Моделювання дифузії метану в викопному вугіллі з використанням полімерного покриття активованого вугілля

• Дата: 2018
• Автори: Васильковський, В.О., Чеснокова, О.В.
• Формат: Стаття
• Мова: Ukrainian
• Опубліковано: Інститут фізики гірничих процесів НАН України 2018
• Назва видання: Физико-технические проблемы горного производства
• Теми: Физика угля и горных пород
• Онлайн доступ: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/161916
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Моделювання дифузії метану в викопному вугіллі з використанням полімерного покриття активованого вугілля / В.О. Васильковський, О.В. Чеснокова // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2018. — Вип. 20. — С. 20-31. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Мета досліджень полягає в отриманні і зіставленні експериментальної інформації про механізми транспорту метану в твердих вуглеводнях для розуміння природи зміни сорбційної кінетики в метаморфічному ряду вугілля. Методика досліджень. Експериментальною базою для дослідження служили отримані нами дані про кінетику десорбції метану з зразків активованого вугілля покритих полімерною плівкою і кам'яного вугілля низької метаморфизації марки «Д». Процес формування плівки на активному вугіллі контролювали по ширині спектра ядерного магнітного резонансу на протонах ¹Н. Методика експерименту включала підготовку зразків активного вугілля з полімерною плівкою на поверхні, а також подрібнення кам'яного вугілля до фракції 0,2-0,25 мм і насичення всіх зразків метаном при температурі 300 К в контейнері високого тиску (3 МПа) протягом 10 діб. При подальшій десорбції газ заповнював посудину відомого об'єму. Реєстрація та візуальне спостереження кінетики заповнення посудини відбувалося в режимі реального часу з інтервалом 0,65 с. Результати дослідження. Для обробки експериментальних результатів застосований метод аналізу, заснований на уявленні про характерний час десорбції. Отримано інформацію про значення величин коефіцієнта ефективної дифузії Dеф метану в полімерній плівці покриття і у кам'яному вугіллі. Виявлено, що в полімері величина Dеф ≈10⁻¹⁵ м²/с, а в кам'яному вугіллі ≈ 6∙10⁻¹⁴ м²/с. Такі величини Dеф дають підставу вважати, що транспорт метану в полімерній плівці і блоках вугілля відбувається у вигляді твердотільної дифузії через аморфну речовину. Наукова новизна. Висловлено припущення, що з ростом метаморфизації проникність блоків і роль системи пор повинна зростати. Практична значимість. В рамках дифузійно-фільтраційної моделі для опису десорбції запропонований вид інтерполяційної функції. Дана фізична інтерпретація складових функції і її параметрів. Показано, що в наближенні «двочасової» функції можна пояснити характер трансформації кінетичних параметрів при зміні розміру шматка вугілля.