Фізико-хімічні аспекти масляної агломерації як способу підготовки солоного вугілля до термопереробки

Abstract

Стаття висвітлює результати вуглемасляної агломерації солоного вугілля (СВ) і вплив властивостей його складових – вугілля та мазуту М 100 на процес. Використано методи рентгенофазового аналізу (РФА), електронного парамагнітного резонансу (ЕПР), інфрачервоної (ІЧ) спектроскопії, функціонального хімічного аналізу. Встановлено, що масляна агломерація солоного вугілля включає, крім зміни технічних характеристик (зниження зольності, солоності, вмісту вологи) низку фізико-хімічних взаємодій активних центрів органічної маси вугілля (ОМВ) та масляного агенту. Методом ЕПР встановлено, що вміст парамагнітних центрів (ПМЦ) в агломераті значно менший, ніж у вихідних його компонентах. Це свідчить про різку зміну рівня міжмолекулярних взаємодій у системі. Результати рентгенівської дифракції свідчать про зміни структурної організації вугілля, які відчутні вже при вмісті 5% мазуту у сировині. Вугільний агломерат при вмісті мазуту близько 30% характеризується збільшенням частки неароматичних (полінафтенових) фрагментів у загальній структурній одиниці агломерату(~70% проти ~48% у вугіллі) та зростанням її впорядкованості (показник h/l зростає у 2 рази). Результати ІЧ-спектроскопії та функціонального аналізу свідчать, що у продуктах агломерації концентрація хіноїдних структур на поверхні вугільних зерен нижча, ніж у вихідних зразках, що говорить про безпосередню реакційну активність хінонів у досліджуваному процесі. Крім того, не виключається активна участь у процесі формування агрегатів «вугілля-мазут» тіо- або етерних зв'язків органічної маси продукту. Порівняльні дослідження зміни інтенсивності та положення смуг в ІЧ-спектрах зразків підтверджують цей висновок. Судячи з даних ЕПР спектроскопії ймовірною є участь RO₂∙ або RS₂∙ радикалів у реакціях рекомбінації ПМЦ вугілля та масляного агенту. Результати піролізу солоного вугілля, його суміші з мазутом та вугільно-масляного агломерату свідчать, що саме масляна агломерація суттєво впливає на результати термолізу продукту. Піроліз агломерованого вугілля демонструє адитивне зростання ступеня конверсії органічної маси, що добре помітно з даних виходу газоподібних продуктів та смоли. Отримані результати свідчить про перспективність масляної агломерації як способу підготовки солоного вугілля до термопереробки.