fizykochemiczne właściwości powierzchniowe węgli kamiennych

JERZY SABLIK
FIZYKOCHEMICZNE
WŁAŚCIWOŚCI POWIERZCHNIOWE
WĘGLI KAMIENNYCH
Główny Instytut Górnictwa
Katowice 2007
Spis treści
Wprowadzenie ........................................................................................................................... 5
Rozdział 1.
Chemiczna i fizyczna geneza struktury powierzchni węgli kamiennych .............................. 7
1.1. Dyspersyjny i polarny charakter oddziaływań na powierzchni węgla ..................... 11
Rozdział 2.
Powierzchnia właściwa węgli kamiennych ............................................................................ 13
2.1. Powierzchnia właściwa zewnętrzna węgla .............................................................. 13
2.2. Powierzchnia właściwa wewnętrzna węgla ............................................................. 16
2.2.1. Oznaczanie na podstawie ciepła zwilżania ................................................... 16
2.2.2. Badania metodami adsorpcyjnymi ............................................................... 18
2.2.3. Oznaczanie metodą adsorpcji z roztworu ..................................................... 22
2.2.4. Metoda porozymetru rtęciowego .................................................................. 23
Rozdział 3.
Badania powierzchni węgli metodą pomiaru granicznego kąta zwilżania ......................... 26
3.1. Graniczny kąt zwilżania .......................................................................................... 26
3.2. Histereza granicznego kąta zwilżania ...................................................................... 28
3.3. Metody pomiaru granicznego kąta zwilżania .......................................................... 29
3.4. Wyniki pomiarów granicznego kąta zwilżania węgla ............................................. 32
3.4.1. Obliczanie granicznego kąta zwilżania węgla wodą na podstawie
fizykochemicznych charakterystyk jego powierzchni .................................. 36
3.5. Graniczny kąt zwilżania w zastosowaniach naukowo-technicznych ....................... 38
Rozdział 4.
Elektrokinetyczna charakterystyka powierzchni węgla ....................................................... 43
4.1. Podwójna warstwa elektryczna ................................................................................ 43
4.2. Zjawiska elektrokinetyczne i potencjał elektrokinetyczny ...................................... 44
4.2.1. Elektroforeza ................................................................................................ 44
4.2.2. Elektroosmoza .............................................................................................. 45
4.2.3. Potencjał przepływu ..................................................................................... 47
4.2.4. Potencjał sedymentacji ................................................................................. 48
4.3. Charakterystyka potencjału elektrokinetycznego węgli........................................... 48
4.3.1. Charakterystyka elektrokinetyczna polskich węgli ...................................... 53
4.4. Obliczanie potencjału elektrokinetycznego węgli na podstawie ich składu
chemicznego ............................................................................................................ 57
4.5. Wykorzystanie wiedzy o właściwościach elektrokinetycznych węgla .................... 58
Rozdział 5.
Badania powierzchni węgli metodą pomiaru sił odrywu ziarna
od pęcherzyka powietrza ......................................................................................................... 63
5.1. Charakterystyka sił adhezji ziarna mineralnego i pęcherzyka powietrza................. 63
5.2. Bezpośredni pomiar sił odrywu ziaren od pęcherzyków powietrza ......................... 65
5.3. Wyniki badań i obliczeń sił odrywu ziaren węgli od pęcherzyków powietrza ........ 67
Rozdział 6.
Optyczne właściwości powierzchni węgli. Zdolność odbicia światła ................................... 74
6.1. Metoda pomiaru refleksyjności węgla ..................................................................... 74
6.2. Refleksyjność składników petrograficznych węgla ................................................. 76
3
6.3. Refleksyjność witrynitu jako wskaźnik uwęglenia substancji węglowej................. 80
6.4. Energetyczna charakterystyka powierzchni węgla i refleksyjność witrynitu .......... 82
Rozdział 7.
Charakterystyka powierzchni węgla metodą frakcjonowanej flotacji
powierzchniowej ...................................................................................................................... 85
7.1. Opis metody............................................................................................................. 85
7.2. Podstawy teoretyczne metody ................................................................................. 86
7.3. Charakterystyka energetyczna powierzchni węgla metodą frakcjonowanej
flotacji powierzchniowej ......................................................................................... 90
7.3.1. Napięcia powierzchniowe zwilżania polskich węgli .................................... 92
7.4. Zmiany napięcia powierzchniowego zwilżania węgli w wyniku działania
substancji chemicznych ........................................................................................... 97
7.5. Niejednorodność energetyczna powierzchni w zbiorze drobnych ziaren
węglowych ............................................................................................................. 100
7.6. Napięcie powierzchniowe zwilżania jako parametr o znaczeniu praktycznym ..... 101
Rozdział 8.
Ziarna o powierzchniach hydrofilowych w zbiorach drobnych ziaren węglowych ......... 108
8.1. Zależności między napięciem powierzchniowym zwilżania a granicznym
kątem zwilżania ..................................................................................................... 108
8.2. Graniczne kąty zwilżania węgli w zbiorze drobnych ziaren węglowych .............. 111
8.3. Wyznaczanie zawartości ziaren o powierzchniach hydrofilowych w zbiorach
bardzo drobnych ziaren węglowych ...................................................................... 112
8.4. Zawartość ziaren o powierzchniach hydrofilowych w drobnouziarnionych
węglach o różnym stopniu uwęglenia .................................................................... 113
8.5. Hydrofobizacja ziaren węgla o powierzchniach hydrofilowych działaniem
odczynników chemicznych .................................................................................... 114
8.6. Zawartość ziaren hydrofilowych w produktach wzbogacania jako podstawa
oceny technologii ................................................................................................... 118
Literatura..……………………………………………………...11, 24, 41, 60, 72, 83, 105, 121
4