Перетворення мікроструктури кам'янного вугілля внаслідок дії слабкого електричного поля

Автор(и)

  • Т.В. Пічка Інститут фізики гірничих процесів НАН України, Дніпро, Україна Автор
  • Методика. Використані зразки кам'яного вугілля за такими характеристиками: вміст вуглецю 86,9 %, водню 5,6 %, показник відбиття вітриніту R0 ≥ 1,04 %, Y = 19 мм, W = 1,4%, V Автор
  • = 31,3%,тепло та згоряння Q Автор

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/60.106

Ключові слова:

дестабілізація мікроструктури, деструктуризація, напруженість поля, хімічна активність

Анотація

Purpose. Study of physicochemical changes, which take place in coal microstructure after being treated with low-voltage electric fields. Methodology. Used coal samples, have follow characteristics: carbon content 86.9%, hydrogen 5.6%, vitrinite reflectance R0 ≥ 1,04 %, Y = 19 мм, W = 1,4%, Vdaf = 31,3%, combustion heat Qdaf = 35560 kJ/kg. Low voltage electric fields up to 200 V/cm were used. Physicochemical characteristics study was carried out in research laboratories of SE NPP "Pavlograd Chemical Plant" using optical microscopy with differential scanning calorimetry, laser diffraction analysis of particle sizes, infrared spectroscopy and other. Findings. Experimental studies, included coal samples preparation for electromagnetic treatment. After treatment with weak electric fields, were studied physicochemical changes in treated coal samples. To compare results of coal microparticles electric field treating we can see the tendency in microparticles fractional composition change with weak magnetic field. The originality. Effect of changing coal microparticles granularity in a weak electric field was established, it means that microparticles content increases in size, when largest in size decreases. This effect based on the fact that deformed (destabilized) chemical bonds excitation, even with low electric field strength; it leads to microparticles destruction and corresponding gas generation. Weak magnetic field impact leads to repeated increase of maximum grain size in microparticles size. Assumed that magnetic fields action stimulates spin-selective chemical reactions between moving components and microparticles surfaces. Practical implications are that s obtained experimental result will be useful for physico-mathematical modeling of solid phase fracture mechanisms, not only under thermobaric influences, but also of weak electric fields tensions. Particular importance of these works in new non-energy-intensive technologies development for processing coal into gas and liquid components.

Посилання

1. Алексеев, А.Д. (2010). Физика угля и горных процессов . Київ: Наукова думка.

2. Sobolev, V., Molchanov, A., & Rudakov, D. (2019). Physicochemical transformations in coals induced by electric fields . Norderstedt. LAPLAMBERT Academic Publishing.

3. Минеев, С.П., Потапенко, А.А., Мхатвари, Т.Я. и др.. (2013). Повышение эффективности гидравлического рыхления выбросоопасных угольных пластов. Донецк «ТОВ «Східний видавничий дім».

4. Хоменко, О.Е. (2016). Геоэнергектика подземной разработки рудных месторождений: монография. Днепропетровск: НГУ.

5. Панченко, Е.М. (2009). Электретное состояние в оксидах . Москва: Физматлит.

6. Пивняк, Г.Г., Соболев, В.В., & Баскевич, А.С. (2012). Устойчивость углеродсодержащих фаз в углях при прохождении слабого электрического тока. Доп. НАН Украины, 2,107-113.

7. Соболев, В.В. (2010). Закономерности изменения энергии химической связи в поле точечного заряда. Доп. НАН України, 4, 88-95.

8. Soboliev, V., Bilan,N., Filippov,A., Baskevich,A. (2011). Electric stimulation of chemical reactions in coal. Те chnical and Geoinf о rmational systems in Mining, 125-130. https://doi.org/10.1201/b11586-21

9. Соболев, В.В. (2003). К вопросу о природе образования выбросоопасных углей. Сборник научных трудов НГУ , Т.1, 17, 374-383.

10. Soboliev,V., Bilan,N., & Samovik,D. (2013).Magnetic stimulation of transformations in coal. Mining of Mineral Deposits , 221-225.

11. Pivnyak, G.G., Sobolev, V.V., & Filippov, A.O. (2012) Phase transformations in bituminous coals under the influence of weak electric and magnetic fields. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu , Vol. 5, 43-49.

12. Frolkov, G.D., Fandeev, M.I., Malova, G.V., Frolkov, A.G., Frantsuzov, S.A., & Sobolev, V.V. (1997).Effect of natural mechanical activation on coal blow-up hazards. Khimiya Tverdogo Topliva , Issue 5, 22-33.

13. Соболев, В.В., Бакскевич, А.С., Билан, Н.В., & Филиппов, А.О. (2011).Устойчивость наноструктуры каменного угля при воздействии электрического тока. Науковий вісник НГУ , 6, 80-84.

14. Molchanov, O., Rudakov, D., Soboliev, & V., Kamchatnyi, O. (2018).Destabilization of the hard coal microstructure by a weak electric field. E3S Web of Conferences , 60, 00023. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000023

15. Sobolev,V.V., Rudakov,D.V., Molchanov,O.M., Stefanovych, L.I., & Kirillov, A.K. (2019). Physical and chemical transformations in gas coal samples influenced by the weak magnetic field. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu , 6, 52-58. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-6/8

16. Rudakov, D., & Sobolev, V. (2019). АMathematical Model of Gas Flow during Coal Outburst Initiation. International Journal of Mining Science and Technology ,791-796. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2019.02.002

17. Алексеев, А.Д., Айруни, А.Т., & Зверев, И.В. (1994). Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 5, 65-70.

18. Соболев, В.В., Поляшов, А.С., & Зберовский, В.В. (2013). Система уголь-газ в углеводородах угольного генезиса . Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС.

19. Алексеев, А.Д.,Шаталова, Г.Е.,Ульянова, Е.В., &Дегтярь,С.Е. (2003).Рентгеноструктурные исследования строения природных углей. Сб. научн. тр. Национального горного университета, 17, 26-30.

20. Соболев, В.В., Чернай, А.В., & Черняк, С.А. (2006). Роль электрического тока в стимулировании деструктивных процессов в каменном угле. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказкий регион. Техн. Науки , прил. 9, 45-51.

21. Бутягин, П.Ю. (1971). Кинетика и природа механохимических реакций. Успехи химии , Т. 40, 1935-1959.

Завантаження

Опубліковано

2020-01-01

Номер

Розділ

Статті