Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2010 номер 3

Использование в процессах переработки и захоронения радиоактивных отходов (РАО) продуктов сжигания минеральной части углей (ценосфер), близких по отношению SiO₂/Al₂O₃ к кристаллическим алюмосиликатам структурного типа породообразующих минералов гранитоидов, позволяет одновременно решать проблемы минимизации отходов как в ядерной, так и топливной энергетике. Благодаря применению микросферических цеолитов и пористых материалов на основе ценосфер энергетических зол от сжигания кузнецких углей для отверждения жидких РАО, содержащих радионуклиды цезия и стронция, становится возможным получение в относительно мягких условиях (750-900 ^оС) стеклокристаллических компаундов, в которых формируются минералоподобные фазы полевых шпатов и фельдшпатоидов, фиксирующих радионуклиды в своей кристаллической решетке. Содержание целевых фаз достигает 66-80 %.

Исследована сорбция метиленового синего, витамина В₁₂ и желатина на энтеросорбенте из луба коры березы из водных растворов, моделирующих среду желудка и кишечника. Получены соответствующие кинетические кривые, позволяющие оценить полноту использования сорбционного потенциала энтеросорбента в различных модельных средах. Показано эффективное лечебное и профилактическое действие энтеросорбента при терапии эшерихиоза мышей.

Рассмотрены особенности химико-технологической переработки природного газа Восточной Сибири с целью получения ценных продуктов. Особое внимание уделено процессам, основанным на использовании микросферических компонентов энергетических зол: некриогенному процессу выделения гелия с использованием ценосфер и процессу окислительной димеризации метана (ОДМ) в этан и этилен в присутствии ферросфер. Предложена схема переработки природного газа, учитывающая особенности состава и включающая стадии ОДМ.

Представлены результаты исследований по проблеме поиска и разработки методов синтеза новых комплексных соединений платины с биологической активностью, проведенных Институтом химии и химической технологии СО РАН. Представлено два ряда соединений, представляющих собой аналоги цисплатина и оксоплатина соответственно. Разработаны новые эффективные методики синтеза, проведены рентгеноструктурные исследования большинства соединений. Установлены их термическая устойчивость и растворимость. Полученные данные могут служить основой для промышленного производства и постановки современного физико-химического контроля состава и свойств данных препаратов.

Обобщены результаты выполненных в Институте химии и химической технологии СО РАН исследований в области совершенствования технологий получения синтетических твердых, газообразных и жидких топлив из бурых канско-ачинских углей. Разрабатываемые технологии основаны на процессах автотермического пиролиза и газификации бурого угля в реакторах с кипящим слоем каталитически активных шлаков, а также на процессах терморастворения угля и его смесей с углеродсодержащими отходами в присутствии активированных железорудных катализаторов, обеспечивающих получение жидких топлив и связующих для дорожного строительства.

Представлены результаты исследований особенностей состава бурых углей сибирских месторождений и основных факторов, определяющих их структурные свойства. Рассмотрены способы стимулирования деструктивных реакций гидрогенизации в жидкие углеводороды путем предварительных активационных обработок и применения катализаторов. Исследования проводили с различными углями Канско-Ачинского и Ленского бассейнов, для сравнения использовали данные о буром угле крупного месторождения Яллоурн (Австралия). Установлены общие закономерные изменения их структурных свойств и особенности взаимодействия с растворителями в зависимости от содержания ионообменных катионов, среди которых преобладают катионы кальция, играющие роль ионных сшивок в структуре. Показано, что декатионирование разбавленными растворами HCl, механохимическая обработка и облучение ускоренными электронами в оптимальных условиях позволяют повысить активность при взаимодействии с растворителями и реакционную способность при гидрогенизационной деструкции в жидкие углеводороды.
Приведены результаты изучения влияния условий механохимической обработки железорудных концентратов на их фазовый состав и параметры тонкой кристаллической структуры. Разработаны условия приготовления на их основе дисперсных активных катализаторов гидрогенизации, обеспечивающих глубокое разложение органической массы бурых углей в жидкие углеводороды. Определен индивидуальный и групповой состав полученных светлых углеводородных фракций угольных гидрогенизатов. Данные сопоставлены с составом соответствующих фракций нефтей основных перспективных месторождений Восточной Сибири. Обоснована пригодность жидких угольных гидрогенизатов для получения синтетических моторных топлив, других нефтепродуктов и их использования в качестве нефтехимического сырья.

Представлены результаты систематических исследований физико-химических закономерностей формирования и изомеризующей активности катализаторов на основе диоксида циркония, модифицированного сульфатными и вольфраматными анионами и различными трехвалентными катионами, в зависимости от состава и условий приготовления.

Предложены способы синтеза диацетата и дипропионата бетулина из коры березы, основанные на совмещении стадии экстракции бетулина из бересты и его ацилирования уксусной и пропионовой кислотами. Структура полученных производных бетулина подтверждена методами хромато-масс-спектрометрии, FTIR- и ЯМР-спектроскопии.

Проблемы переработки подземных поликомпонентных рассолов Красноярского края во многом связаны с удаленностью месторождений и отсутствием развитой инфраструктуры. Рассмотрен вариант прямого экстракционного извлечения ценных элементов в виде солей. Показано, что наибольшей степени концентрирования солей можно достичь при экстракции бромида кальция и хлорида лития (в 20 и 40 раз соответственно). Предложена и апробирована схема экстракционного извлечения бромида кальция смесью трибутилфосфата и молекулярного йода. Рассмотрены проблемы экстракции хлорида лития. На примере извлечения тетрафенилбората лития, LiFeCl₄ и Li(ClI₂) в системах с трибутилфосфатом установлено, что рост стерических затруднений при образований экстрагируемых комплексов способствует извлечению лития из хлоридно-кальциевых рассолов

Рассмотрены технологические проблемы переработки редкометальных руд Чуктуконского месторождения (Красноярский край). Руды оксидные железомарганцевые, содержат 3-7 % редкоземельных оксидов в виде фосфатов (монацита, флоренсита) и 0.5-1 % оксида ниобия (пирохлора), практически необогатимы. Исследована возможность их прямой химической переработки. Предложена схема, включающая автоклавное азотнокислое выщелачивание и экстракционное выделение редкоземельных элементов, восстановительную обработку хвостов выщелачивания и выделение ниобиевого концентрата в немагнитную фракцию. По этой схеме нитратные растворы подвергают термическому разложению с целью регенерации азотной кислоты. Проанализирован пирометаллургический процесс восстановления руды с получением чугуна и редкометальной продукции. Реализация процесса требует решения сложных технологических проблем по получению качественной продукции.

С целью увеличения объемной производительности W_V реактора конверсии HCl в молекулярный хлор предложено в Дикон-процессе вместо традиционных медных использовать катализаторы на основе ванадия, которые на порядок (до 430 кг Cl₂/(м³ · ч)) повышают W_V реактора. В качестве альтернативы каталитическому способу разработан железоводородный способ, повышающий W_V до 3000 кг Cl₂/(м³ · ч) и более, что открывает дорогу использованию этого процесса в крупнотоннажной экстрактивной металлургии поликомпонентных окисленных руд и концентратов, в частности ванадий-титан-железных. Отмечены трудности практической реализации предлагаемых способов.

На примере синтеза ацетата палладия [Pd(CH₃COO)₂]₃ изучены особенности поведения раствора азотнокислого палладия как прекурсора для технологии промышленного синтеза солей палладия без использования хлорсодержащих реагентов. Обнаружено, что кислородные соединения азота, присутствующие в растворе, оказывают влияние на ветвление траектории синтеза. Показано, что образование конечных продуктов проходит через ряд промежуточных стадий, на которых выделены новые и уже известные химические соединения: [Pd₃(CH₃COO)₆], [Pd(NO)₂O], [Pd(NO)NO₂], [Pd₂(CH₃COO)₂(NO)₂]₄, [Pd₆O₂(CH₃COO)₃(NO₂)_{6 - x}(NO)_x](H₃O)(H₂O)₅ (x = 0-3), [Pd₃(CH₃COO)₅NO₂], катена-[Pd(CH₃COO)₂]_n, катена-[Pd(HCOO)₂]_n, катена-[Pd(NO)₂Cl₂]_n, катена-[Pd(NO)X]_n (X = Cl или Br). Выделение и изучение промежуточных продуктов позволило предложить схему перехода нитратного координационного окружения палладия в ацетатное. Побочные процессы, реализующиеся в системе, как правило, инициированы реакциями нитрозирования. На основании полученных данных разработан ряд промышленных способов получения ацетата палладия.

Рассмотрены экстракционные процессы, разработанные и освоенные авторами на Норильском горно-металлургическом комбинате (в настоящее время ЗФ ОАО ГМК "Норильский никель") в период с 1979 по 2009 гг.

Представлены результаты исследований реагентных режимов и технологических приемов извлечения золота в концентраты из руд коренных месторождений и техногенного золотосодержащего сырья Красноярского края, выполненные в Институте химии и химической технологии СО РАН и в Институте цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета в последние 10 лет. Установлены зависимости обогатимости руд от минерального и гранулометрического составов. Показаны пути повышения качества золотосодержащих концентратов, рекомендованы новые флотореагенты, новые приемы концентрирования тонкого золота, в том числе и для дообогащения лежалых отвалов и хвостов. Впервые предложены технологические приемы для обработки различных гипергенных месторождений, базирующиеся на стадиальном комбинировании различных горных и обогатительных технологий.

Представлены результаты по способам получения и свойствам сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) - материала, изделия из которого выдерживают жесткие условия эксплуатации, в отличие от обычных марок полимера. Показано, что модифицирование СВМПЭ путем введения ультрадисперсных частиц неорганических материалов способствует повышению эксплуатационных характеристик изделий из СВМПЭ. Обобщены результаты исследований в области разработки технологий получения изделий из композиционных материалов на основе модифицированного СВМПЭ. Получены новые резинополимерные материалы на основе модифицированного СВМПЭ, бутадиен-нитрильных, цис-изопреновых и дивиниловых каучуков. Благодаря рекордно низкой истираемости и увеличенным рабочим ресурсам изделий из разработанных материалов в экстремальных условиях эксплуатации, полученные композиционные материалы могут найти широкое применение в различных областях техники.

Рассмотрены особенности вскрытия упорных материалов в открытых и закрытых системах. Показана возможность повышения эффективности разложения трудновскрываемых руд и концентратов благородных металлов в открытых системах с применением низкотемпературных щелочных плавов и кислотного окислительного вскрытия в закрытых системах - в автоклавах с использованием СВЧ-излучения.

Показана возможность полимеризации α-ангеликалактона (5-метилфуран-2(3H)-он) по двум основным маршрутам - раскрытием олефиновой и/или раскрытием лактонной связи. Полиэфиры α-ангеликалактона получены на основных катализаторах. Синтезированы жидкие и твердые полимеры с молекулярными массами (ММ) от 840 до 100 000. Методом ПМР показано, что доля полиэфирных межмономерных связей в них составляет 60-68 %. Получены сополимеры α-ангеликалактона с добавками стирола с ММ порядка 200 000-500 000. Показано, что полученные полимеры поддаются биодеградации различными микроорганизмами в период от месяца до полугода.

Изучены высококальциевые летучие золы бурого угля Березовского разреза Канско-Ачинского бассейна, селективно отобранные из разных точек установки золоулавливания на БГРЭС-1 (конвективная шахта, форкамера и каждое из четырех полей электрофильтров). Установлены различия этих пром-продуктов по химическому составу, дисперсности, вяжущим свойствам. В системе химической классификации летучих зол определены их типы. Показано, что золы березовского, назаровского углей с
1-4-го полей электрофильтров отличаются от всех известных зол максимально высоким содержанием кальция. Из фазовой диаграммы СаО-Al₂O₃-SiO₂ следует, что из зол электрофильтров могут образоваться гидравлически активные фазы, аналогичные основным фазам портландцементного клинкера. При этом в силу различий состава зол будет изменяться и соотношение этих фаз. Наряду с различной дисперсностью это позволяет получать на их основе портландцементы со специальными свойствами. Получены шесть фракций магнитных микросфер высокой чистоты, изучен их химический, количест-венный фазовый состав и морфология, включая вклад разного типа глобул и структурно-текстурные особенности материала, определены способы применения, установлены тенденции изменения состава
и морфологии с изменением размера фракции.