Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni do badań węgli i materiałów węglowych

Strójwąs A.

Karbo

|

2016

|

Nr 3-4

48--56

PL

Celem niniejszej pracy było podsumowanie aktualnego stanu wiedzy na temat wykorzystania spektroskopii w podczerwieni do badania węgli i materiałów węglowych. Spektroskopia w podczerwieni jest jedną z najbardziej przydatnych metod stosowanych w analizie instrumentalnej do badań węgli i materiałów węglowych. Pozwala w sposób nieniszczący badać strukturę chemiczną charakteryzowanych obiektów. Metoda ta daje możliwość wykazania obecności struktur węglowodorowych (aromatycznych i alifatycznych) i ugrupowań heteroatomowych (głównie tlenowych) jak również wykrywania obecności minerałów. Obecnie jest jedną z najskuteczniejszych technik umożliwiających scharakteryzowanie węgla, a tym samym jest niezwykle ważna przy opracowaniu procedur przetwarzania węgla (spalania, produkcji koksu itp.). Omówiono trzy techniki spektroskopii IR: technikę odbicia rozproszonego DRIFT – Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy, technikę spektroskopii fotoakustycznej PAS – Photoacoustic Spectroscopy oraz technikę osłabionego całkowitego odbicia ATR – Attenuated Total Reflectance. W pracy szczególną uwagę zwrócono na zmiany zachodzące w trakcie procesów uwęglenia i pirolizy. Przedstawione powyżej wyniki badań wskazują, że ugrupowania występujące w organicznej masie węgli mogą zasadniczo wpływać na ich właściwości. Dlatego też analiza przebiegu zmian zawartości tych ugrupowań przy wykorzystaniu spektroskopii w podczerwieni może przyczynić się do dokładniejszego poznania przemian strukturalnych zachodzących podczas procesów takich jak piroliza czy uwęglenie.

EN

The aim of this work was to summarize the current knowledge on the use of infrared spectroscopy to study coals and coal materials. Infrared spectroscopy is one of the most useful methods of instrumental analysis used in research on coals and coal materials. It allows non-destructively to study the chemical structure of the characterized objects. This method provides a possibility to reveal the presence of hydrocarbon structures (aromatic and aliphatic) and heteroatomic functions (mainly oxygenated), as well as to detect the presence of minerals. Currently it is one of the most powerful techniques for coal characterization and thus it is of paramount importance in the elaboration of various procedures of coal processing (combustion, coke production processes, etc.). Three techniques of IR spectroscopy have been discussed: DRIFT – Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy, PAS – Photoacoustic Spectroscopy and ATR – Attenuated Total Reflectance. In this work special attention has been paid to the changes occurring during coalification and pyrolysis. The above presented results of the studies suggest that the moieties occurring in the organic mass of coals can fundamentally affect their properties. Therefore the analysis of the course of changes in the content of these moieties using infrared spectroscopy can contribute to a more thorough understanding of the structural changes occurring during the processes like coal pyrolysis or coalification.

2

Zastosowanie dyfrakcji rentgenowskiej do badań struktury uporządkowanej węgli

Strójwąs A.

Karbo

|

2014

|

Nr 2

63--69

PL

Celem pracy było podsumowanie dotychczasowej wiedzy dotyczącej zastosowania dyfrakcji rentgenowskiej w badaniach struktury węgli i materiałów węglowych. W artykule przedstawiono krótki przegląd prac dotyczących struktury węgli z wykorzystaniem techniki XRD począwszy od pionierskich prac polegających na wizualnych porównaniach rentgenogramów węgla i grafitu, aż do prac w których wykorzystano skomplikowane metody obliczeniowe oraz najnowocześniejszą aparaturę badawczą jaka jest obecnie dostępna na rynku. Zwrócono uwagę na kontrowersje związane z zastosowaniem radialnej funkcji dystrybucji (RDF) w badaniach struktury węgla. Przeanalizowano zmiany strukturalne zachodzące w organicznej substancji węglowej podczas uwęglenia oraz w procesie pirolizy. Uwzględniono zmiany parametru d 002 (odległość międzypłaszczyznowa), charakteryzującego stopień wewnątrzkrystalitowego uporządkowania, jak również parametrów La (średnia średnica) i Lc (średnia wysokość), które dostarczają informacji o wymiarach krystaliów. Stwierdzono, że zmiany strukturalne zachodzące w organicznej masie węgli podczas pirolizy nie zostały jednoznacznie wyjaśnione. W literaturze opisane są sprzeczne wnioski, co do przebiegu zmian zachodzących w organicznej substancji węglowej podczas pirolizy. Zaistniałe niejednoznaczności mogą być wynikiem zarówno różnic w stosowanej metodyce badań, jak również różnic w budowie wyjściowej badanych próbek.

EN

Aim of this study was to summarize the current knowledge on the use of X-ray diffraction studies the structure of coals and carbonaceous materials. The article presents a brief overview of the work on the structure of coals using XRD techniques ranging from the pioneering work involving the visual comparisons of X-ray coal and graphite, to work which uses a complex calculation methods and cutting-edge research equipment which is currently available on the market. Attention was drawn to the controversy associated with the use of the radial distribution function (RDF) in studies of coal structure. Analysis of structural changes in organic carbonaceous material during coalification and pyrolysis was conducted. Special attention is paid to structural changes in the organic carbonaceous material in the process of coal rank and pyrolysis. Includes changes to the parameter characterizing the degree of intracrystalline order d002 (interplanar distances), as well as the parameters of La (average diameter) and Lc (average height), which provide information about the sizes of crystallites.It was found that that the structural changes in the organic coal mass during pyrolysis is not clearly elucidated. Described in the literature are conflicting conclusions as to the course of the changes in the organic substance of coal during pyrolysis. Occurred ambiguity may be due to both differences in applied research methodology, as well as differences in the construction of the initial test samples.

3

Wpływ odpadów petrochemicznych na mechanizm koksowania węgli o różnym stopniu uwęglenia

Zubkowa W., Strójwąs A., Preżdo W., Ryncarz A.

Karbo

|

2008

|

Nr spec.

36-46

PL

Przeprowadzono laboratoryjne próby koksowania trzech węgli różnych typów (typ 34.2, 35.2A oraz 37.1) z dodatkiem 2 % odpadów pochodzenia petrochemicznego w postaci emulsji, w celu wyjaśnienia mechanizmu ich wpływu na przebieg procesu koksowania. W trakcie ogrzewania wsadu oznaczano zarówno ciśnienie wewnątrzwarstwowe, jak i budowę warstwy plastycznej. Zbadano również zmiany objętości wsadu podczas karbonizacji. Ogrzewanie prowadzono do osiągnięcia we wsadzie po gorącej stronie temperatury 850°C. Odpowiadało to temperaturze 200°C z jego zimnej strony. Po ochłodzeniu skarbonizowany wsad preparowano z wydzieleniem warstw, odpowiadających podstawowym stadiom procesu koksowania. Warstwy te zbadano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) w celu oznaczenia zmian stopnia pęcznienia, struktury porowatej, jak również tekstury powierzchni wydętych ziaren i materiału ścianek porów. Obserwowano również zmiany porowatości i tekstury ścianek porów otrzymanych karbonizatów podczas transformacji wsadu od stanu plastycznego do koksu. Badania wykazały większe uplastycznienie ziaren wszystkich badanych węgli pod wpływem dodatków petrochemicznych. Stwierdzono, iż wprowadzenie substancji petrochemicznych do węgla typ 34.2 zasadniczo nie zmienia przebiegu zmian jego objętości lecz sprzyja tworzeniu się bardziej stabilnej tekstury materiału ścianek porów koksu otrzymanego z tego węgla. Koksowanie odpadów w mieszankach z węglami typu 35.2A oraz 37.1 sprzyja zwiększeniu gęstości i zwartości otrzymywanego karbonizatu, jednak w koksach z węgla ortokoksowego powoduje powstawanie tekstury materiału ścianek porów o mniejszej spójności.

EN

Three coals of different type, 34.2, 35.2A, and 37.1, were carbonized with waste of petrochemical origin added as emulsion in amount of 2 % to show the mechanism of their influence on the carbonization process. The investigation was held in a coking laboratory oven with one side vertical heating under X-raying. During heating, the internal pressure was measured by the compensatory method, and the structure of plastic layer was determined by penetration of the charge with a needle thermoelement. The changes in volume were determined according to movement of the markers placed in the charge and fixed on the X-ray pictures. The charge underwent heating till it reached the temperature of 850°C at the hot side and 200°C at the cold side. After cooling, the carbonized charge was prepared with separation of the layers according to basic stages of the cokemaking process. Separated layers were investigated with an electric scanning microscope (SEM) to determine the changes in swelling rate, surface texture of swollen grains, and the material texture of pore walls. The changes in porosity and pore walls texture of the carbonizates obtained during transformation of the charge from the plastic stage to coke were also monitored. The investigation showed a greater plasticization in grains of all coals considered according to the influence of petrochemical additives. It is stated that the introduction of petrochemical substances into the charge of coal 34.2 does not considerably influence the process of changes in volume but does favour the formation of a more stable texture of pore walls material in coke from this coal. Carbonization of waste mixed up with coals of types 35.2A and 37.1 favours the increase in density and amount of the compact residues obtained; however, it influences the formation of pore walls material of a lower cohesion in orthocoking coals.