Tytuł pozycji:
Analiza sorpcji gazów współistniejących w atmosferze kopalnianej
W pracy przedstawiono chłonności sorpcyjne węgli kamiennych w stosunku do gazów obecnych w atmosferze kopalnianej: ditlenku węgla, etanu, etylenu, propanu, propylenu, acetylenu, tlenku węgla i wodoru. Badania sorpcyjne wykonano metodą objętościową w temperaturze 298 K, zbliżonej do rzeczywistych warunków panujących in situ, dla 4 próbek węgli kamiennych pobranych z eksploatowanych pokładów węglowych. Badane węgle w największej ilości sorbują ditlenek węgla i acetylen. W nieco mniejszej ilości etylen i propylen. Dosyć duża sorpcja węglowodorów nienasyconych jest wynikiem m.in. oddziaływania elektronów p podwójnego (potrójnego) wiązania występującego między atomami węgla w cząsteczkach tych związków z centrami energetycznymi powierzchni węgli. Pozostałe gazy są sorbowane w mniejszych ilościach. Ilości zaadsorbowanych węglowodorów nasyconych: etanu i propanu są niewielkie, co związane jest prawdopodobnie z adsorpcyjnym mechanizmem pochłaniania tych sorbatów przez węgle kamienne. Gazy sorbowane w najmniejszej ilości to wodór i tlenek węgla, ich wartości sorpcji są kilkadziesiąt razy mniejsze w stosunku do sorbowanego w największej ilości ditlenku węgla. Na podstawie zebranych danych wykazano, że objętości sorbowanych gazów ściśle wiążą się z porowatością węgli oraz ich stopniem metamorfizmu. W analizowanej populacji prób największą chłonnością sorpcyjną charakteryzują się węgle niskouwęglone o mniejszej refleksyjności witrynitu i podwyższonej porowatości. Proces sorpcji węglowodorów nienasyconych: etylenu, propylenu i acetylenu może wpływać na zmniejszenie stężenia tych gazów w atmosferze kopalnianej, a tym samym na prawidłowość oceny zjawiska samozagrzewania.
This paper presents the sorption capacities of hard coals in relation to gases present in the mine atmosphere: carbon dioxide, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, carbon monoxide and hydrogen. Tests on sorption were performed on 4 samples of hard coals collected from exploitable coal seams, applying the volumetric method at 298 K, close to the actual temperature in situ. The coals examined, sorb mostly carbon dioxide and acetylene. Ethylne and propylene are sorbed in sligtly smaller amounts. Quite large sorption of the unsaturated hydrocarbons results from i.e. interactions of π electrons in the double (triple) bond between carbon atoms in molecules of these compounds with energetic centers of the coal surface. Other gases are less sorbed. The amounts of the sorbed saturated hydrocarbons: ethane and propane are small, which is probably related to the adsorption mechanism of their sorption by hard coals. Hydrogen and carbon monoxide are sorbed in the smallest amounts, the values of their sorption being dozen times smaller than those of the mostly sorbed carbon dioxide. On the basis of the obtained results, it was shown that the volumes of the sorbed gases are closely related to porosity of coals and their metamorphism degree. The highest sorption capacity possess low-rank coals having the lowest vitrinite reflectance and elevated porosity. The process of sorption of unsaturated hydrocarbons: ethene, propene and acetylene can lead to the reduction in concentration of those gases in the mine atmosphere and thus may affect correctness of the self-heating phenomenon assessment.
Publikację zrealizowano w ramach badań statutowych GIG nr 11220255
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.
