CC BY
47
------------------------------------------------------ © С.А. Эпштейн, 2010
УДК 622: 658.562 С.А. Эпштейн
Обоснование и разработка методов изучения структурных особенностей углей для определения динамики их свойств под влиянием внешних воздействий
Приведены результаты диссертационной работы на соискание ученой степени доктор технических наук по специальности «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр» (25.00.16).
Ключевые слова: структурные особенности углей, динамика и свойства.
Цель работы: обоснование и разработка методов изучения структурнотекстурных и структурно-химических особенностей углей различного генезиса и метаморфизма для определения динамики изменения их свойств в условиях воздействия полей различной физической природы и активных сред.
Идея работы: установление фундаментальных зависимостей между структурными характеристиками углей разных генотипов и их физико-механическими и физико-химическими свойствами в условиях воздействия полей различной физической природы и активных сред на основе представлений о преобразовании органического вещества углей на стадии генезиса.
Научные положения, выводимые на защиту:
1. В рамках существующих базовых представлений невозможно объяснить природу различий механических и физико-химических свойств углей разных месторождений, имеющих идентичный петрографический состав и близкую стадию метаморфизма. Такие различия связаны с ранее не учитываемыми структурными особенностями базового компонента углей, определяющего их основные качественные свойства - гелифицированного на стадии генезиса витринита.
2. Переход от качественных оценок к количественным параметрам, адекватно описывающим структурно-текстурные особенности образцов углей, является основой использующегося для их геолого-промышленной оценки метода определения генетического типа При этом структурно-текстурные особенности углей, заключающиеся в отличии размеров, формы, взаимного расположения и степени разложения фрагментов лигнино-целлюлозных тканей, описываются параметрами, полученными при обработке изображений шлифов методом фликкер-шумовой спектроскопии (ФШС), отражающими меру ступенчатости изменяющейся контрастности и острийность в изменениях контрастности.
3. Физико-механические свойства углей, такие как микрохрупкость, трещиноватость и распределение частиц по классам крупности при механическом разруше-
нии, криогенном и комбинированном воздействии, определяются количественными ФШС-параметрами, отражающими структурно-текстурные особенности углей разных генотипов.
4. Такие характеристики, как количественное соотношение между алифатическими и ароматическими составляющими органического вещества углей, содержание общего и функционального кислорода, а также степень снижения прочности углей при взаимодействии со специфическим сорбатом - диметиформамидом (ДМФА), определяют структурно-химические особенности углей разных генотипов. Использование вышеуказанных характеристик в рамках традиционных и разработанных методов изучения структурно-химических особенностей углей позволяет оценивать изменение их микротвердости и микрохрупкости при тепловых воздействиях, а также характер разрушения при сорбционном деформировании.
5. Характер разрушения при окислении пластовых проб углей разной крупности и количественные показатели образующейся при этом трещиноватости определяются параметрами, отражающими структурно-текстурные особенности витрини-тов разных генотипов. Склонность изометаморфных углей разных генотипов к самовозгоранию зависит от содержания в них кислорода, в первую очередь функционального, а также микропористости.
6. Включение параметров, отражающих структурные особенности витринитов разных генотипов, в номенклатуру качественных характеристик углей позволяет расширить возможности управления качеством добываемого топлива за счет разработки оптимальных условий его термической подготовки и механического измельчения, а также обеспечить комплексное использование углей в процессах получения композиционного водоугольного топлива и совместной переработки с твердыми полимерными отходами.
---------------------------------------------------------- СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
Эпштейн С.А.
1. Эпштейн С.А. Трещинообразование в углях разных генотипов. - Горный информационно-аналитический бюллетень.- 2009.-№9.- С.71-76.
2. Чеглакова Н.С., Соколовская Е.Е., Эпштейн С.А., Савченко Л.И., Белякова О.С. Опыт ОАО «Москокс» по оптимизации состава угольных шихт. - Горный информационноаналитический бюллетень.- 2009.-№9.- С.281-286.
3. Эпштейн С.А. Физико-механические свойства витринитов углей разных генотипов. -Горный информационно-аналитический бюллетень.- 2009.-№8.- С.58-69.
4. Подгаецкий А.В., Бунин И.Ж., Эпштейн С.А. Влияние комбинированной (криогенной и электромагнитной импульсной) обработки на механические свойства углей. - Г орный информационно-аналитический бюллетень.- 2009.-№3.- С. 159-168.
5. Эпштейн С.А., Супруненко О.И., Ржевская С.В., Широчин Д.Л. Классификация и кодификация - гарантия обеспечения качества угольной продукции. - Уголь.-2009.-№1.-С.48-51.
6. Эпштейн С.А., МонгушМ.А., Нестерова В.Г. Методы оценки склонности углей к окислению и самовозгоранию. - Горный информационно-аналитический бюллетень.- 2008.-№12.- С. 211216.
7. Эпштейн С.А., Барабанова О.В., Минаев В.И., Широчин Д.Л. Влияние термообработки на механические и физико-химические свойства углей разных генотипов. - Горный информационноаналитический бюллетень.- 2008.-№5.- С. 371-375.
8. Aipshtein S.A., Beliy A.A., Bunin A. V., Shirochin D.L. Sorption and Deformaion of Coals in The Gas and Liquid Media// Proceeding of International Conference on Coal Science and Technology.
Nottingham, UK, August 28th - 31st 2007.- CD.- 13p. (Эпштейн С.А., Белый А,А,, Бунин А,В, Широчин Д.Л. Сорбция и деформация углей в газовой и жидкой среде)
9. Aipshtein S.A., Minaev V.I. Transformation of Coals at the Heat Treatment// Proceeding of International Conference on Coal Science and Technology. Nottingham, UK, August 28th - 31st 2007.-CD.-University of Nottingham.- CD.-University of Nottingham.- 10p. (Эпштейн С.А., Минаев В.И. Превращения углей при термообработке)
10. Aipshtein S.A., Novikova V.A. Definition of inclination of coals to oxidation by petrographic and structural attributes // Proceeding of International Conference on Coal Science and Technology. Nottingham, UK, August 28th - 31st 2007.- CD.-University of Nottingham.- 8p.(Эпштейн С.А., Новикова В.А. Оценка склонности углей к окислению по петрографическим и структурным признакам)
11. Aipshtein S.A., Suprunenko O.I., Barabanova O.V. Substantial composition and reactivity of coal vitrinites from Donetsk and Kusnetsk basins // Proceeding of International Conference on Coal Science and Technology. Nottingham, UK, August 28th - 31st 2007.- CD.-University of Nottingham.-6p. (Эпштейн С.А., Супруненко О.И., Барабанова О.В. Вещественный состав и реакционная способность витринитов углей Донецкого и Кузнецкого бассейнов)
12. Эпштейн С.А., Барабанова О.В., Минаев В.И., Ж.Вебер, Широчин Д.Л. Влияние обработки углей диметилформамидом на их термическую деструкцию и упругопластические свойства. -Химия твердого топлива.- 2007.- №4.- С.22-29.
13. Эпштейн С.А., Барковская В.А., Горлов Е.Г., Широчин Д.Л. Определение дисперсности композиционных водоугольных топлив. Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИ-АБ).- 200б.-№1.- С.336-339.
14. Aipshtein S.A., Minaev V.I., Shirochin D.L. New coals collection. The first results and prospects// Proceedings of 23rd International Pittsburgh Coal Conference, Pittsburgh, PA, 25-28 September, 2006. - CD. - ISBN#1-8909777-23-3.- 10p. (Эпштейн С.А., Широчин Д.Л., Минаев В.И. Новая коллекция углей. Первые результаты и перспективы)
15. Эпштейн С.А., Барабанова О.В., Малькова В.В., Барковская В.А. Совместная переработка углей с полимерными добавками.- Горный информационно-аналитический бюллетень.-2005.-№11.- с.321-325.
16. Эпштейн С.А., Барабанова О.В., Минаев В.И., Широчин Д.Л. Физико-химические предпосылки регулирования качества углей при термоподготовке.- Горный информационноаналитический бюллетень.-2005.-№7.- С.342-345.
17. Эпштейн С.А., Гагарин С.Г., Минаев В.И., Барабанова О.В. Влияние термообработки каменных углей разной степени восстановленности на сорбцию диметилформамида . - Химия твердого топлива.- 2005.-№5.- С.12-22.
18. Гагарин С.Г., Эпштейн С.А., Барабанова О.В. Кинетика десорбции диметилформамида из разновосстановленных углей. - Химия твердого топлива. - 2005.-№3.- С. 10-21.
19. Эпштейн С.А., Супруненко О.В., Барабанова Л.В. Вещественный состав и реакционная способность витринитов каменных углей разной восстановленности. - Химия твердого топлива. -2005.-№1.- С.22-35.
20. Эпштейн С.А., Супруненко О.В., Барабанова Л.В. Превращения каменных углей при взаимодействии с диметилформамидом. - Химия твердого топлива.- 2004.-№3.- С.21-31.
21. Эпштейн С.А., Худяков Д.С., Горлов Е.Г. Морфологические и термохимические превращения бурого угля при баротермической обработке спиртоводоугольного топлива. - Химия твердого топлива.- 2004.-№2.- С.35-40.
22. Патент 2003128590 Российская федерация, МПК 7 G01N33/22, C10L1/32. Способ определения дисперсности эмульсионных топлив/ С.А.Эпштейн, Е.Г.Горлов.- № 2003128590/04; заявл. 25.09.2003; опубл. 20.03.2005, Бюл.№8, 4с.:ил.
23. Aipshtein S.A., Gorlov E.G., Malkova V. V. The characteristics of high-volatile coals as raw material for coal-water fuels// Proceeding of 12th Int. Conference on Coal Science. Cairns, Australia, 2-б November, 2003.- Vol.14. - P.1-6. (Эпштейн С.А., Горлов Е.Г., Малькова В.В. Характеристики углей как сырья для производства водо-угольного топлива)
24. Aipshtein S.A., Barabanova O.V. Structure and properties of carbonaceous residues after coals and plastics co-pyrolysis// Proceeding of 12th Int. Conference on Coal Science. Cairnce, Australia, 2003.-
. Vol.14. - P.1-5. (Эпштейн С.А., Барабанова О.В. Структура и свойства коксов совместной переработки углей и полимеров)
25. Aipshtein S.A., Suprunenko O.I., Weishauptova Z. Effect of micro porous structure of coals on their swelling in the organic solvents// Proceeding of 11th Int. Conference on Coal Science. San-Francisco, USA, September 3—October 5, 2001.-CD.-NETL.- 5 p. (Эпштейн С.А., Супруненко О.И. Влияние микропористости углей на их набухание в органических растворителях)
26. Aipshtein S.A., Suprunenko O.I., Sakurovs R. Interstructural mobility of coal substances and texture of coke// Proceeding of 11th Int. Conference on Coal Science. San-Francisco, USA, 2001.-. CD.-NETL.- 4 p. (Эпштейн С.А., Супруненко О.И. Межмолекулярная подвижность структуры углей и текстура кокса)
27. Эпштейн С.А., Малькова В.В. Морфологические и термохимические превращения углей после низкотемпературной обработки // Химия угля на рубеже тысячелетий: сб. тр. междунар. науч. конф. и шк.-семинара ЮНЕСКО, Клязьма, 13-15 марта 2000 г. В 2 ч. Ч.1. - М.: МГУ, 2000. -С.11-14.
28. Эпштейн С.А., Супруненко О.И., Зверев И.В. Применение ИМИДЖ-анализа для изучения взаимодействия углей с растворителями// Международная конференция «Химия и природосберегающие технологии использования угля»: Тез.докл., Звенигород, 15-17 февраля, 1999.-С.26-28.
29. Эпштейн С.А., Супруненко О.И. Морфологические изменения углей разных генотипов при набухании в диметилформамиде// 4-й Международный симпозиум «Каталитические и термохимические превращения природных органических полимеров»: Сб.научн.тр., Красноярск, 30 мая-3 июня 2000.- С.306-312.
30. Aipshtein S.A., Suprunenko O.I., Zverev I. V. Swelling of different degree reduction coals in organic solvents// Proceeding of 10th Int. Conference on Coal Science. Prospects or Coal Science in the 21th century.Taiyuan, P.R China, 1999. - V.1.-P.231-235. (Эпштейн С.А., Супруненко О.И., Зверев И.В.Набухание углей разных генотипов в органических растворителях)
31. Aipshtein S.A., Zverev I. V., Dolgova M.O. Structural transformation in coals at the temperature below 0 C. // Proceeding of 10th Int. Conference on Coal Science. Prospects or Coal Science in the 21th century.Taiyuan, P.R. China, 1999. - V.1.-P.53-58. (Эпштейн С.А., Зверев И.В., Долгова М.О. Структурные превращения углей при температурах ниже 0 C)
Работа выполнена в Московском государственном горном университете.
— Коротко об авторе ---------------------------
Эпштейн С.А. - доктор технических наук, Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
