CC BY
68
122
Ю.Ф. Патраков, Г.А. Мандров, А.В. Шиляев
маций грунта и сохранить ее целостность. Учитывая тот факт, что при сейсмических подвижках земной коры возможны очень сильные горизонтальные и вертикальные деформации грунтов, это
поможет предупредить множественные порывы трубопроводов и катастрофические последствия для окружающей среды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андреева, Е.В. Разработка методики оценки несущей способности подземных магистральных трубопроводов в сейсмически опасных зонах [Электронный ресурс]/ - Режим доступа:
http://www.dissercat.com/content/razrabotka-metodiki-otsenki-nesushchei-sposobnosti-podzemnykh-magistralnykh-truboprovodov-v-Seismic risk and onshore pipeline portion of Sakhalin Energy investment company's Sakhalin-II Phase 2 project: unanswered questions.- Moscow, 2004, 64 pages. http://www.maccaferri.ru /main/ proj ects/projects_history/sahalin_2.
2. Шаммазов А. М., Мугаллимов Ф. М., Нефедова Н. Ф. Подводные переходы магистральных нефтепроводов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 237 с.: ил. - ISBN 5-8365-0049-5.
3. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.Ю., Калмыкова К.Г. Исследование напряженно-деформированного состояния участка магистрального газопровода методом конечных элементов в условиях осадки слабосвязных грунтов // Вестник КузГТУ. 2013. № 3. С. 12-15.
□ Авторы статьи
Бурков Петр Владимирович. докт.техн.наук, проф. . каф. общей электротехники и автоматики (Томский гос. архитектурно-строительный университет). Email: burkovpv@mail.ru
Буркова Светлана Петровна, доцент каф. начертательной геометрии и графики (Национальный исследовательский Томский политехнический университет). Email: burkovasp@tpu.ru.
Тимофеев Вадим Юрьевич, доцент каф. горно-шахтного оборудования (Юргинский технологический институт (филиал) НИ ТПУ, Email: tv-ytitpu@mail.ru
Оздоев Косум Алаудинович. магистрант. (Национальный исследовательский Томский политехнический университет) Email: burkovpv@mail.ru
Ащеулова Алиса Алексеевна. студент гр. 519 (Томский Государственный архитектурностроительный университет), тел. 8 (3822) 652237
УДК 628.3+678
Ю.Ф. Патраков, Г.А. Мандров, А.В. Шиляев
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ БАРЗАССКОГО САПРОМИКСИТОВОГО УГЛЯ
Твердые горючие ископаемые (торф, бурые и каменные угли, горючие сланцы, сапропелиты) обладают огромным химическим потенциалом, который пока используется ограниченно в силу сложного строения данного органического сырья и затратных технологий переработки. В настоящее время только 1-2% добываемого угля используется непосредственно химической промышленностью, 15-20% - потребляет металлургический комплекс и около 75-80% угля направляется на производство энергии. Существенное повышение добычи угля в стране, наряду с возрастанием роли угля в энергетике и повышением доли экспорта, должно сопровождаться и значительным увеличением доли его нетопливного потребления. Получение из твердых горючих ископаемых индивидуальных веществ, пригодных для использования в промышленности, представляет интерес [1].
На территории Кузбасса расположено Барзас-ское месторождение энергетически низкосортных
сапромикситовых углей, которое в настоящее время не разрабатывается. Однако при соответствующей переработке эти угли могут быть источником ценных химических и углеводородных продуктов [2]. Одним из таких путей является использование в качестве исходного сырья гумино-вых кислот, выделяемых с большими выходами из выветрелых разновидностей сапромикситов. По современным представлениям [3] гуминовые кислоты относятся к классу веществ, характеризующихся нестехиометричностью состава и нерегулярностью строения. Поскольку гуминовые кислоты являются водонерастворимыми высокомолекулярными веществами, то для использования в качестве реагентов представляется целесообразным снизить их молекулярную массу. Ранее было показано, что буроугольные гуминовые кислоты электрохимическим методом легко окисляются до низкомолекулярных соединений [4].
Установлено [5], что в структуре барзасского
Геотехнология
і23
сапромикситового угля преобладают алифатические фрагменты, в макромолекулах они соединены между собой гетероатомными связями, среди которых преобладают простые эфирные связи. Известно, что алифатические соединения с эфирными связями способствуют образованию межмо-лекулярных взаимодействий в структурированных системах, что особенно важно, например, при флотационном обогащении угля, очистке сточных и оборотных вод угледобывающих и обогатительных предприятий.
Для проведения лабораторных исследований отобран образец выветрелых сапромикситов (плитчатый уголь «рогожка»), имеющий следующие показатели (масс. %): влага - 8,0; зольность -23,5; выход летучих веществ - 47,3; содержание углерода - 82,0; водорода - 8,3.
Соли гуминовых кислот выделяли механо-активационной обработкой [6], затем с помощью прекурсора переводили в гидрогели свободных гуминовых кислот.
Электрохимическое окисление проводили в окислительно-восстановительной системе в типовой ячейке в едином пространстве между катодом и анодом из платины при контролируемой постоянной плотности тока и с фоновым электролитом аналогично [4]. Окисление гуминовых кислот проходит без образования смолистых веществ.
Хроматограммы продуктов окисления гуминовых кислот снимали на хроматографе Agilent 6890N/5973 Inert с капиллярной колонкой НР-5МS (5% дифенил - 95% диметилглиоксан). Размеры колонки 30м х 0,25мм; газ-носитель - гелий. Хроматограф оснащен масс-спектрометрическим детектором той же фирмы. В результате электрохимического окисления гуминовых кислот были получены низкомолекулярные соединения с известной молекулярной массой и строением (табл.).
Таблица 1. Компонентный состав продуктов электрохимического окисления гуминовых кислот барзасского сапромикситового угля.
№ п.п. Время удерживания, мин. Название компонентов
і 2,182 Этилацетат.
2 2,658 Диметоксиамин.
3 2,801 Диэтоксиметан.
4 3,754 1, 1 - Диэтоксиэтан.
5 5,134 Гидроксиэтиловый эфир уксусной кислоты.
6 5,396 2,4-Диметил-1,3- диоксан.
7 6,396 2-Метоксиэтанамин.
8 7,301 Этиловый эфир хлорук-сусной кислоты.
9 8,801 3 -Амино-1 -пропанол.
10 10,849 2-Оксопропановая кислота.
11 13,634 4-Аминобутановая кислота.
12 16,992 Аминопентанол.
Как видно из таблицы, гуминовые кислоты, выделенные из выветрелого сапромикситового угля, окисляются до алифатических соединений преимущественно с кислородсодержащими функциональными группами.
Таким образом, на основании проведенных исследований показано, что сложные угольные субстанции стохастического характера способны электрохимически окисляться без осмоления до химических соединений с простой и известной структурой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патраков Ю. Ф. Состояние и перспективы процессов глубокой переработки углей. // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. - Т. 13. - № 4. - С. 593-597.
2. Патраков Ю.Ф. О возможных путях комплексной переработки низкосортных углей и углеотхо-дов Кузбасса. / Ю.Ф. Патраков, Н.И Федорова // Уголь. 2000. - № 2. - С. 60-61.
3. Перминова И. В. Гуминовые вещества - вызов химикам XXI века. // Химия и жизнь - XXI век. 2008. - № 1. - С. 50-55.
4. Мандров Г.А. Электрохимическое окисление буроугольных гуминовых и фульвовых кислот. // Кокс и химия. 2011. - № 6. - С. 30-32.
5. Патраков Ю.Ф. Структурная модель органического вещества барзасского липтобиолитового угля. / Ю.Ф. Патраков, О.Н. Федяева // Химия твердого топлива. 2004. - № 3. - С. 13-20.
6. Мандров Г.А. Получение гуминовых кислот различного природного происхождения. // Естественные и технические науки. 2013. - № 2. - С. 371-373.
□ ПАвторы статьи:
Патраков Юрий Федорович, докт. хим.наук, зав. лаб. научных основ технологий обогащения угля Института угля СО РАН, e-mail: yupat@icc.kemsc.ru
Мандров Герман Александрович , канд. хим. наук, ст.научный сотр. лаб. угольного машиноведения Института угля СО РАН, e-mail: yupat@icc.kemsc.ru
Шиляев
Алексей Валентинович , вед. инженер лаб. научных основ технологий обогащения угля Института угля СО РАН, e-mail: yu-pat@icc.kemsc.ru.
