Главная – Журналы – Поиск по журналам

При помощи термодинамических расчетов с учетом элементного состава, диапазона температур и соотношения С/Н определена возможность генерации ацетилена путем пиролиза в водородной плазме углей шести разрезов месторождений Восточной Сибири: Тулунуголь ПУ Мугунский (уголь марки 3БР, Иркутская область), Чадан (уголь марки ГЖ, Республика Тыва), Зашуланский (уголь марки Д, Забайкальский край), Ирбейский (уголь марки 2БР, Красноярский край), Черемховуголь (уголь марки Г, Иркутская область), Каахем (уголь марки Г, Республика Тыва). Результаты термодинамических расчетов представленных углей показывают принципиальную возможность получения ацетилена из всех шести рассмотренных сортов угля. Настоящие результаты могут быть использованы при разработке технологии получения ацетилена и других соединений при пиролизе в водородной плазме углей месторождений Восточной Сибири.

Изучена зависимость показателей термического разложения образцов угля Кузбасского и Печерского бассейнов от их влажности при определении склонности к самовозгоранию методом термогравиметрического анализа. Рассчитаны скорости изменения массы и определены характерные температуры (начала прироста массы, максимальной скорости изменения массы) при нагревании угольных проб в диапазонах температур 120-300 и 300-900 °С. Установлено, что скорость прироста массы в интервале 120-300 °С в 10 раз выше для склонных к самовозгоранию углей Печорского угольного бассейна, а в интервале 300-900 °С - не зависит от склонности углей к самовозгоранию. Показано, что с повышением содержания влаги в угле увеличивается скорость процессов термического разложения угля в диапазоне температур 25-200 °С. Влияние содержания влаги в угле на показатели (температуру начала реакции окисления и прирост массы), характеризующие реакцию окисления угля в ходе его исследования методом термогравиметрического анализа, не установлено.

В результате исследования фазового состава частиц наносплава Ni-Pt методом рентгенофазового анализа (РФА) установлено, что при синтезе частиц наносплава Ni-Pt совместным восстановлением водных растворов прекурсоров металлов (Ni²⁺ и [PtCl₆]^2-) щелочным раствором гидразингидрата происходит формирование частиц твердого раствора Ni-Pt с гранецентрированной кубической структурой (ГЦК-типа) cо средним содержанием Ni 13 ат. %. Эти частицы имеют эллипсоидную форму с экваториальными и аксиальными размерами 6-13 и 10-28 нм соответственно. При сопоставлении результатов РФА с данными, полученными методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМ ВР) и малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР), было показано, что в синтезируемых образцах помимо описанных выше частиц твердого раствора Ni-Pt присутствуют ультрадисперсные частицы более богатые никелем: фазы интерметаллидов Ni-Pt и ГЦК-фаза индивидуального Ni. В результате прогрева образца с общим содержанием Ni 20 ат. % в высоком вакууме до температуры 390 °С происходит фазовая трансформация, приводящая к формированию частиц твердого раствора Ni-Pt ГЦК-типа c содержанием Ni 23 ат. % и средним размером ≈26 нм, а также частиц практически чистой платины со средним размером ≈55 нм.

Проблема переработки и утилизации золошлаковых отходов объектов теплоэнергетики не решена как в целом по России, так и в Кузбассе. В настоящей работе исследованы золошлаковые (шлак, зола-унос Кемеровской ГРЭС, Беловской ГРЭС и Кемеровской ТЭЦ) и родственные отходы (кек и порода обогатительной фабрики) предприятий топливно-энергетического комплекса Кузбасса физико-химическими методами для оценки оптимальных путей их переработки. Методом рентгенофазового анализа показано наличие кварца во всех исследуемых образцах, в породах и кеке - углеродоподобных фаз, в шлаках и подавляющем числе зол-уноса - стекловидных фаз. Проведен анализ материалов методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой при автоклавном вскрытии пробы смесью азотной и соляной кислот, для пород и кека выполнен рентгенофлуоресцентный анализ. Содержание элементов в пробах, оцененное по данным атомно-эмиссионного анализа, коррелирует с данными рентгенофлуоресцентного анализа. Зола-унос и золошлаковые материалы различаются по составу: зола-унос беднее по содержанию магния и железа. Показано, что стеклование золы и шлака при высоких температурах сгорания затрудняет кислотную экстракцию элементов. Апробирована методика кислотного выщелачивания азотной кислотой с последующим осаждением раствором аммиака и щавелевой кислотой. Во фракции нерастворимых гидроксидов с преобладанием макроэлемента алюминия наблюдается концентрирование редкоземельных элементов, в частности европия - до 144 г/т. Низкое содержание кальция, высокое содержание кремния и алюминия позволило предложить в качестве основного пути переработки отходов предприятий топливно-энергетического комплекса Кемеровской области (Кузбасса) производство силикатных продуктов с возможностью выделения редких и редкоземельных элементов.

Работа направлена на получение феррита цинка и исследование его каталитической активности в процессе озонолиза фенола в водном растворе. Феррит цинка получен методом соосаждения гидроксидов цинка и железа раствором аммиака с последующей гидротермальной обработкой осадка при температуре 160 °С и охарактеризован методами рентгенофазового анализа и инфракрасной спектроскопии. Исследована каталитическая активность полученного феррита цинка в процессе озонолиза фенола. Методом УФ-Вид спектроскопии установлено, что продуктами окисления фенола являются цис-цис-муконовая кислота (поглощение в области 300-400 нм) и 1,4-бензохинон (полоса поглощения 237 нм). Показано, что добавление феррита цинка не только ускоряет процесс озонолиза фенола, но и приводит к более глубокому окислению; 1,4-бензохинон практически не образуется, если катализатор отсутствует. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых технологий водоочистки, основанных на комбинировании процессов озонирования и гетерогенного катализа.

Представлены результаты экспериментального исследования высокотемпературной плазменной газификации смешанного органического топлива на основе опилок и отходов углеобогащения (далее уголь). Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки эффективных и экологически безопасных методов переработки возобновляемого сырья в условиях роста энергопотребления и ужесточения экологических норм. Исследованы процессы газификации индивидуальных компонентов (опилки, уголь), их механических смесей и композитных материалов, полученных методом совместного активационного помола в различных соотношениях. Эксперименты проводились на плазменно-термической установке производительностью 20 кг/ч с дуговым плазмотроном (50 кВт) при температурах 1200-1600 °C. Эксперименты показали, что максимальные концентрации целевых компонентов синтез-газа достигаются при газификации смеси, содержащей 66 мас. % опилок и 33 мас. % угля. В этом варианте содержание водорода в продуктах газификации достигало 9.91 об. %, а оксида углерода - 28.04 об. %, что свидетельствует о высокой эффективности переработки такого топливного состава. Анализ динамики газовыделения выявил, что по сравнению с механическими смесями композитные образцы, полученные методом совместного активационного помола, обеспечивают более стабильный и равномерный выход синтез-газа на протяжении всего процесса газификации, что важно для практического применения технологии. Установлено, что совместная переработка биомассы и угля в виде композитных материалов позволяет оптимизировать процесс газификации, обеспечивая равномерное газовыделение и снижение вредных выбросов. Полученные результаты имеют практическое значение для разработки энергоэффективных и экологически безопасных технологий переработки органических отходов.

Полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) стабилизированного состава (стеклофаза - 95.4 мас. %; (SiO₂/Al₂O₃)_стекло - 3.1), выделенные из летучих зол от сжигания угля, использованы для получения композитных сорбентов, содержащих сорбционно-активный компонент на основе цирконосиликатов каркасной структуры. Продукты синтеза охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии совместно с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией, изучены их сорбционные свойства в отношении катионов Cs⁺, Pb²⁺ и Cd²⁺. Цирконосиликатный материал демонстрирует высокий коэффициент распределения в процессе сорбции Cs⁺, Pb²⁺ и Cd²⁺ из водных растворов (10³-10⁵ мл/г). На примере Pb²⁺ показано, что в результате высокотемпературного фазового превращения Pb²⁺-насыщенного цирконосиликата катионы Pb²⁺ стабилизируются в кристаллической фазе цирконата свинца PbZrO₃. Исследована возможность применения технологии электроискрового плазменного спекания для создания минералоподобной керамики на основе цирконосиликатного сорбента для иммобилизации радионуклида Cs-137. Для спеченных при различных температурах (800-1000 °С) керамик изучена скорость выщелачивания цезия, которая является критерием гидролитической устойчивости радиоактивных керамик, предназначенных для захоронения в горных породах. Полученные значения скорости выщелачивания (~10⁵ г/(см²⋅сут)) удовлетворяют требованиям к отвержденным высокоактивным отходам в соответствии с Федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии НП-019-2000 “Сбор, переработка, хранение и кондиционирование жидких радиоактивных отходов. Требования безопасности”.

Описаны режимы модифицирования углеродного материала, полученного из древесного сырья, с целью улучшения электроемкостных характеристик для его последующего применения в качестве электродного материала в суперконденсаторах. Рассмотрено влияние двух способов модифицирования: обработка водородом при 1000 °С; обработка концентрированным раствором пероксида водорода (37 мас. %) при 60 °С. Выявлено, что для улучшения функциональных характеристик материала наиболее эффективно применение обработки пероксидом водорода. Было установлено, что модификация приводит к увеличению удельной поверхности образца на 20 % за счет образования микропор. При этом, согласно данным ИК-спектроскопии, в образце образуются электрохимически активные карбонильные группы. Тестирование полученного электродного материала в модельной электрохимической ячейке, имитирующей работу суперконденсатора, показало увеличение его электрической емкости на 60 % относительно исходного образца.

Представлен комплексный метод рекультивации и озеленения горнодобывающих карьеров. Суть метода заключается в создании на поверхности твердой токсичной породы защитного слоя из гелеобразующей композиции на основе поливинилового спирта (ПВС) и композиции ИХН-ПРО, в состав которой входит бура. На поверхность защитного слоя наносится плодородный грунт, содержащий семена растений, его поверхность обрабатывается раствором смеси ПВС и карбоксиметилированного крахмала (КМК). После цикла замораживания-размораживания образуется криогель, который структурирует почву, удерживает влагу, тепло и создает комфортные условия для растений. Исследованы реологические свойства гелеобразующей композиции, установлено время гелеобразования при температурах 20 и 10 °С, которое составляет 200 и 150 секунд соответственно. Исследованы реологические свойства растворов смеси ПВС и КМК. Показано, что при увеличении концентрации полимеров в составе смеси их вязкость возрастает. Сухие пленки, полученные на основе смеси растворов ПВС и КМК и криогелей, набухают в воде. Исследована фитотоксичность метода на образцах угля. Полученные биометрические данные растений показали, что продуктивность биоценоза растений в опытных образцах значительно выше, чем в контрольных образцах.

Предложен новый состав микроэмульсионной композиции “масло в воде”, включающий набор многофункциональных химических добавок (поверхностно-активные вещества, присадки), которые выпускаются и представлены на рынках России. Состав предназначен для использования в качестве гидравлической жидкости для механизированных шахтных крепей. Физико-химические характеристики разработанного концентрата и известного микроэмульсионного концентрата SOLCENIC GМ 20 (Fuchs, Германия) имеют близкие значения. Разработанный микроэмульсионный концентрат рекомендован в качестве замены зарубежного препарата.