авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 41 | 42 || 44 | 45 |   ...   | 95 |

«XVIII МЕНДЕЛЕЕВСКИЙ СЪЕЗД ПО ОБЩЕЙ И ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ Москва, 23–28 сентября 2007 г. ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ Москва – 2007 УДК ...»

-- [ Страница 43 ] --

Предварительная механическая активация в значительной степени повышает степень раз ложения перовскита 20%-ной азотной кислотой при комнатной температуре. Реакционная способность твердых тел в гетерогенных процессах определяется как удельной поверхно стью, так и энергией активации, которая может уменьшаться вследствие аккумулирования структурных дефектов при МА. Образцы после МА в воздушной среде имеют более разви тую удельную поверхность, но меньшую степень структурных нарушений. Для образцов, подвергнутых МА в атмосфере углекислого газа ситуация обратная. В результате степень разложения перовскита слабо зависит от атмосферы МА и составляет для перовскита, акти вированного 30 мин, при обработке 20%-ной азотной кислотой при комнатной температуре около 70% (процент TiO2, перешедший из минерала в раствор). Для неактивированного ми нерала эта величина составляет не более 1%.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 06-03-32198), гранта «Ведущие научные школы» №НШ-4383.2006.3 и регионального ЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологи ях».

Литература 1. A.M. Kalinkin, E.V. Kalinkina, V.N. Makarov, Int. J. Miner. Process. 2003, 69, 143.

1258 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, МОДЕЛЬ ТЕРМОСТОЙКОСТИ ФОРСТЕРИТОСОДЕРЖАЩИХ ОГНЕУПОРОВ Калинников В.Т., Гришин Н.Н., Белогурова О.А.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской Академии наук (г. Апатиты, Мурманской области) Возможности описания теплопроводности огнеупоров, предлагаемые неравновесной термо динамикой вместе с методами статистической физики, позволили вторгнуться в механизм явления теплопереноса как неравновесного процесса, устанавливать аналитические зависи мости коэффициента теплопроводности от параметров керамической матрицы, строить тео ретическое сопровождение экспериментальных методик определения коэффициента тепло проводности.

Из условия баланса энтропии при термическом разрушении огнеупоров и пористой кера мики выведен критерий термостойкости, учитывающий термическую деформацию твердого тела на пределе справедливости закона Гука до выполнения условия локального равновесия.

Дано теоретическое обоснование температурного хода коэффициента теплопроводности и критерия термостойкости пористых материалов, исходя из газокинетического приближения и представления потоков фононов и фотонов как взаимодействующих «газов», выяснены фи зические механизмы, определяющие температурную зависимость коэффициента теплопро водности1–2.

На основании данной модели разработаны элементы технологии производства термостой ких форстеритосодержащих огнеупоров.

Таблица 1. Свойства высокотеромостойких форстеритосодержащих огнеупоров Плотность, кг/м3 Водопогло- Пористость, Термостойкость, Тип огнеупора щение,% % теплосмен (1300°С-вода) Форстеритоуглеродистый:

антиоксидант Al 2010–2210 12–15 25–28 До антиоксидант Al + Si* 1970–2100 10–12 19–24 До антиоксидант Si 2020–2100 10–11 До 23 До антиоксидант SiC+Si 2060–2090 До 12 До 25 До Форстеритокарбидкрем- 2460–2660 7–10 18–25 До ниевый: добавка Si Форстеритошпинельный 2380–2580 9–12 23–25 До * Si – отход производства ферросилиция Работа выполнена при финансовой поддержке Отделения химии и наук о материалах РАН.

Литература 1. О.А Белогурова., Н.Н.Гришин, А.Г.Иванова, Огнеупоры и техническая керамика 2003, 12, 4.

2. С.О. Гладков, Н.Н. Гришин, В.Т. Калинников, О.А. Белогурова, Огнеупоры и техническая керамика 2005, 8, 26.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ГОРНО-ХИМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ Калинников В.Т., Захаров В.И.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, 184209 г. Апатиты, Мурманская обл., ул. Ферсмана, 26а zotov@chemy.kolasc.net.ru Кольский полуостров является уникальным регионом не только в России, но и в мире, по за пасам и разнообразию минерального сырья. Здесь расположены крупнейшие в мире место рождения фосфатного (апатит), алюминиевого (нефелин, кианит), титанового (перовскит, титаномагнетит, сфен, ильменит), циркониевого (эвдиалит, бадделеит), цезиевого (поллуцит) и литиевого (сподумен) сырья. Кольский полуостров можно рассматривать как крупнейшую калиеносную провинцию, так как этот элемент является составной частью нефелина и дру гих щелочных алюмосиликатов. Так содержание К2О в рисчорритах, запасы которых оцени ваются в миллиарды тонн, достигает 16%. Здесь же имеются крупные запасы тантал ниобиевого (лопарит), медно-никелевого, железорудного, платиноидного и другого сырья.

Большинство из Кольских минералов относятся к комплексным видам сырья. Апатит содер жит в своем составе значительное количество редкоземельных элементов, стронция и фтора;

нефелин – калия, натрия, рубидия и галлия;

лопарит – редкоземельных элементов, титана и стронция;

эвдиалит – ниобия редкоземельных элементов и стронция;

медно-никелевые ру ды – серы, кобальта и драгоценных металлов.

Мурманская область относится к наиболее освоенным северным регионам страны. Здесь довольно хорошо развита инфраструктура – железные и автомобильные дороги, морские порты. Область располагает значительными электроэнергетическими, большими водными и трудовыми ресурсами.

Однако все добываемое здесь сырье, за исключением медно-никелевых руд, вывозится и перерабатывается за пределами области. Причин тому много, но одной из важнейших из них являлось отсутствие на Кольском полуострове органического топлива. Ситуация может и должна измениться в связи с планируемым началом эксплуатации в ближайшие годы нефте газовых месторождений шельфа Баренцева моря. Это обеспечит Мурманскую область не только органическим топливом, но и создаст предпосылки для организации в Мурманской области производства аммиака и азотной кислоты и других химических продуктов, которые могут использоваться для переработки местного минерального сырья.

Институтом химии КНЦ РАН проводится комплекс исследований по разработке именно тех технологий переработки местных минералов, которые могут быть реализованы вблизи от горнодобывающих предприятий. Основное внимание уделяется кислотным методам.

В частности, разработаны весьма перспективные направления по переработке нефелина и нефелинсодержащих отходов азотно- и сернокислотными, эвдиалита, лопарита и перовскита серно- и солянокислотными методами. Они позволяют комплексно перерабатывать эти ми нералы с извлечением всех ценных компонентов сырья в виде солей и оксидов алюминия, титана, циркония ниобия, тантала и редкоземельных элементов и других химических про дуктов.

1260 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, РАЗРАБОТКА ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ РАЦИОНАЛЬНОЙ УТИЛИЗАЦИИ СИЛЬНОКИСЛЫХ НЕКОНДИЦИОННЫХ РАСТВОРОВ МЕДНОГО ПРОИЗВОДСТВА Касиков А.Г., Арешина Н.С.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И,В. Тананаева Химический состав сильнокислых конденсатов, образующихся в процессах очистки газов пирометаллургических процессов рафинирования медного концентрата, предполагает необ ходимость извлечения из них селена и осмия, а также обеспечение регенерации H2SO4, со держание которой в данном виде сбросных растворов технологии составляет более 1000 г/л.

Учитывая соотношение объемов образующихся конденсатов и промывной кислоты мокрой очистки газов, наиболее рациональной является совместная переработка растворов по экс тракционной технологии, предложенной авторами ранее1.

В работе изучены основные закономерности экстракции осмия и селена из растворов сильнокислых конденсатов смесями, содержащими 30-40% третичного амина и октанол.

Установлено, что основными формами нахождения осмия в растворе являются инертные сульфитоокомплексы, что обусловлено высоким содержанием серной кислоты и низкой кон центрацией Cl–-иона, в связи с чем степень извлечения этого элемента в органическую фазу не превышает 10-12%. В зависимости от постановки технологической задачи, наиболее эф фективного концентрирования осмия можно достичь путем его предварительного извлече ния из растворов, основанном на избирательном окислении этого элемента хлорсодержащим реагентом и его экстракции экстрагентом на основе предельных углеводородов2. Кроме того, регенерация серной кислоты из объединенного раствора промывной кислоты и конденсатов обеспечивает концентрирование этого элемента при использовании экстрагента в обороте, после насыщения которого осмий может быть извлечен из органической фазы с получением осмата калия.

Изучение основных закономерностей экстракции селена показало необходимость предва рительной глубокой очистки растворов от селена с целью предотвращения повышения его концентрации в растворах основных технологических процессов производства катодной ме ди. Установлено, что в зависимости от состава водной и органической фазы, концентрации серной кислоты и продолжительности экстракции, степень извлечения селена смесями, со держащими амин и октанол, составляет 30-45%, при этом степень перехода селена в органи ческую фазу резко возрастает с увеличением концентрации элемента в растворе. При водной реэкстракции около 30% от содержащегося в органической фазе селена переходит в реэкс тракт, что не позволяет без предварительной очистки получить серную кислоту, пригодную к использованию в основной технологии взамен товарного реагента.

В результате лабораторных экспериментов и оптимизации процесса осаждения селена на цементной меди установлена возможность проведения глубокой очистки растворов до оста точного содержания этого элемента 0,2-1 мг•л–1 с получением селенового концентрата, со держащего около 90% селенида меди.

Литература 1. Касиков А.Г., Арешина Н.С., Кудряков М.В., Хомченко О.А. Химическая технология, 2005, 6, 25.

2. Патент РФ № 2291840. Касиков А.Г. Арешина Н.С., Петрова А.М. Способ извлечения Os и Re из промывной серной кислоты, приоритет от 28.03.2005.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ В ОТКРЫТЫХ СИСТЕМАХ NiSO4–NaOH/CaO/МЕТАСЕРПЕНТИН–Н2О Кременецкая И.П., Васильева Т.Н., Корытная О.П.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Россия, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 26а Проблема локализации потоков рассеяния тяжелых металлов (ТМ) является актуальной в районах расположения предприятий, добывающих и перерабатывающих металлсодержащее сырье. Основным методом очистки воды от металлов, образующих малорастворимые гидро ксосоединения, является нейтрализация известью или содой. Применение данных реагентов позволяет снизить содержание ТМ до концентраций, предельно допустимых для водоемов санитарно-бытового пользования. Для сброса сточных вод в водоемы рыбохозяйственного значения необходима более глубокая степень очистки, которая достигается после обработки их, например, сульфидом натрия. Исходный раствор, содержащий 70 мг•л–1 Cu и 80 мг•л– Ni, удавалось очищать известково-серным осадителем до остаточных концентраций меди – 0.1 мг•л–1, никеля – 0.01 мг•л–1 при рН 7.5-8.1 Реализация природоохранных технологий предполагает длительный контакт осажденной фазы и очищенного раствора в гипергенных условиях, что может сопровождаться окислением сульфидов ТМ с образованием раствори мых сульфатов.

Применение термоактивированных серпентиновых минералов (метасерпентинов) имеет ряд преимуществ по сравнению с указанными выше методами иммобилизации ТМ. Мета серпентин не содержит токсичных компонентов, в результате взаимодействия метасерпенти на с кислыми растворами образуются при рН 8.0-8.3 устойчивые в открытых системах сили каты ТМ. Применение метасерпентина позволяет очистить никельсодержащие растворы до уровня, допустимого для рыбохозяйственных водоемов (рис), а его эффективность сущест венно выше извести.

Зависимость концентрации никеля в растворе от величины рН осаждения различны Рис.

ми реагентами Литература 1. Снурников А.П. Комплексное использование минеральных ресурсов в цветной металлургии.- М.: Металлур гия, 1986.- 384 с.

1262 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МИКРОГРАФИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ФТОРИРОВАНИЯ РУДНЫХ И ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ Макаров Д.В.а, Беляевский А.Т.а, Нестеров Д.П.а, Меньшиков Ю.П.б а Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского НЦ РАН, г. Апатиты, nesterov_dp@mail.ru б Геологический институт Кольского НЦ РАН, г. Апатиты Фторидная металлургия объединяет химико-металлургические технологии, основанные на реакциях фторирования, в частности, с использованием гидродифторида аммония (NH4HF2). Для научного обоснования процесса представляет интерес исследование физико-химических особенностей взаимодействия минералов различной структуры и генезиса. Трибохимическое деформирование поверхности изменяет структуру, а с ней физико-химические свойства объ ектов исследования.

Для исследования были выбраны порошковые силикаты Кольского региона с различным морфогенезом: нефелин, форстерит, антигорит, эгирин, сфен, эвдиалит.

Различная степень нагружения, зависящая от способа измельчения, способствовала обра зованию микро- и макродефектов в текстуре поверхности порошковых частиц минерала, с образованием локальных полей упругих деформаций.

Метод визуального микрографического мониторинга с помощью SEM LEO-420 предоста вил информативную картину низкотемпературного твердофазного процесса, с качественной оценкой активности поверхности реагирующих компонентов в зависимости от морфогенеза2.

Комплекс дробных методов анализа (ДТА, РФА, ТГА, ИК спектроскопия и т.д.) обнаружил инконгруэнтный характер взаимодействия для нефелина и эгирина. Кинетические исследо вания фторирования нефелина показали, что в диапазоне температур 130-170°С превращения осуществляются в режиме усредненного фронта. Установлено, что процесс протекает в ион но-диффузионной области. Кажущаяся энергия активации составляет 35.9 кДж•моль–1. а) б) Рис.1. Микрографическая поверхность частиц нефелина: а) исходный минерал, б) с продук тами реакции(при 150°С) Литература 1. Мельниченко Е.И. Фторидная переработка редкометалльных руд Дальнего Востока.- Владивосток: Дальнау ка, 2002. 268 с.

2. Беляевский А.Т. Электрометрия морфологии частиц порошковых материалов. Ч.1.- СПб: ООО «РА АВИКА». 2004. 151 с.

3. Макаров Д.В., Беляевский А.Т., Меньшиков Ю.П., Нестеров Д.П., Юсупова М.Ф. ЖПХ., 2007., Т. 80, вып. 2, С. 177-182.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ПОСТРОЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА Мотов Д.Л., Васёха М.В.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева.

Россия. 184209, Мурманская обл. г. Апатиты, ул. Ферсмана, 14.

E-mail:motov@chemy.kolasc.net.ru Путем исследования системы Fe(OH)3(H2SO4)–Na2SO3–H2O с ее изображением на плоской диаграмме в виде изолиний: изоредукт, описывающих Red-ox процессы, и изорелят, связан ных с отношением реагирующих компонентов, расшифрован механизм взаимодействия в системе, необходимый для оптимизации процесса сульфитной конверсии Fe(OH)3. Метод изображения состоит в том, что на плоскости в декартовой системе координат строятся по разрезам в зависимости от содержания всех компонентов – Na2SO3 (восстановитель и осади тель), Fe(OH)3 (объект взаимодействия) и H2SO4 (активатор процесса) – проекции двух типов поверхностей, являющихся, с одной стороны, изоредуктами по степени перехода Fe3+ в Fe2+ и, соответственно, степени осаждения FeSO3 по отношению к исходному Fe(OH)3, а с другой – изорелятами Na2SO3/Fe(OH)3, соответствующими отношению реагирующих компонентов, необходимому для практически полного осаждения FeSO3.n H2O.

При таком методе одновременного изображения двух функций отклика наглядно проявля ется визуализация информации1, позволившая, наряду с расшифровкой механизма взаимо действия компонентов, очертить рабочую область процесса, ограниченную, с одной стороны, величиной pH начала образования осадка FeSO3.n H2O, а с другой – разностью окислительно восстановительных потенциалов, которая при достижении значения pH, равного 8.4, стре мится к нулю2.

Из совмещенной проекции изоредукт и изорелят следует, что имеет место взаимодействие трех молекул Na2SO3 с одной молекулой Fe(OH)3 по уравнению Fe(OH)3 + 3[НSO3]- [Fe(SO3)3]3- + 3H2O с последующим автовосстановлением сульфитного комплекса железа(III) и переходом его в & комплекс Fe(II) [Fe(SO3)3]3- [Fe(SO3)2]2- + [SO 3 ], который распадается с выпадением в & осадок сульфита железа(II) [Fe(SO3)2]2- FeSO3 + [SO ] и образованием аниона дитиона & & та натрия [SO3 ] + [SO3 ] [S2O6 ]2 со степенью окисления серы +4.5. Наличие такой степе ни окисления у серы объясняет причину того, что при последующем термогидролитическом разложении продукта сульфитизации с целью регенерации Na2SO3 у дитионата Na2S2O6 про исходит диспропорционирование серы с образованием 0,5 моля Na2SO4 (степень окисления серы +6) и 1,5 моля диоксида серы (степень окисления серы +4).

Построение комбинированной физико-химической системы позволило разработать техно логическую схему переработки гидроксида железа, являющегося отходом медно-никелевого производства3.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 06-08-00449).

Литература 1. Д.Л. Мотов, М.В. Васёха, ДАН 2004, 397, 61.

2. М.В. Васёха, Д.Л. Мотов, Журн. Прикл. Химии 2005, 78, 41.

3. Д.Л. Мотов, М.В. Васёха, Железистый кек и проблема его утилизации. Апатиты. Изд. КНЦ РАН. 2007. 51 с.

1264 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, РАЦИОНАЛЬНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ТАНТАЛОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ Орлов В.М., Сухоруков В.В.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, г. Апатиты, 184209 Россия, E-mail: orlov@chemy.kolasc.net.ru Рациональная переработка отходов производства, особенно материалов, содержащих редкие металлы, представляет большой интерес для технологии, позволяя исключить необоснован ные потери дорогостоящего сырья. К таким материалам, несомненно, относятся забракован ные на разных стадиях производства аноды танталовых объемно-пористых конденсаторов.

Эти отходы производства содержат свыше 75% высокочистого тантала, однако обычно их переработка осуществляется либо полным растворением материала и направлением раство ров в головной цикл получения тантала из рудного сырья, либо выделением металла с ис пользованием его в твердосплавной промышленности, где не предъявляются жесткие требо вания к содержанию примесей в тантале.

Нами выполнены исследования по переработке отходов производства танталовых конден саторов с целью непосредственного получения высококачественных танталовых конденса торных порошков. Используемые для переработки забракованные аноды танталовых оксид но-полупроводниковых конденсаторов представляют собой сложную систему. Сам анод – пористая прессовка, спеченная из порошка тантала, поры ее заполнены диоксидом марганца.

С наружной поверхности на диоксида марганца нанесен углеродсодержащий слой в виде ла косажевого покрытия. Наиболее приемлемым методом удаления диоксида марганца является растворение концентрированной соляной кислотой при температуре выше 90. В данном слу чае процесс осложняется необходимостью подвода реагента и удаления продуктов реакции из пор, величина которых составляет несколько мкм и менее. Исследована закономерность удаления марганца в зависимости от объема анодов в интервале 0.06–3 см3. Установлено, что фактором, ограничивающим скорость удаления диоксида марганца на начальной стадии рас творения из анодов с большими габаритами, является оболочка, образованная лакосажевым покрытием. Поскольку поверхность тантала покрыта слоем Та2О5, являющимся диэлектри ком конденсатора, содержание кислорода в аноде составляет около 1.5%. Для очистки от ки слорода аноды после удаления марганца подвергали термообработке в парах марганца при температуре 800–850°С с последующей отмывкой образовавшегося оксида магния в 15% со ляной кислоте. На модельных образцах было исследовано влияние пористости на степень раскисления при обработке прессовок в парах и в контакте с жидким магнием. Показано, что изменение пористости в интервале 50–65% практически не оказывает влияния на остаточное содержание кислорода. Очищенные таким образом аноды гидрировали и размалывали в стержневой мельнице. Порошок гидрида подвергали агломерации в токе высокочистого ар гона при температуре 1400–1500°С с последующим размолом до крупности 350 мкм. Полу ченный агломерированный порошок по своему химическому составу и электрическим пара метрам анодов полностью соответствовал техническим условиям на танталовые конденса торные порошки.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований ОХНМ РАН № «Научные основы рационального использования природных и техногенных ресурсов» Направление 2: «Науч ные основы рационального использования техногенных ресурсов».

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 КОМПОЗИЦИОННЫЙ СЛОИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ Пак А.А., Сухорукова Р.Н.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра Российской Академии наук, г.Апатиты Мурманской обл.

В ИХТРЭМС КНЦ РАН разработан способ изготовления многослойных композиционных строительных изделий (патенты РФ №2259272 и №2286249), принципиально отличающийся от известных способов тем, что конструктивные и теплоизоляционные слои в изделиях фор мируются во время тепловлажностной обработки, а не в процессе формования изделия или возведения стены. Причем конструктивный (несущий) слой образуется из газобетона, а теп лоизоляционный – из бисерного или частично вспененного полистирола. Физический меха низм способа заключается в том, что формирующие изделие материалы (газобетон и поли стирол) в процессе тепловлажностной обработки в пропарочной камере многократно увели чиваются в объеме: вначале, при 35-45°С, вспучивается газобетонная смесь, а затем, при дос тижении более высоких температур – 85-95°С, вспенивается полистирол. Так как увеличения объемов протекают в закрытой форме с жесткоприкрепленной крышкой, препятствующей свободному расширению материалов, происходят самопрессование и прижатие слоев друг к другу с образованием слоистого изделия монолитной структуры.

Раздельная укладка слоев позволяет легко управлять плотностью и другими свойствами изделия путем изменения толщины бетонного и полистирольного слоев, вследствие чего можно получать изделия широкой номенклатуры: от особо легких теплоизоляционных – плотностью 100-300 кг/м3 до конструкционно-теплоизоляционных – плотностью 500 1000 кг/м3 с улучшенными физико-механическими показателями. Обращает внимание суще ственное уменьшение коэффициента теплопроводности – в 1.4-1.8 раз по сравнению с нор мированными показателями для ячеистого бетона по ГОСТ 25485-89, причем эффект уменьшения теплопроводности возрастает с увеличением плотности композиционного поли стиролгазобетонного материала.

Как показывают выполненные нами исследования, композиционные многослойные поли стиролгазобетонные стеновые изделия, обладающие значительно меньшей теплопроводно стью, чем, например, ограждающие конструкции из силикатного и керамического кирпичей, легкого или наиболее эффективного на сегодняшний день ячеистого бетона, позволяют воз водить стены без увеличения их толщины при сохранении всех остальных эксплуатационных показателей, или же исключить трудоемкие теплоизоляционные работы на строительной площадке. Высокие теплоизоляционные свойства нового материала, установленные экспе риментальным путем1, а также теоретический анализ процессов тепловлагопереноса в мно гослойном полистиролгазобетоне, расчет толщины стены в соответствии с новыми требова ниями СНиП подтвердили их эффективность.

Работа выполнена при финансовой поддержке ОХНМ РАН.

Литература 1. А.А.Пак, Р.Н.Сухорукова, Н.Н.Гришин, Журн. Строительные материалы 2006, 6, 28-30.

1266 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ВЫХЛОПОВ РЕЗЕРВНЫХ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ В г.МОСКВЕ Систер В.Г.а, Цедилин А.Н.а, Калугин П.П.б, Якимычев А.А.б, Покровский Д.Д.в а Московский государственный университет инженерной экологии 105066, г. Москва, улица Старая Басманная, дом 21/ б Второе управление Правительства Москвы, 125032, Москва, ул. Тверская, д. в ООО «НПО «Керамикфильтр»,111250, г. Москва, Набережная ак. А.Н. Туполева, д. Атмосферный воздух мегаполиса является самой чувствительной к загрязнениям городской средой. Для поддержания в нем оптимальных показателей условий жизнедеятельности чело века необходима разработка и реализация комплекса санитарно-экологических и организа ционно-технических мероприятий.

Одним из источников загрязнения атмосферного воздуха являются выхлопы резервных дизельных установок подземных сооружений, расположенные преимущественно в зонах сложившейся городской застройки вблизи жилых домов.

Загрязнение атмосферного воздуха происходит при проведении обязательных регламент ных работ в режиме холостой ход при запуске дизеля, рабочий режим с нагрузкой, холостой ход при остановке дизеля. При этом образуются продукты полного и неполного сгорания.

Усредненный состав дизельных выхлопов содержит сажу, пылевые твердые частицы, пары воды, СО, NOх, SOх, углеводороды, альдегиды, кислоты, бензапирен, и др. Продукты сгора ния оказывают непосредственное воздействие на экологию мегаполиса и состояние здоровья населения.

Для снижения степени экологического риска при эксплуатации дизельных двигателей или проведении на них регламентных работ были изучены различные технологические процес сы: сорбция, каталитическое окисление, осаждение конденсацией, введение присадок, жид костная и плазменная нейтрализация, электрофильтрация и т.п. Однако они обладая опреде ленной избирательностью и чувствительностью к аэрозольному составу очищаемого газа, не могут быть совмещены в комплексе аппаратов, приемлемом для городских пользователей по массогабаритным характеристикам.

Исходя из этого, был предложен технологический процесс, состоящий из высокотемпера турной фильтрационной очистки выхлопов от сажи и пылевые твердые частицы, конденса ции паров воды, с последующей доочисткой вредных химических веществ до значений дей ствующих в г. Москве ПДК.

Работа выполняется в рамках мероприятий по реконструкции и повышению экологиче ской безопасности сооружений в г. Москве.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ХЛОРИДОВ РЗЭ В СОЛЯНОКИСЛЫХ СРЕДАХ Скиба Г.С., Князева А.И., Воскобойников Н.Б.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, 184209 г. Апатиты, Мурманская обл., ул. Ферсмана, 26а skiba@chemy.kolasc.net.ru Известно, что при повышении концентрации соляной кислоты появляется различие в раство римости индивидуальных хлоридов РЗЭ, что может оказывать влияние на их разделение1.

Ранее нами была установлена возможность разделения представителей легкой и средней (хлорид лантана-хлорид гадолиния) легкой и тяжелой (хлорид лантана-хлорид иттербия) групп РЗЭ в растворах 40%-ной соляной кислоты. Для определения возможности разделения представителей легкой группы лантаноидов и оптимизации условий их разделения изучена растворимость в системе LaCl3NdCl3HClH2O при 25°С в разрезе 40%-ной HCl.2 Для изу чения растворимости был использован метод3 по нахождению зависимости содержания ка кого-либо компонента (или компонентов) в равновесных жидких фазах от солевого состава исходных смесей, расположенных в определенных сечениях с постоянным содержанием ка кого-либо компонента. Система LaCl3–NdCl3–HCl–H2O изучена в разрезе, проходящем через фигуративные точки кристаллогидратов LaCl3·7H2O, NdCl3·6H2O и точку, соответствующую концентрации соляной кислоты 40 мас.%. В равновесных жидких фазах определялось со держание растворителя в сечениях 90 и 80 масс.% (HCl+H2O). По полученным данным по строены функциональные кривые, изображающие зависимость содержания растворителя в равновесных жидких фазах от солевого состава исходных смесей. Вид функциональных кри вых и совокупность построенных по ним коннод свидетельствуют о том, что изученная сис тема эвтонического типа с преобладающим полем кристаллизации NdCl3·6H2O. Для опреде ления составов равновесных жидких фаз использовали уравнение конноды, проходящей че рез два исходных состава, лежащих в разных сечениях, но имеющих одинаковое содержание растворителя в жидкой фазе. Поверхность растворимости NdCl3·6H2O описывается уравне нием:

2293,066406x2 – 87,653145y2 + 848,994141xy – 98,986015x – 10,906479y + 1 = где x – концентрация NdCl3·6H2O, y – концентрация LaCl3·7H20;

дисперсия 2,27057·10-4.

Полученные данные позволили провести расчет кристаллизационного разделения хлори дов лантана и неодима. В лопарите соотношение хлоридов лантана и неодима равно 2. Такой состав попадает в область кристаллизации хлорида неодима и за одну ступень можно выде лить 80% его в виде индивидуального соединения.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта «Ведущие научные школы» № НШ – 4383.2006.3.

Литература 1. W.Fischer// Z.anorg.all.Chemie. Bd.357.S.177- 2. Князева А.И., Скиба Г.С., Воскобойников Н.Б.// ЖНХ, в печати.

3. Воскобойников Н.Б., Скиба Г.С. Математическое моделирование фазовых равновесий в водно-солевых сис темах. Апатиты: КНЦ РАН. 1994. 259 с.

1268 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АПАТИТ-НЕФЕЛИНОВЫХ И ВЕРМИКУЛИТОВЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ И СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ Суворова О.В., Макаров Д.В., Мотина А.В.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, г. Апатиты Мурманской обл., ул. Ферсмана, 26а Рациональное использование сырья, энерго- и других материальных ресурсов становится решающим фактором успешного развития одной из самых материалоемких отраслей народ ного хозяйства – промышленности керамических и стекломатериалов в условиях проводи мой экономической реформы и необходимости улучшения экологической обстановки.

В связи с этим особую актуальность приобретает проблема использования техногенного сы рья (отходов производств), уровень применения которого в настоящее время остается низ ким. Проблема состоит в том, что производственные отходы неоднородны по минеральному и химическому составу, физико-химическим и технологическим свойствам.

В этом направлении нами проведено изучение хвостов обогащения вермикулитовых и апатит-нефелиновых руд как сырья для получения строительных керамических материалов методами жидкостного спекания и гиперпрессования, а также теплоизоляционного пено стеклокристаллического материала. В составе хвостов обогащения вермикулитовых руд пре обладают оливин (форстерит) и диопсид. В заметных количествах присутствуют вермику лит, апатит, магнетит. В составе хвостов обогащения апатит-нефелиновых руд преобладает нефелин, фиксируются также вторичные минералы по нефелину – натролит, гидрослюды.

Химический состав отходов представлен в таблице.

Таблица. Химический состав отходов обогащения апатит-нефелиновых (1) и вермикулито вых руд (2), маc.% SiO2 TiO2 A12O3 Fe2O3 FeO CaO MgO MnO Na2O K2O P2O5 п.п.п.

1 41.0 4.52 20.0 6.89 2.46 6.12 1.43 0.25 8.76 4.73 1.80 0. 2 35.3 0.15 0.89 0.79 3.32 15.64 34.28 0.12 0.26 0.08 5.58 3. Исследованы взаимосвязи минерального и химического состава сырья с параметрами процесса жидкостного спекания, температурой обжига и основными свойствами полученных керамических и стекломатериалов.

В результате проведенных исследований разработана керамическая масса, позволяющая получать стеновые изделия, имеющие довольно высокую пористость (40.7-44.2%) и низкую теплопроводность (0.29-0.32 Вт/м·К). По прочности, химической стойкости и водопоглоще нию изделия отвечают требованиям ГОСТа. Получен пеностеклокристаллический материал, обладающий повышенными теплозащитными свойствами. Предложены составы керамиче ских масс, перспективные для получения кирпича и керамической плитки. Проведенные предварительные исследования показали перспективность горнопромышленных отходов для производства керамических материалов методом гиперпрессования.

Работа выполнена при финансовой поддержке Отделения химии и наук о материалах РАН. Программа “На учные основы рационального использования природных и техногенных ресурсов”.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 УРАГУБСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ ГЛИН – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СЫРЬЕВОЙ ИСТОЧНИК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ Щербина Н.Ф., Калинников В.Т.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра (ИХТРЭМС КНЦ) РАН, г. Апатиты.

В связи с истощением запасов высокопластичных глин повышение качества кирпича являет ся актуальной задачей. Для ее решения целесообразно максимально использовать потенциал имеющегося местного минерального и техногенного сырья. Это требует проведения допол нительных исследований как сырья, так и физико-химических процессов, протекающих при обжиге.

При все возрастающих потребностях строительного комплекса Мурманской области в ке рамическом кирпиче, особую остроту, в ближайшие годы, приобретает решение вопроса строительства современного предприятия по выпуску керамических изделий из местного сырья. Балансом запасов на 1 января 2005 года по Мурманской области учтено 7 месторож дений. Суммарные запасы которых по категории А+В+С1 составляют 16858 тыс. м3. Наи большими запасами глинистого сырья в объеме 6711 тыс. куб. м располагает Урагубское ме сторождение. Преобладает сырье, относящееся к группе тонкодисперсного. Основу состав ляют умеренно – и среднепластичные разности Огнеупорность глин составляет 1190–1250°С.

На основе глин Урагубского месторождения в Отделе технологии строительных материа лов Института химии разработаны оптимальные составы керамических масс для изготовле ния керамического кирпича пластичного формования: полнотелого марки 300 и пустотелого марки 200, а также облицовочной плитки1. Была опробована технология получения лицевого кирпича методом полусухого прессования с одновременным нанесением глазурного покры тия. При полусухом прессовании качество сырья оказывает меньшее влияние на свойства получаемых изделий, чем при пластичном. В результате одновременного прессования череп ка и декоративного покрытия при однократном обжиге происходит образование промежу точного слоя, благодаря которому обеспечивается прочное сцепление черепка с глазурью, что исключает возможность отслаивания глазури и образования волосяных трещин после обжига. Образующийся в процессе обжига промежуточный слой позволяет нивелировать различие между коэффициентами термического расширения черепка и декоративного по крытия. Прессование образцов при удельном давлении 50 МПа позволяет при одинаковых температурах обжига получить изделия марки 350–500. Для декорирования образцов исполь зовались глазури на основе эгирина. Высокое содержание в них оксидов железа создает до полнительные условия для создания прочного покрытия.

Литература.

1. П.А. Кособокова., Т.В. Беляева, Обзорно-аналитический справочник Глины Карело-Кольского региона Рос сии для производства керамических изделий. 1996, 72 с.

Секция Химические аспекты современной энергетики Руководители – академик А.Ю.Цивадзе, академик С.М.Алдошин, академик И.И.Моисеев Устные доклады 1272 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, THE FORECAST AND THE STRATEGY OF CHEMISTRY DEVELOPOMENT Duca G.а, Gulea A.b a Academy of Sciences of Moldova b Moldova State University There is a modest output of chemical industry in Moldova. Chemistry as a science and as a branch of economy will be developing in the following important areas:

• Development of fundamental and applied sciences, development of applicative research ori ented towards the production needs, in line with world’s tendencies;

• Modernization of available chemical technologies, elaboration and implementation of new technologies of multifunctional materials;

• Elaboration of efficient means for plants protection and increase in cultivated plant productiv ity;

• Production of advanced pharmaceutical and cosmetics substances;

• Development of food products chemistry;

• Elaboration of advanced technologies for the adsorbents production, waste and natural water treatment, soil and air protection, and also offal use in different areas of economy.

The main results achieved in ecological chemistry as fundamental science are presented above1:

References 1. Duca Gheorghe, Gulea Aurelian, Chemistry Journal of Moldova, 2006, Vol.1, N.1, pp. 8-16.

2. Duca Gheorghe, The 3rd International Conference ECOLOGICAL CHEMISTRY 2005, Abstracts, p.3, Chisinau, Moldova.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ARYL KETONE ASYMMETRIC HYDROGENATION CATALYZED BY IRIDIUM COMPLEXES WITH CHIRAL FERROCENE PHOSPHINE THIOETHERS Malacea R.а, Le Roux E.b, Hayes J.M.,c Poli R.а, Daran J.-C.а, Manoury E.а, Gonsalvi L.b, Peruzzini M.b, Ujaque G.,c Lleds A.c a Laboratoire de Chimie de Coordination, 205, Route de Narbonne, 31077 Toulouse CEDEX 4, France, Rinaldo.Poli@lcc-toulouse.fr.

b Istituto di Chimica dei Composti Organometallici, Via Madonna del Piano 10, 50019 Sesto Fiorentino, Italy.

c Departament de Qumica, Universitat Autnoma de Barcelona, 08193 Bellaterra, Spain.

We will describe the syntheses and coordination chemistry of CpFe{1,2-C5H3(PPh2)(CH2SR) ligands (R = Et, tBu, Ph, etc.), abbreviated as (P,SR).1,2 X-ray analyses show that, in each case, the absolute configuration of the coordinated sulphur atom is controlled by the (P,SR) planar chirality. The use of these (P,SR) ligands in asymmetric catalysis will be pre sented. In particular, iridium complexes were successfully used in the hydrogena tion of simple ketones with high activities (turnover numbers up to 915 and global turnover frequencies up to ca. 250 h-1) and enantioselectivities (ee up to 99%).3 The combination of experimental mechanistic studies and density functional theory calcu lations indicate that the system follows a previously unsuspected catalytic cycle, which features only neutral, square planar IrI complexes and involves the H2 activa Fig. 1. ORTEP view of complex IrCl(COD)(P,SPh).

tion by heterolytic cleavage.

R OH S Cl O Ir Fe 0.2% P Ph H2 (30 bars) X X yield 99% iPrOH, MeONa, 8h, 10°C X=H, Me, Cl, F ee 99% Acknowledgements. Financial support from the European Commission (RTN HYDROCHEM, HPRN-CT-2002 00176) and from the CNRS is gratefully acknowledged.

References 1. L. Routaboul, S. Vincendeau, J.-C. Daran, E. Manoury, Tetrahedron Asym., 2005, 16, 2685-2690.

2. R. Malacea, E. Manoury, L. Routaboul, J.-C. Daran, R. Poli, J.P. Dunne, A.C. Withwood, C. Godard, S.B. Duckett, Eur. J. Inorg. Chem., 2006, 1803-1816.

3. E. Le Roux, R. Malacea, E. Manoury, R. Poli, L. Gonsalvi, M. Peruzzini, Adv. Synth. Catal., 2007, 349, 1064.

1274 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ГОРЕНИЕМ, ВЗРЫВОМ И ДЕТОНАЦИЕЙ ВОДОРОДО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ Азатян В.В.

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН azatyan@ism.ac.ru 1. Одной из важнейших проблем использования водорода и других горючих газов в энер гетике является управление горением, взрывом и детонацией их смесей с воздухом, в том числе, регулирование интенсивности процесса и обеспечение взрывобезопасности.

Методы, использованные в этих целях до последнего времени (огнепреградители, ис крогасители, разбавление и т.п.), являются в основном не химическими, мало эффек тивны, имеют очень ограниченную применимость. Огнегасящими свойствами облада ют хладоны, которые, однако, мало эффективны, коррозионно агрессивны, токсичны и нестойки при хранении. Их использование приостановлено.

2. Отсутствие эффективных методов управления горением и взрывом газов вызвано в ос новном состоянием теории этих процессов, пренебрегавшей их разветвлено-цепным характером в области атмосферного и повышенных давлений. Единственным факто ром, определяющим горение в этих важных для практики условиях, считали саморазо грев смеси. Область же цепного горения ограничивали давлениями в десятки и сотни раз ниже атмосферного давления (см. химическую и физическую энциклопедии, моно графии, курсы химической кинетики и физической химии, статьи). При численном мо делировании горения в кинетическую схему процесса часто включают такие реакции, которые можно считать стадиями реакционных цепей. Однако, при давлениях выше де сятых долей атмосферного давления, причиной воспламенения и горения называют те пловую лавину. В силу этих представлений поиск химических способов управления го рением не считался актуальным.

3. Вопреки сложившимся представлениям, нами установлено, что лавинное размножение свободных атомов и радикалов в их повторяющихся реакциях является необходимым условием протекания газофазного горения не только при давлениях, в сотни раз ниже атмосферного давления, в отсутствии саморазогрева, но также при любых более высо ких давлениях, при любом саморазогреве. Закономерности воспламенения, распростра нения пламени, взрыва и детонации определяются в первую очередь конкуренцией раз ветвления и обрыва реакционных цепей. Саморазогрев становится значительным в ходе цепного горения, усиливая цепную лавину.

4. С учетом выявленного основного фактора в горении, взрыве и детонации разработаны научные основы химического управления этими процессами. Предложены и на приме рах горения водорода, метана и ряда других газов испытаны эффективные методы и коррозионно-безопасные, не дорогие присадки, позволяющие регулировать все режимы горения, в том числе, подавить горение, разрушить стационарные детонационные вол ны, а также промотировать процесс. Методы и средства успешно прошли испытания межведомственной комиссии, используются в академических и отраслевых институтах.

5. 5.Показано,что цепной характер процессов обуславливает специфическую связь хими ческого строения и реакционной способности, проявляющуюся в сильной зависимости кинетических, макрокинетических и газодинамических характеристик горения, взрыва и детонации даже от изомерной структуры примеси. Приведятся примеры использова ния этого эффекта для управление горением и детонацией.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Алдошин С.М.а, Лихачев Д.Ю.б, Добровольский Ю.А.а а Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка б Институт исследования материалов Национального автономного университета Мексики, Мексика В докладе анализируется состояние и перспективы развития водородной экономики. Все бо лее интенсивное развитие широкого комплекса соответствующих технологий наблюдается в промышленно развитых странах в таких областях, как:

• стационарные и мобильные энергоустановки, предназначенные для использования в промышленности, коммерческом секторе и жилищно-коммунальном хозяйстве;

• силовые установки для электроприводных транспортных средств новых поколений;

• элементы питания для всех видов изделий микроэлектроники.

Во всех указанных областях применения рыночный потенциал водородных технологий и топливных элементов оценивается как высокий. Ожидается, что их массовая коммерциали зация в ближайшие 5–10 лет может привести к существенным изменениям в объемах добычи и потребления традиционных углеводородных энергоносителей и может иметь серьезные последствия для стран экспортеров нефти, включая Россию.

Доклад содержит прогнозную оценку вероятности предстоящей коммерциализации топ ливных элементов и сопряженных с ними технологий, составленную на основе анализа при нятых в этой области политических решений и соответствующих государственных про грамм, а также макроэкономических факторов. Подробно проанализированы основные тех нические проблемы, решение которых необходимо для массового продвижения топливных элементов и водородных технологий на различные сегменты рынка. Оценены перспективы и возможные направления использования нанотехнологий для повышения технико экономических характеристик топливных элементов и создаваемой водородной инфраструк туры.

1276 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, БИОТОПЛИВА: ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИИ Варфоломеев С.Д.

Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН, Химический факультет Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова Рассмотрено современное состояние и перспективы развития топливной индустрии, осно ванной на использовании возобновляемых источников энергии в виде биологических мате риалов различной природы. Анализируются химические основы получения биометана, био этанола, биодизеля и биобутанола. Фундаментальными основами получения биотоплив яв ляются высокоэффективный фотосинтез, биокаталитические технологии и исследования ки нетики и механизмов сложных биокаталитических процессов. Обсуждаются преимущества энергетики, основанной на использовании биотоплив (аккумуляция солнечной энергии, де централизация источника, решение проблемы выброса СО2, экономическая целесообраз ность).

Обсуждается молекулярный механизм образования метана с детальным кинетическим мо делированием процесса. Конверсия любого рода органических отходов в метан позволяет получить энергоноситель и регенерировать фосфо-аммофитные удобрения, критически не обходимые для высоко эффективного фотосинтетического процесса.

Детально обсуждается роль ферментов как высокоточных инструментов современной хи мии. Анализируются процессы ферментативной деструкции мино-целлюлозного сырья и ге мицеллюлозы, как главных ресурсных источников развития биотопливной индустрии. Рас смотрены химико-технологические основы нового поколения процессов биотопливной и биополимерной индустрии:

• гетерогенно-каталитические системы получения этанола и бутанола;

• метаногенез с ферментативной деструкцией биополимеров;

• гетерогенно-каталитические методы получения ферментов;

• ферментативное получение биодизеля;

• синтез мономеров из возобновляемого сырья, биодеградируемые полимеры;

• биоантиоксиданты как добавки, повышающие октановое число топлив.

Анализируется потенциал России в развитии биотопливное промышленности.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 СОВРЕМЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Волков С.В., Козин Л.Ф., Омельчук А.А., Колбасов Г.Я.

Институт общей и неорганической химии имени В.И. Вернадского НАН Украины проспект Палладина 32/34, 03680 г. Киев-142, Украина Составляющими водородной энергетики являются технологии производства водорода, хра нения и потребления. К перспективным способам его производства из воды можно отнести метод применения энергоаккумулирующих веществ (ЭАВ), электрохимические и фотоэлек трохимические методы.

К ЭАВ относятся электроотрицательные элементы с малым атомным номером (В, Si, Al, Mg, Ca, Li, Na), гидриды металлов (LiH, NaH, MgH2, AlH3, LiBH4, NaBH4, LiAlH4, NaAlH4, B2H6, B6H8-n), карбиды, силициды и др. Разработаны способы придания активности B, Al, Mg к воде введением в матрицу их поверхностей металлов-активаторов различной природы или их эвтектических сплавов, нарушающих целостность оксидной плёнки на металлах и обес печивающих доступ воды к активированному металлу. Методы с использованием ЭАВ могут быть разделены на низкотемпературные (223-273 К), среднетемпературные (273-573 К) и вы соко-температурные (573-1273 К). Обсуждаются активированные ЭАВ на основе алюминия, бора, магния, кремния и др. Применение первых обеспечивают скорости выделения водоро да из воды при температурах 298, 373, 473 и 1397 К равные 2000, 9400, 19800 и 6107 л·Н2/(м2·с).

Проблему рационального использования энергоресурсов атомных и тепловых электро станций можно решить с помощью приёмов и методов высокотемпературной электрохимии.

Используя в качестве реакционных сред расплавы гидроксидов щелочных металлов, способ ных поглощать перегретый водяной пар, на катоде получают водород, а на аноде – кислород.

Электролиз насыщенных паром расплавленных гидроксидов протекает с очень большой ин тенсивностью при плотностях тока на катоде 1,5-3,0 А/см2;

удельный расход электроэнергии за счет снижения напряжения разложения воды при высоких температурах и более высокой электропроводности расплавов снижается до 3,0-3,5 кВт·ч/м3 водорода;

выход по току до 95 97%;

температура электролиза 300-350 С поддерживается за счет теплообмена реакционной среды с отработанным водяным паром электростанций.

Фотоэлектрохимические методы – перспективны для получения водорода, как исполь зующие неисчерпаемые запасы солнечной энергии. Разложение воды на кислород и водород в таких системах наталкивается на проблему использования полупроводниковых электродов с довольно большой шириной запрещенной зоны и, как следствие, недостаточной эффектив ностью преобразования солнечного света.


Изучены фотоэлектрохимические системы, в ко торых анодная реакция выделения кислорода заменяется реакциями, протекание которых – вместе с катодной реакцией выделения водорода – требует меньшего перенапряжения. Од ной из таких реакций может являться окисление сульфид-ионов. Благодаря этому, в качестве фотоэлектродов можно использовать полупроводники, хорошо поглощающие свет в види мой части спектра, например, некоторые соединения типа АIIIBV, что приводит к существен ному увеличению эффективности фотопреобразования. Кроме того, становится возможным не только получать, но и накапливать водород, используя в качестве катода сплавы, обра зующие соединения с водородом (металлгидриды) и хранить водород в удобной технологи ческой форме.

1278 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ МОЛДОВЫ Дука Г.Г., Постолатий В.М.

АН Молдовы Проблемы современной энергетики связаны с получением электрической и тепловой энергии с применением различных источников их производства. Одним из базовых направлений энергетики является производство энергии с использованием органического топлива (жидко го, твердого и газообразного). В общем балансе электрическая и тепловая энергия, вырабо танная на базе органических видов топлива, составляет в Молдове более 90%.

Общее потребление топливных ресурсов в Молдове в 2005 г. составило 106576,06 ТДж, в том числе: жидких видов топлива 27956,88 ТДж (698,92 тыс. т.);

твердых – 4616,12 ТДж (184,64 тыс. т);

природного газа 740003,06 ТДж (2185,56 млн. м3). Потребление топливных ресурсов в энергетике составило: дизельное топливо 3 тыс. т., мазут 16 тыс. т., антрацит – 3 тыс. т., прочие угли 2,0 тыс. т., природный газ (с учетом Молдавской ГРЭС)1534,56 млн м3, биотопливо 9 тыс. т. Общие выбросы СО2 в атмосферу составили в 2005 г. всего – 6650 тыс. т., в том числе от предприятий энергетики 2986,57 тыс. т.

Проблемы энергетики химико-технологического характера связаны со следующими фак торами: 1) эффективностью (полнотой) сжигания топлива;

2) максимально возможным ис пользованием энергии топлива при преобразовании в другие виды энергии (электрическую, тепловую, механическую);

3) снижением величин выбросов газов с парниковым эффектом, а также уменьшением загрязнения окружающей среды в целом.

Как правило, производство энергии осуществляется на котельных и топливных электро станциях (ТЭС) конденсационных (КЭС), или теплофикационных (ТЭЦ). С общесистемной точки зрения выгодно сооружать крупные ТЭС. Конденсационные электростанции (КЭС) в большинстве случаев имеют к.п.д. не превышающий 35%, несмотря на применение совре менных технологий эффективного сжигания топлива. Примером такой КЭС является Мол давская ГРЭС, установленная электрическая мощность которой составляет 2500 МВт. Стан ция является типовой для стран СНГ. Применение конденсационных электростанций сопро вождается достаточно высокими удельными расходами топлива на единицу выработанной электроэнергии и значительными удельными выбросами газов в атмосферу.

Более эффективными являются тепловые электростанции, основанные на теплофикацион ном цикле (ТЭЦ). Примерами таких ТЭЦ в Молдове являются Кишиневские ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, Бельцкая ТЭЦ. Благодаря промежуточным отборам пара для целей теплофикации и горячего водоснабжения к.п.д. этих электростанций может достигать 60% и более.

Весьма перспективным является применение парогазовых установок (ПГУ) когенерации электрической и тепловой энергии. Достоинства ПГУ состоят в комбинации циклов – газо турбинного (ГТУ), паросилового (П) и утилизации тепловых выбросов для целей теплоснаб жения, благодаря чему к.п.д. установок удается довести до максимально возможных уров ней. Его величина определяется соотношением выработки тепловой и электрической энергии прочих равных условиях. Выполненные расчеты использования ПГУ для условий Республи ки Молдова показали, что в зависимости от величины тепловых нагрузок, мощность устано вок ПГУ может быть выбрана в диапазоне от нескольких МВт до 70-100 МВт.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 Соотношение выработки электрической и тепловой энергии как 0,7:1 обеспечивает мак симально возможный КПД. На основе этих расчетов в Молдове предложена схема размеще ния ПГУ, которая предусматривает сооружение рассредоточенных источников энергии в 42 городах общей суммарной электрической мощностью 1000–1200 МВт при тепловой мощ ности 800–900 Гкал/ч. Реализация такой программы предусматривается Стратегией развития энергетики Республики Молдова до 2020 г., что является одним из генеральных направлений развития энергетики. Это позволяет улучшить на 20–25% суммарный КПД использования топлива, соответственно снизить удельные выбросы на единицу произведенной энергии и в комплексе решить обозначенные выше проблемы.

Аналогичные задачи решаются и в энергосистемах соседних стран, с которыми энерго система Молдовы параллельно работает. При этом учитываются взаимные интересы Молдо вы и стран региона.

1280 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, МИКРО- И НАНОТЕХНОГИИ ДЛЯ ПОРТАТИВНЫХ ВОЗДУШНО-ВОДОРОДНЫХ МИКРОТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Забродский А.Г., Гуревич С.А.

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, 194021, С. Петербург, ул.Политехническая д. В докладе рассматривается состояние разработок в области микротопливных элементов и приводятся результаты исследований, выполненных в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН по созда нию воздушно-водородных микротопливных элементов с использованием технологий по ристого кремния и высокоэффективных наноструктурированных катализаторов.

Микротопливные элементы (МТЭ), работающие в диапазоне мощности 0,1-10 Вт, предна значены для питания широкого спектра бытовых портативных электронных приборов и уст ройств специального назначения. По основным параметрам (кпд, энергоемкость) эти источ ники питания существенно превосходят традиционные малогабаритные батареи и аккумуля торы. Потенциал рынка МТЭ огромен, составляет более $ 2 млрд в год. Анализ различных вариантов технологий, используемых для создания МТЭ, показывает, что в мире пока не су ществует эффективных технологий, которые могли бы обеспечить достаточно высокую эф фективность и низкую стоимость этих приборов при их массовом производстве.

В ФТИ РАН разработаны оригинальные конструкции низкотемпературных воздушно водородных МТЭ со свободно-дышащим катодом, для изготовления которых применяются планарные технологии, широко используемые в микроэлектронике. В этих конструкциях по ристый кремний, полученный методом фотоэлектрохимического травления1, выполняет функции газораспределительного электрода, и, одновременно, каркаса всей конструкции. Ка талитические слои изготавливаются с помощью оригинальной технологии лазерного электро диспергирования металлов2, которая позволяет получать покрытия из монодисперсных аморфных наночастиц Pt и ее сплавов (размер частиц 2 нм, дисперсия не более 10%). Исполь зование этих уникальных катализаторов в МТЭ позволило существенно, более чем на поря док по сравнению с известными катализаторами, снизить удельный расход Pt (до 0,2 г/кВт).

Дальнейшее развитие рассматриваемых технологий связано с разработками тонких влаго независимых протонпроводящих мембран, сверхтонких каталитических слоев с уменьшен ными диффузионными потерями, что позволит реализовать новые эффективные конструк ции МТЭ. Цель проводимых исследований состоит в разработке технологий, которые могут использоваться при массовом производстве перспективных источников питания на основе МТЭ.

Работа выполнена в рамках сотрудничества и при финансовой поддержке ООО «Национальная инвестици онная компания «Новые энергетические проекты».

Литература 1. A.A. Nechitailov, E.V. Astrova, and Yu.A. Kukushkina, Phys. stat. sol., 1997, 4, 1923.

2. V.M. Kozhevin, et. al., J.Vac.Sci.Techn. B, 2000, 18, 1402.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ТВЕРДООКСИДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (ТОТЭ) И ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА Зайков Ю.П., Демин А.К.

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 620219 Екатеринбург, С.Ковалевской, Важнейшей характеристикой топливного элемента как устройства для преобразования хи мической энергии топлива в электроэнергию является его КПД: чем он выше, тем меньше расход первичного топлива. Известно, что КПД энергоустановок на ТОТЭ на углеводород ном топливе может достигать 70% (здесь и далее при относительной мощности топливного элемента 0,7) за счет использования тепла, выделяемого батареей ТОТЭ, для поддержания эндотермического процесса паровой конверсии1. В энергоустановках на низкотемператур ных топливных элементах (твердополимерных и щелочных), работающих на углеводород ном топливе, почти половина энергии топлива тратится на получение чистого водорода в то пливном процессоре, и их КПД не может превышать 35%. По мере развития водородной энергетики все большую роль будут играть источники электроэнергии, работающие на водо роде. КПД низкотемпературных топливных элементов, работающих на водороде, достигает 60%. Представляет интерес оценка КПД ТОТЭ при его работе на водороде.

Основой ТОТЭ могут быть твердые оксидные электролиты как с кислородионной, так и с протонной проводимостью. Наиболее известные среди первых – это оксидные композиции на основе диоксида циркония, диоксида церия, допированные галлаты РЗЭ, среди вторых – допированные цераты и цирконаты ЩЗЭ.

КПД обычного ТОТЭ на кислородионном электролите, работающего на водороде, не пре вышает 55% при 900 К. Высокий (до 70%) КПД ТОТЭ может быть достигнут путем органи зации рециркуляции водорода в анодном пространстве2. Рециркуляция водорода применяет ся в низкотемпературных топливных элементах для отвода тепла из рабочей зоны. В ТОТЭ рециркуляция может выполнять ту же задачу, но одновременно она приводит к повышению ЭДС и, следовательно, КПД.


КПД ТОТЭ на протонном электролите, работающего на водороде, достигает 70% при К. Очевидно, что более целесообразно разрабатывать ТОТЭ с таким высоким КПД, а не ком бинированные установки ТОТЭ + газовая турбина. Такие ТОТЭ могут работать в обратимом режиме в системах накопления электроэнергии.

Несомненно, что разработка ТОТЭ является весьма актуальной задачей.

Основные направления разработок в области ТОТЭ:

• разработка низкотемпературных (900 К) протонных проводников, стабильных в окис лительной (воздух) и в восстановительной (водород) атмосфере;

• разработка коммерчески приемлемой технологии формирования тонких газоплотных пленок электролита на пористых подложках;

• разработка высокоактивных электродов, в частности, катодов ТОТЭ на протонном электролите, работающих в атмосфере сухого воздуха.

Основная задача фундаментальных исследований – установление взаимосвязи со ставструктурасвойства оксидных материалов с протонной проводимостью.

Литература 1. S.L. Douvartzides, F.A. Coutelieris, A.K. Demin, et al, AIChE Journal 2003, 49, 248.

2. А. K. Demin, Proc. 9 World Conf. on Hydrogen Energy (Paris, 22-25 Jun. 1992) 1992, V.3, 1523.

1282 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТОПЛИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОМАССЫ Зайченко В.М.

Объединенный институт высоких температур 125412 Москва Ижорская ул., 13/ Россия обладает самыми большими в мире запасами биомассы. На территории нашей страны сосредоточено около четверти имеющихся в мире ресурсов древесины и около 40% мировых запасов торфа.

При условии разработки и промышленного внедрения технологий и оборудования для энергетического использования биомассы, Россия может занять лидирующие позиции в мире не только по производству органических ископаемых топлив, но и экологически чистых топ лив из широкого класса материалов растительного происхождения.

Разрабатываемые новые технологии должны обеспечивать получение высококалорийных газообразных и жидких топлив, а также твердых углеродных материалов различного функ ционального назначения: кокса, активированного угля, сорбентов и углерод-углеродных ма териалов, обладающих уникальными физико-химическими свойствами.

Непременным условием для практической реализации разрабатываемых технологий явля ется возможность использования получаемых топлив в существующих энергетических агре гатах с их минимальной реконструкцией.

Перспективным направлением использования биомассы являются технологии совместной переработки газообразных (жидких) углеводородов и биомассы с получением энергоносите лей и углеродных материалов высокой чистоты.

Рассмотрены различные направления комплексной переработки биомассы. В качестве примера приведены описания технологии пиролиза древесных отходов и торфа, а также тех нологии совместной переработки растительных отходов (на примере древесных) и природ ного (попутного) газов с получением чистых углеродных материалов и энергетического газа с высоким содержанием водорода. Показано, что комплексные технологии переработки био массы и природного газа позволяют на новом уровне решить проблемы, связанные с получе нием водорода для энергетического использования. Основной задачей водородной энергети ки является сокращение выбросов двуокиси углерода. Продукты сгорания водорода состоят из паров воды и не содержат двуокиси углерода. В качестве основного источника водорода для энергетики обычно рассматривается природный газ. В существующей концепции водо родной энергетики основным процессом получения водорода являются процессы каталити ческой конверсии природного газа. При этом одновременно с водородом производится дву окись углерода, которую предлагается депонировать, создавая для этих целей систему хра нилищ, в том числе с использованием отработанных скважин нефтяных и газовых месторо ждений.

В процессах совместной переработки растительных отходов и природного газа (в общем случае углеводородных газов) получение углерода происходит в виде композита, состоящего из углерода растительных отходов и углерода природного газа. Содержание углерода в та ком композите – 98-99%. Этот материал может использоваться в качестве сырья в различных промышленных технологиях, а также в качестве высококалорийного энергетического топли ва.

Рассмотрены экологические и экономические аспекты разрабатываемых технологий со вместной переработки растительных отходов и природного газа. Показано, что при исполь зовании технологий данного типа, мероприятия по сокращению вредных последствий топ ливно – энергетического комплекса на природное равновесие становятся экономически оп равданными и реализуются безотходным образом.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ФТОРПОЛИМЕРНЫЕ ПРОТОНОПРОВОДЯЩИЕ МЕМБРАНЫ ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ Иванчев С.С.

Санкт-Петербургский филиал Института катализа им. Г.К.Борескова Сибирского отделения Российской академии наук 197198, Санкт-Петербург, пр. Добролюбова, 14, E-mail: ivanchev@SM2270.spb.edu Протонопроводящие мембраны на основе полимерных систем выполняют по крайней мере несколько функций в качестве одного из важнейших компонентов в составе топливных эле ментов. К ним относятся перенос протонов от анода к катоду в сочетании с предотвращени ем проникновения топлива (водорода) и окислителя (кислорода) из анодного пространства в катодное и наоборот с исключением прямого окисления топлива. Полимерные мембраны должны обладать высокой химической и термической стойкостью, обеспечивающими дли тельную стабильную работу ячейки топливного элемента.

В докладе рассмотрены основные этапы разработки полимерных протонопроводящих мембран на основе перфторированных мономерных систем – мембран типа Nafion (Dow Chemical), Flemion (Asahi) и попытки получения аналогов Нафиона в России. Анализируются основные проблемы, связанные с получением перфторированных сульфомономеров, прове дением сополимеризации и получением применимых для использования в топливных ячей ках мембранных полимеров, возможности повышения выхода сополимера с оптимальной эквивалентной массой.

Рассматриваются и анализируются разработанные в последнее десятилетие способы мо дифицирования полимерных мембран типа Nafion, направленные на улучшение температур ного интервала работы мембран, повышение их прочностных и других эксплуатационных характеристик и сохранение конкурентоспособности мембран этого типа в сравнении с но выми мембранными полимерами (на основе полибензимидазолов, поли(эфир-эфир кетонов) и др.).

Рассмотрены современные попытки получения протонопроводящих мембран на основе нефторированных сополимерных систем.

1284 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БИОТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Казаринов И.А., Кузьмичева Е.В., Степанов А.Н.

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: KazarinovIA@info.sgu.ru Биологические топливные элементы (БТЭ) представляют собой устройства, в которых реак ции на одном или обоих электродах реализуются биоэлектрокаталитически при умеренных температурах и давлениях [1,2]. Интерес к разработке альтернативных источников энергии проявляется в связи с глобальным истощением на Земле источников полезных ископаемых, используемых для нужд энергетики. Особая привлекательность БТЭ обусловлена возможно стью использования в них в качестве топлива веществ энергетически емких (углеводы, угле водороды, спирты и т.п.), но электрохимически пассивных, а также многих веществ являю щихся отходами некоторых производств (бумажной, сахарной промышленности и др.). По следнее обстоятельство при создании БТЭ позволяет решать помимо энергетической, чисто экологические проблемы-утилизацию отходов.

В зависимости от способа взаимодействия биологического катализатора с электродом биотопливные элементы обычно делят на два типа:

1) элементы, в которых топливо, например водород, генерируют биологически в отдель ной камере, а затем подают в электродное отделение для последующего электрохими ческого окисления;

это БТЭ «косвенного» действия;

2) элементы, в которых непрерывное поступление электронов обеспечивается прямым взаимодействием биокатализатора с электродом, причем этот процесс часто облегчает ся при использовании медиатора;

это БТЭ «прямого» действия.

В свою очередь, последние подразделяются на ферментные (ФТЭ) и микробные топлив ные элементы (МТЭ) [3].

Несмотря на некоторую сложность в реализации конструкций МТЭ, последние характери зуются рядом дополнительных свойств, являющихся предпочтительными при решении оп ределенного круга задач, так как обладают более широкой субстратной специфичность, что дает большие преимущества БТЭ перед химическими топливными элементами (ХТЭ) при совместном решении энергетических и экологических проблем.

В настоящем докладе анализируется современное состояние биологических топливных элементов, показаны примеры некоторых реализуемых биоэлектрохимических систем и пер спективы развития этого направления в химической энергетике.

Литература 1. 1. Биосенсоры: основы и приложения / [Л.С. Кларк, И. Карубе, М.А. Арнольд и др.];

ред. Э. Тернер и др.;

пер. с англ. И.Г. Абидора. – М.: Мир, 1992. – 614 с.

2. 2. Федорович В.В., Мажитов Т.О., Калюжный С.В. Биотопливные элементы – новые возможности для энер гетики // Катализ в промышленности. – 2004. – №1. – С. 29-34.

3. 3. Katz E., Shipway A.N., Willner I. Handbook of fuel cells – Fundamentals, Technology and Application, Edited by W. Vielstich, H.A. Gasteiger, A. Lamm. London, 2003. – Vol.1. – P.355.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ Кулов Н.Н.

119991 Москва, Ленинский проспект, 31, ИОНХ РАН Химическая промышленность относится к числу наиболее энергоемких производств, на ее долю приходится 15 – 16% всей энергии, потребляемой перерабатывающей промышленно стью в технически развитых странах. Интеграция и термодинамическая оптимизация энерге тических и материальных потоков по термодинамическим оценкам может дать экономию энергозатрат для нефтехимии, неорганических производств, малотоннажной химии до 30%, для производства смол – 25%, пищевых продуктов – 25%. Для оценки энергетической эф фективности химических производств необходима многоуровневая математическая модель (1) на глобальном уровне для осуществления техно-экономическиого анализа структуры промышленности, оценки альтернативных технологий, учета влияния цен на продукты, сы рье и энергоносители, (2) на уровне конкретных заводов для определения источников потерь и путей их снижения, (3) на уровне отдельных аппаратов, включая реактор, для выбора оп тимальных режимов. Настоящий доклад посвящен главным образом рассмотрению путей повышения энергетической эффективности аппаратов и технологических узлов третьего уровня.

Рассматриваются два направления повышения энергетической эффективности. Одно из них связано с уменьшением движущей силы, так как согласно второму закону термодинами ки эксергетические потери минимальны, если процесс проводится при минимальной движу щей силе на всем протяжении разделительной колонны или реактора. Модель термодинами чески обратимой ректификации служит отправной точкой для создания аппаратов со связан ными тепловыми и материальными потоками, а также технологических схем для оптималь ного использования таких аппаратов. Это направление активно развивается в последние го ды в ряде стран, обеспечивая снижение энергозатрат на 30 – 40%. Другое направление ставит целью увеличение кинетических коэффициентов, так как снижение движущих сил приводит к увеличению размеров колонн, реакционного пространства или к уменьшению степени пре вращения реагентов. Наиболее эффективной здесь оказалась физико-химическая интенсифи кация процессов, основанная на синергетических явлениях, возникающих на молекулярном уровне (эффект Марангони, диффузионно-гидродинамическая неустойчивость Рэлея, хими ческая турбулентность), и характеризующая переход от макротехнологии к микротехноло гии. Успешно внедряются различные гибридные процессы (дистилляция с кристаллизацией, с разделением на мембранах и т.п.), среди которых совмещенные реакционно – ректифика ционные процессы оказались наиболее перспективными. В настоящее время ощущается не обходимость в разработке методов концептуального расчета совмещенных процессов для быстрейшего продвижения новых продуктов, полученных по новой технологии, на рынок.

При этом следует иметь в виду, что для определения оптимальных условий получения хими ческих продуктов в наши дни одного термодинамического анализа недостаточно, целесооб разно провести моделирование процесса на основе энтальпийного, эксергетического, эколо гического и социального подходов.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект 06-03-32963.

1286 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВОДОРОДОСЖИГАЮЩИХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК ДЛЯ СТАЦИОНАРНОЙ И АВТОНОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Малышенко С.П.а, Грязнов А.Н.а, Пригожин В.И.б а Объединенный институт высоких температур РАН, 125412 Москва, Ижорская 13/ б ФГУП «Конструкторское бюро химавтоматики», 394006, Воронеж, Ворошилова Водородо-кислородные парогенераторы, отличающиеся компактностью, высокой маневрен ностью и эффективностью являются ключевым элементом дальнейшего развития паротур бинных энергоустановок. Путем сжигания стехиометрической смеси водорода с кислородом с использованием пара или воды в качестве балласта они производят высокотемпературный (до 1500°C) пар высокого давления (до 70 атм), что позволяет обеспечивать высокий КПД утилизации водорода. Эти экспериментальные устройства были разработаны и созданы в ОИВТ РАН совместно с Конструкторским бюро химавтоматики и Исследовательским цен тром им. Келдыша. Технологию H2/O2 парогенераторов можно гибко использовать в различ ных термодинамических циклах с уже существующими и перспективными типами паровых турбин. Их важным преимуществом является отсутствие практически всяких ограничений по температуре перегретого пара по сравнению с традиционными парогенерирующими устрой ствами, которые ограничены прочностными характеристиками конструкционных материалов паровых котлов и паропроводов (540-560°С). Это позволяет использовать их для модерниза ции уже существующих энергоустановках в качестве надстроек. Например, современные па ровые турбины имеют примерно 10%-ный запас по мощности, что позволяет с помощью ми нимальных капиталовложений путем включения H2/O2 парогенератора к турбине добиться роста производительности, при этом и турбина, и генератор в дорогостоящей модернизации не нуждаются.

H2/O2 парогенераторы могут быть использованы при создании водородных систем акку мулирования энергии и покрытия неравномерности графика нагрузки на электростанции.

В такой системе основной парогенератор работает в наиболее эффективном базовом режиме с минимальными выбросами, в часы провала графика нагрузки осуществляется наработка кислорода и водорода путем электролиза, а в часы пика — получение добавочной мощности в присоединенной энергоустановке с H2/O2 парогенератором, дополнительно перегревающей пар перед цилиндрами высокого и/или среднего давления турбины. Коэффициент рекупера ции электроэнергии в такой системе может составить 40-50%, а в перспективе — до 60%.

По результатам испытаний экспериментальных изделий и исследований процессов гене рации пара в различных режимах разработаны предложения и программа разработки опыт но-промышленных образцов. Реализация этого проекта позволит обеспечить лидерство Рос сии в создании эффективных, безопасных и экологически чистых новых энергетических тех нологий.

Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям, Российского Фонда Фундаментальных исследований и МНТЦ.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 ХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ:

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТОПЛИВА, СНИЖЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ, ГАЗИФИКАЦИЯ И ПОВЫШЕНИЕ КПД Манелис Г.Б.

Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка Московской обл. пр. ак. Н.Н. Семенова д. В настоящее время широко развиваются работы по использованию в тепловой энергетике для частичной замены природного газа и мазута различного рода альтернативными топлива ми. Одновременно в России и ряде ведущих мировых держав планируется в ближайшей пер спективе наряду с развитием атомной энергетики резкое увеличение добычи и использова ния угля. В качестве альтернативных топлив рассматриваются различные виды топлив, в первую очередь биотоплива растительного происхождения, илы, горючие сланцы, битуми нозные пески, различного рода промышленные и бытовые отходы.

Использование твердых горючих в современных технологических схемах обладает рядом недостатков, которые сдерживают расширение их применения. К ним, в первую очередь, от носятся относительно низкий коэффициент полезного действия соответствующих устройств, пределы устойчивого горения высокозольных и влажных горючих, образование токсичных продуктов горения, требующих чрезвычайно дорогих очистных сооружений. Предваритель ная газификация позволяет в значительной мере решить эти проблемы. Однако, большинство методов газификации обладает низким энергетическим КПД и во многих случаях требует значительных энергозатрат. Использование фильтрационного горения в сверхадиабатиче ских режимах позволяет проводить процесс с рекордно высокими значениями КПД (до 95%), газифицировать разнообразные твердые горючие с высоким содержанием золы (до 90%) без дополнительных энергозатрат и при последующем сжигании полученного продукт-газа в обычных энергетических устройствах, на несколько порядков снизить образование токсич ных продуктов горения: окиси углерода и окислов азота и серы, хлора, полиароматических соединений и диокинов, вынос в атмосферу пыли и тяжелых металлов.

Сказанное удается реализовать на основе развития современной теории фильтрационного горения и представлений о механизме образований при горении токсичных продуктов.

Приложение этих исследований легли в основу ряда энергосберегающих и экологически чистых технологий в цветной металлургии для получений синтез-газа и водорода.

1288 ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ Минцев В.Б.а, Фортов В.Е.б а Институт проблем химической физики РАН, 142432, Черноголовка, пр.Семенова 1, Россия б Объединенный институт высоких температур РАН, 125412, Москва, Ижорская 13/19, Россия В докладе рассматриваются экстремальные процессы преобразования химической энергии конденсированных взрывчатых веществ в электромагнитную энергию и направления разви тия импульсных электроэнергетических систем, предназначенных для фундаментальных ис следований и прикладных разработок. Приведены примеры практического применения гене раторов импульсов электрического тока, в том числе для повышения стойкости промышлен ной энергетики к разрядам молний, для разведки полезных ископаемых и прогноза землетря сений, запитки мощных излучателей электромагнитных волн. Особое внимание уделено ге нераторам с взрывчатыми веществами в качестве первичного источника энергии, имеющими уникальные удельные энергетические характеристики.

ХVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007 НОВЫЕ ВЫСОКОСЕРНИСТЫЕ РЕДОКС-ПОЛИМЕРЫ ДЛЯ ЛИТИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА Мячина Г.Ф., Малькина А.Г., Дорофеев И.А., Родионова И.В., Коржова С.А., Трофимов Б.А.



Pages:     | 1 |   ...   | 41 | 42 || 44 | 45 |   ...   | 95 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.