Специалисты трех российских институтов (Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов СО РАН и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН) провели серию экспериментов по облучению образцов угля из Каа-Хемского угольного месторождения (Республика Тыва) на промышленном ускорителе электронов ИЛУ-6. Установлено, что обработка позволяет значительно повысить степень переработки угля в технологически значимые продукты, а также снизить экологические риски при сжигании переработанного угля вместо природного. Результаты опубликованы в журнале «Химия в интересах устойчивого развития».
Каменный уголь, как правило, включает в себя две основные составляющие: жидкие углеводороды и минерализованную часть. Количество извлекаемых жидких углеводородов (пек) зависит от разных факторов, основной из которых — степень углефикации (метаморфичности): чем старше уголь, тем дольше длилось воздействие повышенного давления и температуры, тем ниже будет содержание экстрагируемых компонентов. Команда российских ученых провела серию экспериментов по облучению релятивистскими электронами каменного угля среднеюрского возраста марки ГЖ (газовый жирный) с Каа-Хемского месторождения, которое служит основным поставщиком угля для отопления в Республике Тыва.
Структура коксовых остатков угля, облученного электронами. Макросъемка
«Особенность тувинского угля в том, что в нем очень много пека, — рассказывает главный научный сотрудник ИХТТМ СО РАН доктор химических наук Борис Петрович Толочко. — Существуют различные способы экстракции жидких углеводородов из каменного угля, однако “выход” пека получается небольшой. Одним из способов увеличения глубины переработки может стать обработка угля электронами. Мы провели серию экспериментов с использованием промышленного ускорителя ИЛУ-6 в ИЯФ СО РАН и установили, что из угля, подвергшегося электронной обработке, увеличивается выход жидких углеводородов на 40—60 %. Это происходит потому, что жидкие углеводороды химически связаны с высокометаморфизованной частью угля, а электроны разрывают эти связи. В будущем из выделенного пека можно будет делать масла, пластмассы и горючие газы, также как сейчас из нефти. Облучение угля электронами позволяет получить ещё один продукт: экологически чистый уголь, не выделяющий при сгорании сильнейшие канцерогены — ароматические соединения, в изобилии присутствующие в составе необработанного угля Каа-Хемского месторождения».
Облучение каменного угля — не первый опыт обработки полезных ископаемых в ИЯФ СО РАН. «Несколько лет назад мы вместе со специалистами ИХТТМ СО РАН провели большую работу по изучению влияния релятивистских электронов на нефть и тяжелые нефтяные остатки, — рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, кандидат технических наук Александр Альбертович Брязгин. — В ходе экспериментов было установлено, что пучок электронов, получаемый на нашем ускорителе, инициирует процесс переработки тяжелой нефти и гудрона в жидкие углеводороды и олефины. Кроме того, совместно со специалистами Института горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН мы провели серию экспериментов по облучению твердых остатков руд черных и цветных металлов, которые плохо поддаются переработке. В результате было установлено, что после воздействия радиации измельчить такие остатки становится намного проще — таким образом можно значительно повысить коэффициент полезного использования сырья».
Пресс-служба ИЯФ СО РАН
Фото Солангы Ондара
