Люминесцентный анализ - Шлезингер М.А.
Скачать (прямая ссылка):
УГЛИ и кокс
285
2. Угли и кокс
Для угольных бассейнов характерно наличие так называемых зон выветривания угольных пластов. Угли в зоне выветривания подвергаются изменениям, в результате которых их технологические свойства ухудшаются. В частности, для коксующихся углей наблюдается ухудшение (вплоть до полной потери) спекаёмости. В связи с этим при разведках угля и подборе углей для коксования большое значение приобретают быстрые методы оценки физико-химических свойств угля, позволяющие отнести его к определенному классу и определить степень окисленности. Большинство применяемых для этой цели методов весьма трудоемки, требуют сложной аппаратуры и пригодны только в стационарных условиях; это привело к развитию работ по определению качества углей люминесцентными методами. Возможность использования их обусловлена здесь тем, что процесс окисления углей связан с изменением состава и свойств содержащихся в них веществ, в том числе и битумов. В зависимости от степени окисленности углей изменяется интенсивность и характер люминесценции растворов битумов, получаемых путем экстракции, причем эти изменения различны для разных типов углей.
В сообщениях, посвященных люминесценции битумов каменных углей, приводятся результаты практического применения люминесцентного анализа в этой области [19, 20]. Собиняковой [21] приведены данные о люминесценции хлороформенных вытяжек из углей, на основании которых автор делает вывод, что количество растворимых битумов, извлекаемых хлороформом, уменьшается при увеличении метаморфизма угля.
Дальнейшие работы [22] показали, что концентрация битумов в вытяжках из различно метаморфизированных углей изменяется; она максимальна у жирных углей. Исследования люминесценции битумных вытяжек производились как непосредственно в растворах бензола или смесях бензола и четыреххлористого углерода, так и капиллярным методом на полосках фильтровальной бумаги. На основании проделанной работы авторы считают возможным применение люминесцентного анализа для быстрого определения свойств ряда каменных углей. Отмечается, что люминесцентные методы исследования необходимо дополнять определением обычных петрографических признаков. При условии использования петрографических признаков и данных о цвете люминесценции битумов можно, по утверждению авторов, определять стадию метаморфизма, спе-каемость и марку угля.
Работы по определению степени окисленности углей были продолжены Меньшиковым и Розмановой [23]. На основании измерений интенсивности люминесценции спиртовых и бензольных вытяжек из углей с разной степенью окисленности авторы считают возможным использовать люминесцентный метод для контроля процесса окисления углей в период хранения.
Собинякова [24] применила капиллярный люминесцентный метод (ср. гл. V, стр. 60) для определения степени метаморфизованности и окисленности углей. Проведенные наблюдения позволили установить следующие изменения экстрагируемых компонентов углей при изменении степени их метаморфизма и окисленности:
1. При увеличении степени метаморфизма углей увеличивается содержание битумов и наблюдается их утяжеление; верхняя зона на фильтровальной бумаге люминесцирует коричневым цветом, ширина ее увеличивается, а высота подъема снижается, усиливается потемнение цвета люми
,286 ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ НЕДР ЗЕМЛИ [ГЛ. XV
несценции до верхней полосы. У коксовых углей битумы наиболее утяжелены; высота подъема люминесцирующих компонентов наименьшая, наблюдается наиболее темный цвет люминесценции. С дальнейшим повышением карбонизации с переходом от коксовых к тощим углям молекулярные веса битумов уменьшаются. Цвет люминесцирующей верхней полосы изменяется от коричневого до оранжевого, а высота ее подъема возрастает.
2. В пределах углей одной марки блестящие типы содержат больше асфальтенов, чем полублестящие и матовые. Окраска верхней полосы приобретает оранжевый цвет.
3. При увеличении степени окисленности содержание асфальтенов: в углях падает. У окисленных углей, дающих порошкообразный кокс, люминесцирует только верхняя полоса; цвет свечения - желтый. Угли, дающие спекающийся сплавленный кокс, обладают коричневой люминесценцией в верхней зоне и обнаруживают люминесценцию до верхней полосы.
Установленная люминесцентными наблюдениями зависимость спекающей способности углей от степени полимеризации битумов подтверждена автором испытаниями, проведенными параллельно с использованием других методов.
Люминесцентный анализ используется также для определения трещиноватости кокса. Наличие в коксе внутренних трещин ведет к снижению его механической прочности.
В связи с этим выявилась необходимость разработки специального метода обнаружения внутренних, скрытых трещин и микротрещин, незаметных при обычном визуальном осмотре кусков кокса. Такой метод был разработан в Институте горючих ископаемых АН СССР [25]; он сводится к следующему: высушенный кусок кокса погружают на 20-30 минут в концентрированный раствор антрацена, который через поры в коксе проникает внутрь и откладывается в скрытых трещинах. Пропитанный раствором кокс высушивается в течение нескольких часов. При наблюдении в ультрафиолетовом свете отдельностей, образующихся при разрушении целого куска кокса, ясно видны стенки трещин; можно зарисовать схему их расположения и определить, в какой мере они участвуют в разрушении кокса.
