XRD study of coal microstructure evolution during air oxidation

Abstract

Se ha estudiado la oxidación del carbón en aire a 270°C en tres carbones bituminosos durante 2-6 días. La microestructura de las muestras oxidadas se estudió mediante XRD y la evolución de la porosidad por adsorción de CO2 a 298 K. Se encontró que bajo estas condiciones, los carbones pierden peso debido a reacciones químicas. El análisis de XRD de estos materiales reveló que en las primeras etapas de oxidación, los grupos alifáticos del carbón desaparecen dejando una estructura más aromá- tica. También en los pasos iniciales, los apilamientos de pocas capas de grafeno reaccionan aumentando el número promedio de capas en la estructura apilada y disminuyendo la fracción de estructura ordenada. La disminución de la distancia interplanar entre capas, d002, y el aumento en el número medio de capas por apilamiento, sugiere una reorganización en el carbón, dejando una estructura más ordenada en los carbones oxidados. El análisis del área superficial disponible para la adsorción de CO2 reveló que la porosidad no era accesible en las muestras oxidadas.

Coal oxidation in air at 270°C of three bituminous coalsduring 2-6 days, was studied. The microstructure of theoxidized samples was studied by XRD and also the evolution of porosity by CO2 adsorption at 298 K. It was found that under these conditions, coals lose weight due tochemical reactions. Analysis of XRD of these materials revealed that in first stages of oxidation, aliphatic groupsin coal disappear leaving a more aromatic microstructure. Also in the initial steps, stacks of low number of graphenelayers react, increasing the mean number of layers perstack in the structure and decreasing the fraction of ordered structure. The decrease in the interplanar distance between layers, d002, and the increase in the mean number of layers per stack suggests coal reorganization, leaving amore ordered structure in oxidized coals. Analysis of the surface area available for CO2 adsorption revealed that porosity was not accessible in the oxidized samples.

S’ha estudiat l’oxidació del carboni en aire a 270°C en tres carbons bituminosos durant 2-6 dies. La microestructura de les mostres oxidades es va estudiar mitjançant XRD i l’evolució de la porositat per adsorció de CO2 a 298 K. Es va trobar que sota aquestes condicions, els carbons perden pes a causa de reaccions químiques. L’anàlisi de XRD d’aquests materials va revelar que en les primeres etapes d’oxidació, els grups alifàtics del carbó desapareixen deixant una estructura més aromàtica. També, en els passos inicials els apilaments de poques capes de grafè reaccionen augmentant el nombre mitjà de capes en l’estructura apilada i disminuint la fracció d’estructura ordenada. La disminució de la distància interplanar entre capes, d002, i l’augment del nombre mitjà de capes per apilament, suggereix una reorganització del carbó, deixant una estructura més ordenada en els carbons oxidats. L’anàlisi de l’àrea superficial disponible per a l’adsorció de CO2 va revelar que la porositat no era accessible en les mostres oxidades.