Structural Features of Coals and Their Proneness to Spontaneous Combustion

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents the results of an assessment of the influence of coals’ structural features on their proneness to spontaneous combustion. 15 samples of hard coals and anthracite from different deposits of the Russian Federation were used as objects of of study. Based on the deconvolution of coal vitrinite raman spectra, a structural index characterizing the ratio between amorphous and crystallite forms of carbon compounds has been identified. It is noted that this index differs significantly for coals with a close stage of metamorphism. For the studied coals, the activity was determined for two types of cites that are differing in the rate of deactivation when interacting with ozone. The activity of cites of the first type (with a higher deactivation rate when interacting with ozone) grows with an increase in the proportion of crystalline carbon in the coals’ vitrinite, and the activity of cites of the second type (with a low rate of deactivation) generally decreases. The kinetic parameters of the combustion of coals (ignition temperature and activation energy) were estimated according to their thermogravimetric analysis in the air environment. It is shown that with an increase in the proportion of amorphous carbon compounds in vitrinite of coals, both the ignition temperature and the activation energy of coal combustion decrease, which altogether leads to an increase of a risk of spontaneous combustion.

About the authors

E. L. Kossovich

National University of Science and Technology “MISIS”

Author for correspondence.
Email: e.kossovich@misis.ru
Moscow, 119049 Russia

S. A. Epstein

National University of Science and Technology “MISIS”

Email: apshtein@yandex.ru
Moscow, 119049 Russia

N. N. Kondratev

National University of Science and Technology “MISIS”

Email: kondratev.nurgun@gmail.com
Moscow, 119049 Russia

V. G. Nesterova

National University of Science and Technology “MISIS”

Email: malako3@mail.ru
Moscow, 119049 Russia

N. N. Dobryakova

National University of Science and Technology “MISIS”

Email: w.dobryakova@gmail.com
Moscow, 119049 Russia

References

  1. Веселовский В.С., Алексеева Н.Д., Виноградова Л.П., Орлеанская Г.Л., Терпогосова Е.А. Самовозгорание промышленных материалов. М.: Наука, 1964. 246 с.
  2. Beamish B.B., Barakat M.A., George J.D.S. // Thermochimica Acta. 2000. V. 362. № 1–2. P. 79. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(00)00588-8
  3. Qi X., Xin H., Wang D., Qi G. // Thermochimica Acta. 2013. V. 571. P. 21. https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.08.008
  4. Beamish B.B., Barakat M.A., St. George J.D. // International Journal of Coal Geology. 2001. V. 45. № 2–3. P. 217. https://doi.org/10.1016/S0166-5162(00)00034-3
  5. Epshtein S.A., Gavrilova D.I., Kossovich E.L., Adamtsevich A.O. // Gornyi Zhurnal. 2016. № 7. P. 100. https://doi.org/10.17580/gzh.2016.07.22
  6. Smith M.A., Glasser D. // Fuel. 2005. V. 84. № 9. P. 1161. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2004.12.005
  7. Takarada T., Tamai Y., Tomita A. // Fuel. 1985. V. 64. № 10. P. 1438. https://doi.org/10.1016/0016-2361(85)90347-3
  8. Zhang Y., Wu J., Chang L., Wang J., Li Z. // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2013. V. 26. № 6. P. 1221. https://doi.org/10.1016/j.jlp.2013.05.008
  9. Phillips J., Xia B., Menéndez J.A. // Thermochimica Acta. 1998. V. 312. № 1–2. P. 87. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(97)00442-5
  10. Методика оценки склонности шахтопластов угля к самовозгоранию (введена в действие Приказом Минтопэнерго России от 29.04.1998 № 151) // Госгортехнадзор России, 1997.
  11. Li B., Zhang H., Sheng C. // Clean Coal Technology and Sustainable Development – Proceedings of the 8th International Symposium on Coal Combustion, 2015. Singapore: Springer Singapore, 2016. № 212029. P. 553. https://doi.org/10.1007/978-981-10-2023-0_75
  12. Zhang Y., Wang J., Xue S., Wu Y., Li Z., Chang L. // Korean Journal of Chemical Engineering. 2016. V. 33. № 3. P. 862. https://doi.org/10.1007/s11814-015-0230-8
  13. Epshtein S.A., Kossovich E.L., Kaminskii V.A., Durov N.M., Dobryakova N.N. // Fuel. 2017. V. 199. P. 145. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.02.084
  14. Avila C., Wu T., Lester E. // Energy & Fuels. 2014. V. 28. № 3. P. 1765. https://doi.org/10.1021/ef402119f
  15. Chen G., Ma X., Lin M., Lin Y., Yu Z. // Journal of the Energy Institute. 2015. V. 88. № 3. P. 221. https://doi.org/10.1016/j.joei.2014.09.007
  16. Zhan J., Wang H., Zhu F., Song S. // International Journal of Clean Coal and Energy. 2014. V. 3. № 2. P. 19. https://doi.org/10.4236/ijcce.2014.32003
  17. Yi B., Zhang L., Huang F., Xia Z., Mao Z., Ding J., Zheng C. // Energy Conversion and Management. 2015. V. 103. P. 439. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.06.053
  18. Boron D.J., Taylor S.R. // Fuel. 1985. V. 64. № 2. P. 209. https://doi.org/10.1016/0016-2361(85)90218-2
  19. Sen R., Srivastava S.K., Singh M.M. // Indian Journal of Chemical Technology. 2009. V. 16. № 2. P. 103.
  20. Xuyao Q., Wang D., Milke J.A., Zhong X. // Mining Science and Technology (China). 2011. V. 21. № 2. P. 255. https://doi.org/10.1016/j.mstc.2011.02.024
  21. Zubíček V., Adamus A. // Fuel Processing Technology. 2013. V. 113. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2013.03.031
  22. Humphreys D.R. A study of the propensity of Queensland coals to spontaneous combustion. 1979. 159 p.
  23. Arisoy A., Beamish B.B., Yoruk B. // Fuel. 2017. V. 210. P. 352. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.08.075
  24. Beamish B.B., Hamilton G.R. // International Journal of Coal Geology. 2005. V. 64. № 1–2. P. 133. https://doi.org/10.1016/j.coal.2005.03.011
  25. Обвинцева Л.А., Сухарева И.П., Эпштейн С.А., Добрякова Н.Н., Аветисов А.К. // ХТТ. 2017. № 3. P. 25. https://doi.org/10.7868/S0023117717030045
  26. Epshtein S.A., Gavrilova D., Kossovich E., Nesterova V., Nikitina I., Fedorov S. // AIMS Energy. 2019. V. 7. № 1. P. 20. https://doi.org/10.3934/energy.2019.1.20
  27. Patrakov Y., Fedyaeva O., Semenova S., Fedorova N., Gorbunova L. // Fuel. 2006. V. 85. № 9. P. 1264. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2005.11.005
  28. Kaminskii V., Kossovich E., Epshtein S.A., Obvintseva L., Nesterova V. // AIMS Energy. 2017. V. 5. № 6. P. 960. https://doi.org/10.3934/energy.2017.6.960.
  29. Epshtein S.A., Kossovich E.L., Dobryakova N.N., Obvintseva L.A. New approaches for coal oxidization propensity estimation // XVIII International Coal Preparation Congress. Springer, 2016. P. 483. https://doi.org/10.1007/978-3-319-40943-6_73
  30. Epshtein S.A., Shkuratnik V.L., Kossovich E.L., Agarkov K.V., Nesterova V.G., Gavrilova D.I. // Fuel. 2020. V. 267. P. 117191. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117191
  31. Epshtein S.A., Krasilova V. Al., Dobryakova N.N., Hao J., Kossovich E.L. // Chemical Industry Today. 2023. № 1. P. 45. https://doi.org/10.53884/27132854_2023_1_45
  32. Epshtein S.A., Kossovich E.L., Minin M.G., Dobryakova N.N., Gavrilova D.I. // Mining informational and analytical bulletin. 2023. № 4. P. 107. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_4_0_107
  33. Kossovich E., Epshtein S.A., Krasilova V., Hao J., Minin M. // International Journal of Coal Science & Technology. 2023. V. 10. № 1. P. 20. https://doi.org/10.1007/s40789-023-00578-5
  34. Hirsch P.B. // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1954. V. 226. № 1165. P. 143. https://doi.org/10.1098/rspa.1954.0245
  35. Bodzek D., Marzec A. // Fuel. 1981. V. 60. № 1. P. 47. https://doi.org/10.1016/0016-2361(81)90030-2
  36. Inchaurrondo N.S., Font J. // Molecules. 2022. V. 27. № 7. P. 2151. https://doi.org/10.3390/MOLECULES27072151
  37. Фиалков А.С. Углеграфитовые материалы. Москва.: Энергия, 1979. 320 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».