Экспериментальные исследования процесса получения сорбентов парогазовой активацией харанорского бурого угля

Приведена схема лабораторной установки для термоокислительной обработки углеродсодержащего сырья в токе паров воды, позволяющая использовать термоудар в процессе получения сорбентов. Описана методика получения сорбентов в две стадии (карбонизация и парогазовая активация) и установлены оптимальные параметры для формирования пористой структуры образцов бурого угля Харанорского месторождения: температура проведения стадий карбонизации и активации составила 600 и 800 °С при времени изотермической выдержки 30 и 60 мин соответственно; расход воды для генерации пара составил 250–300 мл/ч. При оптимальных режимных параметрах процесса парогазовой активации на лабораторной установке получены образцы сорбентов с выходом около 40%, которые по показателю адсорбционной активности по йоду (Х ≥ 50%) можно отнести к качественным активным углям. Проведено сравнение качественных показателей сорбентов, полученных при парогазовой и щелочной активации харанорского бурого угля. Показано, что активация гидроксидом калия позволяет из одного и того же сырья получать сорбенты с адсорбционной активностью по йоду почти в 2 раза выше, чем у образцов, полученных парогазовой активацией. Но преимущества парогазовой активации, связанные с отсутствием необходимости введения в сырье химических реагентов, и спрос на рынке на сорбенты с адсорбционной активностью по йоду около 50% предопределяют развитие дальнейшего научно-практического интереса к этой технологии получения сорбентов из бурых углей.

Ворсина Е. В., Москаленко Т. В., Михеев В. А. Экспериментальные исследования процесса получения сорбентов парогазовой активацией харанорского бурого угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 11. – С. 152–159. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-0-152-159.

Ворсина Елена Владимировна¹ — канд. техн. наук, доцент,
старший научный сотрудник,
Москаленко Татьяна Владимировна¹ — канд. техн. наук,
старший научный сотрудник,
Михеев Валерий Александрович¹ — канд. техн. наук,
зав. лабораторией,
¹ ФИЦ «Якутский научный центр СО РАН», Институт горного дела Севера
им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН.

Михеев В. А., e-mail: labkiy@mail.ru.

1. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение / Пер. с нем. — Л.: Химия, 1984. — 216 с.
2. Loginov D. A., Islamov S. R., Stepanov S. G., Kochetkov V. N. Sorbent production from low-ash brown coal // Solid Fuel Chemistry, 2016, Vol. 50, no 2, pp. 115—119. DOI 10.3103/S0361521916020051.
3. 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.
4. Buyantuev S. L., Kondratenko A. S., Shishulkin S. Y., Stebenkova Y. Y., Khmelev A. B. Research of a possibility of receiving sorbents for a sewage disposal from a wastage of coal preparation factory // Journal of Physics: Conference Series, 2017, Vol. 830, p. 012157. DOI 10.1088/1742-6596/830/1/012157.
5. Bouchenafa-Sai N., Chennouf-Abdellatif Z., Cheknane B., Zermane F., Gaigneaux E., Mohammedi O. Equilibrium and kinetic studies of methyl orange and Rhodamine B adsorption onto prepared activated carbon based on synthetic and agricultural wastes // Desalination and water treatment, 2017, Vol. 64., No 3, pp. 284—291.
6. Lin J. Q., Yang S. E. , Duan J. M., Wu J. J., Jin L. Y., Lin J. M. and Deng Q. L. The Adsorption Mechanism of Modified Activated Carbon on Phenol / International Symposium on Materials Application and Engineering (SMAE 2016). MATEC Web Conf. 2016, Vol. 67 DOI: 10.1051/matecconf/20166703040.
7. Tarasova A. I., Yegorov P. O., Netiaga O. B., Temchenko O. I. Technology of sorbents production from coal combustion products // Min. miner. depos., 2014, Vol. 8(4) pp. 481—486 DOI 10.15407/mining08.04.481.
8. Мухин В. М., Тарасов А. В., Клушин В. Н. Активные угли России / Под ред. А.В. Тарасова. — М.: Металлургия, 2000. — 352 с.
9. 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.
10. Ворсина Е. В., Москаленко Т. В., Михеев В. А. Получение углеродных сорбентов химической модификацией бурого угля Харанорского месторождения // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 2—3. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id = 23990 (дата обращения: 30.04.2019).
11. Ворсина Е. В., Москаленко Т. В., Михеев В. А. Химическая модификация бурого угля Харанорского месторождения для получения активного угля / Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная дискуссия: Материалы X международной научной конференции 17—18 февраля 2016 г. Ч. 1. Естественные и технические науки. — North Charleston, SC, USA: Create Space, 2016. — С. 13—17.
12. Ворсина Е. В., Москаленко Т. В., Михеев В. А. Получение сорбентов из бурых углей Харанорского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. СВ 24. — С. 146—154.
13. Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2002. 414 с.
14. Marsh H., Rodriguez-Reinoso F. Activated Carbon. Elsevier Ltd., 2006. 536 p.
15. Кучеренко В. А., Шендрик Т. Г., Хабарова Т. В., Тамаркина Ю. В. Влияние температуры химической активации на формирование пористой структуры адсорбентов из бурого угля // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. — 2009. Т. 2. — № 3. — С. 223—231.
16. 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.
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. Kucherenko V. A., Shendrik T. G., Tamarkina Yu. V., Mysyk R. D. // Carbon. 2010. Vol. 48. No 15, pp. 45—56.