Закономерности формирования надмолекулярной структуры в процессе метаморфизма углей и технологии получения высокообуглероженных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, доктор химических наук в форме науч. докл. Скрипченко, Геннадий Борисович

• Скрипченко, Геннадий Борисович
• доктор химических наук в форме науч. докл.
• 1998

Заключение диссертации по теме «Химия и технология топлив и специальных продуктов», Скрипченко, Геннадий Борисович

ВЫВОДЫ.

Изложенные в научном докладе материалы позволяют сделать следующие выводы и рекомендации теоретического и прикладного характера.

1. Установлены общие закономерности процесса надмолекулярного упорядочения высокообуглероженных природных и синтетических материалов (угли, пеки, коксы, термоантрациты, сажи, пирографиты, стеклоуглерод, углеродные волокна), отражающие фазовых превращения, изменения свойств и открывающие новые технологические подходы при переработке углей и создании углеродных материалов. Охарактеризованы параметры надмолекулярной структуры и взаимосвязи между ними.

2. Предложен и обоснован для всех материалов единый принцип анализа преобразований надмолекулярной структуры - как результат двух последовательных фазовых переходов: от аморфной к промежуточной мезофазной и далее к трехмерой структуре графита. Выявлены условия их протекания, а также стимулирующие и тормозящие факторы.

3. Разработана новая концепция гетерогенного межмолекулярного упорядочения углей в процессе метаморфизма, которая объясняет характер изменения свойств (набухаемость, прочность, показатели деструкции и спекаемости, выход жидких продуктов и др.) и позволяет лучше оценить и реализовать их химический и технологический потенциал.

4. Показано определяющее влияние инертинитовых компонентов на преобразование надмолекулярной структуры тощих углей и антрацитов при нагреве и формирование свойств термоантрацитов, на этой базе разработаны научные основы дифференцированного использования фюзинитовых углей в производстве электродной продукции. Петрографически неоднородные угли предложено рассматривать как природные композиционные материалы, в которых неоднородность не нивелируется при ВТО.

5. Определены закономерности формирования зародышей мезофазы с тур-бостратной структурой из маточной аморфной фазы на углях, нефтяных и каменноугольных пеках, продуктах термообработки различных смол, влияние этого процесса на появление вторичных надмолекулярных структур, термические преобразования, взаимосвязи с фазовыми переходами. Предложена новая модель надмолекулярного строения мезофазных пеков, объясняющая разнообразие их свойств и преобразования.

6. Установлены закономерности зарождения и развития углеродной структуры в изотропной и ориентированной твердой матрице. Уточнено влияние различных факторов надмолекулярной структуры исходного на формирование структуры и свойств углеродного полимера и методы управления этим влиянием на различных стадиях термического воздействия. Определены пути стабилизации текстуры в процессе формирования ароматических зародышей в твердой матрице в высокоориентированных ПАН и ГЦ волокнах, на этой основе разработаны новые показатели контроля процессов на стадии термостабилизации.

7. Выделены и охарактеризованы основные общие стадии межмолекулярного и ориентационного упорядочения в углеродных волокнах на основе ПАН и ГЦ при карбонизации и ВТО, особенности формирования их физико-механических и реакционных свойств. Впервые установлена взаимосвязь между ростом размеров слоев вдоль и поперек оси волокна и их межмолекулярным упорядочением.

8. Впервые проведена систематизация и дано общее аналитическое описание текстур в углях и различных углеродных материалах. Определены и проверены пути управления степенью предпочтительной ориентации, взаимосвязи ее со свойствами и дифференцированное влияние на процесс межмолекулярного упорядочения.

9. Разработаны научные основы совершенствования ряда технологий: получение транспортабельного энергетического топлива и взрывобезопасная сушка углей; гидрогенизация углей с использованием у-активации; дифференцированное использование фюзинитовых тощих углей и антрацитов при производстве электродной продукции; оптимизация производства УВМ на основе ПАН и ГЦ и получение углеродного войлока.

Основные публикации по содержанию диссертации, изложенной в виде научного доклада:

1. Скрипченко Г.Б., Касаточкин В.И. Исследование механизма гомогенной и гетерогенной графитации.// Сб. Структурная химия углерода и углей. М. Наука: 1969. С. 67-77.

2. Скрипченко Г.Б., Григорьева З.В., Хренкова Т.М. и др. Преобразования графита в процессе диспергирования.// Там - же. С. 78 - 87.

3. Скрипченко Г.Б. Об аппроксимации кривой распределения текстуры углегра-фитовых материалов.//Физика и химия обработки материалов. 1970. №3. С. 149 -150.

4. Плуталова JI.A., Скрипченко Г.Б., Григоренко Л.П. Влияние давления на структуру графитовых материалов в процессе интенсивного изнашивания.// Физико - химическая механика материалов. 1970. №1. С. 49 - 54.

5. Плуталова Л.А.,Скрипченко Г.Б. Изменение структуры графитового материала в процессе трения.// Сб. О природе трения твердых тел. Минск. Наука и техника: 1971. С. 236 - 240.

6. Стрижова Л.Е., Сюняев З.И.,Скрипченко Г.Б., Касаточкин В.И.Влияние серы на процесс структурирования нефтяного кокса замедленного коксования.// ХТТ. 1971. №2. С. 143- 146.

7. Плуталова Л.А., Скрипченко Г.Б. Высокопрочные углеродные материалы.// Проблемы прочности. 1971. № 11. С. 75 - 79. (Обзор).

8. Еремин И.В., Симкин А.Б., Скрипченко Г.Б. Изменение текстуры антрацитов при метаморфизме.//ХТТ. 1975. №4. С. 43 - 48.

9. Скрипченко Г.Б., Огульник Р.Л. Методы измерения текстуры пирографи-тов.//Заводская лаборатория. 1975. Т. 41. №2 .С. 190 - 193.

10. Еремин И.В., Иванов В.П., Симкин А.Б., Скрипченко Г.Б. и др. Оценка свойств антрацитов и их изменений в процессе получения электродного термо-антрацита.//Сб.Совершенствование технологии и улучшение качества электродной продукции. Челябинск: 1975. С. 141 -145.

11. Давыдова Ж.А., Недошивин Ю.Н., Сухов В.А., Скрипченко Г.Б. и др. Химические реакции парамагнитных центров каменноугольного пека и продуктов гидрогенизации каменных углей.//ХТТ. 1976. №1. С. 100-105.

12. Луковников А.Ф., Скрипченко Г.Б. Суринова С.И. Физико-химические свойства термоугля.//Сб. Химия и переработка топлив. Тр. ИГИ. М. Недра: 1976. Т. 31. №1. С. 18-30. (Обзор).

13. Яресько Т.Д., Скрипченко Г.Б. Применение дифференциальной ИК - спект-рос копии к изучению углей.//ХТТ. 1977. №1. С. 72 - 74.

14. Скрипченко Г.Б., Еремин И.В., Иванов В.П., Симкин А.Б. Термоантрациты как сырье для производства электродных и углеграфитовых материалов.// ХТТ. 1977. №3. С. 35-42.

15. Яресько Т.Д., Смуткина З.С., Щелкунова Т.Ф., Скрипченко Г.Б. Исследование кинетики термического декарбоксидирования бурого угля.//ХТТ. 1977. №6. С.17- 23.

16. Ларина Н.К., Миессерова O.K., Скрипченко Г.Б. Применение ИК-спектрос-копии для рассчета структурных параметров бурых углей и продуктов их термической обработки.//ХТТ. 1978. №2. С. 42 - 50.

17. Еремин И.В., Жарова М.Н., Скрипченко Г.Б. Вещественный состав, структура и свойства ископаемых углей в связи с их переработкой в жидкое и газообразное топливо.//ХТТ. 1978. №4. С. 22 - 28.

18. Карабасов Ю.С.,Чижикова В.М., Скрипченко Г.Б. О структуре некоторых заменителей коксовой мелочи.// ХТТ. 1978. №3. С. 35 - 40.

19. Скрипченко Г.Б., Ларина Н.К., НедошивинЮ.Н. Применние физико- хи-ми-ческих методов к исследованию углей и их превращений. //Сб. Теория и практика подготовки углей. Киев. Наукова Думка: 1978. №7. С. 59 - 67.

20. Еремин И.В., Иванов В.П., Симкин А.Б., Скрипченко Г.Б., и др. Формирование структуры и свойств термоантрацитов в процессе термической обработки тощих углей и антрацитов раличной степени метаморфизма.//Сб. Химия и переработка топлив. Тр. ИГИ. М. ИОТТ: 1978. Т. 32. С. 69 - 79.

21. Смуткина З.С., Фролова Н.В., Добровольский H.H., Скрипченко Г.Б. Применение метода дериватографии для оценки активности по отношению к кислороду воздуха бурого угля и продуктов его переработки.//ХТТ. 1979. №3. С. 17-20.

22. Гуняев Г.М., Тимофеева С.Д., Казаков М.Е., Скрипченко Г.Б. и др. Превращение некоторых связующих в процессе высокотемпературной обработ-КИ.//ХТТ. 1979. №3. С. 28- 32.

23. Лигачева 1л.А., Костиков В .И., Скрипченко Г.Б. Влияние нейтронного облучения на структуру и свойства углеродных волокон.//ХТТ. 1979. №4. С. 14 -18.

24. Егорова Т.Ф., Клинкова В.В., Скрипченко Г.Б. и др. Кинетика структурных преобразований и реакционная способность продуктов термообработки Ирши-Бородинского угля.//ХТТ. 1982. №2. С. 67 - 72.

25. Skripchenko G.B. Aspects of Coal Structure and Reactivity.//Proc. Intern. Conf. on Coal Sei. Pittsburgh. 1983. P. 296 - 299.

26. Скрипченко Г.Б., Ларина H.K., Луковников А.Ф. Современные тенденции в исследовании структуры углей.//ХТТ. 1984. №5. С. 3 - 11.

27. Скрипченко Г.Б. Межмолекулярная упорядоченность в ископаемых уг-лях.//ХТТ. 1984. №6. С. 18 - 26.

28. Скрипченко Г.Б., Ларина Н.К. Структура углей.//Сб. Развитие углехимии за 50 лет. М. Недра: 1984. С. 35-51.

29. Рогайлин М.И., Скрипченко Г.Б., Иванов В.П. Углеграфитовые материа-лы.//Там-же. С. 171 -184.

30. Скрипченко Г.Б., Смуткина З.С., Секриеру В.И., Рыбаков С.И. Особен-ности структуры твердых продуктов гидрогенизации бурого угля Ирши-Бородинского месторождения.//ХТТ. 1985. №2. С. 63 - 67.

31. Скрипченко Г.Б., Миессерова O.K. Графостатистический анализ углей и угольных продуктов.//ХТТ. 1986. №1. С. 48 - 52.

32. Гагарин С.Г., Скрипченко Г.Б. Совремееные представления о химической структуре углей.//ХТТ. 1986. №3. С. 3 -14.

33. Недошивин Ю.Н., Скрипченко Г.Б., Луковников А.Ф. Поведение парамагнитных центров в процессе пиролиза бурого угля.//ХТТ. 1986. №3. С. 32 - 35.

34. Кричко А.А., Скрипченко Г.Б. , Ларина Н.К. Некоторые вопросы структуры углей и жидких продуктов гидрогенизации в мягких условиях.//ХТТ. 1986. №4. С. 3-11.

35. Скрипченко Г.Б., Ларина Н.К., Секриеру В.И. Действие облучения на тяжелые нефтяные и угольные продукты.//ХТТ. 1986. №4. С. 55 - 59.

36. Третьякова Е.П., Балыкин В.П., Скрипченко Г.Б. и др. Взаимодействие антрацитов различных петрографических типов со связующим. //ХТТ. 1987. №2 С. 112-117.

37. Скрипченко Г.Б., Хренникова О.В., Рыбаков С.Н. Некоторые особенности набухания углей.//ХТТ. 1987. № 5. С. 23 - 28.

38. Скрипченко Г.Б., Секриеру В.И., Клинкова В.В. и др. Влияние у - излучения на структуру и реакционные свойства 63'рых углей.//ХТТ. 1988. №4. С. 68-73.

39.Третьякова Е.П., Жиянгулова Ф.Г., Балыкин В.П., Горбанева Л.В., Шапошникова В.А., Скрипченко Г.Б. Влияние термической обработки антрацитов на свойства пеко-антрацитовых композиций и изделий. //ХТТ. 1988. №6. С. 121 - 127.

40. Скрипченко Г.Б., Володина Н.В., Рыбаков С.Н. и др. Особенности термического разложения спекающих добавок нефтяного и угольного происхожде-ния и формирование кристаллической структуры при их термообработке.//Сб. Комплексная переработка углей. Тр. ИГИ. М. ИОТТ: 1988. С. 103 - 107.

41. Скрипченко Г.Б. Структура углеродных волокон.//Химические волокна. 1991. №3. С. 26 - 29.

42. Skripchenko G .В. Structure and Texture of Carbon Fibres.//Proc. First Moscow Intern. Conf. of Compos. Materials. Elsevier. L.-N.Y.: 1991. P. 259 - 261.

43. Skripchenko G.B., Zvyagintseva E.V., Smutkina Z.S. Carbon Fibre Reaktiviti and Surface Activity.//ibbid. P. 264 - 267.

44. Скрипченко Г.Б., Секриеру В.И., Смуткина З.С. Термическая деструкция модифицированных бурых углей.//Сб. Проблемы катализа в углехимии. Киев, Нау-кова думка: 1992. С. 159 - 169.

45. Skripchenko G.B., Sekriyeru V.I., Smutkina Z.S. Stages of Brown and Black Coal Pyrolysis in Non-Isothermal Heating.//Proc. Intern. Conf. on Coal Sie., Banff, Can. 1993. P. 183- 186.

46. Skripchenko G.B., Golovin G.S., Nedoshivin Yu.N. et al. Effect of H-Donor Solvent on Brown Coal Activity .//ibbid. P. 520 - 524.

47. Нешин Ю.И., Скрипченко Г.Б., Цвениашвили В.Ж. и др. Исследование горючести, рентгеновских и поверхностных характеристик коксов до и после взаимодействия с диоксидом углерода.//Кокс и химия. 1993. №2. С.28 - 30.

48. Козлова И.В., Скрипченко Г.Б., Головин Г.С. Изменение межмолекулярной упорядоченности углей под влиянием растворителей. //ХТТ, 1993. №6. С. 21-26. 49. Скрипченко Г.Б., Козлова И.В. Экспериментальный и теоретический анализ преобразования структуры углей в процессе метаморфизма.//ХТТ. 1994. №3.

50. Скрипченко Г.Б. Предпочтительная ориентация в углеродных волокнах.// ХТТ. 1994. №3. С. 73 - 82.

51. Скрипченко Г.Б. Стадия окислительной термостабилизации в формировании структуры углеродных волокон на основе полиакриионитрила.//ХТТ. 1994. №4-5. С. 148- 153.

52. Скрипченко Г.Б. Формирование структуры углеродных волокон на основе полиакрилонитрила на стадии карбонизации и высокотемпературной обра-ботки.//ХТТ. 1994. № 4 - 5. С. 154 - 158.

53. Скрипченко Г.Б. Надмолекулярная организация в углях и продуктах их термической обработки.//ХТТ. 1994. №6. С. 16 - 27.

54. Скрипченко Г.Б. Межмолекулярное и ориентационное упорядочение в углях и углеродных материалах как определяющий фактор их технологических и физико-химических свойств.//РХЖ. 1994. Т. 38. № 5. С. 27 - 35.

55. Скрипченко Г.Б., Рубан В.А., Лопатин B.JI. и др. Скоростной нагрев углей: способы реализации, влияние на структуру и свойства продуктов, направления применения.//ХТТ. 1995. №2. С. 12 -17.

56. Skripchenko G.B., Golovin G.S., Sekriyeru V.I. Effect of Gamma-Radiation on Structure, Reactiviti and the Process of Liquefaction of Brown Coals.//Proc. Intern. Conf. on Coal Sie. Span. 1995. P. 1379-1382.

57. Скрипченко Г.Б., Никифоров Д.В. Преобразование молекулярной структуры углей в процессе метаморфизма и изменение их теплофизических характери-стик.//ХТТ. 1996. №3. С. 31 - 44.

58. Golovin G.S., Ruban V.A., Skripchenko G.B. et al. Rapid Heating in Vortex Chambers for Drying and Thermal Processing of Coals . // Proc. XX Intern. Mineral Processing Congress, Germany. 1997. V 4. P. 27 - 31.

59. Патент РФ - реш. о выд. № 96114335/25. Способ получения энергетического топлива из угля.// Г.С. Головин, В.А.Рубан, Г.Б. Скрипченко и др. Приоритет от

60. Патент РФ- реш. о выд. № 96114334/25. Способ сушки продуктов обогаще-ния.//Г.С. Головин, В.А.Рубан, Г.Б. Скрипченко и др. Приоритет от 21.02.97.

С. 19 - 26.

26.02.97.