An investigation to optimise the experimental parameters of differential scanning calorimetry method to predict the susceptibility of coal to spontaneous heating

• Autorzy: Mohalik N. K. , Panigrahi D. C. , Singh V. K.

Warianty tytułu

PL

Badania mające na celu optymalizację eksperymentalnych parametrów w metodzie różnicowej kalorymetrii scanningowej w celu prognozowania tendencji węgla do samozapłonu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Researchers all over the world have attempted to study spontaneous heating susceptibility of coal by different methods. Amongst all these methods, thermal studies have been widely applied. There are many techniques used in thermal studies of coal and these are differential thermal analysis, differential scanning calorimetry (DSC), crossing point temperature, modified crossing point temperature, puff temperature, initial temperature determination, Russian method, H2O2 method, Olpinski index and adiabatic calorimetry. It may be mentioned here that amongst these techniques DSC has been found to be more sophisticated and it gives reproducible results under similar experimental conditions. These experimental conditions are atmosphere of heating, sample size, heating rates, flow rates of carrier gas and amount of sample. However, different researchers all over the world have used different experimental conditions and got different results. These results cannot be comparable. As a result the mine planners and practicing engineers are not in a position to apply these results for planning and operating the mines. Therefore, the authors have carried out 84 numbers of DSC experiments to optimise these experimental conditions, so that it can be uniformly applied for comparing the proneness of coal to spontaneous heating. The outcome of the study will be useful by the mine planners and practicing engineers to take ameliorative measures in advance to prevent the occurrence of coal mine fire.

PL

Stosując różnorodne metody, naukowcy na całym świecie usilnie badają zjawisko samozapalenia węgla i analizują tendencje węgli do samozapłonu, przy czym w badaniach najczęściej stosowane są metody termiczne. Istnieje wiele technik stosowanych w metodzie termicznej, przykładowo: różnicowa analiza termiczna, różnicowa kalorymetria scanningowa (DSC), pomiary temperatury przejścia oraz temperatury powiewu, określenie temperatury początkowej dla procesu, metoda rosyjska, metoda H2O2, metoda wskaźnika Olpińskiego, kalorymetria adiabatyczna. Należy nadmienić, że spośród tych wszystkich metod kalorymetria scanningowa jest metodą najbardziej zaawansowaną, zapewniająca powtarzalność wyników w warunkach eksperymentu. Warunki eksperymentu obejmują atmosferę cieplną, rozmiar próbki, przepływy ciepła, natężenie przepływu gazu oraz wielkość próbki. Niestety, badacze w skali świata przeprowadzali eksperymenty w różnych warunkach i uzyskiwali różne wyniki, których nie da się porównać. W rezultacie, projektanci kopalń i inżynierowie górnictwa nie są w stanie wykorzystać wyników tych badań na etapie projektowania kopalń oraz w trakcie ich eksploatacji. dlatego też autorzy przeprowadzili 84 eksperymenty z użyciem metody różnicowej kalorymetrii scanningowej celem zoptymalizowania warunków eksperymentu, tak by wyniki mogły być skutecznie wykorzystywane dla oceny tendencji węgli do samozapłonu. Wyniki badań winny stanowić wsparcie dla projektantów kopalń i inżynierów górników, tak by mogli podejmować odpowiednie środki zapobiegawcze dla uniknięcia spontanicznego zapłonu węgla w kopalni.

Słowa kluczowe

EN

differential scanning calorimetry (DSC); susceptibility; spontaneous heating; coal

PL

różnicowa kalorymetria skaningowa; podatność węgla; samozapłon; węgiel

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, no 3
• Strony: 669--689
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mohalik N. K.

autor

Panigrahi D. C.

autor

Singh V. K.

• Mine Fire Division, Central Institute of Mining and Fuel Research (CIMFR), Dhanbad, India,

Bibliografia

• Elbeyli Y., Piskin S., 2006. Combustion and pyrolysis characteristics of TUNCBLEK lignite. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 83 (3), 721-726.
• Gold P.I., 1980. Thermal analysis of exothermic processes in coal pyrolysis. Thermochimca Acta, Vol. 42, 135-152.
• Garcia P., Halla Peter J., Fanor M., 1999. The use of differential scanning calorimetry to identify coals susceptible to spontaneous combustion. Thermochimica Acta, 336, 41-46.
• Ismail I.M.K., Walker P.L. Jr., 1989. DSC and TGA measurements of O2 interaction with coal chars. Fuel, Vol. 68, Nov., 1456-1460.
• Kok M.V., 1997. Journal of Thermal analysis of Beypazari lignite. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 49, 617-625.
• Kok M.V., 2005. Temperature controlled combustion and kinetics of different rank coal samples. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 79, 175-180.
• Krzesinska M., Szeluga U., Czajkowska S., Muszynski J., Zachariasz J., Pusz S., Kwiecinska B., Koszorek A., Pilawa B., 2009. The thermal decomposition studies of three Polish coals of different caking ability and their blends. International Journal of Coal Geology, 77, 350-355.
• Mahajan O.P., Tomita A., Walker P.L. Jr, 1976. Differential scanning calorimetry studies on coal. 1. Pyrolysis in an inert atmosphere. Fuel, Vol. 55, 63-69.
• Mohalik N.K., Panigrahi D.C., Singh V.K., 2009. Application of Thermal Analyses to Assess Spontaneous Heating of Coal – An Overview. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 98, 507-511.
• Ozbas K.E., Kok M.V., Hicyilmaz C., 2003. DSC study of the combustion properties of Turkish coals. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 71. 849-856.
• Panigrahi D.C., Sahu H.B., 2004. Classification of coal seams with respect to their spontaneous heating susceptibility – a neural network approach. Gelotechnical and Geological Engineering, Vol. 22, 457-476.
• Rai C., D.Q. Tran, 1977. Kinetic models of pyrolysis and hydrogassification of Hannna coal. Fuel, Vol. 59, 603-607.
• Rajeshwar K., 1983. Thermal analysis of coal, oil shales and oil sands. Thermochimca Acta, Vol. 63, 97-112.
• Rosenvold R. J., Dubow J. B., Rajeshwar K., 1982. Thermal Analysis of Ohio Bituminous coals. Thermochimca Acta, Vol. 53, 321-323.