ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Действие растворителей и пористость структуры из "Кокс" Свойства некоторых углей находятся в определенной связи с текстурой коллоидального характера или, более точно, с их мицелляр-ным строением, в котором твердая фаза образует мелкие прочные и упакованные элементы мицеллы . Упорядочение последних в изолированные друг от друга группы может создавать определенную пористость. Это оказывается применимым и к углям. [c.21] Частичное растворение углей в определенных жидкостях известно уже с давних пор и является одним из важных методов изучения со-ства углей. Кроме того, обработка углей органическими растворителями представляет и технологический интерес. Можно различать, хотя и несколько условно, две категории растворителей. [c.21] Первые воздействуют на угли при температурах главным образом ниже 200° С и не вызывают их термическую деструкцию. Наиболее активными и изученными из них являются ароматические амины (например, пиридин), алифатические амины (диаминэтилен) и кислородсодержащие соединения (диметилформамид). С помощью указанных растворителей можно извлечь около 15—20% органической массы малометаморфизованных углей, в некоторых случаях и до 40%. Растворимость углей уменьшается с возрастанием степени их метаморфизма она становится незначительной для углей с выходом летучих веществ 25—30% и почти приближается к нулю при выходе летучих веществ из углей ниже 20%. Отметим, что углеводороды являются малоэффективными растворителями углей при относительно низкой температуре их обработки. [c.22] Вторые действуют главным образом при более высокой температуре, свыше 250—300 С. К этой категории относятся почти все углеводороды, молекулы которых построены из конденсированных ароматических ядер и находятся при указанных температурах в жидком состоянии. Такие вещества способны растворять до 80—90% жирных каменных углей с выходом летучих веществ 30—37%. Растворимость углей в циклических ароматических углеводородах облегчается с повышением температуры, а также в присутствии аминов и фенолов или циклических гидроароматических углеводородов. Последние, дегидрируясь, вызывают частичную гидрогенизацию углей, что повышает их растворимость. [c.22] Витринит является наиболее легко растворимым из мацералов углей, тогда как инертинит почти совсем не растворяется в органических растворителях. Предварительная термическая деструкция угля (например, при быстром нагреве до 400° С без доступа воздуха) позволяет применить для обработки получаемого твердого нелетучего остатка среднеэффективные растворители, такие как сероуглерод или хлороформ (речь идет о растворении продуктов термической деструкции угля, а не веществ, входящих в состав исходного угля). [c.22] При обработке образца угля некоторыми органическими жидкостями (или парами) происходит сорбция углем небольшого количества жидкости, сопровождающаяся набуханием образца. Молекулы жидкости проникают в тонкие поры, размещаются между мицеллами угля и раздвигают их. Это происходит даже с жидкостями, которые не могут растворить больших количеств угля, например такими, как вода и метанол. Установлено, что такое смачивание ультратонких пор в угле приводит к выделению небольшого количества тепла, и было предложено использовать это явление для измерения внутренней суммарной поверхности пор. [c.22] При применении некоторых жидкостей раздвигание мицелл в угле приводит к растворению некоторых сравнительно ннзкомолекуляр-ных фракций. Вероятно, наиболее гидрированные фракции мицелл растворяются первыми. [c.23] При определенных условиях отсутствует равновесие между растворимой и нерастворимой фракциями. Это видно из следующего примера петролейный эфир растворяет лишь 1,2% определенного исходного образца угля, но если образец обработать пиридином, то в растворенное состояние перейдет до 15% его, если же воздействовать петролейным эфиром на растворимый в пиридине экстракт угля, то в растворимом состоянии в этой жидкости будет уже 2,5% (считая на исходный.уголь). Аналогичным же образом более тонкое измельчение угля увеличивает его растворимость (хотя уже не в столь значительной степени). [c.23] Предполагают, что легкая гидрогенизация угля увеличивает количественную долю образующихся растворимых веществ, поскольку при этом удаляется кислород, усиливающий межмицеллярное сцепление. [c.23] Когда при применении сильно действующего растворителя экстрагируют 10—20% органической части спекающегося угля, определяют, что нерастворимый остаток не превращается в пластическое состояние при коксовании, в то время как экстракт ведет себя как очень плавкий битум. Это долгое время заставляло предполагать существование в углях растворимого спекающего начала . Однако можно показать, что и нерастворимый остаток, хотя, очевидно, и лишенный свойства спекаться, все же не является вполне инертным материалом и играет значительную роль в протекающих явлениях образования пластической угольной массы, вспучивания и спекания углей. [c.23] Только когда растворение будет близким к полному, можно рассматривать нерастворимый остаток как почти инертный материал, представляющий собой концентрат минеральных веществ и инертинита. [c.23] Сольволиз можно использовать для отделения органической массы угля от минеральных веществ или для приготовления продуктов со свойствами, аналогичными свойствам пека каменноугольной смолы. [c.23] Во втором случае смешивают измельченный уголь (нет необходимости в очень мелком дроблении, если используют легкорастворяю-щийся уголь с выходом летучих веществ 28—35%) с двумя или тремя частями тяжелых фракций дистилляции каменноугольной смолы с температурой кипения 300 С. [c.24] При нагреве до 250—300° С смесь угля и фракций смолы превращается в однородную массу, подобную пеку, из которой уже не нужно удалять нерастворимую часть. К этому продукту прибавляют кубовые остатки от дистилляции смолы для уменьшения колебаний его вязкости в зависимости от температуры, что следует применять тогда, когда продукт применяется в качестве защитных покрытий. [c.24] Отметим еще один факт, имеющий определенное значение при производстве кокса, а именно явление вспучивания углей в процессе коксования. Известно, что пары смолы выделяются из угля во время коксования при температуре 400—500° С. Большая часть из них уносится газами в направлении обогревательного простенка коксовой камеры, а меньшая часть конденсируется на зернах углей соседних слоев, которые находятся в противоположном направлении (в сторону оси камеры) и потому меньше нагреты. Эта последняя часть смолы тоже дистиллируется, но позднее, когда температура в данной зоне станет выше. Все происходит таким образом, будто бы пластический слой выталкивает перед собой некоторое количество смолы. Зерна угля, которые оказались пропитанными смолой, подвергаются, естественно, своего рода сольволизу при более низкой температуре, около 300° С, и, таким образом, начальная температура превращения угля в пластическое состояние в коксовой печи более низкая (по пластометрическим испытаниям угля в лабораторных условиях она должна составлять 350—370° С). В результате толщина пластического слоя увеличивается. [c.24] Превращение в пластическое состояние углей во время их нагревания без доступа воздуха, являющееся начальным процессом образования кокса, интерпретируют как своего рода сольволиз углей при высокой температуре, причем дисперсионная среда представлена смолами и подобными ей битуминозными продуктами, образовавшимися в процессе термической деструкции. [c.24] Вз более 15 мкм, тогда как более узкие поры не пропускают ртуть, поскольку этому препятствует действие капиллярных сил, и ртуть не смачивает уголь. Анализируя кривую, представляющую объем вводимой ртути в зависимости от давления, например до 1000 ат, получают распределение пор диаметром более 150 А (рис. 4). [c.25] Эта макропористость достаточно хорошо определена. [c.25] Она представляет несколько процентов от общего объема пор в витрините, но поверхность этих макропор незначительна, вся она около нескольких квадратных метров на грамм. [c.25] Микропористая система в углях является предметом многочисленных исследований, которые приводят к большим разногласиям. По сути именно она регулирует поведение угля в различных условиях, в частности во время химических реакций с газом или жидкостями, поскольку микропоры обладают наибольшей поверхностью для контакта с реагентами. [c.25] Вернуться к основной статье