Исследование микроструктуры твердых остатков торфорудных композиций Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

- ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

1977

Том 300

исследование микроструктуры твердых остатков торфорудных композиций

Н. Г. АНТОНОВ, В. П. ЗАРЮТО

(Представлена научно-методическим семинаром органических кафедр химико-технологического факультета)

Изменение атомной структуры торфов при взаимодействии с окислителями в процессах горения, газификации, активации и других технически важных процессах оказывает существенное влияние как на кинетику этих процессов, так и на свойства твердого остатка.

Процессы образования структуры кокса из торфа изучены недостаточно. Данных з литературе по образованию многоядерной аромати-ческей--сгруктуры торфококсов мало [1—2]. В результате рентгенографического исследования процесса обуглероживания торфа авторы работы [2] сделали вывод, что этот процесс характеризуется образованием и последующим ростом плоских гексагональных сеток атомов углерода, подобных атомному монослою графита. Образование и рост ¡углеродных сеток может быть количественно прослежено на рентгенограммах по возникновению и последующему росту интенсивности интерференционных полос 100 и 110. Процесс же взаимной ориентации и роста пакетов из сеток, протекающий одновременно с процессом их роста, отмечается на рентгенограммах полосой 002.

Исследование процесса ориентации и роста пакетов сеток углерода торфорудных композиций при нагревании проводилось по полосе 002. Для этого торфяные и торфорудные формовки из верхового торфа (Ас —4,85%, 1/г —85,93%, 52,30%, Нг —6,43%, —2,43%, степень разложения 20—25%) и окиси железа с содержанием Ре203 в торфорудных материалах 33,14% на сухое вещество подвергались термообработке в лабораторной шахтной печи со скоростью нагрева 5°/мин и часовой выдержкой в конце интервала коксования. После термообработки образцы дробились и обеззоливались по методике Радмахера [3].

Исследование областей когерентного рассеяния рентгеновских лучей углеродом твердого остатка проводилось на ¡установке ДРОН-1, анод медный, напряжение на аноде 30 кв, ток анода 20 ма. Определение величины областей когерентного рассеяния и полуширины максимумов интерференции проводилось по [4]. В качестве эталона для определения инструментальной полуширины пиков интерференции использовались кристаллы отожженной №С1.

Полученные данные (табл. 1, рис. 1, 2) указывают на то, что исходный торф имеет элементы кристаллической структуры, интерференционные максимумы которой на рентгенограммах имеют размытую форму и малую интенсивность. Это указывает на то, что обла-

Таблиц ,а !

Структурные параметры твердых остатков термообработки ТПМ и торфа

Образец Температура обработки, ° С й, А /, мм В, рад СОБ 0тах о ¿с, А Примечание

Торф • исходный 3,422,1—3,39 23 16,15 15,7 0,9738 90

400 — — — — — <20

800 — — — — — < 20

1000 3,4906—3,4686 39 27,80 27,5 0,9750 51,5

12100 3,3890—3,3,937 208 21,40 20,95 0,9739 67,5 ^аС! ~ = 3,88-10 3 рад

ТПМ исходный 3,422.1-тЗ,39 23 16,15 15,7 0,9738 90

800 — следы следы — — ~ 20

1000 3,3986—3,3866 170 21,3 20,9,3 0,9737 68 ю1б

!}00 3,3913—3,3704 176 14.1 13,52 0,9736

сти когерентного рассеяния не имеют постоянных параметров кристаллической решетки, количество их невелико и их размер чуть больше

20 А.

При термообработке торфяных и торфорудных материалов до 400—600°С наблюдается исчезновение интерференционных максимумов, что, по-видимому, связано с разрушением и дроблением пакетов сеток на более мелкие. Дальнейшее повышение температуры (выше 800°С)

25 26

20, ipad

Рис. 1. Рентгенограммы торфа. 1 — исходный торф, М-1:1; 2 — 4<00° С, VI-1:1; 3 — 800° С, М-1:1; 4 — Ю0'0° С, М-1:2; 5—1200° С, М-1:2

Рис. 2. Рентгенограммы ТПМ. 1 —ис-шдный, М-1:1; 2 — 800° С, М-1:2; 3 ] 000° С, М-1:2; 4 — 1200° С, М-1:2

способствует упорядочению и росту областей когерентного рассеяния, причем окислы железа до исследованных температур (1200°С) способствуют образованию кристаллической структуры углерода. Так, если при температуре 1000°С кристаллиты торфа без добавок Fe203 имеют

о о

средний размер порядка 51,5 А, то с добавками 68 А и при 1200°С

о

соответственно 67,5 и 104,5 А.

1. Р1зучено изменение микроструктуры углерода торфорудных композиций.

2. Введение окислов железа способствует образованию кристаллической структуры углерода.

ЛИТЕРАТУРА

1. Riley, Н. Blayden, а. j. Gibson. Proceed. of Conference on Ultrafine Structure of Coals and Coke, BCURA, London, 1944, p. 176.

2. В. E. Раковск'ий, Ф. А. Каганович, E. А. Новичков а. Химия-пиро~ генных процессов. М*шск, Изд-во АН БССР, 1959.

3. W. Radmacher, Р. М о h г h а u е г. «Brennstoff-Chemie», 36, № 15—16, 1955.

4. Я. С. Уманский. Рентгенография металлов и полупроводников. М., Металлургия, 1969.