Study on thermal decomposition and enrichment quality of coal from Mogoin gol deposit in Mongolia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The main purpose of this study is to investigate the thermal stability and the mechanism of thermal decomposition of Mogoin gol coal, the possibility of liquefaction by pyrolysis and thermolysis, and the possibility of enriching by heavy liquids to reduce the mineral content of coal and improve its quality. Under this purpose, the Mogoin gol coal was characterized by proximate and ultimate analysis, thermogravimetry, and investigated its thermal decomposition (thermolysis and pyrolysis). Thermogravimetric analysis was performed using Japanese HITACHI TG/DTA7300 instrument and pyrolysis investigation was carried out at different heating temperatures 200–700 °C with constant heating rate 20 °C/min for 80 min. On the basis of proximate and elemental analysis results, it has been indicated that the Mogoin gol coal is high-rank coking coal. The pyrolysis of Mogoin gol coal was studied by SNOL furnace at different heating temperatures and obtained from pyrolysis products such as hard residue, tar, pyrolytic water, and gas. From pyrolysis, the yield of pyrolysis tar (6.28 %) was highest at 700 °C. The experiment of thermal decomposition (thermolysis) was carried out in air closed autoclave at 350–450 °C and using hydrogen donor solvent (tetraline) with different mass ratios of coal and solvent (1:1.75; 1:1.5). In the thermolysis experiment, the yield of liquid product is highest with the coal-solvent ratio of 1: 1.5 at 450 °C.

About the authors

D. Batkhishig

Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences

Email: batkhishigee@gmail.com

E. Shagjjav

Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences

Email: eshagjjav19@gmail.com

S. Batbileg

Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences

Email: bilegsanjaa@gmail.com

A. Ankhtuya

Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences

Email: ankhtuya36@gmail.com

B. Purevsuren

Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences

Email: bpurevsuren.icct@gmail.com

References

  1. Fetisova O. Yu., Kuznetsov P. N., Purevsuren B., Avid B. A kinetic study of the stepwise thermal decomposition of various coals from Mongolia. Solid Fuel Chemistry. 2021;55(1):1-7. https://doi.org/10.3103/S0361521921010031.
  2. Widayat, Satriadi H., Wibawa L. P., Hanif G. F., Qomaruddin M. Oil and gas characteristics of coal with pyrolysis process. AIP Conference Proceedings. 2022;2453(1):020077. https://doi.org/10.1063/5.0094759.
  3. Gu S., Xu Z., Ren Y., Tu Y., Sun M., Liu X. An approach for upgrading lignite to improve slurryability: blending with direct coal liquefaction residue under microwave-assisted pyrolysis. Energy. 2021;222:120012. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120012.
  4. Gabriel G. F., Jheyeaaseelan J. S., Kumaraguru D., Osman K., Hamzah N. H. Pyrolytic key indicators of burnt porcine tissue in the presence of petrol under outdoor conditions. Malaysian Journal of Analytical Sciences. 2019;23(2):274-289. https://doi.org/10.17576/mjas-2019-2302-12.
  5. Deng J., Li Q.-W., Xiao Y., Shu C.-M., Zhang Y.-N. Predictive models for thermal diffusivity and specific heat capacity of coals in Huainan mining area, China. Thermochimica Acta. 2017;656:101-111. https://doi.org/10.1016/j.tca.2017.09.005.
  6. Gross M. Closing the carbon cycle. Current Biology. 2014;24(13) : R583-R585. https://doi.org/10.1016/j.cub.2014.06.051.
  7. Morgan T. J., Kandiyoti R. Pyrolysis of coals and biomass: analysis of thermal breakdown and its products. Chemical Reviews. 2014;114(3):1547-1607. https://doi.org/10.1021/cr400194p.
  8. Jianfang J., Wang Q., Yingyu W., Weicjeng T. GC/MS analysis of coal tar composition produced from coal pyrolysis. Bulletin of the Chemical Society of Ethiopia. 2007;21(2):229-240. https://doi.org/10.4314/bcse.v21i2.21202.
  9. Liu F.-J., Fan M., Wei X.-Y., Zong Z.-M. Application of mass spectrometry in the characterization of chemicals in coal-derived liquids. Mass Spectrometry Reviews. 2017;36(4):543-579. https://doi.org/10.1002/mas.21504.
  10. Vasireddy S., Morreale B., Cugini A., Song C., Spivey J. J. Clean liquid fuels from direct coal liquefaction: chemistry, catalysis, technological status and challenges. Energy & Environmental Science. 2011;4(2):311-345. https://doi.org/10.1039/C0EE00097C.
  11. Chen Z., Wu Y., Huang S., Wu S., Gao J. Coking behavior and mechanism of direct coal liquefaction residue in coking of coal blending. Fuel. 2020;280:118488. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118488.
  12. Zhang L., Wei J., Wang J., Bai Y., Song X., Su W., et al. Deep insight into the ash fusibility and viscosity fluctuation behavior during co-gasification of coal and indirect coal liquefaction residue. Fuel. 2021;305:121620. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121620.
  13. Song Y., Lei S., Li J., Yin N., Zhou J., Lan X. In situ FT-IR analysis of coke formation mechanism during Co-pyrolysis of low-rank coal and direct coal liquefaction residue. Renewable Energy. 2021;179:2048-2062. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.08.030.
  14. Shen Q., Wu H. Rapid pyrolysis of biochar prepared from slow and fast pyrolysis: the effects of particle residence time on char properties. Proceedings of the Combustion Institute. 2022. https://doi.org/10.1016/j.proci.2022.07.119.
  15. Lanzerstorfer C. Pre-processing of coal combustion fly ash by classification for enrichment of rare earth elements. Energy Reports. 2018;4:660-663. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2018.10.010.
  16. Xian Y., Tao Y., Ma F., Zhou Y. The study of enhanced gravity concentrator for maceral enrichment of low-rank coal with heavy medium. International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2021:1-17. https://doi.org/1080/19392699.2021.2000403.
  17. Erdogdu A. E., Polat R., Ozbay G. Pyrolysis of goat manure to produce bio-oil. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2019;22(2):452-457. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2018.11.002.
  18. Salas-Peregrin M., Carrasco-Marin F., Lopez-Garzon F., Moreno-Castilla C. Additions and corrections — adsorption of CO 2 on activated carbons from diluted ambient environments. Energy & Fuels. 1995;9(2):390. https://doi.org/10.1021/ef00050a601.
  19. Mianowski A., Radko T. Thermokinetic analysis of coal pyrolysis process. Journal of Thermal Analysis Calorim. 1995;43:247-259. https://doi.org/10.1007/BF02635992.
  20. Li Q.-W., Xiao Y., Wang C.-P., Deng J., Shu C.-M. Thermokinetic characteristics of coal spontaneous combustion based on thermogravimetric analysis. Fuel. 2019;250:235-244. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.04.003.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».