«Наука в Сибири»
№ 41 (2826)
13 октября 2011 г.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ CИМПОЗИУМ
ПО УГЛЕХИМИИ
С 22 по 24 сентября в г. Кемерово в рамках «Кузбасского международного угольного форума-2011» проходил международный симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса», организованный Институтом углехимии и химического материаловедения СО РАН и Кемеровским научным центром СО РАН.
Программа симпозиума включала наиболее актуальные и живые темы: химия угля (структура, свойства, минеральный состав, органические компоненты, гуминовые кислоты); технологии переработки угля (производство металлургического кокса, сжигание, пиролиз, газификация, получение жидких углеводородов, активированные угли, адсорбенты); наноуглеродные материалы; углеродные волокна, композиты; каталитическая утилизация шахтного метана; экологические проблемы Кузбасса.
На церемонии открытия председатель оргкомитета симпозиума директор Института углехимии и химического материаловедения СО РАН д.х.н. профессор З. Р. Исмагилов подчеркнул, что развитие исследований угля и углехимии являются основополагающим для будущей экономики и развития Кузбасса. Руководство Сибирского отделения ясно обозначило приоритеты академической науки в этом направлении, и в 2010 году был создан ИУХМ СО РАН. Здесь уместно отметить, что за прошедший год институт уже завоевал определенный авторитет, так что симпозиум привлек учёных и специалистов по вопросам комплексной переработки углей из России, Монголии, Польши, США и Франции. Симпозиум проходил в одном из лучших залов города — в зале заседаний учёного совета Кемеровского государственного университета, оснащенном современной мультимедийной техникой и Интернет-трансляцией.
 |
Председатель оргкомитета выразил сердечную благодарность ректору КемГУ И. А. Свиридовой за участие сотрудников университета в организации симпозиума и предоставление зала для заседаний. Ректор, в свою очередь, в приветственном слове отметила, что для КемГУ этот научный форум рассматривается как знаковый, поскольку классическому университету, где гуманитарные научные направления составляют около 70 %, достаточно сложно участвовать в разработке актуальных направлений горнодобывающей и перерабатывающей отрасли. Поэтому предлагаемое ИУХМ СО РАН современное научное направление по изучению наноструктур и использованию высоких технологий по переработке угля позволяют включить в этот научный консорциум углехимиков и исследовательские коллективы КемГУ. В настоящее время ИУХМ СО РАН готовит открытие своей лаборатории органического синтеза наноматериалов из органического сырья на базе КемГУ.
В первом пленарном докладе «Современные проблемы углехимии в Кузбассе» профессор З. Р. Исмагилов отметил, что до создания ИУХМ СО РАН в России не было ни одного крупного института, обеспечивающего научное сопровождение инновационного развития перерабатывающих предприятий угольной промышленности и углехимии. Это существенно ограничивало конкурентоспособность отечественных предприятий, делая их зависимыми от импортных технологий и техники.
Кузбасс на сегодняшний день является монопрофильным регионом по сырью, имеет узкую специализацию промышленности, в регионе явно преобладает экспорт сырья, что обуславливает наличие значительных затрат на перевозку фактически пустой породы и воды. Кроме того, имеется и целый спектр экологических проблем как в населенных пунктах, так и в местах добычи угля. Поэтому основной концепцией инновационного развития должна стать разработка энергоэффективных и экологически чистых технологий глубокой переработки углей, включающей решение следующих задач: переход от преимущественного производства первичных сырьевых ресурсов к продуктам их глубокой переработки; освоение технологий глубокой переработки угля с получением уникальной дорогостоящей малотоннажной продукции и производством востребованной многотоннажной продукции.
Стратегия развития института включает активную работу с вузами Кузбасса — КемГУ, КузГТУ, СибГИУ и другими. Подготовлены проекты создания узкопрофильных лабораторий ИУХМ СО РАН в каждом из этих высших учебных заведений и совместных научно-образовательных центров. В частности, чтобы сохранить и приумножить имеющийся в Новокузнецке потенциал по коксохимии, ведётся подготовительная работа для открытия в СибГИУ лаборатории ИУХМ с перспективой развития её до филиала института. В настоящее время шесть профессоров и пять доцентов ИУХМ СО РАН преподают в КузГТУ и КемГУ. В текущем учебном году планируется запустить постоянно действующую программу дипломирования студентов в лабораториях института совместно с профильными факультетами и кафедрами вузов.
Большая поддержка оказывается всему КемНЦ СО РАН (и институту в том числе) со стороны администрации Кемеровской области. В апреле этого года на коллегии Администрации Кемеровской области была рассмотрена и утверждена Стратегия развития химического комплекса Кемеровской области на период до 2025 года, в составе которой особое внимание уделено и вопросам глубокой переработки углей. Кроме того, в области действуют и специальные программы поддержки учёных, включая и молодёжные программы. И, конечно, проводится реализация Программы научного и технологического обеспечения социально-экономического развития Кемеровской области, утвержденной Президиумом СО РАН и коллегией Администрации Кемеровской области два с половиной года назад. Её главная цель — научное обеспечение перевода Кузбасса с сырьевого пути развития на инновационный. И поскольку, как уже говорилось, Кузбасс — это угольный регион, то углехимия занимает особое положение на пути его превращения в ведущий российский технологический центр глубокой переработки природного сырья.
Пленарный доклад профессора Е. И. Андрейкова (Институт органического синтеза УрО РАН и ФГУП ВУХИН, г.Екатеринбург) был посвящен вопросам получения углеродных материалов из продуктов переработки углей. Традиционным продуктом, широко используемым в производстве углеродных материалов, является каменноугольный пек — остаток дистилляции каменноугольной смолы. Он используется для производства пекового кокса, как связующее в производстве анодов и электродов, а также применяется для получения углерод/углеродных композитов, углеродных волокон, углеродных пен, самоспекающихся мезофазных порошков, анодов для литиевых батарей и электродов для суперконденсаторов. Разнообразные области использования каменноугольного пека требуют применения различных способов его модификации, таких как термическая и окислительная обработка, а также термообработка с реакционноспособными соединениями.
На использование каменноугольного пека для получения углеродных материалов оказывают влияние снижение выработки каменноугольной смолы вследствие уменьшения производства металлургического кокса и возможного перехода на новые коксовые батареи с полным сжиганием летучих продуктов, канцерогенность каменноугольного пека и присутствие в нём твёрдых частиц. С целью преодоления этих проблем проводятся исследования по разработке низкоканцерогенных нефтекаменноугольных пеков и пеков на основе фракций каменноугольной смолы, а также по получению сырья для углеродных материалов растворением углей в высококипящих ароматических растворителях. В отличие от технологий ожижения углей для получения жидкого топлива, получение из углей сырья для углеродных материалов не требует применения высоких давлений, водорода и катализаторов и может быть рентабельно при относительно небольших объёмах производства при рациональном выборе угольной сырьевой базы.
Профессор Б. Н. Кузнецов (Институт химии и химической технологии СО РАН, г.Красноярск) в своем пленарном докладе представил обзор работ, выполненных по Канско-Ачинским углям в Красноярске, и обратил внимание на то, что среди всех видов минеральных топлив уголь является наиболее опасным с экологической точки зрения, потому что его сжигание и переработка сопровождается образованием большого количества вредных продуктов. Пути преодоления негативного влияния угольной индустрии на окружающую среду заключаются в развитии эффективных методов очистки газообразных продуктов, образующихся при сжигании угля, от золы до окислов азота и серы, в развитии чистых технологий сжигания угля. В заключении докладчик сказал, что сам он много лет назад перешёл с угольной тематики на исследования в области биотоплив и переработки древесины.
Профессор Сибирского государственного индустриального университета (г.Новокузнецк), один из патриархов коксохимии, д.т.н. М. Б. Школлер представил приглашённый доклад «Перспективы развития коксохимических производств». Он сообщил, что мировое производство кокса подошло к рубежу
700 млн тонн, где
Для коксохимии РФ наиболее актуальной является проблема улучшения качества кокса. На функционирование коксохимических предприятий сегодня оказывают влияние такие факторы неопределённости как нестабильность в поставках сырья необходимого качества и марочного ассортимента, нестабильность потребителей кокса, необходимость отвечать самым строгим нормативом по выбросам в атмосферу, загрязнению воды, токсичным выбросам. Перспективным для повышения экономической эффективности коксохимических предприятий является расширение ассортимента высокоценных химических продуктов коксования, извлекаемых из сырого бензола и смолы.
Обзорные доклады заведующих лабораториями ИУХМ СО РАН к.х.н. Ч. Н. Барнакова, к.х.н. В. П. Бервено, к.х.н. С. И. Жеребцова,
В частности, было показано, что с целью переработки углей и углеотходов, непригодных для энергетических целей и коксования, разработан способ получения высокопористых углеродных материалов, не уступающих по свойствам промышленным образцам активных углей. При исследовании характеристик лабораторной модели суперконденсатора, где в качестве основы электродов использовался разработанный и запатентованный в ИУХМ СО РАН нанопористый углеродный материал, были достигнуты очень высокие показатели удельной ёмкости.
В работах по окислению «сырого» бензола различными методами показана возможность повышения содержания бензола за счёт удаления непредельных углеводородов. В результате исследования парамагнитных характеристик каменноугольного пека и волокна установлено, что ширина линии спектра ЭПР чувствительна к уменьшению содержания кислорода на 1 % при вакуумировании его расплава перед формованием из него волокна.
Исследование особенностей окисления углеродных материалов (пек, пековое волокно) в кислородной плазме направлено на изучение механизма формирования в них дефектов, и эти знания необходимы для создания углеродных материалов, обладающих повышенными характеристиками прочности и термостойкости.
В тематику симпозиума по экологии важный вклад внесли сотрудники Западно-Сибирского испытательного центра (г.Новокузнецк). В своих докладах «Лабораторные исследования углей», «Изучение токсичности промышленных отходов горнодобывающих предприятий Кемеровской области», «Анализ макро- и микроэлементов в углях» они представили результаты работ, направленных на мониторинг и снижение техногенного воздействия промышленных предприятий на окружающую среду. Как известно, решение проблем снижения загрязнения окружающей среды, как минимум, состоит из трёх компонентов: наличия хорошей аналитики, разработки процессов с минимальным образованием побочных продуктов и позволяющих предотвратить выбросов, а также технологий для нейтрализации выбросы существующих производств.
Учёные из Новокузнецка представили широкий набор имеющихся у них инструментальных методов, позволяющих осуществлять отбор и подготовку проб, исследование углей, органических веществ и воды, спектральные анализы, химический и пробирный анализы, хроматографию, минералогические и петрографические исследования. Замечательно, что после докладов молодых специалистов из Новокузнецка было принято решение о постановке двух совместных аспирантских работ. Предварительно темы сформулированы как «Исследование химического состава газа угольных пластов и каталитические методы переработки» и «Исследование совместных реакций коксового и конвекторного газов для получения синтез-газа». Эти работы будут выполняться в рамках тематики Лаборатории проблем коксохимии ИУХМ СО РАН, создаваемой на базе СибГИУ.
Все доклады иностранных участников симпозиума отличались высоким уровнем и вызвали оживленную дискуссию. В определенном смысле было сюрпризом выступление представителя фирмы AXENS, доктора Жан-Франсуа Ле Коса. Оказалось, что в этой фирме, традиционно занимающей прочное место в разработке катализаторов и процессов нефтепереработки, начаты основательные исследования по углехимии. Планируется, что тексты избранных пленарных докладов будут опубликованы в специальном выпуске журнала «Химия твёрдого топлива».
При закрытии симпозиума профессор З. Р. Исмагилов от имени всех участников поблагодарил Институт катализа СО РАН, Кемеровский государственный университет и Кузбасскую выставочную компанию «Экспо-Сибирь» за помощь и спонсорство проведения симпозиума. В заключительном слове было сказано: «Развитие широкомасштабных исследований в кооперации с предприятиями по добыче и переработке угля позволит ускорить инновационное развитие угольной промышленности в Кузбассе и станет важным фактором в решении социальных, экономических и экологических проблем. Нашей приоритетной парадигмой является использование опыта и возможностей институтов всех научных центров СО РАН и в первую очередь конечно, Новосибирска. Сотрудники института активно включились в создание и становление Центра коллективного пользования КемНЦ. Мы должны и будем работать с вузами, активно заниматься восстановлением и развитием научного и кадрового потенциала Кузбасса в области углехимии».
Наш корр.
стр. 9