[論文レビュー] Physicochemical characterization of low rank Nigerian coals

Bemgba Bevan Nyakuma|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 2015

Coal and Its By-products参考文献 17被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、ボンバル・カルリメトリー、アンダーミット分析およびプロキシメート分析を用いて、低ランクのニジェリア煙石の物理化学的特性を特徴づけた。その結果、GMG石炭は反応性が高く、汚染物質発生の可能性が最も低いことが判明した。一方、AFZは最も高い灰分含有量を示し、SKJは最も高い固定炭素含有量を示した。反応性の順序はGMG > SKJ > AFZであった。

ABSTRACT

This study is aimed at investigating the physicochemical properties of low rank Nigerian coals. The coal samples were examined using bomb calorimetry, ultimate and proximate analyses to determine the heating value, elemental composition and physicochemical properties. The calorific values of the coals were; 23.74 MJ/kg for GMG; 27.34 MJ/kg for SKJ and 30.52 MJ/kg for AFZ. The results of elemental analysis showed high C, H, O and low N, and S content for the coals. The GMG coal displayed the lowest N, and S values emphasizing its low pollutant emission potential. The highest VM (51.16 %) and M (5.28 %) content was observed for GMG; AFZ coal displayed the highest ash content at 30.99 %; and SKJ the highest FC content. Consequently, the reactivity and maturity of the low rank Nigerian coals investigated increases in the order; GMG > SKJ > AFZ. Keywords: Physicochemical, Characterization, Low rank, Nigeria, Coal, Energy

研究の動機と目的

• 低ランクのニジェリア煙石の物理化学的特性をエネルギー用途に適合させるために評価すること。
• 選択された石炭試料の発熱量、元素組成、およびプロキシメートパラメータを評価すること。
• 物理化学的特性に基づいて、異なる石炭試料の反応性および成熟度を比較すること。
• 窒素および硫黄含有量の分析を通じて、石炭の環境影響の可能性を特定すること。
• 主要な物理化学的指標に基づいて、工業的エネルギー用途に適した順位を石炭の観点から決定すること。

提案手法

• 石炭試料の発熱量を測定するためにボンバル・カルリメトリーを実施した。
• 石炭の元素組成（C、H、O、N、S）を特定するためにアンダーミット分析を実施した。
• 湿潤分、揮発性分、固定炭素、灰分含量を定量するためにプロキシメート分析を実施した。
• 得られた結果をもとに、石炭試料間での反応性および成熟度の傾向を算出した。
• 物理化学的データを比較して、エネルギー潜在力および環境影響の観点から石炭を順位付けした。
• ASTMおよびISOプロトコルに準拠した標準的な分析手法を用いて石炭の特性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる鉱山からの低ランクニジェリア煙石試料の発熱量は何か？
• RQ2 石炭の元素組成（C、H、O、N、S）はどのように比較されるのか。また、排出ガスに与える影響は何か？
• RQ3 石炭試料のプロキシメート分析結果（湿潤分、揮発性分、固定炭素、灰分）は何か？
• RQ4 石炭の反応性および成熟度は、試料間でどのように順位付けされるか？
• RQ5 NおよびS含有量に基づいて、どの石炭試料が最も低い汚染物質排出可能性を示すか？

主な発見

• GMG石炭の発熱量は23.74 MJ/kg、SKJ石炭は27.34 MJ/kg、AFZ石炭は30.52 MJ/kgであった。
• GMG石炭は窒素（N）および硫黄（S）含有量が最も低く、汚染物質排出の可能性が最小であった。
• GMG石炭は揮発性分（VM）が51.16%、湿潤分（M）が5.28%と最も高く、反応性が顕著に高かった。
• AFZ石炭は灰分含有量が30.99%と最も高く、燃焼効率に悪影響を及ぼす可能性があった。
• SKJ石炭は固定炭素（FC）含有量が最も高く、燃焼時のエネルギー安定性が優れていた。
• 反応性および成熟度の順序は、物理化学的パラメータの統合的評価に基づき、GMG > SKJ > AFZであった。