No 1 (2023)
Articles
ПАМЯТИ ЮРИЯ ГАВРИИЛОВИЧА КРЯЖЕВА
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ С АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОВОЛОКНАМИ
Abstract
Показана возможность синтеза углерод-углеродных нанокомпозитов со встроенными в углеродную матрицу нановолокнами путем двухступенчатого дегидрохлорирования (под действием щелочи с последующей карбонизацией) карбоцепного хлорполимера. В качестве исходного хлорполимера использовался хлорированный поливинилхлорид, в качестве наноразмерного компонента – азотсодержащие углеродные нановолокна (N-УНВ). Структура полученных нанокомпозитов исследована методами электронной микроскопии, текстурные параметры – методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота. Введение N-УНВ в углеродную матрицу и активация полученного углерод-углеродного нанокомпозита в среде CO2 способствовали формированию микро-, мезопористого материала с площадью удельной поверхности ~1100 м2/г. Показано, что полученные нанокомпозиты характеризуются высокой энергетической емкостью и КПД по энергии при испытаниях в качестве электродов электрохимических суперконденсаторов.
МЕТАЛЛОНОСНОСТЬ БУРЫХ УГЛЕЙ РАЙЧИХИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ПРИАМУРЬЕ, ДАЛЬНИЙ ВОСТОК): УСЛОВИЯ НАКОПЛЕНИЯ, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ ОСВОЕНИЯ (ОБЗОР)
Abstract
Изучено формирование металлоносных угленосных отложений Райчихинского месторождения в зоне сопряжения питающих провинций Бурейского поднятия и областей угленакопления Зейско-Буреинского осадочного бассейна. Установлено, что оно происходило в условиях последовательных процессов извлечения рудных компонентов из кор выветривания Бурейского поднятия, транспортировки и разгрузки их в палео-дельте р. Бурея. Эти процессы протекали синхронно с вулканической деятельностью в Сихотэ-Алинском орогенном поясе, с которой связан привнос вулканического пепла. Сопряженность этих событий позволила выделить два типа обогащения редкоземельных элементов и иттрия (REY) райчихинских углей: терригенный – с поступлением REY поверхностными водами и комбинированный терригенно-вулканогенный, связанный с осыпанием и выщелачиванием кислых и щелочных вулканических пеплов. В углях и продуктах их сгорания преобладают лантаноиды цериевой группы. Наибольшая доля REY содержится в золе-уноса (0.11% от общей массы). Механизмы накопления рудных компонентов на стадии торфяной залежи рассмотрены с позиций локализации рудных микрокомпонентов в виде кластогенно-минеральных форм и в условиях взаимодействия рудных растворов с органической средой торфяников. Проведена оценка качества REY, выделены наиболее обогащенные участки пласта “Верхний”. Перспективы извлечения из угля лантаноидов рассмотрены с позиции возможности вовлечения в этот процесс также целого ряда редких, цветных и благородных металлов.
ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В МИОЦЕНОВЫХ БУРЫХ УГЛЯХ СЕРГЕЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ПРИАМУРЬЕ, ДАЛЬНИЙ ВОСТОК)
Abstract
Исследованы концентрации, формы нахождения и особенности локализации редкоземельных элементов в миоценовых бурых углях Сергеевского месторождения (Амурская область). Суммарное содержание редкоземельных элементов в исследуемых углях (97.43 мг/кг) превышает кларк в полтора раза; количество легких лантаноидов (74.57 мг/кг) превалирует над тяжелыми (7.68 мг/кг). Главными концентраторами лантаноидов в миоценовых бурых углях являются гуминовые кислоты. В водорастворимой, ионообменной, силикатной и дисульфидной формах количество редкоземельных элементов не превышает 5% от валового содержания, за исключением скандия, 22% которого связано с силикатными минералами, такими как глины.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СЖТ В АДИАБАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
Abstract
Рассмотрены варианты получения экологически чистых компонентов моторных топлив с помощью синтеза Фишера–Тропша (СФТ). Проведен анализ преимуществ и недостатков используемых радиальных реакторов. Описаны исследования по разработке отечественной технологии производства синтетических жидких топлив из природного газа на стендовой установке, с помощью которой были решены проблемы утилизации водорода. По результатам проведенных работ были сделаны выводы, позволяющие развивать перспективное научно-практическое направление.
КАРБОНИЗАЦИЯ УГЛЕВОДОВ В СРЕДЕ АРГОНА И ПОД ДЕЙСТВИЕМ ХЛОРИДОВ КАЛЬЦИЯ И ЖЕЛЕЗА
Abstract
Проведены исследования карбонизации углеводов – глюкозы, сахарозы, крахмала в среде инертного газа аргона и под действием добавок хлоридов кальция и железа (III). Установлено, что добавление хлоридов кальция и железа (III) оказывает своеобразное каталитическое воздействие на процесс карбонизации. Получение углерода можно проводить при более низких температурах до 200°С. В традиционных методах синтеза при разложении углеводов карбонизация происходит при температурах 300–800°С. Выявлено, что процесс получения углерода сопровождается выделением теплоты, что подтверждено термодинамическими расчетами химической реакции получения углерода и экспериментальными исследованиями карбонизации углеводов методом дифференциально-сканирующей калориметрии. Наблюдали закономерное снижение выхода углерода по сравнению с максимальным, теоретически возможным в ряду: глюкоза > сахароза > крахмал. Установлено, что углерод, полученный при карбонизации углеводов под воздействием хлоридов кальция и железа, обладает теплотой сгорания, достигающей 34 МДж/кг и более, что обусловлено наличием структурных фрагментов, не занимающих энергетически выгодных положений по сравнению со структурой графита. Наличие структурных фрагментов углерода установлено методом рентгеновского фазового анализа порошковых дифрактограмм.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД ПРИ НЕДОСТАТКЕ ВОЗДУХА
Abstract
Предложена методика оценки теплоты сгорания осадка сточных вод (ОСВ) в условиях недостатка воздуха, основанная на модифицировании формулы Д.И. Менделеева и расчете химического равновесия в исходной смеси. Равновесный состав смеси предлагается рассчитывать на основе прикладных программ или на основе уравнений химического равновесия. Для второго метода приводятся исходные уравнения и методы их решения. При этом рассмотрены два случая. Первый случай – отсутствие углерода в равновесной смеси и второй – присутствие углерода в равновесной смеси. Предложена методика расчета коэффициента недостатка воздуха, при котором начинает появляться углерод в равновесной смеси. Тестовые расчеты проведены для сухого и влажного ОСВ при температуре сжигания 700°С с использованием программы NASA и на основе уравнений химического равновесия. Сравнение результатов расчета по обоим методам показало удовлетворительное совпадение. Для иллюстрации выполнен расчет теплоты сгорания ОСВ при 700°С и коэффициенте недостатка воздуха 0.5–1. Методика может использоваться для топлив, у которых вкладом серы в теплоту сгорания топлива можно пренебречь.