Технологическая схема проведения парогазовой активации бурого угля

Технологическая схема представляет собой последовательный перечень всех операций и процессов обработки сырья для получения сорбентов, начиная с момента его приема и заканчивая выпуском готовой продукции. Определены оптимальные параметры проведения парогазовой активации бурых углей Харанорского, Кангаласского, Кировского и Окино-Ключевского месторождений: активация без стадии карбонизации, расход парогазового реагента – 250–300 мл/ч, термолиз при 800 °С, время воздействия парогазовой активации при изотермической выдержке – 60 мин. Выявленные оптимальные параметры процесса, а также наиболее эффективная последовательность проведения операций заложены в основу технологической схемы парогазовой активации бурых углей. Разработанная принципиальная технологическая схема процесса получения сорбентов способом парогазовой активации позволяет получать качественные сорбенты с адсорбционной активностью по йоду не менее 50%. Активированные угли с такими качественными характеристиками в настоящее время находят широкое применение в пищевой, химической, фармацевтической, газои нефтеперерабатывающей промышленности, а также при очистке сточных вод и флотации руд цветных металлов. Применение разработанной технологической схемы процесса получения сорбентов способом парогазовой активации с прогнозируемым результатом величины адсорбционной активности по йоду возможно на бурых углях других месторождений с близкими исходными качественными характеристиками.

Ворсина Е. В., Москаленко Т. В., Михеев В. А. Технологическая схема проведения парогазовой активации бурого угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 7-1. – С. 137–147. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_71_0_137.

Ворсина Елена Владимировна¹ — канд. техн. наук, доцент, старший научный сотрудник, е-mail: labkiy@mail.ru,
Москаленко Татьяна Владимировна¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, ORCID ID: 0000-0003-2782-2488,
Михеев Валерий Александрович¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, зав. лабораторией,
¹ Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения РАН», Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН, 677018, Якутск, Республика Саха (Якутия), Россия.

Ворсина Е.В., е-mail: labkiy@mail.ru.

1. Ketabch M. R., Babamohammadi S., Davies W. G., Gorbounov M., Masoudi Soltani S. Latest advances and challenges in carbon capture using bio-based sorbents. A state-of-the-art review // Carbon Capture Science & Technology. 2023, vol. 6. DOI: 10.1016/j.ccst.2022.100087.

2. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. — Л.: Химия, 1984. — 215 с.

3. Мухин В. М., Клушин В. Н. Производство и применение углеродных адсорбентов. — М.: Изд-во РХТУ, 2012. — 305 с.

4. Marsh H., Rodriguez-Reinoso F. Activated Carbon. Elsevier Science Technology Books, 2006, 536 p.

5. Кельцев H. B. Основы адсорбционной техники. — М.: Химия, 1984. — 511 с.

6. Suliman M. A., Sajid M., Nazal M. K., Islam M. A. Carbon-based materials as promising sorbents for analytical sample preparation: Recent advances and trends in extraction of toxic metal pollutants from various media // TrAC — Trends in Analytical Chemistry. 2023, vol. 167, article 117265. DOI: 10.1016/j.trac.2023.117265.

7. Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. — 414 с.

8. Jia J. B., Du H. H., Huang G. X., Liu Q. R., Xing B. L., Zhang C. X., Guo H. Y., Pan J. N. Research progress in non-energy utilization of lignite // Xiandai Huagong. Modern Chemical Industry. 2018, vol. 38, no. 6, pp. 24—27. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.06.006.

9. Zhao M.-H., Bai X., Fan X., Li Y., Liu Y., Huang J.-L., Mo W.-L., Wei X.-Y., Saikia B. K. Removal behaviors of phenol from aqueous solution using industrial coal sludge-derived porous carbon sorbent // Journal of Molecular Liquids. 2023, vol. 385, no. 1, article 1224271. DOI: 10.1016/j.molliq.2023.122427.

10. Kabiri S., Navarro D. A., Hamad S. A., Grimison C., Higgins C. P., Mueller J. F., Kookana R. S., McLaughlin M. J. Physical and chemical properties of carbon-based sorbents that affect the removal of perand polyfluoroalkyl substances from solution and soil // Science of The Total Environment. 2023, vol. 875, no. 1, article 162653. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162653.

11. Чебан А. Ю., Секисов Г. В., Хрунина Н. П., Соболев А. А., Угай С. М. Перспективы развития Дальневосточного региона и экологические аспекты ведения горных работ // Системы. Методы. Технологии. — 2015. — № 3(27). — С. 156—161.

12. Белецкая М. Г., Богданович Н. И. Формирование адсорбционных свойств нанопористых материалов методом термохимической активации // Химия растительного сырья. — 2013. — № 3. — С. 77—82. DOI: 10.14258/jcprm.1303077.

13. Манина Т. С., Федорова Н. И., Семенова С. А., Исмагилов З. Р. Влияние условий щелочной обработки на свойства адсорбентов на основе природноокисленных углей Кузбасса // Кокс и химия. — 2013. — № 5. — С. 25—28. DOI: 10.3103/S1068364X13050037.

14. Kucherenko V. A., Shendrik T. G., Tamarkina Y. V., Mysyk R. D. Nanoporosity development in the thermal-shock KOH activation of brown coal // Carbon. 2010, vol. 48, no. 15, pp. 4556—4558. DOI: 10.1016/j.carbon.2010.07.027.

15. Козлов А. П., Зыков И. Ю., Дудникова Ю. Н., Цветков В. Э., Фёдорова Н. И., Исмагилов З. Р. Переработка бурых углей в эффективные сорбенты для решения задач охраны окружающей среды и повышения качества жизни // Вестник КузГТУ. — 2018. — № 3. — С. 93—100. DOI: 10.26730/1999-4125-2018-3-93-100.

16. Lillo-Ródenas M. A., Cazorla-Amorós D., Linares-Solano A. Understanding chemical reactions between carbons and NaOH and KOH. An insight into the chemical activation mechanism // Carbon. 2003, vol. 41, pp. 267—275. DOI: 10.1016/S0008-6223(02)00279-8.

17. Чесноков Н. В., Микова Н. М., Иванов И. П., Кузнецов Б. Н. Получение углеродных сорбентов химической модификацией ископаемых углей и растительной биомассы // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. — 2014. — Т. 7. — № 1. — С. 42—53.

18. Vorsina E. V., Moskalenko T. V., Mikheev V. A. The generation of absorption qualities of lignite absorbents under conditions of alkali activation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020, vol. 459, no. 5, article 052056. DOI: 10.1088/1755-1315/459/5/052056.

19. Viswanathan B., Pulidindi I., Varadarajan T. K. Methods of activation and specific applications of carbon materials. Indian Institute of Technology, Madras. 2009,. 160 p.

20. Vorsina E., Moskalenko T., Mikheev V., Bilen M. Research of efficiency of lignite chemical modification and steam-gas activation combining for sorbents preparation // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 192, article 02025. DOI: 10.1051/e3sconf/202019202025.