VI Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса»

16-18 октября 2017 года на базе ФИЦ УУХ СО РАН успешно прошел VI Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса», организованный Институтом углехимии и химического материаловедения ФИЦ УУХ СО РАН.

Всего в работе Симпозиума приняли участие более 200 ведущих ученых, специалистов научно-исследовательских институтов, представителей вузов и промышленных предприятий из 22 городов России, Казахстана и Монголии (гг. Алматы, Астана, Улан-Батор, Москва, Электросталь, Ростов-на-Дону, Рязань, Сыктывкар, Пермь, Екатеринбург, Омск, Новосибирск, Томск, Кемерово, Новокузнецк, Прокопьевск, Березовский, Кызыл, Красноярск, Иркутск, Владивосток).

Тематика Симпозиума посвящена основным направлениям исследований в области углехимии и экологии:

1. Строение и химия угля:

- современные представления о структуре и свойстве углей;

- минеральный состав и органические компоненты;

- обогащение угля.

2. Глубокая переработка угля, синтез ценной химической продукции:

- газификация, ожижение;

- получение синтетического жидкого топлива и мономеров;

- коксохимия, каменноугольная смола, пеки;

- производство адсорбентов, гуминовых препаратов;

- синтез, свойства и современное использование углеродных наноматериалов.

3. Экологические проблемы:

- безопасность угледобычи и углепереработки;

- утилизация шахтного метана;

- мониторинг экологической обстановки и рекультивация нарушенных земель;

- экология человека угледобывающих регионов.

На торжественном открытии Симпозиума с приветственным словом выступили научный руководитель ФИЦ УУХ СО РАН, академик А.Э. Конторович, начальник Департамента природных ресурсов и экологии Кемеровской области С.В. Высоцкий, заместитель руководителя департамента науки и высшей школы Администрации Кемеровской области С.А. Пфетцер и директор Института проблем горения, академик МАН ВШ З.А. Мансуров.

Академик Конторович А.Э. в приветственной речи отметил, что рынок угля нестабилен, крайне упали цены на уголь за три последних года, вместе с тем снизился спрос. В связи с этим, губернатор области Аман Гумирович Тулеев и ведущие учёные неустанно говорили о необходимости организации глубокой переработки угля и производства широкого спектра продуктов углехимии. Для первого шага необходимо восстановление набора продуктов, который активно и хорошо производился в Советском Союзе. Для этого необходимо привлечение науки, ведь наука - это мозги государства. Поэтому этот шестой Симпозиум очень полезен в этом отношении, он отчетливо показывает, в каком состоянии мы сейчас находимся, куда мы двигаемся и каковы наши перспективы на ближайшее будущее.

С.В. Высоцкий от лица губернатора Кемеровской области Амана Гумировича Тулеева и коллегии Администрации Кемеровской области приветствовал всех присутствующих. Отметил, что Кемеровская область является одним из наиболее развитых регионов Сибири и основу её экономики составляет угледобывающая отрасль, в связи с чем для региона характерно негативное воздействие промышленности на окружающую среду, среди которых угольная промышленность занимает ведущее место. Однако в последние несколько лет в угольной промышленности произошла смена приоритетов - сейчас важнее не столько добыть «чёрного золота», сколько его переработать, чтобы получить именно полноценный высококачественный продукт и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Вопрос внедрения принципов зелёной экономики в угольной отрасли очень актуален для нашего региона. Подчеркнул важность Симпозиума, в качестве площадки для обсуждения последних достижений в углехимии и в экологических вопросах, связанных с добычей и переработкой угля, а также для профессионального общения учёных, представителей бизнеса, власти, что в совокупности способствовует развитию международного сотрудничества и созданию новых условий для более тесного сотрудничества в области углехимии и экологии.

С.А. Пфетцер по поручению Амана Гумировича Тулеева поздравил Исмагилова Зинфера Ришатовича с 70-летним юбилеем с пожеланиями здоровья, успехов, научного поиска. Подчеркнул неоценимый вклад Исмагилова З.Р. в развитие экономики и науки в Кузбассе, а также ожидание дальнейших открытий, новых технологий и методик на благо Кузбасса и России.

Академик МАН ВШ Мансуров З.А. от лица председателя комитета науки Министерства образования Республики Казахстан и науки доктора, профессора Абдирасилова приветствовал участников Симпозиума, объединяющего научные круги России, Казахстана, Монголии и других стран. Подчеркнул, что Симпозиум является важным участком для обсуждения широкого спектра вопросов, касающихся химии, химической технологии, в том числе фундаментальных процессов горения и газификации углей, конверсии метана, плазмохимической технологии. Отметил, что Симпозиум несёт важный вклад в решение актуальных современных проблем в области химической технологии и пожелал всем участникам успешной и плодотворной работы.

Ключевым моментов всего Симпозиума были пленарные доклады, представленные ведущими специалистами.

Член-корр. РАН З.Р. Исмагилов (Институт углехимии и химического материаловедения ФИЦ УУХ СО РАН) в пленарном докладе «Успехи углехимии в зарубежных компаниях и перспективы развития в России» показал ,что большинство стран с высокой обеспеченностью запасами каменного угля, такие как США, Китай, Австралия, Индия интенсивно разрабатывают и внедряют промышленные технологии конверсии угля в продукты с высокой добавленной стоимостью, включая такие направления как выделение органических компонентов углей химическими методами; прямое ожижение в жидкие продукты; газификация для получения синтез газа; производство моторных топлив из синтез газа; производство метанола, гликолей и диметилового эфира; получение бензина через метанол; производство олефинов и полимеров. Россия за последние 25-30 лет уступила свои позиции одного из лидеров в этой области зарубежным странам и сейчас складывается парадоксальная ситуация, когда Российская Федерация, обладая огромными запасами угля, становится импортером продуктов углехимии, в том числе для оборонной промышленности.

На современном этапе социально-экономического развития Российской Федерации необходимо значительно увеличить часть продукции угледобычи, направляемую на экономически эффективную глубокую химическую переработку, что требует системного и экономически обоснованного развития всех этих направлений.

Академик МАН ВШ, профессор З.А. Мансуров (Институт проблем горения, Республика Казахстан, г. Алматы) в пленарном докладе «Наноуглеродные материалы» рассказал о современных достижениях в области получения наноуглеродных материалов в процессах горения. Подробно остановился на вопросах образования фуллерены в режиме горения, способах синтеза слоистых пленок графена в пламени, графена в пламени при низком давлении, феноменологии сажеобразования, а также улучшения параметров кремниевых солнечных элементов с использованием синтезированных наночастиц оксида металла.

Представлены интересные результаты по получению интеллектуального текстиля, в котором были синтезированы многослойные углеродные нанотрубки на стеклянной ткани с нанесенными наночастицами оксида кобальта. Были проведены измерения вольт-амперных характеристик синтезированного массива углеродных нанотрубок, выращенных на стеклянной ткани и исследована возможность использования их в качестве обогревающего жилета.

Академик РАН С.В. Алексеенко (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, г. Новосибирск) в пленарном докладе «Перспективные угольные технологии» рассмотрел современные технологии и проблемы использования угля в энергетике, уделив особое внимание нетрадиционным технологиям в энергетике. Выявил проблемы снижения эффективности сжигания угля (транспорт и хранение, обогащение, углеподготовка, тепломассоперенос, полнота выгорания, шлакование и т.п.), осбенности физического и математического моделирования процесса горения, а также коснулся вопросов экологии (выбросы угольной пыли, NOX, CO2, SO2, взрываемость, летучая зола, золошлаковые отвалы, выделение полициклических углеводородов (бензапирен), нитросоединений (нитрозамин), микроэлементов (ванадий, ртуть, мышьяк, фтор) и т.п.).

Обозначил пути решения обозначенных проблем, а именно, рассмотрел Программы чистой угольной энергетики (Clean Coal Technology Demonstration Program (CCT) – USA, 1986, Combustion 2000 (C-2000) – USA, Thermie – EU, Joule II – EU, Экологически чистая энергетика – Россия, 1989: Экологически чистая ТЭС на твердом топливе (9 проектов для 4 видов угля).

В завершение доклада отметил, что для решения проблем использования угля в современной энергетике необходим радикальный рост объема фундаментальных и прикладных исследований по угольной тематике, включая углубленное изучение свойств твердых топлив, разработку новых видов топлив с улучшенными эксплуатационными, энергетическими и экологическими характеристиками, а также ускоренное развитие технологий глубокой переработки угля. Важным является внедрение нетрадиционных подходов в угольной энергетике, включая микроуголь, плазменный поджиг, нанотехнологии, топливные элементы и др.

В пленарной лекции член-корр. РАН В.А. Лихолобова (Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, г. Омск) «Роль углеродных наноматериалов в развитии нанотехнологий и материаловедения» рассмотрены научные и прикладные аспекты получения и применения «наноглобулярного» углеродного материала в наноиндустрии. В ИППУ СО РАН в течение последнего десятилетия были выполнены исследования закономерностей формирования углеродных наноглобул при их получении в газовой фазе из углеводородов. С применением современных методов исследования (HREM, SEM, IRS, XPS, XRD, NMR MAS и др.) были изучены «внутреннее» строение углеродной наноглобулы и структура их агрегатов. Установлено, что углеродная наноглобула состоит из трех частей: центральной части, построенной из сферического «комка» фуллереноподобного углерода, среднего, наиболее протяженного слоя слабоупорядоченного графитоподобного углерода и периферийного слоя частично упорядоченного графитоподобного углерода. С использованием этих подходов получены новые функциональные материалы для решения задач защиты природы и здоровья человека, освоения Арктики, получения и хранения электрической энергии, создания эффективных катализаторов органического синтеза и квалифицированной переработки органических веществ.

Д.т.н. Журавлева Н.В. (ОАО «Западно-Сибирский испытательный центр», г. Новокузнецк) представила пленарную лекцию «Обоснование, разработка и развитие методов оценки влияния добычи и переработки углей кузнецкого угольного бассейна на экологическое состояние природной среды», в которой рассказала о приоритетных органических и неорганических загрязняющих веществах, подлежащих контролю в зоне действия предприятий угледобывающей и углеперерабатывающей отрасли.

В докладе было показано, что оценка влияния процессов добычи и переработки углей на экологическое состояние природной среды должна производиться на основе научно обоснованного перечня загрязняющих веществ, образующихся при функционировании угольных предприятий, который должен включать помимо показателей, традиционно используемых в экологическом контроле, такие загрязняющие вещества, как ПАУ, взвешенные частицы размерами менее 2,5 мкм и менее 10 мкм, 2,4,6-тринитротолуол и его метаболиты. Установлено, что техногенная нагрузка на территорию в зоне влияния предприятий угольной отрасли может быть определена на основе изучения распределения концентраций приоритетных ПАУ в почвах. При этом в качестве основного информативного показателя указанной нагрузки следует использовать концентрацию фенантрена в почвах.

Профессор Мухин В.М. (ОАО «Электростальское НПО «Неорганика», г. Электросталь) посвятил свой доклад «Углеродные адсорбенты на основе каменных углей Кузбасса для решения широкого спектра технологий защиты биосферы» обсуждению результатов работ по получению адсорбентов и вопросам создания производства сорбентов на основе углей Кузбасса, проводимых совместно с ведущими учеными Института углехимии и химического материаловедения ФИЦ УУХ СО РАН. В докладе показана роль активных углей в решении широкого спектра экологических проблем не только Кузбасса, но и Российской Федерации в целом, особенно для обеспечения городов и крупных населенных пунктов водой питьевого качества. Предложены наиболее перспективные технологии получения углеродных адсорбентов на основе Кузбасского каменноугольного сырья.

Доклад профессора Энсхарул Бамбаджав (Национальный Университет Монголии, г. Улан-Батор) «Steam gasification of Mongolian low rank coals with Na-Fe binary catalyst» посвящен чистым угольным технологиям, а именно паровой газификации монгольских углей низкой метаморфизовонности с использованием бинарного катализатора Na-Fe. Данный процесс является энергоэффективным, поскольку никзометаморфизованные монгольские угли позволяют проводить его при довольно низкой температуре 800 °C.

Д.х.н. С.И. Жеребцов (Институт углехимии и химического материаловедения ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово) в докладе «Сорбция катионов меди, цинка, марганца и кобальта нативными и модифицированными гуминовыми кислотами бурых углей» рассказал о результатах исследования процесса сорбции катионов меди, цинка, марганца и кобальта из водных растворов нативными и модифицированными гуминовыми кислотами. Гуминовые кислоты были выделены из бурых углей Тисульского месторождения и его окисленной в пласте формы, и модифицированы пероксидом водорода. Состав подробно охарактеризован с помощью технического и элементного анализа, а также методами ИК-, ЯМР- и ЭПР-спектроскопии. Комплекс исследований позволил сделать вывод о механизме взаимодействия катионов с гуминовыми кислотами в процессе сорбции. Для катионов цинка с большей вероятностью сорбция протекает по механизму ионного обмена, для катионов меди, марганца и кобальта - по смешанному механизму, т.е. ионный обмен и комплексообразование с различными кислородосодержащими группами. Отмечено, что большая часть физико-химических исследований проведена на оборудовании Кемеровского центра коллективного пользования на базе ФИЦ УУХ СО РАН.

 В докладе профессора Е.И. Андрейков (Институт органического синтеза УрО РАН, г. Екатеринбург) «Новые продукты и процессы на базе каменноугольной смолы» рассмотрен современный уровень получения химических продуктов путем переработки каменноугольной смолы и обсуждены перспективные направления совершенствования технологических процессов в смолоперерабатывающих цехах коксохимических предприятий, а также новые виды продукции на основе каменноугольной смолы и каменноугольного пека. Отмечена недостаточная загруженность существующих мощностей смолоперерабатывающих и перспектива использования их для совместной дистилляции каменноугольной смолы с продуктами нефтепереработки. Показано, что основные тенденции в новых процессах и технологиях связаны с повышением качества и совершенствованием технологии получения товарных продуктов. Обсуждены вопросы получения новых видов каменноугольного пека для алюминиевой промышленности, использования пека для малотоннажных углеродных материалов и переработки отработанных полимеров.

ФАНО России, Сибирское отделение РАН выполнило в 2009-2016 гг. работу по усилению фундаментальных научных исследований в области углехимии. В 2010 г. организован Институт углехимии и химического материаловедения, вошедший в 2015 году в состав Федерального исследовательского центра угля и углехимии, где создан и оснащен современным оборудованием Аналитический центр коллективного пользования.

В планарном докладе профессора Мороз Э.М. (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск) «Определение структурных характеристик углеродных материалов комплексом рентгенографических методов» (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск) обсуждаются основы рентгенографических методов и возможности их при изучении углеродных материалов. В работе исследованы образцы углеродных материалов, в основе которых лежит структура графита: активные угли (сарановый, березовый, ацетиленовая сажа, буроугольный полукокс), сибунит. Для них определены структурные (межатомные расстояния и координационные числа) и субструктурные характеристики: степень кристалличности, доля ароматического углерода, степень трехмерной упорядоченности, размеры областей когерентного рассеяния в ароматических слоях, толщину пачек графитоподобных слоев или размер областей когерентного рассеяния для направления, перпендикулярного графитовым слоям.

Д.т.н., профессор Тайлаков О. В. (Институт угля ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово) представил пленарный доклад «Перспективы развития извлечения и переработки шахтного метана в Кузбассе». В докладе подробно рассмотрены аспекты инвентаризации выбросов шахтного метана, оценки ресурсов угольного метана выработанного пространства, определения фильтрационных и коллекторских свойств угольных пластов. Рассмотрены стандарты, по которым ведется уточнение газового баланса очистного участка на основе прямых измерений изотопного состава углерода в метановоздушной смеси и научное сопровождение проектов бурения наклонно-направленных скважин из горных выработок. Значительный раздел посвящен вопросу утилизация шахтного метана. В докладе показаны реальные проекты утилизации шахтного метана в генераторной станции 0,9 МВт на шахте «им. С.М. Кирова», проект утилизации метана в блочно-модульной котельной 0,7 МВт на шахте «Красногорская», технологии утилизации метана при отработке запасов центральной части южной привязки на шахте «Комсомолец», техническое перевооружение шахт № 7 и «Котинская» ОАО «СУЭК-Кузбасс» в части внедрения технологии утилизации метана и техническое перевооружение шахт № 7 и «Котинская» ОАО «СУЭК-Кузбасс» в части внедрения технологии утилизации метана.

Симпозиум проводился при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, компании MERCK, Торгово-Сервисного Центра «ХромоСиб» и получил высокую оценку участников и гостей Симпозиума. На протяжении всех дней осуществлялась он-лайн трансляция заседаний, благодаря чему заочные участники Симпозиума и все заинтересованные лица имели возможность слушать доклады в режиме реального времени.

На закрытии мероприятия участники приняли решение о проведении следующего Симпозиума в первой половине октября 2018 года.