Методика визначення граничної сорбційної здатності вугільної речовини методом ЕПРспектроскопії
- Деталі
- Категорія: Зміст №1 2023
- Останнє оновлення: 23 березня 2023
- Опубліковано: 30 листопада -0001
- Перегляди: 1960
Authors:
К. А. Безручко*, orcid.org/0000-0002-3818-5624, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
О. В. Бурчак, orcid.org/0000-0001-9114-8585, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна
Л. І. Пимоненко, orcid.org/0000-0002-5598-6722, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна
В. В. Челкан, orcid.org/0000-0002-0733-8739, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна
* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023, (1): 005 - 009
https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/005
Abstract:
Мета. Удосконалення методики визначення граничної сорбційної здатності вугільної речовини методом ЕПР-спектроскопії (електронного парамагнітного резонансу) шляхом коригування коефіцієнту пропорційності між граничною сорбційною здатністю вугілля й концентрацією парамагнітних центрів і коефіцієнтом спряженості відповідно до ступеня вуглефікації.
Методика. Гранична сорбційна здатність речовини оцінювалася методом ЕПР-спектроскопії, виходячи зі вмісту у вугіллі парамагнітних центрів (ПМЦ), здатних вступати у фізичну (сорбційну) взаємодію з молекулами парамагнітного газу (О2) при підвищенні тиску. Обробка результатів досліджень виконувалась методами математичної статистики.
Результати. Проведено аналіз багаторічних результатів визначення граничної сорбційної здатності вугільної речовини методом ЕПР-спектроскопії. Аналіз засвідчив необхідність коригування коефіцієнту пропорційності між граничною сорбційною здатністю вугілля й концентрацією парамагнітних центрів Na і коефіцієнтом спряженості Кsс у залежності від ступеня метаморфізму вугілля. Розраховані значення коефіцієнту пропорційності по марках кам’яного вугілля для показників виходу летких компонентів Vdaf і відбивної здатності вітриніту R°. До експрес-методики оцінки граничної сорбційної здатності кам’яного вугілля методом ЕПР внесені відповідні зміни.
Наукова новизна. Доведено, що коефіцієнт пропорційності між граничною сорбційною здатністю вугілля й концентрацією парамагнітних центрів Na і коефіцієнтом спряженості Кsс не є сталою величиною, а змінюється (зменшується) зі ступенем метаморфізму. Установлено, що цей зв’язок задовільно характеризується сигмоїдною моделлю, перегин на графіку якої приурочений до марок ГЖ (вихід легких речовин 29 %) та обумовлений другим основним стрибком вуглефікації під час кардинальної зміни молекулярної структури вугілля, пов’язаної із завершенням інтенсивного розпаду полімерліпоїдинової складової вугільної речовини.
Практична значимість. Удосконалена експрес-методика оцінки граничної сорбційної здатності кам’яного вугілля методом ЕПР, що відрізняється уточненими коефіцієнтами пропорційності за марками в ряду вуглефікації.
Ключові слова: вугільна речовина, ЕПР-спектроскопія, концентрація парамагнітних центрів, коефіцієнт спряженості, сорбційна здатність
References.
1. Zhang, L., Ye, Zh., Li, M., Zhang, C., Bai, Q., & Wang, C. (2018). The binary gas sorption in the bituminous coal of the Huaibei Coalfield in China. Adsorption Science & Technology, 36(9-10), 1612-1628. https://doi.org/10.1177/0263617418798125.
2. Kumar, H., Mishra, M. K., & Mishra, S. (2019). Sorption capacity of Indian coal and its variation with rank parameters. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. https://doi.org/ 10.1007/s13202-019-0621-1.
3. Wen, Zh., Yang, Yu, Wang, Q., & Yao, B. (2021). Mechanism and characteristics of CH4/CO2/H2O adsorption in lignite molecules. https://doi.org/10.1155/2021/5535321.
4. Perera, M. S. A., Ronjith, P. G., Choi, S. K., Airey, D., & Weniger, P. (2012). Estimation of Gas Adsorption Capacity in Coal: A Review and an Analytical Study. International Journal of Coal Preparation and Utilization, 32(1), 25-55. https://doi org/10.1080/19392699.2011.614298.
5. Gao, D., Hong, L., Wang, J., & Zheng, D. (2019). Adsorption simulation of methane on coals with different metamorphic grades. https://doi.org/10.1063/T5115457.
6. Dong, K., Zhai, Zh., & Guo, A. (2021). Effects of Pore Parameters and Functional Groups in Coal on CO2/CH4 Adsorption. ACS Omega, 6, 32395-32407. Retrieved from https://pubs.acs.org/journal/acsodf.
7. Ekundayo, J. M., & Rezaee, R. (2019). Volumetric measurements of methane-coal adsorption and desorption isotherms – effects of equations of state and implication for initial gas reserves. Energies, 12. https://doi.org/10.3390/en12102022.
8. Raharjo, S., Bahagiarti, S., Purwanto, H. S., & Rahmad, B. (2018). The effect of coal petrology on the capacity of gas methane absorption in coal formation Tanjung Barito in Binuang Region, South Kalimantan. Series: Earth and Environmental Science, 212, 012029. https://doi.org/10.1088/1755-1315/212/1/012029.
9. Okolo, G. N., Everson, R. C., Neomagus, H. W. J. P., Sakurovs, R., Grigore, M., & Bunt, J. R. (2019). Dataset on the carbon dioxide, methane and nitrogen high-pressure sorption properties of South African bituminous coals. Elsevier, 25, 40-53. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104248.
10. Czerw, K., Dudzińska, A., Baran, P., & Zarębska, K. (2019). Sorption of carbon dioxide on the lithotypes of low rank coal. Adsorption, 25, 965-972. https://doi.org/10.1007/s10450-019-00122-5.
11. Wojtacha‑Rychter, K., Howaniec, N., & Smoliński, A. (2020). Effect of porous structure of coal on propylene adsorption from gas mixtures. Scientific reports. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67472-x.
12. Dutka, B. (2021). Effect of depth on the sorption capacity of coals affected by outburst hazard. Energies, 306. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121.611.
13. Godyn, K., Dutka, B., Chuchro, M., & Młynarczuk, M. (2020). Synergy of Parameters Determining the Optimal Properties of Coal as a Natural Sorbent. Energies, 13, 1967. https://doi.org/10.3390/en13081967.
14. SOU 10.1.00174088.011-2005 Rules for conducting mining operations in strata prone to gas-dynamic phenomena (2005). Kyiv: Minvuhleprom Ukrainy. Retrieved from https://issuu.com/mitc2/docs/026.
15. Rudko, H. I., Bulat, A. F., & Kuznetsova, L. D. (2015). Methodological recommendations for the geological study on the gas-bearing capacity of coal seams and host rocks for the calculation of reserves and the assessment of gas (methane) resources of underground coal deposits, (pp. 106-112). Kyiv: Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Poljakov of National Academy of Sciences of Ukraine. Retrieved from https://www.nas.gov.ua/EN/Book/Pages/default.aspx?BookID=0000009846.
Наступні статті з поточного розділу:
- Зміна геометричних параметрів баластних рейкових колій під впливом погодних умов - 23/03/2023 00:30
- Графітизуюче модифікування осьової зони чавунних прокатних валків в інтервалі температур ліквідус-солідус - 23/03/2023 00:30
- Двостадійний процес зворотної флотації під час переробки алжирських фосфатних руд - 23/03/2023 00:30
- Моделювання буріння водозабірних свердловин зі зворотним промиванням ерліфтним способом - 23/03/2023 00:30
- Геомеханічне обґрунтування параметрів безпечного доопрацювання запасів вугілля поблизу магістральних виробок - 23/03/2023 00:30
- Розподіл тиску в нафтопласті у двовимірній площині - 23/03/2023 00:30
- Прогнозування ступеня впливу підземних гірничих робiт на земну поверхню - 23/03/2023 00:30
- Особливості формування Жаїльмінської вулкано-тектонічної западини - 23/03/2023 00:30
- Алгоритм формування прейскурантів на бурштин-сирець з урахуванням індивідуальних споживчих характеристик - 23/03/2023 00:30
- Літієносність і золотоносність соляних куполів і солончаків Західного й Південного Казахстану - 23/03/2023 00:30