Окисление, выветривание и самовозгорание твердых горючих ископаемых в процессе залегания
Информация - Геодезия и Геология
Другие материалы по предмету Геодезия и Геология
Тема: Окисление, выветривание и самовозгорание ТГИ в процессе залегания
Содержание
1. Окисление, самовозгорание и выветривание твердых горючих ископаемых
.1 Естественное окисление и выветривание. Методы борьбы с самоокислением и самовозгоранием
. Изменение свойств ТГИ при естественном окислении и выветривании
. Свойства кокса как металлургического топлива
.1 Физические и физико-механические свойства
.2 Механическая прочность
.3 Крупность и ситовый состав
.4 Химические и физико-химические свойства
Литература
1.Окисление, самовозгорание и выветривание твердых горючих ископаемых
Различные виды твердого топлива в той или иной степени реагируют с кислородом и другими окислителями в зависимости от их свойств и молекулярной структуры. Изучение процессов окисления углей и полученных при этом продуктов является одним из направлений исследования молекулярного строения твердого топлива. Кроме того, окисление углей и изменение их свойств при хранении в естественных условиях имеет большое практическое значение.
Очень важно знать механизмы окислительного выветривания и торможения процесса окисления углей для борьбы с окислением, самонагреванием и самовозгоранием углей при хранении.
1.1Естественное окисление и выветривание. Методы борьбы с самоокислением и самовозгоранием
На основании исследований взаимодействия различных углей с кислородом воздуха в естественных условиях Веселовский предложил принципиальную схему протекания этих процессов. Когда угли находятся в соприкосновении с воздухом при невысоких температурах (20-25 С), в течение некоторого времени в них не обнаруживаются видимые результаты протекания процессов окисления. В этот период, называемый скрытой подготовкой, протекают медленные окислительные процессы и выделенное тепло успевает рассеяться, ввиду того что температура углей практически остается постоянной. Активация углей, однако, в этом периоде создает условия для дальнейшего протекания окисления, и поэтому их температура в следующий период самонагревания начинает повышаться. Если выделенное тепло не отводится, повышение температуры усиливается, что сопровождается ускорением взаимодействия угля с кислородом, а следовательно, еще большим нагреванием. Наступает момент, когда угли самовозгораются. Если в период самонагревания обеспечить отвод тепла, угли будут постепенно охлаждаться, а процесс окисления перейдет в стадию выветривания. Продолжительность каждого из рассмотренных процессов зависит прежде всего от природы, состава и свойств углей. Клинкмюллер установил, что бурые угли, содержащие 25% кислорода, самовозгораются при 200С, а каменные, содержащие около 7% кислорода,- при более высокой температуре - 300С. Большое значение имеют и условия, при которых происходит окисление: начальная температура, отвод тепла, дисперсность угля, наличие катализаторов, количество кислорода и пр.
Крым исследовал процессы естественного окисления 100 различных проб каменных углей (от тощих до длиннопламенных), сложенных кучами высотой 1,5 м, длиной 12 м и с шириной нижнего основания 4 м. Температура, начав повышаться в первые дни, через определенный период достигает максимального значения, задерживается на короткое время на этом уровне и затем снижается с большей или меньшей скоростью. В некоторых углях период скрытой подготовки достигает 65 дней. Иногда могут быть два максимума в повышении температуры (рис 1.1.2).
По склонности к окислению при хранении угли делятся на четыре группы:
а) наиболее устойчивые - все антрациты, за исключением мелких классов (0-15 мм);
б) устойчивые - мелкие классы антрацитов, тощие донецкие и кузнецкие угли, жирные печорские угли и др.;
в) среднеустойчивые - большинство газовых и длиннопламенных углей;
г) неустойчивые - большинство длиннопламенных и все бурые угли.
Срок хранения углей в зависимости от их окисляемости - от 8 до 24 месяцев. Большое значение имеют размеры штабеля, особенно его ширина. Воздух может проникать на глубину 1-1,5 м от поверхности. Штабели должны быть достаточно широкими, чтобы внешний, подвергающийся окислению слой составлял небольшую часть по отношению ко всей складированной массе угля.
Естественное выветривание углей в верхних пластах и при их хранении после добычи имеет большое практическое значение. Под выветриванием понимают совокупность всех изменений, происходящих в углях под влиянием атмосферных условий. При механическом выветривании, которое является результатом температурных изменений и механической деятельности воды и ветра, изменяются физические свойства углей (уменьшение блеска, распад кусков и пр.). Химическое (окислительное) выветривание связано с изменением химических и физических свойств угля под действием кислорода воздуха.
Кровля угольного пласта может быть более или менее пористой, растрескавшейся или плотной. Через нее проникают кислород воздуха, грунтовые и атмосферные воды, переносящие кислород и другие агенты, которые окисляют уголь в естественных условиях. Зона, в границах которой устанавливается окисление углей, называется зоной выветривания. Она может достичь довольно большой глубины (50-100 м). Окислители, вызывающие выветривание, проникают в угольный пласт по трещинам и др?/p>