1.3 Көмірлерді әртүрлі еріткіштермен өңдеу. Көмірдің еруі.

Кө мірлердің молекулалық қ ұ рылымын айқ ындайтын қ асиеттерінің бірі – олардың ә ртү рлі типтегі еріткіштерге ә сері. Метаморфизм дә режесі мен тү рі ә ралуан кө мірлер біршама тө мен температурада ісінетіндіктен, олардан ә ртү рлі ө німдерді бө ліп алуғ а болады.

Табиғ аты бойынша кө мірдің ісінуі мен еруі – бір-біріне ө те жақ ын процесс. Еріткіштің кө мірде еруі салдарынан кө мірдің ісінуі жү реді. Тә жірибе нә тижелері кө мірдің ісіну поцесі қ айтымды процесс екенін кө рсетіп отыр [28]. Ісіну процесі еріткіш молекуласы мен кө мірдің органикалық массасының (КОМ) аралығ ында молекула аралық байланыстардың тү зілуі салдарынан жү реді.

Еріткіштің қ айнау температурасында экстракциялау горный воск, лигнит пен шымтезек алу ү шін жү ргізілгендігі [31-33] ә дебиеттерде келтірілген. Ол ү шін кө мірді белгілі бір мө лшерге дейін (0, 5-6 мм) ұ нтақ тап, массалық қ атынастары 1: 5 болатын кө мір мен еріткішті араластырып, еріткіштің қ айнау температруасы мен белгілі бір қ ысымда экстракциялау процесінің кинетикасы зерттелген.

Неғ ұ рлым жұ мсақ жағ дайларда кө мірден бірнеше ондағ ан пайызғ а дейін органикалық заттарды экстракциялауғ а болады [34]. Мысалы, ұ шқ ыш заттардың шығ ымы 42 % қ ұ райтын кө мірдің органикалық массасының 24 % экстракциялау жү ргізілген.

Экстракт қ ұ рамы мен мө лшері кө мірдің қ ұ рылымдық -химиялық кө рсеткіштеріне жә не қ олданылатын еріткіштің физикалық -химиялық қ асиеттеріне тә уелді болады. Мысалы, 40 еріткіш зерттеліп, ең жоғ ары экстракт

шығ ымы еріткіш ретінде антрацен майын қ олданғ анда, тө мен шығ ым хинолинді жә не парафиндерді қ олданғ анда байқ алғ ан.

Кө мірлердің ісінуі мен еруі кө мір қ асиеттері мен қ олданылатын еріткіштердің қ асиеттеріне байланысты болады. Кө мірдің органикалық массасы макромолекуласының қ озғ алғ ыштығ ы оның қ ұ рылымы мен молекула аралық байланыстарғ а тә уелді. Қ озғ алғ ыш макромолекула ішкі конформациялық ө згерістерге бейім келіп, кө мірдің ісінуі мен еруіне ық пал етеді. Сондық тан метаморфизм қ атарында кө мірлердің ісінуі мен еруін кө мірдің органикалық массасының элементтік, заттық қ ұ рамының ө згеруіне тә уелді қ арастыру қ ажет. Кө мірдің органикалық массасының тығ ыздығ ы аз болса, соғ ұ рлым еріткіш молекуласының енуі жоғ ары болады [35].

Кө мірлердің петрографиялық қ ұ рамына қ арай да экстракт қ ұ рамы ерекшеленеді. Мысалы, инертиниттен алынатын экстракт қ ұ рамында дибензофуран туындылары кө п болса, витринит пен инертиниттен бифенил мен аценафтен туындылары бө лініп алынғ ан.

Экстракт шығ ымына маң ызы бар параметрдің бірі – температура. Неғ ұ рлым жұ мсақ жағ дайдағ ы экстракциялау механизмі жоғ ары температурада (t=400÷ 450°С) экстракциялау механизмінен ө згеше болады. Жұ мсақ жағ дайларда экстракциялау кезінде еріткіш кө мірдің органикалық массасының молекула аралық байланыстармен байланысқ ан бө лігін ғ ана еріте алады. Жоғ ары температуралы экстракциялау кезінде деструктивті процестер жү ріп, алынатын ө німдердің тұ рақ тануы кө мірдің органикалық массасының диспропорциялану салдарынан бө лінетн сутекпен немесе егер еріткіш сутек доноры болса, еріткіштен бө лінетін сутекпен жү реді.

Бұ дан, кө мір молекуласын қ ұ рылымы мен қ асиеті ә ртү рлі қ осылыстардың агломераты ретінде қ арастырып, жеке қ осылыстарғ а қ арағ анда еріу механизмі анағ ұ рлым кү рделі жү реді деп қ арастыру қ ажет.

Кө мірдің еру жағ дайларын зерттеу органикалық химияның, оның ішінде кө мір химиясының теориялық жә не практикалық тұ рғ ыда маң ызы зор тарауының бірі болып табылады.

Қ атты жаң ғ ыш кендерге атмосфералық қ ысым жағ дайында ә ртү рлі органикалық еріткіштермен ә сер ету арқ ылы оларды жартылай ерітуге болады. Температураны жоғ арлатқ ан сайын еритін заттардың мө лшері арта тү седі де, еріткіштің қ айнау температурасына жеткенде максимал мө лшерді кө рсетеді.

Қ атты жаң ғ ыш кендерге ә ртү рлі еріткіштердің ә серін зерттеу ерітіндіге ө тетін еріген заттардың мө лшері еріткіш пен қ атты отынның қ ұ рамына, физикалық, химиялық қ асиеттеріне, еру жағ дайлары мен қ атты отынның кө мірлену дә режесіне тә уелді болатындығ ын кө рсеткен.

Осы уақ ытқ а дейін зерттелген органикалық еріткіштерді мынадай негізгі топтарғ а бө ліп қ арастыруғ а болады:

1. Бейтарап еріткіштер, олағ а жататындар:

a) май қ атарындағ ы кө мірсутектер;

b) ароматты кө мірсутектер – бензол, толуол, нафталин;

c) қ ұ рамында оттек бар қ осылыстар – эфир, спирт;

d) қ ұ рамында хлор бар қ осылыстар – хлороформ, тө рт хлорлы кө міртек;

e) қ ұ рамында кү кірт бар қ осылыстар – кү кіртті кө міртек;

2. Аралас еріткіштер, мысалы, антрацен майы;

3. Негіздік қ асиет кө рсететін еріткіштер, оларғ а қ ұ рамында азот бар қ осылыстар жатады (неғ ұ рлым кө п зерттелгендері пиридин, анилин и хинолин);

4. Қ ышқ ылдық қ асиет кө рсететін еріткіштер, мысалы, фенол.

Аталғ ан еріткіштерден ең кө п зерттелгендері бензол, пиридин, фенол, нафталин жә не антрацен майы. Қ алғ ан еріткіштер оң ша кө п зерттелмеген. Қ атты отын ү шін еритін зат мө лшері еріткіштің қ айнау температурасын арттрғ ан сайын артып, еріткіштің қ айнау температурасына жеткенде ең кө п шығ ымды кө рсетеді. Егер экстракциялау процесін еріткіш буының қ ысымында немесе сутек қ ысымында жү ргізсе, онда бұ л шығ ымды одан да жоғ ары арттыруғ а болады.

Бұ л жағ дайда кө мірден еритін заттардың мө лшерін біршама арттырып, қ ысым жағ дайында экстракциялау арқ ылы кө мірдің органикалық массасының 70-90 % ерітуге болады.

Атмосфералық қ ысым жағ дайында бейтарап тө менгі температурада қ айнайтын еріткіштермен (эфир, спирт) экстракциялау біршама мө лшерде еритін заттардың шығ ымын береді.

Ә ртү рлі қ атты отын тү рлерін бензолмен экстракциялау арқ ылы шығ ымы ә ртү рлі битум алуғ а мү мкіндік береді.

Тө менгі температурада қ айнайтын еріткіштермен: хлороформ, тө рт хлорлы кө міртек, ацетонмен экстракциялау шығ ымы ә ртү рлі битум алуғ а мү мкіндік береді.

Бензолғ а қ арағ анда жақ сы еріткіш ретінде спирт пен бензол қ оспасы саналады. Бұ л қ оспа кө мегімен біршама мө лшерде шығ ымы жоғ ары ө німдер алуғ а болады.

Толуолмен кө мірден шығ ымы орташа органикалық заттарды бө ліп алуғ а болады.

Кө мірді тетралинмен экстракциялау, тетралиннің қ айнау температурасы жағ дайында процесс ө те жақ ыс жү ретінін кө рсеткен. Қ ысым жағ дайын қ олданып процесті жү ргізгенде экстракциялау ө німдерінің шығ ымы біршама артқ ан.

Негіздік қ асиет кө рсететін еріткіштерді: пиридин, анилин жә не хинолинді қ олданып экстракциялау процесін жү ргізгенде, қ атты отынның органикалық бө лігінің 10-40 % ерітуге қ ол жеткізілген.

Жоғ ары қ ысым жағ дайында экстракциялау кезінде кө мірдің еруі жоқ сы жү реді. Кө мір мен еріткіш табиғ атына, экстракциялау жағ дайына байланысты кө мірдің органикалық массасын толығ ымен ерітуге қ ол жеткізуге болады.

Қ ысым қ олданып экстракциялауда кө мірдің органикалық массасының айырылу температурасын ескерудің маң ызы зор. Экстракциялау температурасы кө мір затының айырылу температурасына жуық не одан тө мен болуы қ ажет.

Ә ртү рлі температурада кө мір затының айырылу температурасына жуық не одан тө мен жағ дайда жү йелі сатылы экстракциялауды қ олдану арқ ылы ә ртү рлі ерімейтін кө мір қ алдық тары бө лініп алынғ ан жә не кө мірді экстракциялаудың қ олайлы температурасы (390-405 ⁰С) анық талғ ан. Бұ л температурадан жоғ ары қ алдық кө мірдің органикалық затының айырылуы жү ретіндіктен еритін заттардың шығ ымы тө мендеген. Қ оң ыр кө мірлер тас кө мірге қ арағ анда жең іл жә не толық еритіндіктерін кө рсеткен. Бұ ның себебін тас кө мірлерді экстракциялаудан кейінгі қ алдық кө мір қ ұ рамы жоғ ары молекулалы заттардан қ ұ ралатындық тан, осы жағ дайда бұ л қ осылыстарды еритін кү йге ауыстыру мү мкіндігі қ иындайтындығ ымен тү сіндіруге болады.

Қ оң ыр кө мірлерді экстракциялау арқ ылы М. Варман [36] кө мір қ ұ рамынан кө п мө лшерде н- жә не изоалкандарды, циклоалкандарды, алкилбензолды, нафталинді, конденсирленген ароматты компоненттерді бө ліп алғ ан. Негізгі оттекті қ осылыстарды бензофуран, дибензофуран, дифенилді эфирлер қ ұ рағ ан.

Тас кө мір мен лигнит қ ұ рамынан петролейн эфирі мен бензолды қ олдану арқ ылы экстракциялауды жү ргізіп, [37]-жұ мыс авторлары экстракт ө німдерінде кө міртек-кө міртек жә не жай кө піршелі байланыстармен байланысқ ан полисақ иналы ароматты жү йелердің болатынын анық тағ ан.

Австралиялық кө мірлерді зерттеу арқ ылы Р. Дюрье жә не басқ алары [38] пиридин мен хлороформ экстрактісінің сұ йық ө німдерінде 50 % дейін алифатты сутек ароматты сақ инамен байланысқ ан алкильді орынбасу-шылардың қ ұ рамына кіретінін дә лелдеген.

М. Столарский мен басқ алары [39] қ оң ыр жә не тас кө мірлерді толуолмен экстракциялау арқ ылы, қ оң ыр кө мірлердің экстракт қ ұ рамы сутектің кө п мө лшерімен сипатталынатындығ ын анық тады. Тас кө мірлерден алынғ ан экстракт қ ұ рамына кіретін сутектің 77 % ароматты жү йелерде болатыны дә лелденген. Ароматты жү йелердегі сақ ина саны 5-6 қ ұ рағ ан.

С. Хлопов пен басқ алары [40] Будаговск кен орыны кө мірін гексанмен, ацетонмен, дифенилформамидпен экстракциялау арқ ылы гексанмен алынғ ан экстракт қ ұ рамы негізінен қ анық қ ан алифатты қ ұ рылымдармен сипатталынатындығ ын анық тағ ан. Ацетонмен алынғ ан экстракт қ ұ рамында оттектің кө п мө лшері болатыны кө рсетілген. Дифенилформамидпен алынғ ан экстракт қ ұ рамының ерекшелігі ароматты қ ұ рылымдардың кө бірек болуында.

Сонымен, кө мірді экстракциялау бойынша жү ргізілген ә деби деректер мә ліметтері, кө мірді экстракциялау арқ ылы алынатын сұ йық ө німдердің қ ұ рамы кө мір кен орыны мен еріткіштің табиғ атына қ арай ерекшеленетіндігін кө рсетіп отыр.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒