Науковий вісник НГУ

Фазові перетворення у кам’яному вугіллі під час дії слабких електричних та магнітних полів

Рейтинг користувача:  / 1

Деталі

Категорія: Фізичні процеси

Останнє оновлення: Четвер, 17 жовтня 2013, 15:56

Опубліковано: Четвер, 08 листопада 2012, 10:03

Перегляди: 8370

Автори:

Г.Г. Півняк, доктор технічних наук, професор, академік НАН України, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, ректор, м. Дніпропетровськ, Україна

В.В. Соболєв, доктор технічних наук, професор, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, професор кафедри будівництва і геомеханіки, м. Дніпропетровськ, Україна

А.О. Філіппов, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, науковий співробітник кафедри будівництва і геомеханіки, м. Дніпропетровськ, Україна

Реферат:

Мета. Встановити механізм утворення рухливих компонентів у вугіллі при впливі електричного поля та можливу їх участь у формуванні твердої фази при впливі на систему слабкого магнітного поля.

Матеріали та методика досліджень. Зразки готувалися з подрібненого до фракцій 200/100 мкм кам’яного вугілля з характеристиками: С – 86,6 %, Н – 5,7 %, R0?1,03 %, Y = 18 мм, W = 1,1 %, Vdaf = 33,2 %, Qdaf = 36,4 МДж/кг. Максимальна температура нагріву при електрофізичних обробках не перевищувала 400 К. Різниця потенціалів і величина струму задавалися джерелом живлення й становили 1, 10, 100 В і 0,1 А відповідно. Магнітне поле напруженістю 240 А/м у зразку порушувалося струмом, що проходить через котушку нагріву. Тривалість обробки кожного зразка не перевищувала 4 години. Використовувалося наступне обладнання: прилад термогравіметричного аналізу та диференціальної скануючої калориметрії TGA/DSC METTLER TOLEDO, оптичний мікроскоп LEICA DM ILM, лазерний дифракційний аналізатор розмірів часток SHIMADZU SALD-301V і калориметр С-2000 IКA. Інфрачервоні спектри вугілля були зняті на Фур’є ІЧ спектрометрі ФСМ-1201 із пропусканням у спектральному діапазоні 400-5000 см-1. Рентгеноструктурні дослідження вугілля проводилися на установці ДРОН-3.

Результати. Проходження слабкого електричного струму ініціює у вугіллі хімічні реакції типу „тверда фаза > газ“, збільшуючи концентрацію парамагнітних центрів (ПМЦ) в аліфатичних і ароматичних структурах. Під час впливу слабкого магнітного поля хімічні реакції у вугільній речовині спрямовані, головним чином, на збільшення кількості твердої фази та утворення стійких молекул газу в результаті рекомбінації вільних радикалів.

Наукова новизна. У вугілі з великою кількістю аліфатичних ланцюжків (низького ступеня вуглефікації) під дією електричного поля протікають процеси деструкції наноструктури так само інтенсивно як, наприклад, у результаті теплових, механохімічних та радіаційно-хімічних перетворень.

Практична значимість. Результати обробки вугілля в слабкому електричному полі можуть бути використані в процесах його деструкції та газифікації, при впливі слабкого магнітного поля – у створенні нового способу „дезактивації“ викидонебезпечного стану у вугіллі.

Список літератури / References:

1. Образование газа как результат механодеструкции органической массы угля / В.В. Соболев, А.В. Чернай, Н.В. Билан, А.О. Филиппов // Форум гірників – 2009. Матер. міжнар. конф. 30.09–03.10. – Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2009. – С. 186–191.

Sobolev, V.V., Chernay, A.V., Bilan, N.V. and Filippov, A.O. (2009), “Formation of gas as a result of mechanical degradation of organic mass of coal”, Proceedings of International Conference “Forum of miners – 2009”, September 30 – October 3, National Mining University, Dnipropetrovsk, pp. 186–191.

2. Батраков Н.Ф. Физическая модель системы уголь–газ / Батраков Н.Ф. – Ростов-на-Дону: Из-во СКРЦНВШ, 1992. – 272 с.

Batrakov, N.F. (1992), Fizicheskaya model sistemy ugol-gaz [Physical Model of the System ‘Coal–Gas’], SKRTsNVSh, Rostov-on-Don, Russia.

3. Соболев В.В. Образование новых фаз в измельченном кальците с добавками кремния при нагревании и пропускании электрического тока / Соболев В.В. // Минералогический журнал. – 2008. – №4. – С. 25–32.

Soboliev, V.V. (2008), “The formation of new phases in the powdered calcite with the addition of silicon during heating and an electric current”, Mineralogicheskiy zhurnal, no.4, pp. 25–32.

4. Бучаченко А.Л. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях / А.Л. Бучаченко, Р.З. Сагдеев , К.М. Салихов– Новосибирск: Наука. – 296 с.

Buchachenko, A.L., Sagdeyev, R.Z. and Salikhov, K.M., Magnitnye i spinovye effekty v khimicheskikh reaktsyiakh [Magnetic and Spin Effects in Chemical Reactions], Nauka, Novosibirsk, Russia.

5. Белявский В.И. Магнонный механизм реакций дефектов в твердых телах / Белявский В.И., Иванов Ю.В., Левин М.Н. // ФТТ. – 2006. – Т.48, вып. 7. – С. 1255–1259.

Belyavsky, V.I., Ivanov, Yu.V. and Levin, M.N. (2006), “Magnon mechanism of reactions of defects in solids”, Physics of Solid Fuels, Vol.48, no. 7. – p. 1255–1259.

2012_5_pivniak
2013-10-17  377.18 KB  1517

• < Попередня
• Наступна >