ВПЛИВ МІКРОХВИЛЬОВОЇ АКТИВАЦІЇ ВУГІЛЛЯ НА ЙОГО ПЕТРОГРАФІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2024.4.09Ключові слова:
вугілля, мікрохвильова активація, відбиття вітриніту, товщина пластичного шару, вихід летких речовин, стадія метаморфізмуАнотація
Незважаючи на розвиток відновлюваних джерел, вугілля займає важливе місце в енергетичному балансі багатьох країн, особливо тих, де його запаси великі. Одним із способів впливу на характеристики вугілля та додавання йому заданих властивостей є попередня його мікрохвильова активація.
В результаті досліджень встановлено, що при мікрохвильовій активації з потужністю електромагнітного поля 750 Вт протягом 240 с, спостерігається не однозначний вплив на характеристики зразків вугілля, а саме, вугілля, у якого до активації R0 більше 1,16, мікрохвильова активація проходить швидше, при цьому показник відбиття вітриніту підвищується до 1,58 %, вихід летких речовин та товщина пластичного шару знижуються. Вугілля високої стадії метаморфізму активуються швидше, за рахунок більш щільної структури. Наявність вже більш упорядкованої структури, ніж у менш метаморфізованого вугілля, у процесі активації відбувається зближення конденсованих вуглецевих шарів, що в результаті і підвищує їхню стадію метаморфізму.
Навпаки, у вугілля у якого до активації R0 менше 1, 03, мікрохвильова активація проходить повільніше, при цьому показник відбиття вітриніту знижується до 0,75 %, вихід летких речовин та товщина пластичного шару підвищуються. Очевидно, це пов'язано з тим, що вугілля низької стадії метаморфізму характеризуються менш щільною структурою і для його активації необхідно більше часу. Також, для підвищення стадії метаморфізму необхідно докласти більше енергії, щоб утворені радикали і структурні одиниці з'єдналися між собою і утворили упорядковану ароматичну структуру. Тому для вугілля низької стадії метаморфізму час активації має бути більшим.
Результати досліджень вказують на можливість зміни стадії метаморфізму вугілля, що надалі дозволить підвищити ефективність процесів переробки вугілля, скоротити енерговитрати та мінімізувати шкідливі викиди завдяки застосуванню мікрохвильових технологій. Крім того, використання мікрохвильової активації може дозволити розширити сировинну базу для різних вугільних технологій, особливо в умовах дефіциту палива.
Посилання
Atlas enerhetychnoho potentsialu vidnovlyuvanykh dzherel enerhiyi Ukrayiny / za zah. red. S.O. Kudri. – Kyyiv: Instytut vidnovlyuvanoyi enerhetyky NAN Ukrayiny, 2020. – 82 p.
Frayyer E. Rozvytok vidnovlyuvalʹnoyi enerhetyky: dosvid Skhidnoyi Nimechchyny dlya Ukrayiny. Zhurnal yevropeysʹkoyi ekonomiky. 2021. T. 20. № 3. P. 464–483. [Elektronnyy resurs]. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/jee_2021_20_3_6.
Kucheryava I.M., Sorokina N.L. Vidnovlyuvana enerhetyka v sviti ta Ukrayini stanom na 2019 r. – pochatok 2020 r. Hidroenerhetyka Ukrayiny. 2020. № 1–2. P. 38–44.
Enerhetyka: istoriya, suchasnistʹ i maybutnye. Kn. 1 : Vid vohnyu ta vody do elektryky / V. I. Bondarenko, H. B. Varlamov, I. A. Volʹchyn ta in. K.: Feniks.– 2013.– 263 p. – ISBN 966-7317-98-6.
Saranchuk V.I., Ilʹyashov M.O., Oshovsʹkyy V.V., Biletsʹkyy V.S. // Osnovy khimiyi i fizyky horyuchykh kopalyn. ‒ Donetsʹk: Skhidnyy vydavnychyy dim, 2008. – P. 640.
Vplyv mekhanichnoho podribnennya buroho vuhillya Oleksandriysʹkoho rodovyshcha na yoho piroliz / V. Tamko [ta in.] // Donetsʹkyy visnyk Naukovoho tovarystva im. Shevchenka. Khimiya. – Donetsʹk : Skhidnyy vydavnychyy dim, 2008.– T. 21.– P. 97–103.
Tamarkina Yu.V., Anishchenko V.M., Redʹko A.M., Kucherenko V.O. Adsorbtsiyni vlastyvosti vykopnoho vuhillya, aktyvovanoho hidroksydom kaliyu. Vplyv stupenya metamorfizmu. Khimiya, fizyka ta tekhnolohiya poverkhni. 2020. T. 11, № 2. P. 175–189.
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.
Yuen F., Hameed B. Recent developments in the preparation and regeneration of activated carbons by microwaves. Adv Colloid Interfase Sci. 2009. Vol. 149, No. 1–2. P. 19–27.
Polyansʹkyy O.S. Obhruntuvannya ta rozrobka hnuchkoyi tekhnolohiyi vyrobnytstva tverdoho biopalyva z roslynnykh ta derevnykh vidkhodiv / O.S. Polyansʹkyy, O.V. Dʹyakonov // Visnyk Kharkivsʹkoho natsionalʹnoho tekhnichnoho universytetu silʹsʹkoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka. – 2017. – Vyp. 180. – P. 149–159.
Singh, S.; Gupta, D.; Jain, V.; Sharma, A.K. Microwave processing of materials and applications in manufacturing industries: A review. Mater. Manuf. Process. 2015, 30, 1–29.
Menéndez J.A., Arenillas A., Fidalgo B, Fernández Y., Zubizarreta L., Calvo E.G., Bermúdez J.M. Microwave heating processes involving carbon materials. Fuel Proc. Tech. 2010. Vol. 91, No. 1. P. 1–8.
Atwater J., Wheeler Jr. Temperature dependent complex permittivities of graphitized carbon blacks at microwave frequencies between 0.2 and 26 GHz. J. Mater. Science. 2004. Vol. 39. P. 151–157.
