Zmiany własności optycznych i struktury wewnętrznej witrynitu z węgla koksowego pod wpływem obróbki termicznej

Komorek, J.; Morga, R.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zmiany własności optycznych i struktury wewnętrznej witrynitu z węgla koksowego pod wpływem obróbki termicznej

Autorzy

Komorek J. , Morga R.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://sitg.pl/przeglad-gorniczy/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Changes of optical properties and intemal structure of vitrinite under influence of heat treatment

Języki publikacji

Abstrakty

Celem niniejszej pracy było scharakteryzowanie zmian własności optycznych i struktury witrynitu, poddanego obróbce termicznej w zakresie 400 - 1200 0C, przez czas 1+7 h, w atmosferze argonu. Badania przeprowadzono na koncentracie witrynitowym sporządzonym z próbki węgla kamiennego, pobranej w pokładzie 358/1 kopalni węgla kamiennego "Budryk", reprezentującej typ technologicmy 35.1. Wykazano, że zmiany własności optycznych wygrzewanego witrynitu przebiegają w ścisłym powiązaniu ze zmianami w jego strukturze wewnętrznej. W większym stopniu wpływa na nie zastosowana temperatura, niż czas wygrzewania. W trakcie przebudowy struktury wewnętrznej (pojawienie się mezofazy, gwałtowny ubytek grup funkcyjnych) następuje skokowy wzrost wartości refleksyjności i dwój odbicia. Zmienia się również kształt indykatrysy optycznej witrynitu, który jednak, po obróbce przeprowadzonej w 1200 .C, staje się podobny do stwierdzonego dla próbki surowej. Matrix koksu charakteryzuje się wyższą refleksyjnością i większą anizotropią optyczną niż witrynit. Może to oznaczać, że wewnętrzna struktura matrix, odznacza się wyższym stopniem uporządkowania niż struktura witrynitu.

The aim of this work was to charaeterise changes of optical properties and the structure of vitrinite undergoing heat treatment in the range of 400 + 1200 oC, for l + 7 h, in the argon atmosphere. The research has been eonducted on the vitrinite concentrate prepared from the sample ofhard coal, taken from the seam 358/1 of hard coal mine "Budryk", representing technological type 35. I. lt has been proved that optical properties' changes proceed in the close connection with its intemal structure changes. The used temperature influences them to the bigger extent than the time of heating. In the course of reconstruction of the structure (appearance ofmesophase, rapid 10ss in functional groups) ensues step increase ofreflexivity and bireflection. Also the shape ofvitrinite optical indicatrix chan ges, which after treatment at 1200 oC becomes similarto the one stated for the raw sample. Matrix of coke is characterised by a higher reflectivity and higher optical anisotropy than vitrinite. It may mea n that intemal structure of matrix distinguishes itself with higher degree of order than the structure ofvitrinite.

Słowa kluczowe

obróbka termiczna węgiel kokosowy witrynit

coking coal researeh on minerals

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa

Czasopismo

Przegląd Górniczy

Rocznik

2005

Tom

T. 61, nr 1

Strony

35--42

Opis fizyczny

Bibliogr. 44 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Komorek J.

Wydział Górnictwa i Geologii Politechniki Ślaskiej, Gliwice

autor

Morga R.

Wydział Górnictwa i Geologii Politechniki Ślaskiej, Gliwice

Bibliografia

1. Bustin R. M., Ross .1. V., Moffat I.: Vitrinitc anisotropy under differential
stress and high confining pressure and temperature: preliminary observations. Int. Journal of Coal Geology 1986, vol. 6, s. 343-351.
2. Cody G.D., Larsen J.W., Siskin M.: Investigation of linear dichroism in coals using polarized photoacoustic FTIR. Journal of Energy and Fuels 1989, vol. 3, s. 544-551.
3. Cody G.D., Larsen J.W., Siskin M., Cody G. D. S.: Correlation of optical birefringence with coal rank. Structural implications. Journal of Energy and Fuels 1989, vol. 3, s. 551-556.
4. Cook A. C, Murchison D. G., Scott E.: Optically biaxial anthracitic vitrinitcs. Fuel 1972, vol. 51, s. 180-184.
5. Deńca A., Strojek J. W.: Współczesne techniki spektroskopii w podczerwieni w badaniach węgla. Wiadomości Chemiczne 1989, t. 43, nr 7-8, s. 505-526.
6. Gabzdyl W:. Petrografia węgla. Gliwice, 1984.
7. Goodarzi F.: A comparison of optical properties of carbonized sporinite and vitrinite concentrates of coals of the same rank. Journal of Microscopy 1983, vol. 132, s. 279-288.
8. Goodarzi F., Murchison D. G.: Optical properties of carbonized vitrinites. Fuel 1972, vol. 51, s. 322-328.
9. Hevia V., Virgos J. M:. The rank and anisotropy of anthracites: the indicating surface of reflectivity in uniaxial and biaxial substances. Journal of Microscopy 1977, vol.109, s. 23-28.
10. Hower J. C, Davis A.: Application of vitrinite reflectance anisotropy in the evaluation of coal metamorphism. Geol. Soc. Am. Bull. 1981,cz. 1, vol. 92, s. 350-366.
11. Hower J.C, Davis A.: Vitrinite reflectance anisotropy as a tectonic fabric element. Int. Journal of Coal Geology 1981, vol.9, s. 165-168.
12. Jasieńko S. (red.): Chemia i fizyka węgla. Oficyna Wydaw. Polit. Wrocławskiej, Wrocław 1995.
13. Jasieńko S., Biegańska C., Świetlik U., Kidawa H:. Atlas mikroskopowych typów struktur występujących w węglach kamiennych i koksach. Oficyna Wydaw. Polit. Wrocławskiej, Wrocław 1997.
14. Karcz A., Porada S.: Formation of CL-C hydrocarbons during pressure pyrolysis and hydrogasification in relation to structural changes in coal. Fuel 1994, vol. 74, nr 6, s. 806-809.
15. Kilby W. E.: Biaxial reflecting coals in the Peace River coalfield. British Columbia Ministry of Energy, Mines and Petroleum, Geological Fieldwork 1985, paper 1986-1, s. 127-137.
16. Kilby W. E.: Recognition of vitrinite with non-uniaxial negative reflectance characteristics. Int. Journal of Coal Geology 1988, vol.9, s. 267-285.
17. Kilby W. E.: Vitrinite reflectance measurement - some technic enhancements and relationships. Int. Journal of Coal Geol. 1991, vol. 9, s. 201-218.
18. Komorek J:. Zmienność niektórych cech fizycznych węgla typów 31-42 z Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Rozprawa doktorska. Archiwum Instytutu Geologii Stosowanej, Polit. Śl., Gliwice 1992.
19. Komorek J.: Własności optyczne węgla typów 31-42 z pokładów Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Prace Geologiczne PAN, z. 140, Kraków 1996.
20. Komorek J., Morga R., Pozzi M.: Optical anisotropy of vitrinite in coal seams from the fold area in the Upper Silesian Coal Basin (Poland). Abstracts of the XIII Int. Congress on Carboniferous-Permian 1995, Kraków, s. 78.
21. Komorek J., Morga R., Lewandowski M: Własności optyczne witrynitu poddanego obróbce termicznej, na przykładzie węgla z kopalni „Chwałowice" z GZW. Prz. Gór. 2000, nr 11, s. 36-40.
22. Komorek J., Morga R.: Vitrinite reflectance property change during heating under inert conditions. Int. Journal of Coal Geol. 2003, vol. 54, s. 125-136.
23. van Krevelen D. W. (editor): Coal. Amsterdam, Elsevier 1961.
24. van Krevelen D. W. (editor): Coal. 3"1 edition. Amsterdam, Elsevier 1993.
25. Kruszewska K., Dydova-Jachowicz S.: Zarys petrologii węgla, Wydaw. Uniwersytetu ŚI., Katowice 1997.
26. Langenberg W., Kalkreuth W.: Reflectance anisotropy and syndeformational coalification of the Jewel seam in the Cadomin area. Alberta, Canada. Int. Journal of Coal Geol. 1991, vol. 19, s. 303-317.
27. Langenberg W., Kalkreuth W.: Tectonic control on regional coalification and vitrinite reflectance anisotropy of Lower Cretaceous coals in the Alberta Foothills, Canada. Bull. Soc. Geol. France 1991, n. 2, vol. 162, s. 375-383.
28. Levine J. R., Davis A.: Optical anisotropy of coal as an indicator of tectonic deformation, Broad Top Coal Field, Pennsylvania. Geol. Soc. of Amer. Bull. 1984, vol. 95, s. 108.
29. Levine J. R., Davis A.: The relationship of coal optical fabrics to Alleghenian tectonic deformation in the central Appalachian fold - and thrust belt, Pennsylvania. Geol. Soc. of Amer. Bull. 1989, vol. 101, s. 133-1347.
30. Levine J. R., Davis A.: Reflectance anisotropy of Upper Carboniferous coal in the Appalachian Foreland Basin, Pennsylvania, USA. Int. Journal of Coal Geol. 1989, vol. 13, s. 341-373.
31. Mastalerz M, Wilks K., Bustin R. M., Ross J. V:. The effect of deformation on the carbonization of high volatile bituminuos and anthracite coal. Org. Geochem. 1993, vol. 20, s. 247-277.
32. Mastalerz M., Bustin R. M.: Application of reflectance micro-Fourier transform infrared spectrometry in studying coal macerals: comparison with other Fourier transform infrared techniques. Fuel 1995, vol. 74, No. 4, s. 536+542
33. Mastalerz M., Bustin R, M:. Application of reflectance micro-Fourier transform infrared analysis to the study of coal macerals: an example from the Late Jurassic to Early Cretaceous coals of the Mist Mountain Formation, British Columbia, Canada, Int. Journal of Coal Geol. 1996, vol. 32, s. 55-67.
34. Morga R.: Wpływ tektoniki na anizotropię optyczną i jakość węgla w obszarach górniczych kopalń: „Sośnica", ,,Makoszowy", „Bielszowice" i „Pokój". [Praca doktorska]. Arch. Kat. Geol. Stos. Pol. Śl., Gliwice 1997.
35. Morga R.: Anizotropia optyczna węgla w pokładach zaburzonych tektonicznie w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Pr. Geolog. PAN nr 148, Kraków 2000.
36. Morga R., Komorek J.: Wpływ obróbki termicznej na własności optyczne i strukturę wewnętrzną antracytu. Zesz. Nauk. Polit. Śl. 2002, z. 254, s. 111-126.
37. Murchison D. G.: Petrographic aspect of coal structure: reactivity of maceral in laboratory and natural environment. Fuel 1991, vol.70, s. 296-315.
38. Pozzi M.: Anizotropia optyczna węgla w pokładach obszaru Jastrzębia jako przejaw naprężeń tektonicznych. Zesz. Nauk. Polit. Śl., z. 229, 1996.
39. Pusz S., Duber S., Kwiecińska B. K.: Textural transformation of thermally treated anthracites. Int. Journal of Coal Geol. 2003, vol. 54, s. 115-123.
40. Ross J. V., Bustin R. M.: Vitrinite anisotropy resulting from simple shear experiments at high temperature and high confining pressure. Int. Journal of Coal Geol. 1996, vol. 33, s. 153-168.
41. Ruau O., Landais P., Gardette J. L.: Quantitative analysis of powdered organic matter by transmission infrared microspectrometry using a diamond-window compression cell. Fuel 1997, vol. 76, no. 7, s. 645-653
42. Taylor G. H., Teichmüller M, Davis A., Diessel C.F.K., Littke R., Robert P.: Organic Petrology, Gebr. Borntraeger, Berlin-Stuttgart 1998.
43. Wege E.: Chemisch-physikalische und petrographische Untersuchungen an Kohlen, Koksen und Graphiten, Brennstoff - Chemie 1954, vol. 35, s. 33-64.
44. Zieliński W., Rajca A. (red.): Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków nieorganicznych. Wydaw. Nauk.-Techn., Warszawa 2000.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BGPK-1139-5044