Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Petrologija rjavih premogov, ki jih pridobivamo in/ali uporabljamo v Sloveniji, plini v njih in njihove plinsko-sorpcijske lastnosti

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.16.00  Tehnika  Rudarstvo in geotehnologija   

Koda Veda Področje
P420  Naravoslovno-matematične vede  Petrologija, mineralogija, geokemija 

Koda Veda Področje
2.07  Tehniške in tehnološke vede  Okoljsko inženirstvo 
Ključne besede
Premog; lignit; plini CO2, CH4, N2; plinska sorpcija; kemična, maceralna in mineralna sestava premogov; izotopska karakterizacija; mikrostruktura in tekstura; permeabilnost.
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  28487  dr. Martina Burnik Šturm  Geologija  Mladi raziskovalec  2011  62 
2.  06225  Branko Debelak  Konstruiranje  Tehnični sodelavec  2011 - 2012  137 
3.  30132  mag. Ludvik Golob  Rudarstvo in geotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  41 
4.  10667  dr. Mateja Gosar  Geologija  Raziskovalec  2011 - 2014  427 
5.  23629  dr. Damjan Hann  Rudarstvo in geotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  31 
6.  21543  dr. Tjaša Kanduč  Geologija  Raziskovalec  2011 - 2014  488 
7.  14399  dr. Jože Kortnik  Rudarstvo in geotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  367 
8.  22918  Robert Lah  Rudarstvo in geotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  44 
9.  10807  dr. Sonja Lojen  Geologija  Raziskovalec  2011 - 2014  515 
10.  08255  dr. Miloš Markič  Geologija  Vodja  2011 - 2014  211 
11.  10097  dr. Milan Medved  Rudarstvo in geotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  144 
12.  29608  dr. Miloš Miler  Geologija  Raziskovalec  2011 - 2014  190 
13.  11279  dr. Nives Ogrinc  Varstvo okolja  Raziskovalec  2011  1.137 
14.  05066  dr. Dragomir Skaberne  Geologija  Raziskovalec  2011 - 2014  240 
15.  34981  Jože Žarn  Rudarstvo in geotehnologija  Tehnični sodelavec  2012 - 2014  44 
16.  15729  Stojan Žigon    Tehnični sodelavec  2011 - 2014  315 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.600 
2.  0215  Geološki zavod Slovenije  Ljubljana  5051410000  11.232 
3.  1252  Premogovnik Velenje, d.o.o.  Velenje  5040361  351 
4.  1555  Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta  Ljubljana  1627074  19.816 
Povzetek
Vsebina raziskovalnega projekta bo ugotavljanje ter razlaga plinsko-sorpcijskih (adsorpcijskih in desorpcijskih) lastnosti različnih premogov oziroma njihovih petrološko opredeljenih različkov (po litotipni in maceralni sestavi), ki jih pridobivamo in/ali uporabljamo v Sloveniji, to je velenjskega lignita, zasavskega rjavega premoga ter uvoženih dveh indonezijskega in češkega premoga. Plinsko-sorpcijske lastnosti omenjenih premogov bomo proučili predvsem v primerjavi z njihovimi petrološkimi značilnostmi, kot so njihova litotipnost, kemična, maceralna in mineralna sestava ter mikrostruktura (poroznost, razpokanost, velikost, oblika, orientacija sestavnih komponent). Posamezni sklopi preiskav v projektu so bili izvajani že v preteklosti in metodološko sami po sebi niso novost, novost pa je, da bo šlo v primeru predlaganega projekta za usklajeno primerjalno študijo med petrološkimi in plinsko-sorpcijskimi lastnostmi premoške snovi , ki bo za naše premoge izvedena prvič doslej. Novost bo tudi sledenje spreminjanja izotopske sestave desorbiranih plinov v primerjavi s prvotnimi.   Največji obseg dela bomo namenili proučevanju velenjskega lignita, ostale omenjene premoge pa bomo uporabili za izvedbo osnovnih primerjav med različnimi premogi. Večino dela bomo posvetili meritvam in analizam na vzorcih, ki pa jim bomo predhodno določili njihovo prostorsko-geološko reprezentativnost. Na osnovi tega bomo lahko dobljene rezultate torej interpretirali ne le za različne tipe premogov, temveč , predvsem za velenjski lignit, tudi prostorsko. S tem se bo naš aplikativni znanstveni projekt navezal na že potekajoče operativne raziskave v Premogovniku Velenje, to je na raziskave možnosti odplinjevanja iz lignitnega sloja in zajema plinov v različnih predelih jamskih prostorov omenjenega premogovnika, kjer poteka pridobivanje lignita in izgradnja rudniških objektov. Uvodni del projekta bo predstavljalo vzorčenje značilnih in prostorsko natančno definiranih skupin litotipov posameznih premogov in sicer okoli 30 vzorcev velenjskega lignita in po 5 vzorcev iz ostalih treh premogov (zasavskega, češkega, in indonezijskega). Sledila bo priprava vzorcev za različne vrste analiz.   Meritve adsorpcije in desorpcije plinov CO2, CH4 in N2 bodo potekale po gravimetrični metodi pri različnih tlakih, v različno pripravljenih vzorcih, v različnih atmosferah, pri različnih vsebnostih posebej dodajane vode. Za te poskuse so  v laboratorijih v Ljubljani in v Velenju že izdelane in nameščene posebne reakcijske posode ali avtoklavi, kakor tudi ustrezno računalniško programje. Vsem vzorcem, ki bodo preiskani plinsko-sorpcijsko, bomo določili njihovo »osnovno« (proksimativno) sestavo (deleži organskega in anorganskega dela, vode, lahkohlapnih komponent, vsebnost žvepla), njihovo specifično energetsko vrednost, njihovo geokemično sestavo (z analizo vsebnosti glavnih, podrejenih in slednih prvin), izotopsko sestavo ogljka in dušika in končno še njihovo petrografsko (maceralno in mineralno) sestavo. Na osnovi merodajnih kemičnih in optičnih parametrov preiskovane premoške snovi bomo določili tudi stopnjo karbonizacije različnih premogov.    Zgoraj opisani analitski fazi, znotraj katere bosta časovno gledano največji delež zajeli petrografska karakterizacija z optično in vrstično elektronsko mikroskopijo ter sorpcijski poskusi, bo sledila faza interpretacije in sicer primerjalna interpretacija rezultatov preiskav na vzorcih ter predvsem interpretacija petrološko odvisnih plinsko-sorpcijskih lastnosti različnih tipov lignita znotraj velenjskega lignitnega sloja.   Ker je raziskovanje zgoraj opisane tematike danes eno od osrednjih področij raziskovanja lastnosti premogov v zvezi z različnimi aktualnimi vidiki uporabe premogov predvsem v bližnji prihodnosti (glej naslednje poglavje 11) bomo dobljene rezultate vsekakor objavili v domači in mednarodni literaturi s tega področja.
Pomen za razvoj znanosti
Velenjski lignitni sloj sodi med debele sloje premoga. Leži 300 m pod površino, v sredini več kot 1000 metrskega zaporedja pliocenskih sedimentov, ki zapolnjujejo intramontani Velenjski bazen. Povprečno je debel 60 m, v dolžino meri 8,5 km in v širino do 2,5 km. Podzemno rudarjenje v Velenju je tehnološko moderno, s čimer je seveda zagotovljena tudi varnost rudarjenja. Ena od nevarnosti v tem premogovniku, zaradi katere je v preteklosti prihajalo tudi do nesreč, pa je nastopanje plinov v lignitu. Z raziskavami plinov v premogih se ukvarjajo marsikod po svetu. Danes sta aktualni temi zlasti pridobivanje plina iz premoških plasti in vtiskanje CO2 vanje. Procesa se lahko dopolnjujeta. Ligniti niso prav obetavni za tovrstno geoinženirstvo, ker so povečini nizko plinonosni. Vsebujejo predvsem biogene pline, na pa tudi termogenih. Večina lignitov v svetu, ki jih odkopavajo predvsem z dnevnimi kopi , ne dosega visokih vsebnosti plinov, pa tudi ti pri dnevnem odkopavanju niso posebej nevarni. Ligniti vsebujejo nad 40 % vode in pri 10% mineralnih primesi, je koristne organske snovi le še manj kot 50 %. Ta je glavni nosilec plinov in ravno zato je tudi plinov v lignitih razmeroma manj kot v zrelejših premogih. Pri tem je mišljen predvsem plin, ki nastopa v premogu v »nevarnem stanju«, adsorbiran na površine mikropor organske snovi. Tovrsten plin je zlasti CO2, ki je zato tudi nevarnejši od metana. Večina zgoraj opisanih lastnosti za velenjski lignit ne velja. Ta lignit vsebuje razmeroma večje količine plinov kot je to normalno za lignite. Vsebuje najpogosteje več CO2 kot metana. Slednji je bolj mobilen in ga je del zagotovo »odšel« iz lignita v krovnino. Zlasti zanimivo pa je dejstvo, da imamo opraviti tudi s termogenima različkoma CO2 in metana, kar nedvoumno kaže, da sta to ali eksterna plina, ali pa je »termogenost« (ugotovljena z izotopsko sestavo ogljika) posledica drugih procesov, verjetno redukcije CO2. Del termogenega CO2 je interpretiran kot plin, ki je v lignitno maso prišel iz „globokih geoloških plasti” preko Šoštanjskega prelomnega sistema. Pri zgoraj navedenih značilnostih je zanimivo vedeti, sta plinonosnost in dinamika plinov odvisna od petrologije premoga, kar naj bi bila glavna tema projekta. Največji izziv je v tem, da je velenjski lignit petrološko heterogen in da so njegovi petrološki različki lahko nosilci zelo različnih plinskih lastnosti. Odvisnosti med petrološkimi značilnostmi in plini lahko dokaj enostavno proučujemo s sorpcijskimi testi. V svetu imamo kar dosti tovrstnih podatkov za črne premoge, malo pa za lignite. Zato bomo skušali to vrzel nekoliko zapolniti tudi z našimi raziskavami.
Pomen za razvoj Slovenije
Pomen projekta za Premogovnik Velenje kot sofinancerja in tudi uporabnika rezultatov je v tem, da se bo z rezultati povečalo vedenje in razumevanje o odnosih med petrološkmi značilnostmi posameznih različkov velenjskega lignita in njihovimi plinskimi lastnostmi, kar je vedno aktualna tema. Rezultati bodo uporabni zagotovo tudi pri operativnem projektu, ki ga je začel izvajati Premogovnik Velenje v zvezi z odplinjevanjem in zajemanjem plina v odkopnih stebrih v Jami preloge - severno krilo. Nadalje bodo rezultati uporabni kot vhodni parametri za matematično modeliranje dinamičnih efektov v lignitu pri različnih pogojih pritiskov in mešanic plinov. Na ozemlju Slovenije je imelo premogovništvo podoben razvoj kot v ostalih zahodno- in srednje-evropskih deželah in je bilo tesno povezano z industrijskim razvojem od sredine 18. stoletja naprej. V slovenskih rudnikih kovin, najbolj znan primer je seveda Idrija, je bilo nekako od začetka 16. stoletja naprej dobro razvito tudi tako imenovano rudniško-geološko raziskovanje, ki je služilo večinoma sledenju rude. Kasneje, šele v 19.stoletju, se je ta dejavnost razvila v pravo rudniško geologijo (angl. »mining geology«), ki je začela postopoma pridobivati značilnosti vse bolj poglobljenega ne le uporabnega temveč tudi temeljnega znanstveno-raziskovalnega dela. Raziskovalna geološka dejavnost se je pri nas dobro razvijala tako zaradi zares pestre površinske geološke zgradbe kakor tudi zaradi večinoma strukturno-geološko zapletenih rudišč v tem našem alpsko-dinarskem prostoru. Podobno je veljalo tudi za številna večinoma v 18. in 19. stoletju najdena nahajališča premogov. V Sloveniji je v preteklosti delovalo okoli 45 premogovnikov, o katerih obstaja dobra zgodovinska in proizvodna dokumentacija, sicer pa je bilo raznih malih premogokopov še mnogo več. O geologiji naših premogišč obstaja dobra, v številnih primerih tudi odlična in obilna geološka dokumentacija, predvsem v obliki elaboratov o zalogah in objavljenih del večinoma v domači znanstveni literaturi, nekaj tudi v tuji. Dolgo časa je bilo naše vodilno območje premogovništva Zasavje. Danes so v Zasavju zaloge premoga malodane izčrpane in zelo drage za pridobivanje. Edini premogovnik, ki bo pri nas verjetno še obratoval kakih štirideset let, je Premogovnik Velenje, iz katerega lignit je tudi glavni predmet raziskovanja v tem projektu. V okviru tega premogovnika, njegove geološke zgradbe, geološkega modeliranja ter reševanja številnih praktičnih vprašanj je bilo izvedenih veliko raziskav in napisanih različnih del. Velenje je bilo vedno torišče sodobnega raziskovalnega dela, ki je skrbelo tudi za vzgojo kadrov na način, da so ti imeli tudi ustrezno bodočnost. Vedno se je tu tudi izmenjavalo mednarodno vedenje o premogovnem rudarstvu in geologiji. Danes smo priča novim izzivom, ki jim želimo slediti tudi z nadaljnjim znanstveno-raziskovalnim delom.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno