Влияние минеральных компонентов и модифицирующих обработок на надмолекулярную организацию и реакционную способность бурых углей

• Автор: Торгашин, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Состав и молекулярное строение органической массы бурых углей

1.2 Минеральные компоненты в бурых углях.

1.3 Надмолекулярная организация бурых углей

1.4 Применение модифицирующих обработок бурых углей

для регулирования их свойств.

1.5 Термохимические превращения бурых углей

Заключение.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ, МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.
2.1 Исходные образцы бурых углей, исследование состава.
2.2 Исследование надмолекулярной организации бурых углей.
2.3 Методы модифицирующих обработок бурых углей
2.4 Исследование реакционной способности бурых углей.
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Влияние обработки бурых углей растворами НС1 на их свойства
3.1.1 Состав исходных и обработанных ИС1 бурых углей
3.1.2 Надмолекулярная организация исходных
и обработанных НС1 бурых углей
3.1.3 Реакционная способность исходных и обработанных НС1 бурых углей в процессах термического разложения
и гидрогенизационного ожижения
3.1.4 Динамика структурных преобразований органической массы
бурых углей в процессе гидрогенизационного ожижения.
3.1.5 Реакционная способность карбонизатов исходных
и обработанных НС1 бурых углей в процессе паровой газификации
3.2 Влияние механохимической активации бурых углей на их свойства.
3.2.1 Состав механоактивированных бурых углей.
3.2.2 Надмолекулярная организация механоактивированных
бурых углей.
3.2.3 Реакционная способность механоактивированных бурых углей в процессах сверхкритической экстракции
и гидрогенизационного ожижения
3.3 Влияние облучения бурых углей пучком ускоренных электронов
на их свойства.
3.3.1 Состав облученных бурых углей.
3.3.2 Надмолекулярная организация облученных бурых углей
3.3.3 Реакционная способность облученных бурых углей
в процессе гидрогенизационного ожижения.
ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


По данным [,,,], особенно важным корреляционным параметром в бурых углях КАБ является содержание в них мостиковых СН2-групп. Рис. В составе фракций смол пиролиза углей КАБ обнаружено [-] большое число соединений ряда стеранов, тритерпанов, их производных. Это свидетельствует о том, что фрагменты этих соединений входят в состав макромолекул угля, образуя, по-видимому, ее периферийную часть. В работе [] отмечаются определенные зависимости состава продуктов гидрогенизационного ожижения бурого угля Бородинского месторождения в среде тетралина от общего элементного состава органической массы: Методом спектроскопии ЯМР С было установлено, что в состав жидких продуктов, преимущественно, входят ароматические, алкилароматические соединения, как моноядерные, так и поликондснсированные, многоатомные фенолы, замещенные алкилфенолы, практически отсутствуют алкены и гетероатомные соединения. Следует отметить, что данные по составу продуктов деструкции (ожижения, пиролиза, окисления и др. Из-за протекания вторичных реакций они содержат мало структурных групп, присущих исходному материалу. Даже в относительно мягких условиях могут иметь место вторичные реакции синтеза, приводящие к изменению состава относительно исходного материала. В частности, обращает на себя внимание, что в продуктах деструкции обычно содержится сравнительно мало гидрированных циклов, эфиров, ароматические фрагменты имеют короткие алифатические заместители. Вещества, выделенные из угля путем экстракции, в меньшей степени подвержены структурным превращениям, однако их содержание обычно невелико, поэтому они характеризуют состав лишь небольшой части угля. Устойчивость такой структуры обеспечивается за счет делокализации электронов па системе сопряжения и межмолекулярного взаимодействия. Основным процессом, приводящим к изменению свойств углей при метаморфизме, является рост и совершенствование системы преимущественно линейных полисопряженных структур. Характерная ароматическая природа экстрактов и других продуктов из угля авторами объясняется процессами ароматизации, которые протекают при выделении отдельных угольных фрагментов из полисопряженной системы. Наиболее серьезным аргументом против существенного участия полисопряженных систем в структуре ОМУ являются результаты анализа данных по рассеянию рентгеновского излучения, которые, согласно [7], указывают на преобладание вр2-гибридизации атома углерода в составе циклических и гетероциклических компонентов ароматического типа, поэтому наличие полисопряженной системы обусловлено главным образом объединением ароматических фрагментов. Головин и Гюльмалиев с соавторами [,] изучали методологические аспекты создания обобщенной структурной модели. Для описания свойств углей предложены математические уравнения, которые по заданному набору структурных параметров позволяют, по мнению авторов, рассчитать различные физико-химические характеристики угля и смоделировать его поведение при термохимическом превращении. Это является слабой стороной метода, т. Необходимо отметить, что в рассмотренных выше работах упор делался на анализ молекулярного состава органической части угля. Практически не рассматривался вопрос о структурных группах, связанных с неорганическими (минеральными) составляющими, т. Помимо органической части в составе угля всегда присутствуют минеральные компоненты, которые часто химически связаны с органической массой, и могут принимать участие в формировании надмолекулярной организации ОМУ. Все минеральные компоненты в зависимости' от их концентрации подразделяются на макрокомпоиенты, то есть соединения, присутствующие в значительном количестве, и микрокомпоненты, содержащиеся в малых концентрациях [-]. К основным элементам, входящим в состав минеральных компонентов, относят [,] , А1, Ре, Са, Г^, К, №, Тп Для бурых углей обычно характерно повышенное содержание Са, например, в золах углей Канско-Ачинского (КАБ), а также Днепровского, Южноуральского бассейнов содержание СаО достигает % []. Как правило, основная часть Са особенно в бурых и низкометаморфизованных каменных углях находится непосредственно в составе ОМУ [-].