Спектральные характеристики свечения пламен угольных частиц на различных этапах зажигания во время и после воздействия лазерных импульсов

Аннотация

В работе представлены результаты измерений спектрально-кинетических характеристик свечения пламен восьми марок каменных углей Кузнецкого угольного бассейна (Россия) в ряду метаморфизма и антрацита во время и после воздействия импульсов неодимового лазера (1064 nm, 120 μs). На первой стадии при значениях критической плотности лазерной энергии H_cr⁽¹⁾ происходит зажигание реакционно-активных микровыступов на поверхности угольных частиц. Показано, что на второй стадии при достижении критической плотности энергии H_cr⁽²⁾ во время импульса излучения происходит воспламенение поверхности угольных частиц и распространение пламени высотой 3 – 4 mm. Форма спектров свечения пламени связана со вкладом нескольких компонентов: горящих углеродных частиц, возбужденных молекул H₂O^*, H₂^* и CO^*. Наиболее вероятно, что данная стадия связана с термохимическими реакциями в алифатической части макромолекулы угля. На третьей стадии при повышении плотности лазерной энергии до значения H_cr⁽³⁾ высота пламени достигает 3 – 4 cm. На расстояниях больше 4 mm от поверхности в спектрах свечения наблюдается один компонент во временном интервале более 1 ms спектр которого описывается формулой Планка. Предполагается, что процессы в частицах угля, происходящие на третьей стадии связаны с зажиганием ароматической части макромолекулы углей.