 ,3 3 5 ,5 9 4 ,6 4 a 0 ,5 3 11,5 Siarka, Sulphur (S ) 5 ,6 8 9,51 6 ,7 2 a 1,57 2 3 ,4 S ó d , Sodium (N a ) 0 ,0 1 7 0 ,1 2 1 0 ,0 7 9 a 0 ,0 4 4 8 ,7 P o p ió ł z w ęgla kam iennego — A sh o f hard coal

F osfor, P hosphorus (P ) 1,57 2 ,4 5 2 ,0 9 b 1,07 2 2 ,0 P otas, Potasium (K ) 1,72 4 ,2 6 3 ,1 4 b 1,30 4 1 ,4 W apń, Calcium (C a) 12,4 2 1 ,4 14,2 b 3,31 2 3 ,3 M agnez, M agnesium (M g) 2 ,5 5 8 ,8 2 4 ,4 8 a 2 ,5 9 5 7 ,9 Siarka, Sulphur (S ) 2 ,5 6 5 ,4 5 3 ,0 2 b 1,07 3 5 ,6 S ó d , Sodium (N a ) 1,03 2 ,2 2 1,49 b 0 ,6 4 4 2 ,8

a, b - średnie zaw artości od p ow ied n ich m akroelem entów w p op iołach z w ęgla brunatnego i kam iennego ozn aczon e różnymi literami różnią się istotnie

a,b - the average content o f corresponding m acroelem ents in the ash es from b row n co a l and hard co a l marked with different letters differ significantly

autorów [K oter i in. 1983]. W edług Zięby [1980] oraz B ogacza i wsp. [1995]

oznaczana ilość metali ciężkich w popiele z węgla brunatnego nie stanowi zagrożenia

dla roślin.

Wyliczona wartość współczynnika zmienności dla zawartości makroelementów była

stosunkowo niska i w ynosiła średnio dla obu popiołów 30,5% (tab. 1). W artość

współczynnika zmienności dla badanych mikroelementów była w większym stopniu

zróżnicowana w analizowanych materiałach i wynosiła średnio 20,2% w popiele z

węgla brunatnego i 62,7% w popiele z węgla kamiennego.

Zmienność składu chemicznego, zwłaszcza metali ciężkich, badanych popiołów z

węgla brunatnego i kamiennego wskazuje na konieczność analizowania każdej partii

popiołu, a w ysokość daw ek przy rolniczym ich w ykorzystyw aniu należy ustalać

doświadczalnie [Bogacz i in. 1995].

WNIOSKI

1. Skład chemiczny badanych popiołów z węgla brunatnego i kamiennego wskazuje na

możliwości ich wykorzystania w rolnictwie.

2. Wysoka wartość współczynnika zmienności zawartości mikropierwiastków w popiele z

węgla kamiennego wskazuje na konieczność monitorowania jego składu chemicznego.

(4)

T A B EL A 2. Zaw artość w ybranych m ikroelem entów i metali ciężkich w p op iołach z w ęgla brunatnego i kam iennego [mg • k g “']

TAB LE 2. The content o f som e m icroelem ents and heavy metals in ashes from brow n coal and hard co a l [mg • kg“1]

O znaczany m ikroelement Determ ined m icroelem ent

W artości - Values Odchyln.

standard. Standard deviation W spółczynnik zm ienności Coefficient o f variation [%]

min max średnio

average P o p ió ł z w ęgla brunatnego - A sh o f brow n coal

Bor, B oron (В) 52,3 7 3 ,6 6 0 ,8 a 10,2 16,8

Żelazo, Iron (F e) 10741 19838 12993 a 3 8 4 2 2 9 ,6 M olibden,M olibdenum (M o ) 0 ,4 1 2 0 ,6 8 9 0 ,4 9 6 a 0,11 2 2 ,6 M angan, M anganese (M n) 175,1 2 4 2 ,2 191,1 a 2 8 ,6 15,0 Glin, Aluminum (Al) 3 6 4 7 2 5 5 4 3 8 4 1 0 6 1 a 8 0 6 4 19,6 Tytan, Titan (Ti) 3 1 6 ,0 5 2 7 ,2 3 6 0 ,4 a 9 3 ,2 2 5 ,9 Lit, Lithium (Li) 2 0 ,0 2 8 ,5 2 2 ,3 a 3 ,5 2 15,8 K obalt, Cobalt (C o ) 10,4 4 2 ,0 3 3 ,7 a 13,1 3 9 ,0 O łów, Lead (Pb) 13,8 17,6 14,9 a 1,58 10,6 K adm , Cadmium (C d) 1,71 2 ,7 7 1,98 a 0 ,4 4 2 2 ,4 Chrom,Chromium (Cr) 5 7 ,8 7 4 ,8 6 2 ,4 a 7 ,0 0 11,2 M iedź, C op p er (Cu) 2 3 ,7 39,1 2 7 ,3 a 6 ,6 2 2 4,3 Cynk, Zinc (Zn) 4 5 ,0 8 1 ,4 5 3 ,3 a 15,8 2 9 ,6 N ikiel, N ick el (N i) 18,1 32,1 2 1 ,8 a 5 ,8 3 2 6 ,8 P o p ió ł z w ęgla kam iennego - A sh o f hard coal

Bor, B oron (В ) 115,0 2 7 4 ,9 1 9 5 ,0 b 113,1 5 8 ,0 Ż elazo, Iron (F e) 1037 2 1 0 9 6 8 8 2 7 a 9721 110,1 M olibden,M olibdenum (M o ) 0 ,6 4 7 6 ,8 1 0 3 ,0 6 8 b 3 2 ,6 9 0 ,0 M angan, M an gan ese (M n) 2 4 ,3 4 3 4 ,6 1 6 4 ,2 a 178,7 10 8 ,9 Glin, Aluminum (Al) 1 584 2 2 5 9 8 9 5 0 5 b 100 7 9 10 6 ,0 Tytan, Titan (Ti) 2 1 8 ,7 2 2 6 ,2 2 2 2 ,3 b 3 ,1 0 1,4 Lit, Lithium (Li) 31,1 5 3 ,0 4 4 ,9 b 12,0 2 6 ,8 K obalt, C obalt (C o ) 18,4 2 4 ,0 2 1 ,0 a 2 ,8 3 13,5 O łów , Lead (P b) 65,1 16 5 ,7 10 1 ,8 b 5 5 ,5 5 4 ,5 K adm , Cadm ium (C d ) 0 ,1 7 0 1,301 0 ,6 8 9 b 0 ,5 1 5 7 4 ,7 C hrom ,Chromium (Cr) 3 ,9 3 3 9 ,9 0 1 5 ,9 8 b 15,5 9 6 ,7 M iedź, C o p p er (C u) 5 ,2 8 9 0 ,5 6 3 2 ,5 0 a 3 6 ,2 111,3 C ynk, Zinc (Zn) 2 0 9 ,0 3 1 3 ,0 2 7 4 ,9 b 5 7 ,3 2 0 ,8 N ikiel, N ic k e l (N i) 3 ,5 6 7 2 ,0 2 9 ,2 2 a 3 2 ,6 111,4 a, b - średnie zaw artości od p ow ied n ich m ikroelem entów w p opiołach z w ęgla brunatnego i kam iennego ozn aczon e różnymi literami różnią się istotnie

a,b - the average content o f corresponding m acroelem ents in the ashes from brow n co a l and hard co a l marked with different letters differ significantly

LITERATURA

B O G A C Z A ., C H O D A K T., S Z E R S Z E Ń L. 1995: B ad an ia nad p r z y d a tn o śc ią p o p io łó w lo tn y c h z elek trow n i O p o le do za g o sp o d a ro w a n ia r o ln ic z e g o . Zesz. Probl. Post. Nauk Roi.418: 6 7 1 - 6 7 6 . C I E Ć K O Z ., N O W A K G ., L I S O W S K I J. 1 9 9 3 : W ł a ś c i w o ś c i f i z y k o c h e m i c z n e g l e b y

w w arunkach sto s o w a n ia p o p io łu z w ę g la k a m ie n n eg o . Zesz. Probl. Post. Nauk Roi.409: 9 7 - 1 0 2 . G IL E W S K A M . 2 0 0 4 : R ek u lty w a cja b io lo g ic z n a sk ła d o w isk p o p io ło w y c h z w ę g la brunatnego. Rocz.

(5)

Skład chemiczny popiołów z węgla brunatnego i kamiennego

97

G IL E W S K A M ., P R Z Y B Y Ł A C Z. 2 0 0 1 : W yk orzystan ie o sa d ó w śc ie k o w y c h w rek u ltyw acji sk ła d o ­ w isk p o p io ło w y c h . Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 4 77: 2 1 7 - 2 2 1 .

K A L E M B A S A S., W Y S O K IŃ S K I A . 1999: U sin g a m ixture o f ash from brow n coal w ith w a ste-activated slu d g e s as a p o ssib ility o f their e c o lo g ic a l utilization . Zesz. Nauk. AR w K rakow ie 349: 1 8 1 -1 8 7 . K O T E R M ., C Z A P L A J., N O W A K G. 1983: W artość n a w o z o w a p o p io łu z w ę g la k a m ie n n eg o . Rocz.

Glebozn. 3 4 ,( 3 ) : 1 5 3 - 1 6 0 .

M A C IE J E W S K A A ., W R O Ń S K A D . 2 0 0 3 : Z a g o sp o d a ro w a n ie m iesza n in o sa d o w o -p o p io ło w y c h w św ie tle literatury, o b o w ią z u ją c e g o praw a i praktyki. W: O b ieg p ierw ia stk ó w w przyrod zie. M o n o ­ grafia. C z. II: 6 3 4 - 6 4 2 .

P Y S S A J. 2 0 0 5 : O d p ady z en ergetyk i - p r z e m y sło w e za g o sp o d a ro w a n ie o d p a d ó w z k o tłó w flu id aln ych .

G ospodarka su row cam i m ineralnym i 21 (3): 8 3 - 9 2 .

R O Z P O R Z Ą D Z E N IE M IN IS T R A Ś R O D O W IS K A w sp raw ie katalogu o d p a d ó w z dnia 2 7 w rze śn ia 2001 roku. Dz. U. nr 112, p oz. 1206.

R O C Z N IK S T A T Y S T Y C Z N Y R Z E C Z Y P O S P O L IT E J P O L SK IE J 2 0 0 5 . G łó w n y U rząd S ta ty sty c z ­ ny, W arszaw a.

R O S IK -D U L E W S K A C. 2 0 0 7 : P o d sta w y gospodarki odpadam i. W ydaw . N a u k o w e P W N , W arszaw a. S Z C Z E P A N IA K W. 1996: M e to d y instrum entalne w a n a lizie c h e m ic z n e j. W ydaw . N a u k o w e P W N ,

W arszaw a.

Q U A N T В . 1997: W p ły w sp o so b u p rzetw arzania p o p io łó w na z a g r o ż e n ie z a n ie c z y s z c z e n ie m śr o d o w i­ ska m etalam i c ię ż k im i. W: G o sp o d a rcz e w y k o rzy sta n ie p o p io łó w i g ip su z en erg ety k i. K on f. nauk.- techn. M ięd z y z d r o je 6 - 8 listopada: 1 5 -2 8 .

Z IĘ B A S. 1980: D o ty c h c z a s o w e w y n ik i prac nad sto so w a n ie m p o p io łu z w ę g la brunatnego w n a w o żen iu g leb . M iędzyn. C zas Roi. (3): 4 5 - 4 9 .

Prof. zw. dr hab. Stanisław Kalembasa

Katedra Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej, Akademia Podlaska

ul. B. Prusa 14, 08-110 Siedlce

Cytaty

Powiązane dokumenty

Napływ do kolekcji przedmiotów natury i sztu- ki pozaeuropejskiej, początki zbiorów etnologicz- ny ch, weryfikacja antycznej wiedzy o świecie, rozwój nauk eksperymentalnych

W Tübingen byliśmy w słynnej „Wieży" Holder- lina i muzeum tego pisarza, przyjęci potem na ratuszu przez dyrektora wydziału kultury; w Bierbach zwie- dziliśmy niewielkie

N ajogólniej rozum iem y pod nim wynik d z ia łan ia ładunków wy­ buchowych, ognia artyleryjskiego, bom bardow ań („zniszczenie” ), a także trw ałe porażenie

Kostrzyn nad Odrą. 1987 znaleziono odpow iedni zespół au to rsk i.. Szczupłość źródeł dotyczących tego okresu zm usiła A u to ra do om ów inia osadnictw a n a teren ie

Do budowy przystąpił wójt krzyżacki w końcu 1443 r. w ram ach represji wobec zbuntowanych mieszczan. Tego roku z inspiracji elekto­ ra brandenburskiego Fryderyka II, który

W dwóch pierwszych A utor prezentuje sytuację mniejszości niemieckiej na ziemiach polskich przed rokiem 1918 oraz tradycje ruchu sportowego.. W kolejnych zostały opisa­ ne

Szczególnie zaś upamiętnił swój pobyt i nadzwyczajną aktywność August Strehlow, który w stanie North Dakota założył miasto istniejące do dziś, które od swego

Eckert, który powoływał się na pamięć żyjących jeszcze wówczas ludzi, znających z autopsji tę bramę sprzed rozbiórki, przypomniał też, że w podobny sposób, na saniach