Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы проблемы пространственного строения твердых горючих ископаемых привлекают пристальное внимание специалистов в области химии твердого тела. Это связано, прежде всего, с возможностью решения целого ряда как общетеоретических вопросов современной химии (строение веществ 3 кристаллическом, аморфном и жидкокристаллическом состояниях. формирование надмолекулярных образований, соединения включения и т.д.), так и множества прикладных задач (горные удары, внезапные выбросы угля и газа, самовозгорание угольных пластов, экологические проблемы и т.д.). Однако, развитые в 70-80-х гг. разнообразные теоретические подходы, например, энергетическая концепция выбросов угля и газа, оказались не в состоянии в полной мере ооъяснить ни возникновение выбросоопасной зоны, ки процессы, определяющие предвыбросное состояние угольного массива и угольного вещества в камере выброса.
Со всей очевидностью стало ясно, что углубленное познание строения и принципа химической активности углей всего ряда метаморфизма невозможно без четких представлений о макромолекулярном и надмолекулярном строении вещества угля. Только изучив и сформулировав основные этапы образования твердого тела: макромолекула - надмолекула - макроскопическое твердое тело, можно не только "решать различные задачи при угледобыче, но и разрабатывать качественно новые технологии переработки угля и создавать угольные композиты.
Цель работы заключалась в разработке общей концепции структурно-химических превращений ископаемых углей на всех уровнях, позволяющей определить их химические, физико-химические и
технологические свойства. Поставленная в работе цель включала решение следующих основных задач:
-
Методология и методики физико-химических исследований твердых горючих ископаемых.
-
Макромолекулярное строение ископаемых углей.
-
Образование и совершенствование надмолекулярной организации каменных углей.
-
Структурно-химические превращения з ископаемых углях при их добыче.
-
Структурно-химические превращения в ископаемых углях при их переработке.
Научная новизна исследования состоит в том, что в работе дано обоснование новому направлению в химии твердого тела: структурно-химические превращения ископаемых углей при их добыче и переработке.
Наиболее существенными и принципиально новыми результатами настоящего исследования являются следующие:
разработаны оригинальные методики современных физико-химических исследований твердых горючих ископаемых (Рентгеноструктурный анализ, термография, электронная микроскопия);
проведен детальный анализ макромолекулярного строения ископаемых углей на всех стадиях метаморфизма (почвенная, торфяная, буроугольная, каменноугольная);
впервые доказано существование надмолекулярной организации органического вещества угля;
обоснована принципиально новая геознергокинетическая концепция явления выброса угля и газа;
. - развиты неизвестные ранее подходы к созданию полукоксов улучшенного качества, сорбентов, азотно-гумусовых удобрений
пролонгированного действия, мелиорантов на основе энергетически малоценных углей, отходов угле переработки и химических производств.
Практическая значимость работы состоит в формировании на основе развитой концепции структурно-химических превращений вещества ископаемых углей при их добыче и переработке научно-обоснованного подхода к объяснению явлений выброса угля и газа, самовозгорания; в разработке методик рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, дериватографїга органических веществ природного происхождения; впервые созданы углегуминовые удобрения пролонгированного действия и мелиоранты, внедренные в хозяйствах Тарасовского района Ростовской области; улучшены качества полукокса; решена экологическая проблема утилизации золы-уное тепловых электростанций и ряда химических производств; получены высокоэффективные сорбенты; учебный курс «Химия надмолекулярных соединений)) читается в Ростовском государственном педагогическом университете.
На защиту выносятся следующие основные положения:
результаты исследования и интерпретация макромолекулярного строения гумусовых, веществ и ископаемого угля;
концепция надмолекулярной организации углей всего ряда метаморфизма и динамика структурно-химических превращений вещества угля при образовании выбросоопасной зоны угольного пласта;
особенности макромолекулярного и надмолекулярного строения системы «уголь-флюид» непосредственно в камере выброса и структурно-химическое описание проявления самого выброса угля и газа;
структурно-химические основы создания сорбентов, удобрений, мелиорантов на основе ископаемых углей и углеотходов, улучшение качества полукокса.
Апробация работы. Основные результаты работы представлены и обсуждены на Всесоюзном семинаре по адсорбции и пористости горных пород "1Г"йскопаемых углей (Донецк, Украина, 1975 г); на заседании подсекшш углехимни секции «Проблемы химии» Донецкого научного центра АН УССР (Донецк, Украина 1976 г); на Всесоюзном семинаре по сгруктуре-углей (Донецк, Украина, 1983 г); на Всесоюзном семинаре по физико-химическим исследованиям и о путях комплексного использования минеральной части твердого ископаемого топлива (Донецк, Украина, 1984 г); на I Республиканской конференции «Перспективы использования угля и продуктов его переработки в народном хозяйстве» (Донецк, Украина, 1985г); на региональном семинаре Северо-Кавказского научного центра высшей школы «Рештеноструктурный анализ поликристаллов» (Ростов -на - Дону, 1985г); на Школе - семинаре по применению физико-химических методов исследования и анализа углей (Свердловск, 1986 г); на V совещании по химии и технологии твердого топлива (Москвз, 1988 г); на международном совещании «Структура и химическое использование углей» (София, Болгария, 1988 г); на II Всесоюзном семинаре «Структура твердых горючих ископаемых» (Донецк, Украина, 1989 г); на Республиканской научно-технической конференции «Интенсивное земледелие и охрана окружающей среды» (Волгоград, 1989 г); на научно-технической конференции «Повышение эффективности использования водных ресурсов» (Новочеркасск, 1989 г); на научных семинарах программы «Уголь-выброс» (Ростов - на - Дону, 1992-1997 гг.); на научно-практических конференциях РГПУ (Ростов - на - Дону, 1997-2000 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликована одна монография, 24 статьи, 11 тезисов и докладов, 4 авторских свидетельства и 1 патент.
Работа выполнялась в рамках целевой научно-технической программы «Уголь выброс» (1992-1997 гг.) и планами НИР Ростовского Государственного педагогического университета на 1997-2000 гг.
Объем работы. Диссертация состоит из 5 разделов, в которых излагаются основные результаты исследований. Работа изложена на 275 страницах, содержит 50 таблиц и 50 рисунков. Список цитируемой литературы включает 211 наименований.
Личное участие автора. Автору принадлежит замысел и формулировка задачи исследования, разработка методологии и методик физико-химических методов исследования твердых горючих ископаемых, постановка и проведение экспериментов, анализ и интерпретация полученных результатов.
