Углеродсодержащие шунгитовые породы и их практическое использование

• Автор: Калинин, Юрий Клавдиевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 316 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

I. ШУНГИТОВЫЕ ПОРОДЫ КАРЕЛИИИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ.

1.1. Классификация шунгитовых пород.

1.2. Вещественный состав шунгитового углеродистого вещества

1.3. Структура шунгитового углерода

1.4. Шунгнтовые породы в ряду горючих ископаемых.

1.4.1. Степень окисленности.

1.4.2. Степень молекулярной ассоциированности.

1.4.3. Расположение горючих ископаемых на обзорных диаграммах по В.С.Веселовскому

1.5. Геологопромышленная классификация шунгитовых пород.

1.6. Выводы
П. ШУНГИТОВЫЙ УГЛЕРОД. СТРУКТУРА
2.1. Исследование структурных преобразований шунгитового углерода Шуньги, естественных и искусственных углсродов при их термической обработке до ЗОООТ.
2.2. Макроструктура шунгита
2.3. Фуллсрены в шунгитовом углероде.
2.4. Выводы
III. СВОЙСТВА ШУНГИТОВОГО УГЛЕРОДА И ШУНГИТОВЫХ
ПОРОД.
3.1. Физические свойства.
3.1.1. Плотность
3.1.2. Пористая структура и удельная поверхность
3.2. Механические характеристики
3.3. Электропроводность.
3.4. Теплофизические свойства.
3.4.1. Термическое расширение
3.4.2. Теплопроводность.
3.4.3. Теплоемкость
3.4.4. Термическая стойкость
3.4.5. Теплотворная способность.
3.5. Горение и термический анализ реакционная способность
3.6. Оптические свойства.
3.6.1. Отражательная способность. Коэффициенты поглощения и преломления
3.6.2. Спектры поглощения шунгита1 в видимой, УФ и ИКобластях. .
3.7. Химические свойства
3.7.1. Взаимодействие с кислотами и щелочами.
3.7.2. Взаимодействие с водой и другими жидкостями.
3.8. Обогащение шунгитовых пород.
3.9. Выводы.
IV. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШУНГИТОВЫХ ПОРОД В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
4.1. Шунгигтовые породы в термических процессах.
4.2. Термодинамика, механизм и кинетика реакций в шунгитовой породе.
4.3. Получение карбида кремния
4.4. Разработка промышленной технологии выплавки силикомарганца с использованием шунгитовых пород.
4.5. Шунгиты в производстве высококремнисгого и литейного чугуна
4.6. Использование шунгитов в производстве алюминия.
4.7. Шунгит электропроводный наполнитель строительных матер пазов. 4 4 8. Электропроводные матсриазы на основе шунгита.
4.9. Шунгит наполнитель композиционных матсриазов.
4 Шунгитовый наполнитель как заменитель технического углерода в промышленных смесях.
4 Шунгитовый наполнитель в модельных системах.
. Влияние шунгитового наполнителя на скорость вулканизации.
. Влияпие шупгитового наполнителя на структуру эластомсрной матрицы
4 Частичная замена сажи шунгитовым наполнителем в высоконаполнснных промышленных системах и смесях каучукоп
4 Шунпгговые породы в очистке воды
4 Каталитическое окисление органических микропримесей в воде над мелкодисперсным шунгитом ЩХК.
4 Электрохимические свойства шунгита. Анодное поведение глобулярного углерода в лидите.
4 Выводы
V. ШУНГИТОВЫЕ ПОРОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ШУИГИЗИТА
5.1. Характеристика пород для производства шунгизита
5.2. Механизм образования шунгизита.
5.3. Методы определения основных показателей качества сырья.
5.4. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
Литература


Высокая г идрофильность шунгитового вещества свидетельствует об окисленном состоянии поверхности его частиц и высокой величине этой окисленной поверхности, что подтверждается, например, известным фактом повышения олеофильности саж в результате окислительной термообработки . Как считают авторы , гидрофильные свойства поверхность углерода приобретает в результате хемосорбции кислорода и образования вследствие этого комплексов, на которых происходит физическая адсорбция молекул воды. Кислородные комплексы могут являться Петрами либо окиелтельных, либо восстановительных процессов и в зависимости от этого обладать различной адсорбционной способностью к одним и тем же адсорбатам. Отмеченная зависимость характера гидрофильности шунгитового вещества от степени его структурной упорядоченности свидетельствует, таким образом, об изменении структуры поверхностных кислородных комплексов в процессе метаморфизма пород. Наличие кислорода на поверхности частиц шунгитового вещества всей толщи пород указывает на то, что на определенных стадиях формирование шунпгговых пород происходило в окислительных условиях и кислород играл важную роль в образовании шунгитов как специфической группы твердого углерода. Сидоренко и С. А. Сидоренко приводят данные о результатах л юминесцснтнобиту. Экстракция битуминозного вещества из шунгитовых пород осуществлялась нефолейным эфиром, хлороформом, спиртобензином и двухпроцентной КОН При холодной экстракции этими растворами из исследуемых образцов битуминозное вещество практически не извлекалось. При горячей экстракции его извлечение достигало 0,, Это обстоятельство интерпретировалось авторами как указание на низкую степень битуминозности шунгитового вещества. В битуминозном веществе содержание углерода составляло ,,. Состав извлеченных битумов близок к приводимым в литературе составам смолистых веществ биту мов твердых топлив. Методами инфракрасной спектроскопии в битуминозной вытяжке обнаружены соединения с ароматическими структурами и оксисоединениями эфирами высокомолекулярных спиртов и кислот Наличие оксисоединений и гуминовых кислот свидетельствует об окислении определенной части углеводородов. Обнаружено, что имеются локальные участки, в пределах которых шунгитовые породы существенно обогащены Тумановыми кислотами. Согласно современным представлениям гуминовые кислоты могут быть как продуктом жизнедеятельности микроорганизмов, использовавших на торфяной стадии отмершие растительные остатки в качестве питательной среды, так и продуктом окислительных процессов, протекавших под воздействием атмосферною или растворенного в воде кислорода на органическое вещество. Повышенные концентрации гуминовых кислот обнаружены на редких локальных участках, приуроченных к верхним горизонтам толщи шунгитовых пород. Причем гуминовые кислоты в пределах этих участков отмечаются как в первичноосадочных породах, так и в миграционных шунгитах. С другой стороны, датско не все породы с остатками микроорганизмов имеют повышенную концентрацию гуминов. Повндимому, последние возникли в обстановке, благоприятной для окисления углеводородов атмосферным, либо растворенным в бассейне кислородом. Считается, что гуминовые кислоты в сочетании с другими факторами способствуют образованию таких высокоуглеродистых вешеств, как антрацит и графит. Это мление подтверждается изучением степени кристалличности шунгитового вещества. В породах одинакового вещественного состава и прошедших один путь метаморфизма степень кристалличности шунгитового вещества повышается при наличии в породе гуминовых кислот. На то же указывает и Веселовский . Если горючее ископаемое приближается к поверхности. Выветриванием называются все изменения горной породы, обусловленные ее переходом из области образования в поверхностную зону. Эти изменения очень различны как по вызывающим их причинам, так и по природе происходящих процессов. Поэтому выветривание горючих ископаемых представляет собой очень сложный процесс. Он зависит от природы ископаемого, сложившегося в иных условиях, чем те, в которых мы его наблюдаем, и от характера протекания самого процесса выветривания. Кроме изменения уже перечисленных физических условий, существеннейшее значение имеет скорость перехода ископаемого из одной зоны земной коры в Другую, более поверхностную, т.