Węgiel jest inny niż wydaje się na pierwszy rzut oka!

Spojrzenie na węgiel pod mikroskopem odsłania jego prawdziwą naturę, której nie dostrzega ani ludzkie oko, ani inne metody analityczne

Znamy różne węgle… młode, koksujące, antracytowe, brunatne, błyszczące, energetyczne… itd.

Dla większości z nas jest to zawsze bardziej lub mniej czarny, brudzący kamień. Dopiero zmiana perspektywy i spojrzenie na ten „brudny” kamień pod mikroskopem odsłania jego prawdziwą naturę, której nie dostrzega ani ludzkie oko, ani inne metody analityczne. Petrografia organiczna, bo tak nazywa się nauka polegająca na badaniu węgla pod mikroskopem, powstała w 1935 r. i służy zrozumieniu pochodzenia i mechanizmów dojrzewania wyjściowej materii organicznej zawartej w węglach, złożach ropy naftowej, ale także w osadach i glebach. Jest to kluczowa metoda oceny jakości i czystości węgla, a przede wszystkim jego stopnia uwęglenia. Do tego celu służy nam metoda pomiaru refleksyjności, czyli zdolności odbicia światła od powierzchni witrynitu (jednego ze składników genetycznych węgla).

Umiejętne interpretowanie obrazu spod mikroskopu dostarczy nam informacji jakich nie potrafi inna technika analityczna. W przypadku materiałów naturalnych, można poznać i zrozumieć genezę ich powstawania i materiał, z którego powstały. Natomiast analiza mikroskopowa materiałów pochodzenia antropogenicznego (wytworzone przez człowieka) dostarczy informacji o pochodzeniu, jak i warunkach procesu wytwarzania. Analiza mikroskopowa dostarcza informacji do optymalizacji procesów przemysłowych takich, jak: proces koksowania, spalania, otrzymywania zaawansowanych materiałów węglowych. Posiadając wiedzę na temat wpływu parametrów procesu, tj. czasu, temperatury, wielkości reaktora, dodatków etc. na zmiany struktury i tekstury materiałów węglowych, można, badając materiał pod mikroskopem, określić, który z tych czynników należy zoptymalizować, by osiągnąć zamierzony efekt końcowy/jakość produktu.

Nie taki węgiel „czarny” jak go malują… Im węgiel mocnej odbija światło tym jest starszy.

  

Metoda ta oprócz ogólnej wiedzy na temat pochodzenia i „wieku” węgla wskaże nam również potencjalne możliwości jego zastosowania. Techniki petrograficzne, jako jedyne analizy jakościowe, są w stanie scharakteryzować materiał pod kątem jego składu czy zanieczyszczenia substancjami innymi niż pożądane.

Drugą podstawową techniką petrograficzną jest analiza składu macerałów. Macerały to składniki morfologiczne powstałe z różnych tkanek roślinnych, z których na drodze uwęglania powstał węgiel. Ich proporcje w węglu oprócz informacji o genezie węgla powiedzą nam również jak go najkorzystniej zastosować.

Dla przykładu, petrografia organiczna stosowana jest szeroko w koksownictwie do kwalifikowania węgla do procesu koksowania, jak i optymalizacji składu mieszanek węglowych do koksowania (analiza refleksyjności witrynitu i składu maceralnego). Wykorzystywana jest również oceny jakościowej końcowego produktu koksowania, czyli koksu (analiza dwójodbicia, ilościowa, jakościowa analiza tekstur optycznych, obrazowa analiza porowatości, analiza włóknistości tekstury i analiza fraktalna).

Innym przykładem zastosowania przemysłowego petrologii organicznej jest produkcja zaawansowanych materiałów węglowych. Analiza mikroskopowa stosowana jest zarówno do analizy jakościowej surowców i ich mieszanek, stosowanych dodatków (np. lepiszcz), jak i półproduktów i produktów końcowych. Stosuje się zarówno techniki manualne, jak zdolność odbicia światła i analiza tekstury, jak i techniki analizy obrazu. Analiza mikroskopowa poprzez obserwację zachodzących zmian strukturalnych i teksturalnych umożliwia sterowanie procesem technologicznym tak, by końcowy produkt spełniał oczekiwania producenta jak i jego klientów.

W Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla przeprowadza się analizy petrograficzne w szerokim zakresie uwęglenia paliw kopalnych i ich mieszanek, poczynając od lignitów poprzez węgle koksowe aż po antracyty. Dodatkowo, prowadzi się badania materiałów pochodzenia przemysłowego, jak różnego rodzaju koksy (A), karbonizaty, popioły lotne (B), depozyty węglowe (C), materiały węglowe i elektrodowe (D), mezofaza (E), produkty termicznej przeróbki biomasy oraz odpadów (F).

 

Oprócz metod manualnych, stosuje się również techniki analizy obrazu oraz analizę fraktalną do oceny między innymi koncentracji materii, zdefektowania struktury, oceny i włóknistości. Wiele metod tworzonych jest i optymalizowanych indywidualnie na potrzeby badawcze czy też komercyjne.

W celu zapewnienia jak najwyższej jakości usług świadczonych naszym partnerom naukowym i klientom przemysłowym, tj. kopalniom, koksowniom, producentom materiałów węglowych i elektrodowych czy hut metali (żelaza, aluminium), nasz personel posiada wysokie kompetencje i jest akredytowany przez ICCP (International Committee for Coal and Organic Petrology) w SCAP (Single Coal Accreditation Program) i CBAP (Coal Blends Accreditation Program), jak również działa aktywnie na arenie międzynarodowej.