Журнал Современные наукоемкие технологии 1812-7320 Общество с ограниченной ответственностью "Издательский Дом "Академия Естествознания" ART-36939 ИЗМЕНЕНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ БУРЫХ УГЛЕЙ ПУТЕМ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ИНИЦИИРУЮЩИХ ДОБАВОК Ce(NO3)3 И Cu(NO3)2 Ларионов К.Б. Larionov K.B. laryk070@gmail.com Громов А.А. Gromov A.A. gromov@tpu.ru ФГАОУ ВО НИ «Томский политехнический университет (национальный исследовательский университет)» NR Tomsk Polytechnic University (National Research University) НИТУ МИСиС (Национальный исследовательский технологический университет) NUST MISIS (National University of Sciences and Technology) 10 03 2018 3 73 78 This is an open-access article distributed under the terms of the CC BY 4.0 license. https://top-technologies.ru/article/view?id=36939

Исследован процесс окисления бурых углей двух типов, модифицированных добавками Cu(NO3)2 (5 мас.?%) и Ce(NO3)3 (5 мас.?%). Нанесение инициирующих добавок осуществлялось методом пропитки по влагоёмкости, что позволяет обеспечить равномерное распределение нитратов церия и меди в структуре образцов. Реакционная способность образцов была изучена методом термогравиметрического анализа при скорости нагрева 2,5?°С/мин в окислительной атмосфере в температурном диапазоне 25–600?°С. Установлено, что внесение инициирующих добавок приводит к существенному снижению температуры зажигания (?Ti = 20?55?°C), сокращению времени разогрева образца до момента зажигания (?te = 2?22 мин) и уменьшению общей продолжительности процесса горения (?tf = 8?16 мин). Установлен следующий ряд активности добавок: Cu(NO3)2 > Ce(NO3)3. По данным масс-спектрометрического анализа, найденный ряд активности находится в корреляции с начальной температурой разложения нитратов (190?223?°С). Изучено влияние степени метаморфизма угля и содержания летучих веществ в исходном образце на характеристики процесса окисления. Обсужден возможный механизм действия нитратов металлов и получаемых нестехиометрических оксидов, промотирующих зажигание и ускоряющих процесс окисления бурых углей.

Process of oxidation of two types of brown coal modified by addition of Cu(NO3)2 (5?%wt.) and Ce(NO3)3 (5?%wt.) has been researched. Application of initiation additives has been conducted by incipient wetness impregnation method, which makes it possible to ensure an even distribution of cerium and copper nitrates in the structure of the samples. Reactivity of the samples has been studied by thermogravimetric analysis at a heating rate of 2.5?°C/min in an oxidizing medium in a temperature range of 25-600?°C. It has been established that implementation of initiation additives leads to a significant reduction of ignition temperature (?Ti = 20?55?°C), shortening of sample warm-up time till the ignition moment (?te = 2?22 min) and decrease of total duration of the combustion process (?tf = 8?16 min). The following series of additives activity has been established: Cu(NO3)2 > Ce(NO3)3. According to mass-spectrometric analysis, obtained activity series correlates with the initial decomposition temperature of nitrates (190?223?°C). Influence of coal metamorphism degree and content of volatile substances in the initial sample on characteristics of oxidation process has been studied. Possible nature of metal nitrates effect promoting ignition and accelerating the process of brown coal oxidation has been discussed.

бурый уголь температура зажигания инициируемое окисление нитрат меди нитрат церия ТГА масс-спектрометрический анализ lignite ignition temperature initiated oxidation copper nitrate cerium nitrate TGA mass-spectrometric analysis

1. Chang S.Y., Zhuo J.K., Meng S., Qin S.Y., Yao Q. Clean Coal Technologies in China: Current Status and Future Perspectives // Engineering. – 2016. – vol. 2. – P. 447–459.

2. Пармон В.Н. Каталитическое сжигание: достижения и проблемы / А.Д. Симонов, В.А. Садыков, С.Ф. Тихов // Физика горения и взрыва. – 2015. – № 2. – С. 1–9.

3. Gong X., Guo Z., Wang Z. Reactivity of pulverized coals during combustion catalyzed by CeO2 and Fe2O3 // Combustion and Flame. – 2010. – vol. 157. – P. 351–356.

4. Wang Y., Wang J., Chen H., Yao M., Li Y. Preparation and NOx-assisted soot oxidation activity of a CuO–CeO2 mixed oxide catalyst // Chemical Engineering Science. – 2015. – vol. 135. – P. 294–300.

5. Zhao G.W., Yu W.Q., Xiao Y.H. Study on brown coal pyrolysis and catalytic pyrolysis // Advanced Materials Research. – 2011. – vol. 236–238. – P. 660–663.

6. Abbasi-Atibeh E., Yozgatligil A. A study on the effects of catalysts on pyrolysis and combustion characteristics of Turkish lignite in oxy-fuel conditions // Fuel. – 2014. – vol. 115. – P. 841–849.

7. Huang C.J., Wang S.J., Wu F., Zhu P., Zhou Z.H., Yi J.M. The effect of waste slag of the steel industry on pulverized coal combustion // Energy Source, Part A. – 2013. – vol. 35. – P. 1891–1897.

8. Cheng J., Zhou F., Xuan X., Liu J., Zhou J., Cen K. Comparison of the catalytic effects of eight industrial wastes rich in Na, Fe, Ca and Al on anthracite coal combustion // Fuel. – 2016. – 181. – P. 820–826.

9. Gong X., Guo Z., Wang Z. Variation on anthracite combustion efficiency with CeO2 and Fe2O3 addition by Differential Thermal Analysis (DTA) // Energy. – 2010. – vol. 35. – P. 506–516.

10. Miroshnichenko D.V., Balaeva Y.S. Calculating the higher heat of coal combustion in the wet ash-free state // Coke and Chemistry. – 2013. – vol. 56. – P. 85–89.

11. Tokareva I.V., Mishakov I.V., Korneev D.V., Vedyagin A.A., Golokhvast K.S., Nanostructuring of the carbon macrofiber surface // Nanotechnologies in Russia. – 2015. – vol. 10. – P. 158–167.

12. Larionov K.B., Mishakov I.V., Gromov A.A., Zenkov A.V. Change of brown coal oxidation kinetic characteristics by promoting additives appending in the form of copper salts // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – 891(1). – 012239. DOI: 10.1088/1742-6596/891/1/012239.