|
водородных связей. Поэтому их взаимодействие осуществляется только за счет дисперсионных сил. В то же время известно, что адсорбция связана с действием сил адгезии. Адсорбенты с неполярными молекулами хорошо адсорбируют аполярные вещества. Отсюда следует, что молекулы метана хорошо сорбируются аполяриыми поверхностями угля. Так как вода является полярным веществом, то неокисленный уголь должен быть аполярным. Чем больше окисляется уголь, тем лучше он будет сорбировать молекулы воды и, тем хуже будет сорбироваться на нем метан. Сорбированный метан может быть вытеснен в том случае, если вытесняющие молекулы хорошо адсорбируются на аполярных поверхностях и имеют теплоту адсорбции больше, чем у метана. В связи с этим можно предположить, что вода не вытесняет сорбированный метан. Для этой цели необходимо, подбирать специальные растворы, содержащие компоненты, активно сорбирующиеся на неокисленном угле. Однако объем пор, по которым фильтруется жидкость, очень мал. Поэтому вытеснение в них сорбированного метана может повысить газоотдачу угля только на 0,2-0,5%. Такое количество вытесненного метана не имеет практического значения. Необходимо применять растворы, обладающие способностью скользить по стенкам пор и трещин и проникать в мелкие поры, вытесняя сорбированный газ. Пленочной фильтрацией обладают растворы поверхностно-активпых веществ. Можно предположить, что теплота смачивания угля растворами находится в прямой зависимости от теплоты адсорбции его молекул. Это предположение базируется на том, что поверхность угля в основном не окислена (природная окисленность для карагандинских углей составляет 7-15%). Поэтому вода и растворы электролитов должны иметь меньшую теплоту смачивания, чем растворы поверхностно-атстивных веществ. Это подтверждено замерами теплоты смачивания. Молекулы воды не могут замещать в сорбционном слое молекулы метана. Однако десорбция газа должна происходить, так как при смачивании угля выделяется определенное количество тепла, которое расходуется на HaipeB системы уголь — вода. Поэтому в лабораторных условиях возможно усиленное газовыделение из угля при смачивании его водой. Такое газо |
дисперсионных сил. В то же время известно, что адсорбция связана с действием сил адгезии. Адсорбенты с неполярными молекулами хорошо адсорбируют аполярные вещества. Отсюда следует, что молекулы метана хорошо сорбируются аполярными поверхностями угля. Так как вода является полярным веществом, то неокисленный уголь должен быть аполярным. Чем больше окисляется уголь, тем лучше он будет сорбировать молекулы воды и, тем хуже будет сорбироваться на нем метан. Сорбированный метан может быть вытеснен в том случае, если вытесняющие молекулы хорошо адсорбируются на аполярных поверхностях и имеют теплоту адсорбции больше, чем у метана. В связи с этим можно предположить, что вода не вытесняет сорбированный метан. Для этой цели необходимо, подбирать специальные растворы, содержащие компоненты, активно сорбирующиеся на неокисленном угле. Однако объем пор, по которым фильтруется жидкость, очень мал. Поэтому вытеснение в них сорбированного метана может повысить газоотдачу угля только на 0,2-0,5%. Такое количество вытесненного метана не имеет практического значения. Необходимо применять растворы, обладающие способностью скользить по стенкам пор и трещин и проникать в мелкие поры, вытесняя сорбированный газ. Пленочной фильтрацией обладают растворы поверхностно-активных веществ. Можно предположить, что теплота смачивания угля растворами находится в прямой зависимости от теплоты адсорбции его молекул. Это предположение базируется на том, что поверхность угля в основном не окислена (природная окисленность для карагандинских углей составляет 715%). Поэтому вода и растворы электролитов должны иметь меньшую теплоту смачивания, чем растворы поверхностно-активных веществ. Это подтверждено замерами теплоты смачивания. Молекулы воды не могут замещать в сорбционном слое молекулы метана. Однако десорбция газа должна происходить, так как при смачивании угля выделяется определенное количество тепла, которое расходуется на нагрев системы уголь — вода. 86 87 Поэтому в лабораторных условиях возможно усиленное газовыделение из угля при смачивании его водой. Такое газовыделение связано не с замещением метана, а с повышением температуры угля. С целью изучения десорбции газа при смачивании угля растворами были проведены лабораторные опыты. В сосуд емкостью 2 дм3 помешали 200 г угля крупностью 1—2 мм. К сосуду подсоединяли резервуар емкостью 0,04 дм^ с испытываемым раствором и подключали шахтный интерферометр ШИ-3. Все соединения были выполнены герметично, т. е. была создана изолированная система. Содержание метана замерялось без отбора проб воздуха. В' результате смачивания происходило перераспределение фаз системы угольвода-воздух, но содержание каждой1 фазы оставалось неизменным. Содержание метана замерялось систематически до установления сорбционного равновесия в сосуде и сразу же после смачивания. Наибольший прирост концентрации метана в сосуде наблюдался при смачивании угля раствором смачивателя ДБ. 'Гак, концентрация метана в сосуде превышала 4%, а при смачивании угля водой и раствором хлористого натрия она не превышала 2%. При смачивании угля раствором смачивателя ДБ прирост температуры составил 3,ЗК, а при смачивании водой и хлористым натрием 2К [44]. Так как зависимость между количеством сорбированного метана и теплотой сорбции изменяется по линейному закону, можно сделать вывод, что концентрация метана в замкнутой системе с постоянным объемом также изменяется в зависимости от температуры по линейному закону. При смачивании угля раствором смачивателя ДБ расчетное значение прироста концентрации метана в сосуде составляет около 3,3%, фактически же он составляет более 4%. Поэтому можно-предполагать, что раствор смачивателя ДБ вытесняет метан из сорбционного слоя путем замещения молекул. Данный вопрос исследовался в шахтных условиях. Расчеты показывают, что прирост температуры массива угля при увлажнении его водой и растворами электролитов может составить не более 0,02К [44]. |