Саопштење са скупа штампано у изводу

објављена

српски

Branko Kostić, Dejan Prelević, Sabina Kovač, Ksenija Eraković, Dragana Životić

KOMPARACIJA METODA XRF I ICP-MS NA UZORCIMA UGLJA I PRODUKATA SAGOREVANJA

18. Kongres geologa Srbije "Geologija rešava probleme", Divčibare, 01-04 jun 2022.

Srpsko geološko društvo

2022

Ugljevi niskog ranga – ligniti u Republici Srbiji predstavljaju glavnu energetsku sirovinu koja se koristi za proizvodnju električne energije. Rudarstvo u Srbiji doprinosi bruto dodatoj vrednosti sa 1,8% (2020; https://publikacije.stat.gov.rs/). Sagorevanjem ugljeva niskog ranga u termoelektranama generišu se velike količine elektrofilterskog pepela i pepela, koje često predstavljaju jedan od izvora zagađenja životne sredine usled sadržaja toksičnih elemenata. Dalja upotreba produkata sagorevanja zavisi od njihovog sastava i sadržaja toksičnih mikroelemenata. Svakodnevno sagorevanje lignita u termoelektranama uslovljava konstantan monitoring potencijalno toksičnih komponenti. Ispitivanja geohemijskih karakteristika uglja i produkata sagorevanja (pepela i elektrofilterskog pepela) omogućila bi dugoročno planiranje eksploatacije sa jasno utvrđenim balansom između sadržaja štetnih komponenti i dobiti. Savremene analitičke metode koje se koriste za utvrđivanje makro- i mikroelemenata u uglju, pepelu i elektrofilterskom pepelu imaju svoje prednosti i mane. Određeni uticaj na odabir analitičke metode ima raspodela elemenata u uglju i njihovi afiniteti, organski i/ili neorganski.
Uzorci uglja, pepela i elektrofiterskog pepela koji su prikupljeni iz Termoelektrane „Nikola Tesla“ u Obrenovcu korišćeni su da se prikažu razlike u sadržajima elemenata korišćenjem dve različite analitičke metode. U okviru istraživanja izvršena je komparacija rezultata dobijenih ispitivanjem uglja i produkata sagorevanja primenom Rendgen fluorescentne analize (XRF) i Masene spektrometrije indukovane spregnute plazme (ICP-MS). Analizom rezultata utvrđena je evidentna disproporcija u koncentraciji Rb, Zr, Cr, Ba i As. Više koncentracije navedenih elemenata detektovane su primenom XRF metodom i to u uzorcima elektrofilterskog pepela, pri čemu je koncentracija Cr i do 2x veća u odnosu na vrednost izmerene ICP-MS metodom. U cilju dopune istraživanja izvršena je analiza skenirajućom elektronskom mikroskopijom kojom je utvrđeno prisustvo kvarca i gvožđevitih feldspata transformisanih usled sagorevanja.
Konstatovano odstupanje u koncentracijama navedenih elemenata prouzrokovano je pretežno usled razlike tokom procesa pripreme uzoraka, kao i termodinamičkih uslova u sistemu instrumentalnih metoda. Razlika u koncentraciji Cr se može objasniti nepotpunim razlaganjem silikata tokom procesa pripreme uzoraka. Nepotpuno četvorokomponentno razlaganje posledica je i razlike u koncentraciji Rb i Zr, dok se razlike u koncentraciji Ba i As objašnjavaju volatilizacijom ovih elemenata u procesu žarenja kod ICP-MS metode.

Low-rank coals -lignite in the Republic of Serbia is the main energy source used for electricity production. The Serbian Mining sector contributes to GVA by 1.8% (2020; https://publikacije.stat.gov.rs/). Combustion of low-rank coal in thermal power plants generates large amounts of fly ash and slag, which are often one of the sources of environmental pollution due to the content of toxic elements. Further use of combustion products depends on their composition and content of toxic trace elements. Combustion of lignite in thermal power plants required constant monitoring of potentially toxic components. Geochemical investigation of coal and combustion products (slag and fly ash) would enable long-term planning in the exploitation process with a clearly defined balance between the content of harmful components and profits. Modern analytical methods used to determine major- and trace elements in coal, ash and fly ash have their advantages and disadvantages. The distribution of elements in coal and their affinities organic and/or inorganic have a certain influence on the choice of the analytical method.
Samples of coal, ash and fly ash collected from the Thermal Power Plant "Nikola Tesla" in Obrenovac were analyzed using two different analytical methods: X-ray fluorescence analysis (XRF) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The results demonstrate an obvious discrepancy in the content of Rb, Zr, Cr, Ba and As. Higher contents of several elements were detected by the XRF method in fly ash samples, where the concentration of Cr is up to 2x higher than the value measured by the ICP-MS method. Scanning electron microscopy (SEM-EDS) analysis was performed to constrain mineral composition. The presence of quartz and iron feldspar indicates transformation of primary minerals due to combustion.
The observed mutual deviation in the concentration of elements is caused mainly due to the difference during the process of sample preparation, as well as the thermodynamic conditions in the system of instrumental methods. The difference in Cr concentration can be explained by the incomplete decomposition of silicates during the digestion process. Incomplete four-component digestion is a consequence of differences in the concentration of Rb and Zr, while differences in the concentration of Ba and As are explained by the volatilization of these elements in the annealing process in the ICP-MS method.

129

1

ISBN-978-86-86053-23-7

ugalj, produkti sagorevanja, XRF, ICP-MS

coal, combustion products, XRF, ICP-MS

М60

М64

Отворени приступ

All rights reserved

.pdf