Innowacje dla środowiska

Troska o środowisko naturalne to dla nas bodziec do poszukiwania nowatorskich, skutecznych i efektywnych kosztowo technologii. Chcemy tworzyć nowoczesną, proekologiczną firmę sektora wydobywczego, opierając się na tradycji gospodarczej regionu, kapitale ludzkim, szacunku dla zasobów naturalnych oraz innowacyjnych rozwiązaniach technologicznych.

Grupa JSW - obok węgla koksowego i koksu -  jest także ważnym producentem produktów węglopochodnych powstających w procesie koksowania, do których należą:

  • gaz koksowniczy,
  • surowa smoła koksownicza,
  • benzol,
  • siarka,
  • siarczan amonu.

W Grupie JSW  produkowane  jest około 130 tys. ton rocznie smoły koksowniczej, która obecnie stanowi w całości produkt handlowy. Grupa nieustannie poszukuje nowych rozwiązań w zakresie górnictwa, koksownictwa i przetwórstwa węgla wraz z określeniem kolejnych możliwości i kierunków zagospodarowania produktów procesu koksowania.

Poprzez efektywne zagospodarowanie substancji węglopochodnych można zmniejszyć ilość produkowanych odpadów i emitowanych do atmosfery zanieczyszczeń. Zastosowanie czystych technologii węglowych umożliwia zmniejszenie śladu węglowego, a co za tym idzie zmniejszenie negatywnego wpływu węgla na środowisko. Węgiel koksujący i produkty jego przetwórstwa są bogatą bazą surowcową dla technologii produkcji wysoce zaawansowanych materiałów dla budownictwa, motoryzacji, ochrony środowiska czy też przemysłu chemicznego.

W celu realizacji powyższych kierunków działań  rozpoczęto prace nad projektami dotyczącymi możliwości zagospodarowania produktów węglopochodnych produkowanych przez koksownie Grupy.

Nowoczesna energetyka

Głównym założeniem projektu „COKE – 2 - H2” jest uzyskanie wodoru wysokiej czystości (99,999 % H2) z przeznaczeniem dla elektromobilności w procesie separacji z gazu koksowniczego, który jest  jednym z produktów procesu koksowania węgla.  

Wodór może być wykorzystywany w ogniwach paliwowych do ekologicznej i bezemisyjnej produkcji energii elektrycznej, ekologicznego transportu publicznego, zasilania urządzeń elektrycznych i awaryjnych stacji zasilania (szpitale, szkoły, urzędy).

Wdrażanie i rozwój zeroemisyjnego transportu miejskiego w oparciu o ogniwa paliwowe zasilane wodorem znacznie poprawi jakość powietrza i przyniesie szereg korzyści, takich jak redukcja hałasu i zanieczyszczeń oraz zmniejszenie emisji CO2. Separacja wodoru z gazu koksowniczego będzie ważnym krokiem w kierunku czystszego powietrza, a węgiel koksujący będzie można uznać za źródło czystej energii.

Prognozy dotyczące rozwoju rynku wodoru wysokiej czystości wskazują, że rynek ten będzie się dynamicznie rozwijał w najbliższych latach, dlatego też  przyglądamy się najnowszym rozwiązaniom techniczno-technologicznym w obszarze pozyskiwania wodoru, analizujemy zdobytą wiedzę w tym zakresie i badamy możliwości wdrożenia technologii produkcji wodoru w Grupie JSW, aby ostatecznie podjąć kierunkową decyzję dalszego trybu i sposobu realizacji tego projektu.

W ramach prowadzonego projektu Sprzedaż produktów węglopochodnych Grupa JSW rozpoznaje możliwości gospodarczego wykorzystania substancji węglopochodnych produkowanych przez jej koksownie, w tym przetwórstwa surowej smoły koksowniczej,  której głębokie przetworzenie może umożliwić pozyskanie cennych półproduktów i produktów będących surowcami dla wysoce zaawansowanych materiałów węglowych.  

Surowa smoła koksownicza musi zostać poddana destylacji frakcyjnej w celu wydzielenia składników możliwych do dalszych zastosowań praktycznych. Głównymi produktami destylacji smoły są pak węglowy, olej antracenowy, olej płuczkowy, olej naftalenowy, solwentnafta, fenole i oleje lekkie. Zastosowanie głębokiego przetwórstwa smoły koksowniczej jest bardzo ważnym krokiem w celu wyprodukowania zaawansowanych materiałów węglowych, będących obecnie pożądanymi surowcami m.in. dla branży hi-tech, w tym włókien węglowych i anod akumulatorów litowo-jonowych.

W celu przybliżenia się do realizacji tego projektu opracowano studium koncepcyjne, w którym określone zostały możliwości wdrożenia w Grupie JSW technologii głębokiego przetwórstwa smoły koksowniczej, które stanowi materiał bazowy do podejmowania dalszych decyzji w tym obszarze.

Świadomość i współodpowiedzialność Grupy JSW za stan i zmiany środowiska naturalnego odzwierciedlają się w działalności badawczo-rozwojowej na rzecz realizacji rządowego Planu Ograniczenia Niskiej Emisji, której wyrazem jest opracowanie technologii wytwarzania ekologicznego pelletu (projekt EKomPell) dla ogrzewnictwa indywidualnego na bazie drobnoziarnistych sortymentów węgla kamiennego.

W roku 2019 przeprowadzono cykl badań przemysłowych i zakończono prace rozwojowe. Zaplanowane działania eksperymentalne w skali przemysłowej wymagały uzupełnienia linii technologicznej zakładu produkcyjnego. Przeprowadzono  szczegółowe analizy dostępności i jakości surowców węglowych (sortymentów drobnoziarnistych: miałów, mułów, flotokoncentratów) i potencjalnych biokomponentów, które wykazały korzyści ekologiczne jak i potencjał wdrożeniowy efektów projektu.

Na bazie wyników badań przemysłowych wytworzono informacyjną partię paliwa kompozytowego. Szczególnie istotną rolę odgrywało przeniesienie skali z warunków laboratoryjnych do warunków produkcyjnych. Efektywność opracowanej technologii będzie zweryfikowana w energetyczno-emisyjnych testach spalania z wykorzystaniem kotłów grzewczych z automatycznym dozowaniem paliwa (z podajnikiem retortowym i tłokowym), które będą podstawą analizy techniczno-ekonomicznej implementacji opracowanej technologii w skali przemysłowej. Projekt korzysta z dofinansowania ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Nadrzędnym celem realizowanego od  2018 roku projektu jest opracowanie technologii wytwarzania komponentu wsadów koksowniczych poprzez zagęszczanie mieszanek węglowych zawierających frakcje drobnoziarniste (DFW).

Osiągnięcie celu projektu będzie wymagało realizacji cyklu badań przemysłowych i prac rozwojowych. Prace rozpoczęły się od wytypowania i oceny właściwości DFW i lepiszczy do dalszych badań. Zasadnicze prace badawcze prowadzone będą w skali laboratoryjnej, wielkolaboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej.

Na podstawie oceny wpływu poszczególnych zmiennych (jak np.: skład i właściwości zagęszczanej mieszanki, techniki i parametrów zagęszczania, udziału komponentu zagęszczonego we wsadzie koksowniczym) na jakość produktu zagęszczania i wytworzonego z jego udziałem koksu, opracowano założenia do projektu pilotażowej instalacji o wydajności 5 Mg/h realizującej technologię DensiCoal.

W skali przemysłowej przebadana została również technologia pozyskiwania DFW o założonych właściwościach w zakładach przeróbki mechanicznej węgla. Opracowano zoptymalizowaną technologię przygotowania DFW jako surowca do technologii DensiCoal oraz koncepcję programowo – przestrzenną stacji przygotowania DFW w JSW S.A. Końcowym elementem badań będzie weryfikacja przyjętych rozwiązań podczas testów wytwarzania zagęszczonego komponentu w skali pilotażowej i przemysłowych testów koksowania mieszanki węglowej z wytworzonym komponentem. Badania zakończone zostaną analizą techniczno-ekonomiczną implementacji technologii w skali przemysłowej w Koksowni „Przyjaźń”.

Wdrożenie całości projektu powinno przełożyć się na wydajności komór koksowniczych, rozszerzenie bazy surowcowej dla produkcji koksu metalurgicznego oraz wzrostem efektywności wykorzystania w koksownictwie urobku w postaci DFW przy jednoczesnym zmniejszeniem ilości DFW deponowanych w środowisku.

Przygotowany w 2019 projekt, którego realizacja rozpoczęła się od początku roku 2020 ma na celu opracowanie technologii wytwarzania ubijanych wsadów węglowych o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej w stosunku do aktualnie produkowanych, co umożliwi ograniczenie o min. 60% liczbę destrukcji nabojów węglowych w trakcie obsadzania komór. Poprawa wytrzymałości wsadów węglowych uzyskana będzie poprzez wprowadzanie dodatku chemicznego wpływającego na siłę oddziaływań międzycząsteczkowych, a tym samym na proces reorganizacji ziaren w trakcie operacji ubijania oraz wytrzymałość mechaniczną ubitego naboju.

Projekt obejmuje badania przemysłowe i prace rozwojowe. W pracach przemysłowych przeprowadzone zostaną badania nad wpływem dodatków chemicznych na gęstość i wytrzymałość mechaniczną ubitych wsadów węglowych oraz jakość otrzymywanego z nich koksu. Efektem będzie wytypowanie dodatków do stosowania w pracach rozwojowych oraz opracowanie wytycznych i koncepcji budowy demonstracyjnej instalacji do realizacji technologii. Badania o charakterze prac rozwojowych realizowane będą w Koksowni Radlin, dysponującej baterią systemu ubijanego PWR. Rozwojowe prace badawcze polegać będą na przeprowadzeniu weryfikacyjno-optymalizacyjnych testów wytwarzania wsadów ubijanych zgodnie z opracowaną technologią i wytwarzaniu z nich koksu. Kryterium optymalizacyjnym będzie wskaźnik destrukcji wsadu oraz jakość uzyskiwanego koksu.

Projekt zakłada, że zastosowanie odpowiedniego dodatku chemicznego poprawi wytrzymałość mechaniczną ubitych wsadów koksowniczych przy jednoczesnym zmniejszeniu w nich ilości wody, co w rezultacie przyniesie szereg korzyści zarówno ekonomicznych, środowiskowych, jak i poprawę warunków pracy .

Efektem projektu będzie zoptymalizowana dla konkretnych warunków technologia ImproStamp w postaci karty technologii oraz macierzy lub nomogramu wyznaczania wybranych parametrów technologii w zależności od uziarnienia i wilgotności węglowej mieszanki wsadowej. Docelową grupą odbiorców wyników projektu są zakłady koksownicze dysponujące bateriami systemu ubijanego, w tym 1 bateria pracująca w Koksowni Radlin oraz 2 baterie planowane do wybudowania w Koksowni Przyjaźń (JSW KOKS S.A.).

Celem prowadzonych w Grupie JSW projektów jest m.in. wdrożenie czystych technologii węglowych, implementacja idei gospodarki obiegu zamkniętego, a także wytwarzanie produktów węglowych mających korzystny wpływ na ochronę środowiska.

Jednym z projektów proekologicznych jest planowana budowa zakładu produkcji adsorbentów węglowych wytwarzanych z węgla z kopalń Grupy JSW oraz produkcji koksowych adsorbentów pylistych wytwarzanych w koksowni. Realizacja tego projektu umożliwi produkcję zaawansowanych materiałów węglowych, wykorzystywanych  dla ochrony środowiska. Jednocześnie budowa zakładu pozwoli zagospodarować tereny przemysłowe po zamkniętej Koksowni Dębieńsko.

Formowane adsorbenty węglowe służą do oczyszczania wód i gazów w procesach przemysłowych, w tym również do oczyszczania wody pitnej czy wody do produkcji napojów. Filtry ze złożem węglowym są coraz częściej spotykane również w gospodarstwach domowych.

Z kolei pyliste adsorbenty koksowe pozwolą zredukować emisję rtęci ze spalin, w szczególności z energetyki węglowej i cementowni. W ramach realizowanego projektu Pyliste adsorbenty koksowe i formowane adsorbenty węglowe przeprowadzane zostały testy przemysłowe skuteczności pylistego adsorbentu koksowego na pracujących ciągach technologicznych energetyki konwencjonalnej, działającej w oparciu o węgiel brunatny. Wyniki badań pozwolą na podjęcie kierunkowych decyzji co do dalszego sposobu i trybu realizacji projektu.

Wydobyciu węgla towarzyszy nierozłącznie wydobycie metanu. Gaz z odmetanowania kopalń składający się z około 45% metanu jest dobrym surowcem do dalszych syntez chemicznych. Gaz ten może być zastosowany do produkcji przykładowo nanostruktur węglowych. Zagospodarowanie metanu poprzez jego chemiczne przetwórstwo łączy się z wdrożeniem idei gospodarki obiegu zamkniętego. Efektem projektu badawczego prowadzonego przez JSW Innowacje pod nazwą ,,Nanostruktury węglowe – CNT nanorurki’’ ma być nie tylko efektywniejsze zagospodarowanie gazu będącego produktem ubocznym pracy kopalni, ale również wytwarzanie nanostruktur będących wysublimowanym materiałem o szerokim wachlarzu zastosowań, w tym do wytwarzania kompozytów wykorzystywanych do produkcji lekkich i wytrzymałych mechanicznie konstrukcji inżynierskich, poprzez dodatki do farb i powłok ochronnych o szczególnych własnościach, elektronikę i przemysł zbrojeniowy.

Zastosowanie nanostruktur węglowych zwiększa wytrzymałość materiałów i ich podatność na zużywanie się, co z kolei przyczynia się do zmniejszenia produkowanych odpadów.

W ramach prowadzonego projektu ,,Nanostruktury węglowe – CNT nanorurki’’ na jednej z europejskich uczelni powstała testowa instalacja w skali wielkolaboratoryjnej do produkcji nanostruktur. Skalowalna przemysłowo instalacja badawcza jest wykorzystywana do prowadzonych badań procesowych produkcji CNT o różnych parametrach i własnościach jakościowych. Wyniki prowadzonych prac badawczych będą podstawą podjęcia dalszych kierunkowych działań związanych z wdrożeniem technologii produkcji CNT w Grupie JSW.