Влияние предварительной механоактивации и озонирования барзасского сапромикситового угля на процесс его термического растворения

• Автор: Федорова, Наталья Ивановна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 122 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И МЕТОДЫ АКТИВАЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ.

1.1. Современные представления о структуре углей

1.1.1. Асфальтсны как объект изучения структуры угля.

1.1.2. Некоторые структурные особенности микрокомнонентов угля .

1.2. Методы активации органического вещества углей.

1.2.1. Физические методы воздействия на угли.

1.2.2. Химическая активация органического вещества угля

1.2.2.1. Низкотемпературное окисление углей

1.2.2.2. Озонирование углей

1.3. Резюме
Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
2.1. Объект исследования.
2.2. Материалы и реактивы
2.3. Методики исследования.
2.3.1. Методика гидростатической обработки угольных образцов
2.3.2. Методика озонирования угля
2.3.3. Методика иеизотермического растворения угля.
2.3.3.1. Описание лабораторного реактора.
2.3.3.2. Приготовление угольной пасты
2.3.3.3. Методика неизотермического эксперимента.
2.3.3.4. Выделение асфальтенов.
2.3.3.5. Анализ газов
2.4. Методы анализа
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ДОНОРНОАКЦЕПТОРНЫХ СВОЙСТВ РАСТВОРИТЕЛЯ НА ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСТВОРЕНИЕ БАРЗАССКОГОУГЛЯ.
3.1. Термическое растворение угля в среде тетралина и нафталина
3.2. Газообразование при термическом растворении угля.
3.3. Резюме.
Глава 4. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСТВОРЕНИЕ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО БАРЗАССКОГО УГЛЯ.
4.1. Характеристика механоактивированных углей
4.2. Термическое растворение механоактивированных углей.
4.3. Резюме.
Глава 5. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСТВОРЕНИЕ ОЗОНИРОВАННОГО БАРЗАССКОГО УГЛЯ.
5.1. Изменение химического состава озонированного угля
5.2. Термогравиметрическое исследование озонированного угля
5.3. Термическое растворение озонированного угля
5.4. Структурногрупповой анализ асфальтснов
5.5. Резюме.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал по идентификации структурных фрагментов и типов связей в углях с использованием физических и химических методов исследования. О наличии циклических структур ароматического и гидроароматического характера свидетельствуют результаты изучения растворимых продуктов окислительной и восстановительной деструкции углей, дегидрирования углей (свойства доноров водорода), а также данные методов ИК-, ‘Н- и С-ЯМР-спектроскопии, рентгенографии, масс-спектрометрии [8|. Гетероциклы с включением атомов кислорода, азота и серы определены при характеристике продуктов деструкции и термолиза углей, методом масс-спектрометрии. Концевые и функциональные группы идентифицированы химическими (реакции обмена с ионами щелочных и щелочноземельных металлов, алкили-рование, восстановление, характеристика продуктов деструкции) и физическими (ИК-спектроскопия, масс-спектрометрия) методами. СООН, Аг - ОН, А1к - ОН, =С=0, - Ш2, =1МН, =1. О наличии мостиковых связей свидетельствуют данные по воздействию на угли электрофильных агентов (на углеводородные мостики), нуклеофильных агентов (эфирные и тиоэфирные связи), реакций гидролиза (сложноэфирные группировки) [8-]. Поскольку основными элементами в структуре углей являются углерод и водород, особый интерес представляют данные по углеводородным фрагментам ароматического, алифатического и алициклического характера, определяемым методами спектроскопии: ЯМР, 'Н и ЬС, ИК, масс-спектрометрии. ИК-спектроскопии. Ва > Са > Мп > Си > А1 > Ре. Особую роль в свойствах углей и угольных продуктов играют водородные связи группировок, содержащих атомы кислорода или азота, которые могут быть обнаружены и охарактеризованы методами ИК-спсктроскопии, а также данными по взаимодействию углей с различными растворителями [9,]. Учитывая все выше сказанное, можно утверждать, что сочетание различных структурных фрагментов и их количественные соотношения определяют разнообразие структуры и свойств природных углей и образующихся из них продуктов. Таким образом, ортническую массу угля можно рассматривать как высокомолекулярное образование полимерного характера, включающее ароматические, гетероароматические и алифатические фрагменты, а также функциональные группы. Предполагают, что структурные единицы ОМУ состоят из небольших количеств конденсированных ароматических колец, которые связаны боковыми фуппами неароматической природы []. При этом гетероатомы азота, кислорода и серы могут находиться как в ароматических кольцах, так и в составе функциональных групп. Доля структурных составляющих зависит от степени метаморфизма угля. Например, у бурых углей преобладает доля алифатических фрагментов, а у каменных углей - ароматических []. Авторы в работах [-] предлагают рассматривать ОМУ как полисо-пряженную систему (ПСС) преимущественно неароматического характера, которая включает высокомолекулярные и низкомолекулярные вещества, связанные различным но характеру и прочности межмолекулярным взаимодействием, стабилизирующим лабильную структуру, обладающую парамагнетизмом. В Институте горючих ископаемых на основе анализа имеющихся экспериментальных материалов по структурам и свойствам углей разработана и предложена обобщенная модель среднестатистической единицы ОМУ (рис 1. Предложенная модель содержит пять структурных фрагментов: Аг -ароматические конденсированные кольца (число колец колеблется в среднем от 1 до 5); С А - циклоалкановые фрагменты; X - функциональные группы (-ОН, -СООН, -ЫН2, -5Н); И. СГСП); М - «мостиковые группы» (-(СН2)П-, -О-, -0-СН2-, -МН-, -8-, -СА- ). В ряду метаморфизма соотношения структурных фрагментов меняются. Например, количество конденсированных колец Аг увеличивается, а М, К, X и СА уменьшается. Рис 1. Общность модели заключается в том, что она учитывает изменения соотношения структурных фрагментов в зависимости от степени метаморфизма 0[У. Согласно модели, реакционная способность ОМУ определяется природой химических связей как внутри различных молекул, так и между различными фрагментами типа: Аг-А1к, Аг-М и Аг-Х. Углеводородная часть ОМУ включает зри типа связей С - С: Саг - Сл„ Сдг - СА1ь О-щ - СА|к > которые различаются по энергиям разрыва.