Второй день Симпозиума открыл Председатель оргкомитета, научный руководитель ФИЦ УУХ СО РАН, академик РАН Исмагилов З.Р. Он сделал анализ работы первого дня Симпозиума, представил гостей из России, Казахстана, Монголии.
Отметил, что высочайший научный уровень Симпозиума подтверждается участием четырех академиков РАН, двое из которых являются лауреатами международной премии «Глобальная энергия» («энергетическая Нобелевская»):
академик Конторович А.Э. – 2009 г.,
академик Алексеенко С.В. – 2020 г.
Международный уровень Симпозиума подтверждается участием академика Будебазарын Авид, главного ученого секретаря Монгольской академии наук г. Улан Батор и, академика МАН ВШ руководителя Института проблем горения, г. Алматы. Мансурова З. А.
Работа второго дня была очень насыщенной. География участников: г. Томск, г. Новокузнецк, г. Красноярск, г. Кемерово, г. Екатеринбург, г. Санкт-Петербург, г. Москва, г. Электросталь, г. Якутск, г. Новосибирск.
Утреннее заседание начали участники Сибирского Федерального округа, постепенно к работе подключались участники европейской части России.
Первые три доклада сделали представители ФИЦ УУХ СО РАН
Альтшулер Генрих Наумович, г.н.с., д.х.н., ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. Nmr study of the proton diffusion in low rank coal. ЯМР-исследование диффузии h2so4 в угле ранней стадии метаморфизма.
На основании рассмотрения угля ранней стадии метаморфизма в качестве естественного полимерного нанореактора представляют интерес диффузионные процессы доставки протонсодержащих катализаторов и реагентов, их сборки в полости нанореактора для оценки вероятности и кинетических характеристик химических превращений органической массы углей при относительно мягких параметрах. В данной работе с применением метода твердотельной ЯМР спектроскопии исследован перенос H2SO4 из водного раствора в уголь ранней стадии метаморфизма в рамках математической модели диффузии в слоистых средах, в которых слои расположены перпендикулярно направлению потока диффузии.
На рисунке приведены кинетические зависимости переноса H2SO4 из водного раствора в угольную мембрану. Линии – расчет; цифры у линий показывают коэффициент диффузии, м2/c; черные квадраты представляют экспериментальные данные, рассчитанные по интенсивности 1H ЯМР сигнала; белые круги – экспериментальные данные, рассчитанные по интегральной ширине пика 1H ЯМР сигнала. Рассчитанная из кинетических измерений величина коэффициента диффузии H2SO4 в низкосортном угле, равная 110-13 м2/с, очень мала. Диффузионный процесс доставки Н2SO4 может быть лимитирующей стадией, предшествующей химическим превращениям с участием протона в низкосортном угле.
Жеребцов Сергей Игоревич, д.х.н., ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. Биологическая активность гуминовых кислот бурых углей, содержащих макро- и микроэлементы.
На основе гуминовых кислот, выделенных из бурого угля Тисульского месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна, получены образцы гуминовых препаратов (ГП), содержащие макро- и микроэлементы питания растений . Проведено тестирование биологической активности гуминовых препаратов в лабораторных и полевых условиях с использованием семян сортовой пшеницы «Ирень» и «Новосибирская 89». Проведена сравнительная оценка влияния содержания различных элементов в ГП на ростовые показатели и урожайность злаковых культур. Для более эффективного использования гуминовых препаратов необходимо учитывать эдафические свойства почвенных субстратов.
Захаров Юрий Александрович, член-корр. РАН, ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. Наноструктурированные композиты Au/ МУНТ и PtМе/МУНТ (Ме=Fe и Co) для суперконденсаторов.
Доклад чл.-корр. РАН Захарова Ю.А. вызвал вопросы аудитории, активно подключились к дискуссии коллеги из Китая, обсуждали вопрос дальнейшего международного взаимодействия.
Подолжили заседание представители Национального Томского политехнического университета
Няшина Галина Сергеевна, к.т.н., Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск. Состав газов, образующихся при горении органоводоугольных композиций.
Основными газовыми загрязняющими веществами, выбрасываемыми в атмосферу при сжигании углей, являются NOx, SOx, CO2. Такие загрязнения негативно влияют на состояние биосферы, здоровье людей и климат. В связи с этим интенсивно проводятся исследования, направленные на снижение антропогенного воздействия на окружающую среду угольной энергетики. Создание смесевых топлив на основе невостребованных или побочных, но энергетически пригодных компонентов, позволяет не только снизить стоимость производимой энергии и расширить топливную базу, но и уменьшить антропогенные выбросы.
Вершинина Ксения Юрьевна, доцент, к. ф.-м. н., Томский политехнический университет, г. Томск. Горение капель суспензионных топлив на основе угольных шламов, угольной пыли и отработанного турбинного масла.
Целью работы является изучение динамики зажигания и выгорания капель топливных суспензий, приготовленных на основе воды, угольного шлама, угольной пыли и отработанного турбинного масла. Концентрация масла изменялась от 0% до 15%. Концентрация твердого компонента варьировалась в диапазоне 40–60%. Одиночные капли с начальным размером 1–5 мм сжигались в лабораторной печи при температурах 700–900 °С. Установлено, что при температуре в печи менее 800 °С динамика зажигания и выгорания капель водосодержащих топливных смесей и твердых частиц существенно ухудшалась. Добавка отработанного турбинного масла в смеси «угольный шлам–вода» интенсифицировало зажигание и горение капель таких топлив. При этом для заметного улучшения процесса достаточно использовать не более 5% масла. Более высокие концентрации масел или других подобных компонентов (например, нефтешламов) могут быть неблагоприятны для транспортировки и распыления суспензии вследствие роста вязкости смеси. Для улучшения зажигания и горения рекомендуется использовать не более 50% твердого компонента в смеси.
Полученные в настоящей работе результаты могут быть полезны при проектировании и модернизации установок для сжигания топливных суспензий, приготовленных из отходов или низкосортных компонентов (в частности, при выборе котлов, распылительных устройств, температурного режима, для прогнозирования недожога и расхода топлива).
Каминский Юрий Дмитриевич, ст.н.с., к.т.н., Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск. Разработка технологии, производство и испытание бездымного топлива
В ИХТТМ СО РАН проведены исследования переработки каменных углей Каа-Хемского, Межегейского и Чаданского месторождений Тувы и углей месторождений Монголии: бурого – Баганурского, каменного – Тавантолгойского. Описаны процессы алкилирования, химической активации углей, влияние ультразвукового воздействия и механической активации в планетарной мельнице на свойства углей.
Проблемам образования смога и загрязнения воздуха от частных домов с угольным отоплением наблюдаются в многих регионах и городах Сибири (Красноярск, Минусинск, Омск, Новосибирск, Кемерово, Улан-Удэ, Кызыл).
Среди вариантов решение проблемы снижения выбросов при сжигании угля рассмотрен переход на использование бездымного топлива – топливных угольных брикетов. Для изучения процессов термолиза угля в динамических условиях в ИХТТМ СО РАН изготовлена опытно-промышленная термоэкструзивная установка (ТЭУ-2), предназначенная для проведения процессов непрерывной термохимической обработки углей и экструзии брикетов.
К сожалению, работы приостановлены в связи с отсутствием финансирования.
Монгуш Григорий Романович ФГБУН ТувИКОПР СО РАН, Республика Тыва, г. Кызыл. «Сравнительный анализ реакционной способности тувинских углей.»
Добываемый в регионе уголь направляется в топливно-энергетический комплекс и коммунально-бытовой сектор без обогащения. Основным поставщиком является Каа-Хемский разрез, который принадлежит Тувинской горнорудной компании. Для снижения загазованности в городе Кызыле, нужны более экологически чистые топлива. Исследования тувинских углей в области обогащения и применимости в энергетических целях весьма не достаточны и нуждаются в изучении.
Установлено, что природа каменных углей оказывает существенное влияние на реакционную способность при термическом окислении. Образец угля 1 ГЖ (Каа-Хем) показал высокие реакционные способности (снижение конечной температуры выгорания и сужению температурного интервала горения). Данный уголь рекомендуется сжигать в печах малыми партиями, чтобы выделяющиеся горючие газовые составляющие успевали сгорать полностью. Угли Ж (Межегей), Ж (Элегест) относительно менее реакционноспособные.
Сессия 2. Устные доклады
Созинов Сергей Анатольевич, к.ф.-м.н., руководитель Центра коллективного пользования ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. Комплексные исследования альфа и бетта фракций каменноугольного пека.
Захаров Никита Сергеевич, аспирант Кемеровского государственного университета, г. Кемерово. Исследование наночастиц железо-платина методом электронного парамагнитного резонанса.
Рефлектограммный анализ является единственно эффективным средством контроля качества углей, поставляемых на коксование. Изменение формы рефлектограммы позволяет сразу же выявить и прогнозировать возможные изменения в производственном процессе при дальнейшем применении той или иной шихты (рисунок). Классические лабораторные методы не позволяют осуществлять подобный контроль.
Показано, что рефлектограммный анализ выявляет сложные по составу концентраты углеобогатительных фабрик и рядовых углей, отличающихся друг от друга большим разнообразием свойств и их колебаниями. Установлено, что для получения петрографически однородной шихты необходимо подбирать угли с близкими друг к другу показателями отражения витринита, что позволит избегать наличие «окон» в рефлектограмме шихты и обеспечит наилучшую спекаемость и коксуемость
Соловьев Тускул Михайлович, аспирант, Институт проблем нефти и газа СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ ЯНЦ СО РАН, Республика Саха (Якутия), г. Якутск. «Влияние давления прессования на прочностные свойства древесно-угольных брикетов.»
В предлагаемом докладе представлены результаты исследования влияния давления прессования на прочностные качества. Прочностные свойства образцов были определены двумя методами: путем сжатия и сбрасывания, согласно ГОСТ 21289-2018 [2]. Объектами исследования служили бурый уголь марки 2Б Кангаласского месторождения с крупностью <2,5мм и древесные опилки с фракционным составом <1,25мм. Образцы для испытаний были приготовлены при ранее установленных оптимальных условиях прессования: Т=100°С, влажность сырья 10 мас.%, содержание древесных опилок 10 мас.%, но при разных давлениях прессования.
Разработанная технология производства топливных брикетов не только позволит получить твердое сортовое топливо, но и поможет улучшить экологическую обстановку за счет вовлечения в производство некондиционных сырьевых ресурсов, таких как буроугольная мелочь и отходы деревообработки.
Вотолин Константин Сергеевич, к.х.н., ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. Состав, свойства и области применения фульвокислот бурых углей.
Бурые угли являются перспективным сырьем для получения востребованных продуктов в виде индивидуальных веществ или узких фракций. Примером таких продуктов служат гуминовые вещества (ГВ) – сложная смесь природных высокомолекулярных органических соединений, которые нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Особенно ценным свойством ГВ является биологическая активность по отношению к растениям [1-3]. Наиболее представительная фракция ГВ, растворимая в щелочах и нерастворимая в кислотах (при pH<2) – гуминовые кислоты (ГК), достаточно изучена. При этом фракция ГВ, растворимая и в щелочах, и в слабых кислотах – фульвокислоты (ФК), изучена недостаточно и зачастую идет в отход вместе с водным раствором-фильтратом, оставшимся после осаждения и отделения ГК. Изучение состава и свойств ФК позволит определить промышленную востребованность и актуальность разработки крупнотоннажных и эффективных технологий их извлечения. Разделение ГВ на более узкие фракции с последующим их применением в промышленности с учетом индивидуального состава и свойств повысит эффективность использования органической массы бурого угля.
В докладе приведены результаты обзора научно-технической литературы по тематике изучения состава и свойств ФК. Предложена методика выделения ФК бурых углей из водного раствора-фильтрата, оставшегося после осаждения и отделения фракции ГК. Представлены результаты изучения состава ФК ряда бурых углей при помощи ИК-Фурье и ЯМР- спектроскопии. Проведено сравнение состава фракций ГК и ФК. Установлено, что молекулярный состав гуминовых и фульвокислот бурых углей имеет значимые отличия. Из этого следует, что свойства данных фракций ГВ индивидуальны и их необходимо учитывать при практическом применении.
После обеда Симпозиум продолжил свою работу
14.00
Алексеев Данил Игоревич, доцент, к.т.н., ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск. Физико-математическая модель формирования качества кокса по показателям CRI и CSR.
Авторами работы предложена физико-математическая модель, которая позволяет смоделировать зависимость между показателем реакционной способности кокса и прочностью кокса после реакции CSR
Вопросы докладчику задавал к.т.н. Заостровский А.Н. о практическом использовании модели.
Смирнов Вячеслав Геннадьевич, к.ф.-м.н., ФИЦ УУХ СО РАН, Россия , г. Кемерово
«Разложение газового гидрата в угле как индикатор свойств внутренней структуры угля.»
Докладчик представил доклад из конференц-зала ИУХМ ФИЦ УУХ СО РАН
Угольный метан, диоксид углерода, образующиеся при метаморфизме угля в значительной мере определяют формирование внутренней структуры угольного полимера. Отличие природного угля от традиционных сорбентов проявляется в малой доле извлекаемого метана при дегазации угольных пластов и, в тоже время, в непрогнозируемых обильных газовыделениях при ведении горных работ. Чтобы определять не только количества, но и формы, в которых находятся газ и влага, заключенные внутри природного угля, исследованы закономерности образования газовых гидратов в природном угле. Элементарная ячейка газового гидрата имеет размер 1.2 или 1.7 нм, так что формирование гидрата возможно из капель или слоев воды, толщина которых существенно превосходит данный размер. Разложение частиц гидрата размером 8-80 нм происходит с отклонением на 15-0.5°С от равновесной кривой. На величину отклонения влияет также форма частиц.
В отличии от эталонного сорбента Al2O3 γ-фазы, где количество гидрата и диапазон разложения вполне сопоставимы с измеренным распределением пор по размерам (рис 1b), в природном угле количество формирующегося гидрата также увеличивается с возрастанием влажности, однако разложение гидрата всегда происходит вблизи равновесной кривой объемного газового гидрата (рис. 1а), для которого можно пренебречь поверхностными взаимодействиями.
Шпакодраев Кирилл Михайлович, аспирант, ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. «Ультразвуковое воздействие как способ увеличения выхода битумоидов при о-алкилировании бурого угля.»
В работе представлены данные о выходе, групповом и компонентном составе битумоидов, извлеченных из бурого угля Тюльганского месторождения, алкилированного под воздействием ультразвука для более полной деполимеризации ОМУ. Исследования велись с использованием методов ИК-спектроскопии, 13С ЯМР (CPMAS), хромато-масс-спектрометрии.
Среди идентифицированных соединений в существенных концентрациях присутствуют биоло-гически активные вещества Octanedioic acid, Docosanoic acid, Behenic alcohol, Sugiol, Hexacosanoic acid и др. Метод может быть полезен при комплек-сной переработке бурых углей.
Академик Исмагилов З.Р. акцентировал внимание участников на данной работе, сказав что данные исследования имеют большую перспективу, для продолжения исследований возможно создание молодежной лаборатории по выделению веществ из углей.
Докучаева Анастасия Игоревна, аспирант, ФГБУН «Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова» РАН, г. Москва. Термогравиметрический анализ углей для определения их склонности к самовозгоранию.
Термогравиметрический метод (ТГ) широко применяется при изучении характеристик угля, в том числе склонности к самонагреванию и самовозгоранию. Исследовались образцы каменного угля, склонного и не склонного к самовозгоранию и древесного угля, в том числе обработанные агентом, ускоряющим самонагревание (льняным маслом), поскольку вероятной причиной развития процесса самовозгорания в угольном веществе полагалось наличие или образование в течение инкубационного периода самонагревания химических компонент, способных к интенсивным экзотермическим реакциям, главным образом, к окислению.
Пашичев Борис Николаевич, инженер, аспирант, ФГБУН Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН, г. Москва. Связь количества парамагнитных центров в структуре угля со склонностью пластов к опасным явлениям.
Одним из информативных методов для исследования свойств и структуры угля является метод ЭПР. В сигнал ЭПР поглощения вносят вклад два типа парамагнитных центров (ПМЦ): слабое обменное взаимодействие неспаренных электронов сопряженных систем и неспаренные электроны, локализованные в участках разрыва связей или ненасыщенные химические связи с образованием свободной валентности. Поэтому спектры ЭПР каменных углей состоят, как минимум, из двух линий: узкой от систем сопряжения (S2) и широкой (S1), представленной разорванными и деформированными эфирными и метиленовыми мостиковыми межатомными связями алифатической части угля, от ПМЦ свободно-радикального типа .
Королтылева Елизавета Евгеньевна, магистр, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург. Исследование физико-химических изменений углей и сорбирующих характеристик при низкотемпературной обработке.
Поиски новых путей в химической технологии переработки угля и повышении его реакционной способности заставляют более внимательно отнестись к изучению процессов, протекающих при механических и термических воздействиях на уголь. Для низкотемпературной термообработки использовались следующие объекты исследования: бурый и каменный угли Павловского месторождения Приморского края.
По характеру термического разложения образцы имеют схожие тенденции, однако заметные изменения структуры бурого угля начинается раньше по сравнению с каменным углём.
Резвова Мария Aлександровна, НИИ КПССЗ , Россия, г. Кемерово Нанокомпозиты на основе поли(стирол-блок-изобутилен-блок-стирол)а с улучшенным распределением углеродных нанотрубок в полимерной матрице.
Для разработки материалов биомедицинского применения получали нанокомпозиты на основе модифицированных одностенных углеродных нанотрубок (УНТ) и поли(стирол-блок-изобутилен-блок-стирол)а (СИБС). Предварительно УНТ окисляли смесью серной и азотной кислот в ультразвуковой ванне, после чего выдерживали в избытке додециламина при длительном нагревании. Нанокомпозитные пленки готовили методом смешения растворов с различным содержанием УНТ: 1, 2, 4, 6, 8%. Испытывали механические свойства образцов, цитотоксичность, изучали структуру методом сканирующей электронной микроскопии.
Крафт Ярослав Валерьевич, ведущий инженер, ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. Корреляция порога лазерного зажигания углей со степенью ароматичности в ряду метаморфизма.
Заостровский Анатолий Николаевич, к.т.н., ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. «Применение рефлектограммного анализа углей и шихт для коксования.»
Рефлектограммный анализ является единственно эффективным средством контроля качества углей, поставляемых на коксование. Изменение формы рефлектограммы позволяет сразу же выявить и прогнозировать возможные изменения в производственном процессе при дальнейшем применении той или иной шихты (рисунок). Классические лабораторные методы не позволяют осуществлять подобный контроль.
Показано, что рефлектограммный анализ выявляет сложные по составу концентраты углеобогатительных фабрик и рядовых углей, отличающихся друг от друга большим разнообразием свойств и их колебаниями. Установлено, что для получения петрографически однородной шихты необходимо подбирать угли с близкими друг к другу показателями отражения витринита, что позволит избегать наличие «окон» в рефлектограмме шихты и обеспечит наилучшую спекаемость и коксуемость.
Закончили работу второго дня Симпозиума аспиранты ИУХМ ФИЦ УУХ СО РАН. Два доклада соответствовали ведущим направлениям исследований института, которые представили:
Камоза Екатерина Сергеевна, аспирант, ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. «Сравнительный анализ физико-химических свойств органического и минерального состава рядовых углей мелких классов и их влияние на результаты обогащения.»
В работе изучены высокозольные энергетические угли действующего разреза, направляемые на переработку на обогатительную фабрику. Проанализированы основные отличия образцов по гранулометрическому составу, результатам лабораторной флотации, общим техническим параметрам, мацеральному составу, элементному составу органической массы и минеральному составу золы. Прослеживается влияние содержания ароматических фрагментов, содержащих гетероатомы кислорода по данным С-ЯМР –спектроскопии. Определены существенные отличия микрокомпонентного состава концентрата по результатам петрографического анализа в отраженном свете. Представлена морфология микрокомпонентов, полученная при помощи сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM6390 SEM. Проведена оценка обогатимости образцов альтернативными методами: микроскопического исследования и лабораторного обогащения. Установлены причины неодинакового состава и свойств угля, путем разделения в тяжелых жидкостях с последующим исследованием выделяемых фракций. Отмечена важность комплексного подхода к прогнозированию обогатимости углей на производстве.
Малышева Валентина Юрьевна аспирант ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово. Корреляции параметров термоокислительной деструкции витринитов с параметрами ИК – спектроскопии.
Термическая стойкость органического вещества твердых горючих ископаемых зависит от наличия развитой системы полисопряжения и способности к её формированию при нагреве, степени сшивки структуры макромолекул, плотности их упаковки, а также алифатических мостиков и насыщенных циклов. В Таблице представлены результаты окислительной деструкции витринитов ряда метаморфизма.
Доказано, что в ряду метаморфизма наблюдается увеличение температур начала окислительного превращения со сдвигом в область более высоких температур. Это может быть связано с увеличением степени ароматичности при росте стадии метаморфизма угольных образцов.
Председатель оргкомитета, Научный руководитель ФИЦ УУХ СО РАН академик РАН Исмагилов Зинфер Ришатович в заключительном слове проанализировал недостатки и достоинства он-лайн формата, поблагодарил коллег, участников за эффективное сотрудничество и членов Оргкомитета за хорошую организацию и техническое сопровождение докладов. Выделил основные направления докладов, обозначил формы сотрудничества на будущий год: проведение семинаров по взаимодействию с другими институтами по совместным исследованиям (Якутия, Москва, Красноярск, Екатеринбург); расширениe географии участников стран участников.
В своем выступлении отметил высокий уровень докладов Симпозиума, высокопрофессиональный состав участников, хорошую организацию и плодотворную работу. Пожелал всем участникам успехов, дальнейшего сотрудничества, встречи на ХI Симпозиуме в 2022 году.
Огромное спасибо, до новых встреч! До новых побед!
Поделиться ссылкой: