New УДК 620.22; 53.096; 538.95; 504.05 ISBN...

УДК 62022 53096 53895 50405 ББК 3037 2225 245 М ХХХ Материалы технологии и техника для освоения Арктики и Сибири

Сборник тезисов III международной конференции 25-28 сентября 2019 года г Томск ndash Томск Томский государственный университет 2018 ndash 65 с ил

ISBN ХХХХХХХХХХХХХХХ

Сборник содержит тезисы докладов III международной конференции laquoМа-териалы технологии и техника для освоения Арктики и Сибири прошедшей в г Томске 25-28 сентября 2019 года

Сборник включает в себя основное содержание докладов отражающих со-временное состояние фундаментальных и прикладных научных исследований в области специальных материалов технологий техники и сооружений исполь-зуемых при освоении Арктики и Сибири повышения эффективности примене-ния результатов исследований и их практическое использование ISBN ХХХХХХХХХХХХХХХ copy Томский государственный университет 2019

4 Арктические материалы (получение исследования применение)

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПОРОШКА НИКЕЛИДА ТИТАНА НА СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ

ЕВ Абдульменова23

СН Кульков123

1 Национальный исследовательский Томский государственный университет

2 Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук 3 Национальный исследовательский Томский политехнический университет

THE EFFECT OF MECHANICAL TREATMENT OF TiNi POWDER ON STRUCTURE AND PHASE COMPOSITION

EV Abdulmenova23

SN Kulkov123

1 National Research Tomsk State University

2 Institute of Strength Physics and Materials Science of Siberian Branch of Russian Academy of Science 3 National Research Tomsk Polytechnic University

E-mail EkaterinaVAbdulmenovayandexru

Создание новых материалов является актуальной задачей для развития техники и технологий применяемых

в Сибири и Арктике Известно что в результате механической активации могут образоваться различные равновесные и неравно-

весные фазы в том числе пересыщенные твердые растворы метастабильные кристаллические квазикристалли-ческие и аморфные фазы наноструктуры Кроме того механическая активация позволяет существенно активи-ровать химические реакции например при создании материалов для хранения водорода Примером такой си-стемы является TiNi который как правило имеет сложное фазовое содержание состоящее из TiNi (B2) (B19rsquo) Ti2Ni (E93) и TiNi3 (D024) и изучение эволюцию структуры фазового состава после механической активации многокомпонентных смесей достаточно актуальный вопрос

Цель работы ndash изучить влияние механической активации порошка Ti-Ni вблизи эквиатомного состава на структуру и фазовый состав

Механическая активация проводилась в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице в течение различного времени (5 - 300 секунд) действующая нагрузка в планетарной мельнице составляла 60g

Показано что средний размер частиц измеренный методом сканирующей электронной микроскопии изме-няется немонотонно происходит уменьшение размера частиц с 111 до 78 мкм после 30 с механической акти-вации затем происходит увеличение размера частиц до 332 мкм после 300 с обработки Средний размер ча-стиц измеренный методом лазерной дифракции уменьшается с 80 до 05 мкм а средний размер частиц изме-ренный методом БЭТ существенно не изменяется (39 мкм - 17 мкм)

Установлено что механическая активация приводит к уменьшению содержания кристаллических фаз со 100 до 45 а содержание квазиаморфной фазы соответственно увеличивается Ширина всех пиков после механической обработки значительно увеличивается что может соответствовать согласно литературным дан-ным увеличению плотности дефектов в кристаллической решетке

Параметры решётки всех фаз изменяются не более чем на 08 в результате обработки Размер области ко-герентного рассеяния (ОКР) частиц уменьшается от 43 нм до 5 нм Поскольку размер ОКР значительно меньше среднего размера частиц измеренного методами лазерной дифракции и БЭТ то частицы порошка состоят из нескольких кристаллитов количество которых увеличивается в среднем от 5times104 до 13times106 с увеличение вре-мени механической обработки

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 19-38-90196 Аспиранты

Арктические материалы (получение исследования применение) 5

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ИНВАРНЫХ СПЛАВОВ ПОЛУЧЕННЫХ СПЕКАНИЕМ ПОРОШКОВ





STRUCTURE AND PROPERTIES OF INVAR ALLOYS SINTERED FROM POWDERS

EV Abdulmenova23

SN Kulkov123




Среди важнейших стратегических направлений развития Сибири и Арктики является внедрение инноваци-

онных достижений В связи с этим возникает необходимость разработки новых материалов и технологий их изготовления Особенно востребованы многофункциональные сплавы в частности железоникелевые сплавы (инвары) основной особенностью которых является низкая величина температурного коэффициента линейного расширения в диапазоне температур от ndash60 degС до +100 degС Традиционно такие изделия получают методами литья штамповки и др В последнее время интенсивно развивается технология инжекционного формования которая позволяет получить изделия сложной геометрической формы обеспечивая высокую точность размеров и заданные эксплуатационные характеристики Для реализации этой технологии необходимо использование порошков однако получение порошков сплавов не всегда возможно или дорого Поэтому изучение возможно-сти получения изделий методом МИМ из смеси порошков является актуальной задачей

Цель работы ndash изучить структуру и свойства инварных сплавов полученных спеканием отдельных порош-ков

Для получения образцов был изготовлен фидсток на основе промышленных порошков Fe и Ni марок ВМ и ПНК-УТ1 Содержание никеля в исходных смесях варьировалась от 30 до 40 масс Спекание образцов произ-водили в вакууме при температуре 1325 degC

После спекания порошков Fe и Ni формируется структура с зёрнами в которых присутствуют двойники ха-рактерные структуре аустенита (ГЦК) С увеличением содержания Ni от 30 до 40 масс средний размер зерна уменьшается от 265plusmn123 мкм до 183plusmn91 мкм при этом доля зёрен с двойниками возрастает от 8 до 54 а пористость увеличивается с 13plusmn1 по 184plusmn1

Показано что при содержании никеля 30 - 35 масс в исходной смеси формируются две фазы γ-(Fe Ni) и α-(Fe Ni) при этом относительное содержание α-(Fe Ni) фазы уменьшается от 37 до 2 и с большим со-держанием никеля в образцах формируется только ГЦК фаза Это по-видимому обусловлено концентрацион-ной неоднородностью вследствие достаточно крупных исходных порошков Параметр решётки γ-(Fe Ni) фазы полученных сплавов возрастает с увеличением содержания никеля в смеси что хорошо согласуется с литера-турными данными Размер областей когерентного рассеяния γ-(Fe Ni) рассчитанного по формуле Шеррера по линии (111) изменяются не значительно с увеличением содержания никеля и составляет 50plusmn5 нм Величина микродисторсии кристаллической решетки γ-(Fe Ni) образцов рассчитанной по формуле Стокса ndash Уилсона по линии (311) изменяется от 19plusmn01510-3 до 13plusmn01310-3 с увеличением содержания никеля в исходной смеси По-видимому уменьшение микродисторсии связано с исчезновением α-фазы в образцах

Установлено что микротвёрдость изменяется немонотонно с минимумом при 35 масс Ni при этом с уменьшением размера зерна фазы ГЦК микротвёрдость возрастает до 10plusmn01 ГПа что хорошо коррелирует со значением микротвёрдости кованого сплава Invar36 равное 13 ГПа

Таким образом проведенные исследования показали что при спекании смесей порошков Fe и Ni формиру-ются сплавы с гранецентрированной кубической структурой параметры решетки которых соответствуют ин-варным сплавам Установлено что величина области когерентного рассеяния γ-фазы не зависит от содержания никеля Значения Микротвердости соответствуют значениям полученным в литературе для литых инварных сплавов

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 18-48-700039 р_а


ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ОКСИДНЫЕ И ФТОРИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ РЗЭ

Амеличкин ИВ 1 Орлов ВВ

1 Медведев РО

1

1Национальный исследовательский Томский государственный университет

HIGH ENTROPY MULTI-COMPONENT OXIDE AND FLUORIDE MATERIALS BASED ON REE

Amelichkin IV1 Orlov VV

1 Medvedev RO

1

1National Research Tomsk State University

E-mail amelichkinivangmailcom

Введение Высокоэнтропийные многокомпонентные материалы (ВММ) характеризуются повышенными

значениями энтропии смешения и содержат более трех компонентов с равномерным распределением ионов в кристаллической решетке Такие материалы могут быть использованы для создания адгезионно-защитных по-крытий высококачественных сталей высокой прочности хладостойкости и повышенной коррозионной стойко-сти рентгеноконтрастных веществ и мультиферроиков [1]

Совершенствование методик получения ВММ является приоритетным направлением современных исследо-ваний в области создания конструкционных материалов нового поколения Структура состав и размеры частиц ВММ определяют технологичность процесса их получения Высокотемпературные методы твердофазного син-теза являются менее перспективными и более ресурсоемкими по сравнению с растворными методами благода-ря которым появляется возможность моделировать свойства высокоэнтропийных многокомпонентных оксид-ных и фторидных материалов на основе редкоземельных элементов (РЗЭ) из отечественного сырья [2]

Материалы и методы исследования В данной работе в качестве исходных веществ были использованы Sm(NO3)34H2O Се(NO3)36H2O Gd(NO3)34H2O Sc(NO3)35H2O Ho(NO3)35H2O NaOH HF Синтез ВММ проходит в пять стадий На первой стадии происходит смешение водных растворов нитратов РЗЭ в эквимоль-ном соотношении Расчет объема аликвоты производился исходя из концентраций растворов нитратов РЗЭ На второй стадии в случае получения оксидов происходит осаждение гидроксидов из смеси азотнокислых рас-творов РЗЭ гидроксидом натрия В случае получения фторидов азотнокислые растворы РЗЭ осаждали фторо-водородной кислотой На третьей стадии раствор промывали дистиллированной водой до полного удаления нитрат-ионов Наличие нитрат-ионов в растворе определяли с помощью качественной реакции с дифенилами-ном На четвертой стадии происходит фильтрация раствора На пятой стадии образовавшейся после фильтра-ции полупродукт был высушен в сушильных шкафах до полного удаления влаги и отожжён в муфельных печах при температуре 800 в течение часа

Однофазность структуры полученных соединений является одним из ключевых требований к ВММ Иссле-дование фазового состава проводилось методом рентгенофазового анализа (РФА) на дифрактометре laquoДРОН-3Мraquo Исследование магнитных свойств проводилось на индукционном магнитометре laquoHB12004Бraquo

Результаты Согласно данным РФА на примере образца с номинальным составом (Sm02Ce02Gd02Sc02Ho02)2O3plusmnδ была обнаружена одна кубическая фаза ndash типа Sm2O3 что свидетельствует об упаковке оксидов РЗЭ в одной кристаллической решетке Анализ фазового состава образца (Sm02Ce02Gd02Sc02Ho02)F3plusmnδ показал наличие одной орторомбической фазы ndash типа SmF3 Обобщённые резуль-таты РФА приведены в таблице 1 По данным индукционного магнитометра исследуемые образцы являются парамагнетиками

Таблица 1 ndash Результаты РФА

2θ d A FWHMdeg Area^A Area^R Sm2O3

Кубическая a=10927 Aring

SmF3 Орторомбическая

a=6669 Aring b=7059 c=4405 Aring 25000 35587 02150 9622 0186 222 020 32700 27362 02150 7870 0383 400 210 35800 25060 02150 2674 0130 420 222 35800 25060 02150 2674 0130 420 210 42100 21445 02150 2872 0140 521 131 55900 16434 02150 12773 0621 622 131 62400 14869 02150 6124 0298 721 122 82100 11729 02150 9267 0451 781 150 88500 11038 02150 12706 0618 844 250

Заключение В лабораторных условиях были получены ВММ на основе оксидов и фторидов РЗЭ Исследованы фазовый состав и магнитные свойства

Список литературы 1 Christina M Sachet E Borman T Diskey EC et al Nature Communication 2015 P 1ndash8 2 Murty BS Yeh JW Ranganathan S High-entropy alloys London Butterworth-Heinemann 2014 P 1-218


АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЛЬДОФОБНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ БОРЬБЫ С АТМОСФЕРНЫМ

ОБЛЕДЕНЕНИЕМ

ЛБ Бойнович1 АМ Емельяненко

1 КА Емельяненко

1 ЕБ Модин

2

1Институт физической химии и электрохимии им АН Фрумкина Российской академии наук 2Центр коллективного пользования laquoNanoGUNEraquo Доностиа-Сан Себастьян Испания

ANALYSIS OF THE MECHANISMS DETERMINING THE FUNCTIONING AND DURABILITY OF ICEPHOBIC COATINGS TO COMBAT ATMOSPHERIC ICING

Ludmila B Boinovich1 Alexandre M Emelyanenko

1 Kirill A Emelyanenko

1 Evgeny B Modin

2

1AN Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry Russian Academy of Sciences 2CIC nanoGUNE Donostia San Sebastian 20018 Spain

E-mail boinovichmailru

Экономики многих стран особенно расположенных в северных широтах несут огромные экономические по-

тери связанные с атмосферным обледенением судов и самолетов транспорта и дорог метеорологических при-боров и антенн линий электропередач и трубопроводов Методы обычно используемые для противообледени-тельной обработки конструкций потребляют значительное количество энергии иили реагентов и не всегда эф-фективны и безопасны для окружающей среды Подавление или уменьшение обледенения с помощью пассивной защиты основанной на применении противообледенительных покрытий является laquoгорячей темойraquo в материало-ведении Здесь в качестве противообледенительных в самом широком смысле мы рассматриваем поверхности которые благодаря своим физико-химическим свойствам способствуют уменьшению накопления льда и снега на материалах регулярно подвергающихся воздействию атмосферных осадков и других внешних факторов Супер-гидрофобные покрытия на поверхностях защищенных материалов во многих случаях обеспечивают значитель-ный противообледенительный эффект связанный с низкой адгезией льдаснега водоотталкивающими свой-ствами и повышенной устойчивостью переохлажденного состояния водных капель

Ключевые причины препятствующие широкому практическому применению супергидрофобных покрытий включают быстрое снижение противообледенительных свойств связанное со слабой механической стойкостью мультимодальной шероховатости и высокой чувствительностью к износу а также с хрупкостью текстуры по-верхности удалением слоя с низкой поверхностной энергией водными осадками низкой химической стойкостью текстуры к коррозионным повреждениям Кроме того льдофобность может быть неэффективной при определен-ных условиях окружающей среды например при усиленном испарении капель воды

В литературе описано множество супергидрофобных покрытий демонстрирующих противообледенительные свойства в лабораторных экспериментах или при кратковременной экспозиции в открытых атмосферных усло-виях Однако насколько нам известно отсутствуют публикации сообщающие о результатах длительных наруж-ных испытаниях антиобледенительных свойств разработанных покрытий в естественных условиях окружающей среды В то же время поведение покрытий в условиях комплексного воздействия нескольких повреждающих факторов может существенно отличаться от предсказанного по результатам экспериментов в которых каждый повреждающий фактор действует отдельно В данном докладе на примере разработанного нами покрытия для алюминиевых сплавов [1] мы покажем принципиальную возможность создания супергидрофобных противооб-леденительных покрытий стойких к разрушению внешними атмосферными воздействиями в течение нескольких суровых зимних сезонов Будут обсуждены ключевые аспекты определяющие антиобледенительные свойства разработанных покрытий в контексте соответствующих механизмов льдофобности Чтобы получить это покры-тие мы применили стратегию разработанную в наших недавних исследованиях и основанную на подстраивае-мой высокоинтенсивной импульсной лазерной обработке материала Наши результаты свидетельствуют о том что лазерная химическая модификация и нанотекстурирование в сочетании с хемосорбцией компонента с низкой поверхностной энергией позволяют преодолеть основные недостатки льдофобных покрытий отмеченные ранее в литературе

Разработанная технология является универсальной хорошо воспроизводимой и в то же время достаточно де-шевой для использования во многих областях промышленности Эксперименты с другими металлическими ма-териалами [23] показали универсальную применимость предложенной стратегии для конструирования материа-лов с прорывными функциональными свойствами

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований Президиума Российской академии наук П55 laquoАрктика ndash научные основы новых технологий освоения сохранения и развитияraquo

Список литературы 1 LB Boinovich AM Emelyanenko KA Emelyanenko EB Modin Modus operandi of protective and anti-icing mechanisms underlying the

design of longstanding outdoor icephobic coatings ACS Nano 2019 V 13 P 4335ndash4346 2 LB Boinovich KA Emelyanenko AG Domantovsky EV Chulkova AA Shiryaev AM Emelyanenko Pulsed laser induced triple layer

copper oxide structure for durable polyfunctionality of superhydrophobic coatings Adv Mater Interfaces 2018 V 5 Article ID 1801099 3 LB Boinovich KA Emelyanenko AG Domantovsky AM Emelyanenko Laser tailoring the surface chemistry and morphology for wear scale

and corrosion resistant superhydrophobic coatings Langmuir 2018 V 34 P 7059minus7066


ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ И ТАЯНИЯ ЛЬДА

ВМ Бузник1 ЕВ Морозов

2 СА Клевцов

3 СА Ильичев

1

1ФГУП laquoВсероссийский научно-исследовательский институт авиационных материаловraquo ГНЦ РФ 2Институт химии и химической технологии СО РАН ndash обособленное подразделение ФИЦ laquoКрасноярский научный центр

СО РАНraquo 3Национальный исследовательский Томский государственный университет

APPLICATION OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING FOR STUDYING THE PROCESSES OF ICE FORMATION AND THAWING

VM Bouznik1 EV Morozov

2 SA Klevtsov

3 SA Ilyichev

1

1FSUE ldquoAll-Russian scientific research institute of aviation materialsrdquo SRC of RF 2Federal Research Center ldquoKrasnoyarsk Scientific Center SB RASrdquo Institute of Chemistry and Chemical Technology

3National research Tomsk state university

E-mail morozov_ifmailru

Процессы таяния и замерзания льда в естественных климатических условиях играют важную роль в обеспе-

чении требуемых эксплуатационных характеристик материалов структур и сооружений на основе льда и его композитов Обеспечение комплекса требуемых физико-механических свойств ледяных материалов требует глубокого понимания качественной природы данных процессов и их строгого количественного описания В связи с этим актуальной является задача исследования процессов замерзанияоттаивания в условиях близких к естественным с привлечением современных физических методов исследования

Одним из таких методов является магнитно-резонансная томография (МРТ) которая уже продемонстриро-вал свою эффективность при исследовании снега и льда их микроструктуры процессов замерзания [1-3] Бла-годаря высокой чувствительности ЯМР сигнала к изменению локальных динамических свойств молекул воды метод способен надежно визуализировать формирование жидкой воды в структуре льда и композитов на его основе в процессе таяния проследить динамику замерзанияоттаивания и движение тепловых фронтов внутри изделий без их разрушения

В данной работе авторами приводятся примеры эффективного применения метода МРТ для исследования процессов замерзанияоттаивания льда и композитов на его основе в том числе результаты собственных иссле-дований В частности будут продемонстрированы возможности метода МРТ при визуализации процессов за-мерзания воды и таяния льда в ледовых композиционных материалах армированных дисперсными и волокни-стыми наполнителями пористых керамических материалах (Рис1) волокнистых нетканых полимерных мате-риалах и гидрогелях Особое внимание также будет уделено процессам замерзания воды и таяния льда на гид-рофобных и гидрофильных поверхностях

Рис 1 Серия МРТ изображений процесса замерзания воды и движения фронта замерзания в образце высокопо-

ристого керамического материала при температуре -10degС

Список литературы 1 T Ozeki et al Cold Regions Science and Technology 37 (2003) 385ndash 391 2 JP Hindmarsh at al Chemical Engineering Science 59 (2004) 2113 ndash 2122 3 TG Nunes et al Solid State Nuclear Magnetic Resonance 32 (2007) 59ndash65


ПОЛУЧЕНИЕ ЗИМНЕГО И АРКТИЧЕСКОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА МЕТОДОМ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ

ВВ Быкова НС Белинская

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

PRODUCTION OF THE WINTER AND ARCTIC DIESEL FUEL BY CATALYTIC DEWAXING PROCESS

VV Bykova NS Belinskaya

National Research Tomsk Polytechnic University

E-mail violettagneushevagmailcom

Введение Актуальность исследования российский арктический регион превышает 30 территории страны

Колоссальные минерально-сырьевые и водные ресурсы обусловили определяющее значение этого Важной задачей на сегодняшний день является выявление потенциальных запасов углеводородов в российском секторе Арктики Для этого необходимо проводить исследования непосредственно в зоне низких температур В связи с этим возникла необходимость в производстве большего объема зимнего и арктического дизельного топлива с улучшенными характеристиками эксплуатации при низких температурах окружающей среды

Цель работы исследование производства зимнего и арктического дизельного топлива в процессе каталитической депарафинизации

Задачи исследования изучить влияние технологических параметров на процесс каталитической депарафинизации и оптимизация технологического режима в зависимости от состава сырья и активности катализатора

Теория процесса процесс каталитической гидродепарафинизации является новым многоцелевым каталитическим процессом переработки нефти направленным на селективное удаление н-парафиновых углеводородов из различных нефтяных фракций с применением металлцеолитных катализаторов в присутствии водорода Основные реакции процесса гидродепарафинизации включают гидрокрекинг длинноцепочечных молекул н-парафинов С17-С27 и изомеризацию н-парафинов С5-С16 Эти превращения имеют наибольшее значение так как молекулы н-парафинов обладают положительными значениями температуры застывания что неприемлемо для топлива высокого качества Продуктами процесса являются низкокипящие н-парафины С10-С13 углеводороды изостроения моноциклические ароматические углеводороды

Экспериментальная часть С помощью компьютерной моделирующей системы были проведены расчеты выполнен анализ полученных данных

Исследование влияния температуры на процесс каталитической депарафинизации Исследование влияния температуры показало что увеличивая температуру процесса депарафинизации содержание н-парафинов в продукте уменьшается тк скорость процесса увеличивается и большее количество парафинов подвергаются данной реакции Предельная температура фильтруемости также снижается что обусловлено прямо пропорциональной зависимостью между количеством н-парафинов и предельной температурой фильтруемости Таким образом улучшаются низкотемпературные свойства дизельных топлив но при этом выход целевого продукта снижается Это связано с тем что при более высокой температуре большее количество парафинов превращается в короткоцепочные парафины бензиновой фракции а также протекают реакции крекинга с образованием углеводородной бензиновой фракции и газа

Исследование влияния состава сырья на процесс каталитической депарафинизации С увеличением температуры выкипания в разных фракциях сырья содержание н-парафинов снижается Так как количество н-парафинов в продукте снижается то предельная температура фильтруемости продукта будет снижаться поскольку наблюдается прямо пропорциональная зависимость с содержанием н-парафинов При увеличении температуры выкипания снижается выход продукта

Исследование влияния активности катализатора на процесс депарафинизации С увеличением объема переработанного сырья активность катализатора снижается так как содержание кокса на катализаторе увеличивается Со снижением активности катализатора содержание н-парафинов в продукте увеличивается так как при дезактивации активных центров катализатора целевая реакция гидрокрекинга н-парафинов протекает с меньшей интенсивностью Соответственно предельная температура фильтруемости получаемого продукта увеличивается

Заключение В результате изучения процесса производства зимнего и арктического дизельного топлива в процессе каталитической депарафинизации было исследовано влияние технологических параметров на данный процесс что позволяет подобрать оптимальные условия при переработке дизельной фракции для получения требуемых характеристик

Список литературы 1 Иванчина ЭД Белинская НС Францина ЕВ Луценко АС Аверьянова ЕВ Влияние кратности циркуляции водородсодержащего газа

на активность катализатора депарафинизации Технологии нефти и газа ndash 2018 ndash 2 (115) ndash С 8-12 2 Агаев СГ Глазунов АМ Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив монография ndash Тюмень ТюмГНГУ 2009 ndash 145 с 3 Мейерс Р А (ред) Основные процессы нефтепереработки Справочник пер с англ 3-го изд [Р А Мейерс и др] под ред ОФ

Глаголевой ОП Лыкова - СПб ЦОП laquoПрофессияraquo 2011 - с 452-457


ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЁННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И

МОДИФИЦИРОВАННОГО МИКРОЧАСТИЦАМИ ДИБОРИДА ТИТАНА АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА АМГ5

ВД Валихов ИА Жуков АБ Ворожцов АА Козулин АП Хрусталёв

Национальный исследовательский Томский государственный университет

E-mail valihovsnoblsgmailcom

Темпы развития мировой экономики предопределяют необходимость динамичного развития морской отрас-

ли Для достижения необходимых показателей развития могут быть использованы алюминиево-магниевые сплавы упрочнённые армирующими элементами ведь сплавы на такой основе обладают необходимой пла-стичностью высокой стойкостью к коррозии прочность сварного шва а также высокими пределами прочности и текучести

В данной работе алюминиево-магниевый сплав АМг5 (Al ndash 9358 Mg ndash 485 Mn ndash 054 Fe ndash 034 Si ndash 029 C ndash 012 Zn ndash 009 Cu ndash 007 Ti ndash 007 Cr ndash 003 остальные примеси lt002) был упрочнён наночастицами оксида алюминия а его структура ndash модифицирована микрочастицами диборида титана Нано-частицы оксида алюминия были получены методом электрического взрыва проводника имеют правильную сферическую форму и средний размер равный 36 нм Микрочастицы диборида титана были получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и их средний размер составил 07 мкм Было прове-дено литье в цилиндрический кокиль расплава с частицами подготовленного механическим перемешиванием и ультразвуковым воздействием

Распределение частиц нанопорошка Al2O3 по разме-рам

Гистограмма распределения керамических частиц TiB2 по размерам

Таблица 1 ndash Результаты измерений твердости и микротвердости

АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HV (50 гр)

АМг5

HV (50 гр)

Литой 70 68 52plusmn5 76plusmn2

В результате исследования было установлено что средний размер зерна сплава АМг5 уменьшился с 185

мкм до 166 мкм значение твёрдости по школе Бриннеля незначительно изменилось с 70 до 68 HB а значение микротвёрдости по шкале Виккерса увеличилось с 52 до 76 HV


ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПТФЭ С КОМБИНИРОВАННЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

АП Васильев1 ТС Стручкова

1 АА Охлопкова

12

1ФГАОУ ВО Северо-Восточный федеральный университет 2 Институт проблем нефти и газа СО РАН

STUDY OF PHYSICO-MECHANICAL AND TRIBOTECHNICAL PROPERTIES OF COMPOSITES BASED ON PTFE WITH COMPLEX FILLERS

AP Vasilev1 TS Struchkova

1 AA Okhlopkova

12

1North-Eastern Federal University 2IOGP SB RAS

E-mail gtvapmailru

Введение Политетрафторэтилен (ПТФЭ) обладает уникальными антифрикционными свойствами и работо-

способностью в широком интервале рабочих температур [1] К недостаткам ограничивающим применение ПТФЭ в узлах трения является низкая износостойкость и ползучесть (крип) Введение твердых наполнителей в полимер существенно улучшает износостойкость материала и снижает ползучесть Известно что при введении комбинированных наполнителей в ПТФЭ происходит комплексное улучшение свойств [2 3] Так волокнистые наполнители повышают механические характеристики полимера а дисперсные частицы придают функцио-нальные свойства Цель работы ndash исследование влияния углеродных волокон (УВ) природного слоистого си-ликата (флогопит (Фл)) и ультрадисперсного ПТФЭ (УПТФЭ) на физико-механические и триботехнические свойства ПТФЭ

Результаты и их обсуждение В таблице 1 приведены результаты исследования деформационно-прочностных и триботехнических свойств ПТФЭ и полимерных композиционных материалов (ПКМ) в зависи-мости от содержания и состава наполнителей

Таблица 1 ndash Результаты физико-механических и триботехнических свойств ПТФЭ и ПКМ Образец σрм МПа εрр I мгч f ρ гсм3

ПТФЭ исходный 210 plusmn 11 320 plusmn 20 12000 022 216

ПТФЭ+2 мас УВ 180 plusmn 15 360 plusmn 24 169 017 214


ПТФЭ+2 мас УВ+1 мас Фл 200 plusmn 12 322 plusmn 21 038 028 215


ПТФЭ+2 мас УВ+1 мас Фл+1 мас УПТФЭ 200 plusmn 13 336 plusmn 22 075 027 214




Примечание σрм mdash предел прочности при растяжении εрр mdash относительное удлинение при разрыве I ndash скорость массового изнашивания fndash коэффициент трения ρ ndash плотность

Как видно из таблицы 1 деформационно-прочностные свойства ПКМ остаются на уровне исходного поли-мера независимо от содержания и состава наполнителей Наилучшие результаты по износостойкости получены у композитов состава ПТФЭ+4 мас УВ+1 мас Фл+1 мас УПТФЭ и ПТФЭ+4 мас УВ+2 мас Фл+1 мас УПТФЭ Для выбранных композитов износостойкость выше в 630-660 раз по сравнению с исходным ПТФЭ Износостойкость композитов содержащих дополнительно флогопит и УПТФЭ выше в 2-5 раз по срав-нению с ПКМ только с УВ Коэффициент трения ПКМ только с УВ ниже по сравнению с исходным ПТФЭ При введении комбинированных наполнителей (УВ+1 мас Фл УВ+1 мас Фл+1 мас УПТФЭ) в ПТФЭ коэффициент трения ПКМ повысилось на ~ 20 относительно исходного полимера В случае увеличения со-держания слоистого силиката до 2 мас в ПКМ приводит к увеличению коэффициента трения на ~ 45 по сравнению с исходным ПТФЭ Плотность композитов при содержании 2 мас УВ остается на уровне исходно-го ПТФЭ В случае композитов с содержанием 4 мас УВ плотность снижается что обусловлено более низ-кой плотностью волокон (14 гсм3) по сравнению с полимерной матрицей (216 гсм3)

Работа выполнена при финансовой поддержке МНиВО РФ НИР FSRG-2017-0021 FSRG-2017-0017 включенных в План НИР СВФУ на 2019 г

Список литературы 1 Dhanumalayan E Joshi G M Performance properties and applications of polytetrafluoroethylene (PTFE)mdasha review Advanced Composites and

Hybrid Materials 2018 Т 1 2 С 247-268 2 Vasilev A P Struchkova T S Nikiforov L A Okhlopkova A A Grakovich P N Shim E L Cho J H Mechanical and Tribological Proper-

ties of Polytetrafluoroethylene Composites with Carbon Fiber and Layered Silicate Fillers Molecules 2019 T 24 2 p 224 3 Song F Wang Q Wang T Effects of glass fiber and molybdenum disulfide on tribological behaviors and PV limit of chopped carbon fiber rein-

forced Polytetrafluoroethylene composites Tribology International 2016 Т 104 p 392-401


ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ 10Х13Г18ДУ

Гальцов И А Обловацкая НС

Институт судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз) Северного (Арктического) федерального университета имени МВ Ломоносова

QUALITY ASSURANCE OF WELDED JOINTS OF STEEL PRODUCTS 10Х13Г18ДУ

Galtsov IA Oblovatskaya NS

Institute of shipbuilding and marine Arctic engineering (Sevmashvtuz) Northern (Arctic) Federal University named after MV Lomonosov

E-mail noblovatskayanarfuru

Сегодня в России активно идет развитие Северного морского пути которое осуществляется в рамках ре-ализации мероприятий подпрограммы laquoМорской транспортraquo (2010-2020 гг) Одним из направлений является введение в эксплуатацию судов различного типа с применением нержавеющих сталей различных классов для изготовления сварных конструкций Большинство нержавеющих сталей содержат значительное количество де-фицитного и дорого никеля (8-20) В ЦНИИЧерМет им Бардина г Москва разработана безникелевая нержа-веющая сталь марки 10Х13Г18ДУ (ДИ ndash 61У) Согласно ТУ-1415-315-93 она рекомендована для изготовления сварных конструкций работающих в слабоагрессивных средах (органических кислотах солях щелочах) а также при температурах от +300 0С до ndash196 0С В настоящее время отсутствует отсутствует научно обоснован-ная технология сварки стали 10Х13Г18ДУ которая гарантировала бы требуемое качество сварных соединений

Проведенные авторами исследования показали что основные трудности сварки безникелевых хромомар-ганцевых сталей связаны со склонностью к образованию трещин в ЗТВ с появлением после сварочного нагрева в высокотемпературной зоне - феррита - фазы (мартенсита) -фазы с выделением карбидов из аустенита (рис 1а) снижении в этих местах стойкости против МКК и общей коррозии высоких временных и остаточных напряжений деформаций и их нестабильности во времени Эксперименты показали что медленное (конвек-тивное) остывание сварного соединения (Wохл

6-5= 455 0Сс) в интервале критических температур (450-8000С) приводит к выделению избыточного углерода по границам зерен в виде сложных карбидов железа и хрома (Fe Cr Мn)23С6 При этом сталь подвергается межкристаллитной коррозии (рис 1 а б)

а) б) Рис 1 Межкристаллитная коррозия в сварном соединении а) околошовная зона травление

ГОСТ 6032-84 метод АМ ( 600) б) схема появления МКК в стыковом сварном соединении

Для восстановления аустенитных свойств ЗТВ применяют аустенизацию однако при сварке крупногаба-ритных конструкций она затруднена Поэтому была разработана технология сварки с принудительным сопут-ствующим охлаждением для проведения аустенизации непосредственно в процессе сварки Эксперименты поз-волили установить необходимую скорость охлаждения (Wохл) сварного соединения не менее 951000Сс в ин-тервале температур 600-500 0С но не более 1200Сс во избежание увеличения остаточных напряжений (рис 2)

Рис 2 Кинетика изменений остаточных напряжений Рис 3 Стенд для сварки 1-емкость с водой 2-пористые материалы 3- сварной шов 4-трубки для

подачи газа в область воды

Технологичной и недорогой охлаждающей средой для таких скоростей охлаждения является техническая вода С целью быстрого перевода жидкости в режим кипения и во избежание пленочного кипения применяется душирование (Wохл

6-5= 145150 0Сс) что влечет за собой подачу воды под давлением установку насоса и си-стемы циркуляции воды что приводит к материальным затратам а также к повышению остаточных напряже-ний в сварных соединениях (рис 2) Для получения требуемых скоростей охлаждения был разработан способ сопутствующего охлаждения сварного соединения активированным (бурлящим) слоем воды (Wохл

6-5= 110115 0Сс) (рис3) В качестве активатора воды применяется газ СО2 или сжатый воздух


ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ЛЬДА ПРИ УДАРЕ И ВЗРЫВЕ

ВП Глазырин МЮ Орлов ЮН Орлов


RESEARCH OF BEHAVIOUR OF ICE AT SHOCK AND EXPLOSION

VP Glazyrin MYu Orlov YuN Orlov

National Research Tomsk State University

E-mail glvplistru

Современное развитие Арктики и северных территорий России требует углубления наших знаний в области

физики и механики льда путем проведения теоретических и экспериментальных исследований по изучению поведения льда при различных видах нагружения в частности при ударе и взрыве

В настоящей работе в рамках общего подхода механики деформируемого твердого тела проведено дальней-шее совершенствование средств математического моделирования и физико-математической модели поведения льда при ударе и взрыве с учетом сжимаемости прочности ударноволновых явлений механизмов разрушения и распределения прочностных свойств

Упругопластическое деформирование описывается моделью Прандтля ndash Рейса с условием текучести Мизе-са При моделировании разрушений реализована концепция их образования по отрывному и сдвиговому меха-низмам Считается что при выполнении соответствующего критерия в какой-либо точке среды в ее ближай-шей окрестности образуется проходящая через данную точку контактная поверхность которая в процессе де-формирования может стать свободной поверхностью Таким образом допускается появление новых свободных поверхностей в том числе разделяющих рассматриваемое тело на отдельные фрагменты Это обстоятельство позволяет при моделировании избежать нефизических деформаций и адекватно описать таким образом изуча-емые процессы и явления

В земных условиях лед может находиться при температуре от 00С и приблизительно до минус 600 С По-этому в математической модели поведения льда учитывается зависимость начальных прочностных физико-механических характеристик от температуры Известно что прочность льда при сжатии и растяжении суще-ственно отличаются В связи с этим в модели предусмотрено использование предела текучести на растяжение и сжатие а также соответствующий критерий разрушения

Процесс разрушения или накопления повреждений в образцах льда при высокоскоростном нагружении про-исходит практически мгновенно Основным типом являются сдвиговые разрушения которые появляются сразу за фронтом ударной волны и далее распространяются по материалу вслед за ней Действие взрывного нагруже-ния на материал задается в приближении модели мгновенной детонации заряда ВВ Уравнение состояния про-дуктов детонации выбрано виде политропы ЛандауndashСтанюковича Численное моделирование проведено при помощи модификации конечно-разностных методов Джонсона и Уилкинса которые обобщены на случай больших деформаций и фрагментарного разрушения посредством введения в модель механизмов расщепления узлов и элиминирования расчетных элементов с большой дисторсией на контактных поверхностях Такой под-ход позволяет сохраняя высокую экономичность и точность в отслеживании контактных и свободных поверх-ностей моделировать различные виды ударного и взрывного нагружения с возможностью получения текущих и конечных параметров процесса

В рамках вышеизложенных представлений создан программный комплекс позволяющий решать широкий круг задач удара и взрыва (свидетельства о гос регистрации программ для ЭВМ 2010610911 и 2010615392) Для проверки результатов и уточнения моделей проведены эксперименты по внедрению удар-ников различной формы в лед на баллистическом стенде при помощи метательной установки и регистрирую-щей аппаратуры В экспериментах по внедрению использованы стальные ударники диаметром от 44 до 8 мм и удлинением до 10 калибров Скорость взаимодействия от 01 до 10 кмс Регистрировались текущая скорость ударника глубина внедрения и области разрушения Эксперименты по взрывному нагружению льда проводи-лись на реке Томь в районе г Томска при технической поддержке ООО КузбассСпецВзрыв Регистрирова-лись диаметр образовавшейся полыньи (майны) и облако осколков при действии безоболочечного заряда ВВ

Получены результаты натурных экспериментов по подрыву льда эмульсионной взрывчаткой Ежегодные натурные эксперименты показали что майна после подрыва 4 кг взрывчатки по размерам может отличаться в два раза в зависимости от структуры льда При помощи разработанного программного комплекса решена зада-ча о разрушении ледовой пластины зарядом взрывчатого вещества помещенного подо льдом в воде Получен-ные численные результаты позволили оценить степень поврежденности ледового слоя определить скорость свободной поверхности льда и величину давления в любой точке льда в зависимости от заглубления заряда ВВ

В работе численно исследован процесс взаимодействия ледовых ударников сферической формы с преграда-ми из алюминиевого сплава и асботекстолита Начальная температура ударников задавалась от 0 до 500 С Ско-рость ударников задавалась в диапазоне от 500 мс до 1500 мс Задача решалась в двумерной постановке для случая осевой симметрии Получены текущие конфигурации ударник-мишень и скорости лидирующих оскол-ков при пробитии преград

Работа выполнена при поддержке РФФИ проект 19-08-01152


МЕТОДЫ НАПРАВЛЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЬДА

ВМ Бузник1 ГЮ Гончарова2 НД Разомасов2 1ФГУП laquoВИАМraquo ГНЦ РФ 2МГТУ им НЭ Баумана

METHODS OF DIRECTED IMPACT ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF ICE

VM Bouznik 1 GU Goncharova

2 ND Razomasov

2

1FSUE ARSRIAM SRC RF 2Bauman MSTU

E-mail galinagoncharovamailru

Структура и макро свойства водного льда зависят от множества факторов основные из которых химиче-

ский состав воды скорость кристаллизации способ формирования массива и отвода тепла от фронта кристал-лизации а также возраст льда Нами предложен и изучен один из наиболее перспективных методов воздействия на свойства природного льда основанный на внесении в воду микро доз органических соединений в качестве молекулярного инструмента перестройки кристаллической структуры льда Он согласуется с основными иде-ями кристаллографии и позволяет в широком диапазоне изменять естественные свойства льда в результате со-здания регулярной структуры и распределения в межкристаллическом пространстве искусственно внесённых соединений выполняющих функцию демпфера и снижающих интенсивность межкристаллических взаимодей-ствий При этом в процессе эксплуатации сохраняется возможность поддержания полученных свойств льда в результате диффузии и перераспределения внесённых в процессе формирования модифицирующих соедине-ний происходящих под действием температурных и концентрационных градиентов

Первоначально технологии модификации природных свойств разрабатывались применительно к ледовым покрытиям для спорта высших достижений Экспериментальные исследования проведённые в лабораторных условиях и на реальных ледовых аренах подтвердили существенное влияние условий льдообразования на па-раметры получаемой кристаллической структуры и на распределение в теле льда вносимых в качестве модифи-каторов химических соединений Большой объем теоретических и экспериментальных исследований был про-веден в области создания льда для различных зимних видов спорта Были отработаны технологии создания спор-тивных ледовых массивов с повышенными скоростными характеристиками ледовых массивов с повышенными прочностными характеристиками и увеличенной износостойкостью массивов с комбинированными эксплуатаци-онными свойствами Данные технологии применялись на крупнейших международных соревнованиях включая XXII Олимпийские зимние игры в Сочи Наиболее сложной задачей решенной при подготовке к приведению Олимпийских игр была разработка технологии структурирования ледового покрытия санно-бобслейной трассы Сложность этой задачи объясняется нагрузками оказываемым спортивными снарядами на ледовую поверхность значительно превышающими нагрузки в остальных ледовых видах спорта

Выдвинутая гипотеза о характере распределения в структуре льда модифицирующих соединений подтверждена результатами исследования с помощью криоэлектронной микроскопии Для визуализации распределения модификаторов использовались многофункциональные растровые криоэлектронные микроско-пы Quanta 3DFEG и Quanta 250 производства FEI Company

Задача модификации ледовых структур с целью упрочнения льда и снижения его хрупкости востребована в строительной отрасли в военно-промышленном комплексе при освоении Арктического региона в широком спектре предполагаемых нагрузок

Для направленного изменения свойств льда были сформированы обоснованные критерии отбора соедине-ний в наибольшей степени способствующих проявлению физико-механических свойств необходимых для ре-шения тех или иных инженерных задач На этапе отбора соединений нами была выдвинута гипотеза и впослед-ствии подтверждена взаимосвязь конфигурации макромолекулы как миниатюрного физического тела с ожида-емыми макропараметрами модифицируемого льда такими как прочность упругость пластичность эластиче-ское растяжение и др

В докладе представлены результаты экспериментальных исследований прочностных свойств ледовых образцов намороженных с применением различных групп модификаторов и широком диапазоне концентраций соединений Показано что зависимость предельной разрушающей нагрузки от концентрации модификаторов носит экстремаль-ный характер её величина может возрастать до 15 - 2-х раз по сравнению с образцами из дистиллированной воды

Список литературы 1 Архаров ИА Гончарова ГЮ Экспериментальное исследование ледовых структур модифицированных полимерами Холодильная

техника 2010 11 2 Гончарова ГЮ Устюгова ТГ Разомасов НД Особенности распределения высокомолекулярных соединений в ледовых структурах

спортивных объектов как одна из задач прикладной физики кристаллизации Холодильная техника 2015 6 С 26-33 3 Galina GONCHAROVA Tatyana USTUGOVA Irina NIKIFOROVA Nikolay RAZOMASOV EXPERIMENTAL STUDY OF HEAT AND

MASS TRANSFER IN MODIFIED ICE STRUCTURES RESULTED FROM DIFFUSION OFPOLYMERIC COMPOUNDS USED FOR SPORTS ICE OBJECTS Proceedings from ICR2015 The 24th IIR International Congress of Refrigeration Yokohama Japan August 16 - 22


ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЛЬДА ПУТЕМ АРМИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Гриневич ДВ1 Нужный ГА1 Бузник ВМ12 Гончарова ГЮ3 Разомасов НД3 1ФГУП laquoВИАМraquo ГНЦ РФ

2Национальный исследовательский Томский государственный университет 3МГТУ им НЭ Баумана (национальный исследовательский университет)

IMPROVING THE MECHANICAL PROPERTIES OF ICE THROUGH VARIOUS REINFORCEMENT

Grinevich DV1 Nuzhnyy GA1 Buznik VM12 Goncharova G Yu3 Razomasov ND3 1FSUE laquoVIAMraquo SRC RF 2Tomsk State University

3Bauman Moscow State Technical University

E-mail dvgrinevichgmailcom

Для освоения Арктики и регионов холодного климата рационально использовать лед как самый доступный материал для данных регионов в технологическом экономическом и логистическом отношениях Но невысокие прочностные свойства и хрупкость сильно ограничивают его применение частично эту проблему могут решить композиционные материалы которые создать с использованием различных методов армирования ледовой матрицы При этом важным является вопрос об экологичности используемых материалов поэтому нежелательно использование химических добавок если они могут попасть в грунтовые воды или Мировой океан а армирующие наполнители должны быть природными либо дружественными в отношении окружающей среды и удобны для утилизации

В ходе докладываемой работы проведены испытания на сжатие и на изгиб чистого льда как реперных образцов и композиционных материалов с ледяной матрицей (КМЛ) с различными схемами армирования Для сжатия использовались цилиндрические образцы размером oslash50х50 мм а трехточечный изгиб проводился на образцах размером 20х50х150 мм Изгибное нагружение особо интересно так как в этом случае в образце возникают все виды деформации сжатие в верхней части образца растяжение в нижней и сдвиговые деформации между зонами

Испытаниями при температуре ndash 10оС установлены факторы влияющие на прирост прочности КМЛ по сравнению с неармированным льдом Армирование льда различными наполнителями снижает его хрупкость и повышает прочность Так армирование сеном с массовой долей 5 и 8 повышает прочность льда до 46 и 42 МПа соответственно а арматура препятствует появлению магистральных трещин При сжатии добавляется еще одна особенность зависимость прочности и характера разрушения от близости содержания наполнителя к предельному значению Содержание сена около 8 или опилок около 15 является близким к предельному значению выше которого матрица уже не сможет равномерно распределяться в композите Характер разрушения КМЛ в отличие чистого льда вязкий без резких спадов нагрузки с растрескиванием при образовании так называемой laquoбочкиraquo При армировании льда древесными опилками присущая льда хрупкость исчезает с увеличением массовой концентрации наполнителя с 05 до 15 При содержании опилок более 25 образцы при сжатии ведут себя как однородное тело отсутствуют трещины за исключением растрескивания при образовании laquoбочкиraquo С увеличением концентрации вплоть до 10 прочность растет до 72 МПа а при концентрации в 15 достигается перенасыщение композита наполнителем и прочность снижается до 65 МПа Прочность при армировании бумагой составляет 76 - 87 МПа что является одним из наибольших значений среди исследованных в работе образцов Характер разрушения схож с образцами армированными опилками

Введение армирующего наполнителя влияет на прочность при изгибе и характер разрушения в зависимости от прочности самого наполнителя его размеров концентрации и адгезии к ледяной матрице При введении еловой хвои в качестве армирующего материала не изменилась прочность КМЛ (29 МПа) вследствие низкой прочности наполнителя топологии компоновки иголок в ледовой матрице и невысокой их адгезии ко льду Введение опилок с размером частиц порядка 10 мм позволило повысить прочность при изгибе до 60 МПа при концентрации 10-15 и снизить хрупкость льда Разрушение таких образцов происходило плавно с постепенным развитием поперечной трещины а не одномоментно

Наилучшие показатели были получены при армировании волокнистыми материалами различного происхождения (растительные минеральные полимерные углеродные) Исследовано влияния расположения слоев армирующего наполнителя в КМЛ на упрочнение При испытании на изгиб КМЛ с базальтовыми жгутами продвижение трещины останавливается армирующим материалом и появляется остаточная прочность которая сохраняется при дальнейшем деформировании образца Максимальное значение прочности на изгиб составило 137 МПа для армирования 9 слоями базальтовых жгутов через каждые 2 мм что в 5 раз превосходит прочность чистого льда Следует отметить что даже при разрушении ледовой матрицы композит сохраняет целостность остается что важно в практических целях


ПОЛИМЕР-СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

С Н Данилова1 А А Охлопкова

1 А Н Иванов

1 С А Слепцова

1

1ФГАОУ ВПО laquoСеверо-Восточный федеральный университет им М К Аммосоваraquo

POLYMER-SILICATE MATERIALS BASED ON ULTRA-HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE

SN Danilova1 A A Okhlopkova

1 A N Ivanov

1 S A Sleptsova

1

1FGAOU VPO North-Eastern Federal University M K Ammosovardquo

E-mail dbsksnsdjyjmailru

Одним из перспективных направлений в материаловедении является получение полимерных материалов

обладающих комплексом улучшенных свойств и предназначенные для эксплуатации в низких климатических условиях К таким материалам относятся полимерные нанокомпозиты наполненные различными неорганиче-скими наночастицами (оксиды нитриды карбиды силикаты и т д) Наибольший интерес представляют слои-стые силикаты В этом случае слоистые силикаты в полимерных композиционных материалов (ПКМ) приводит к существенному повышению модуля упругости Юнга прочности эластичности твердости и барьерных свойств даже при малой степени наполнения [1 2]

В качестве объекта исследования выбран сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) марки GUR 4022 (Selanese Китай) с молекулярной массой 53times106 гмоль так как обладает высокой износостойкостью повы-шенной прочностью стойкостью к агрессивным средам и имеет широкий температурный интервал эксплуата-ции от -50 оС до +50 оС В качестве слоистого силиката использовали монтмориллонит (ММТ) марки Монамет 1Н1 (laquoМЕТАКЛЭЙraquo Россия) который представляет собой очищенный природный Na+ ndash монтмориллонит Об-разцы для испытаний получали по технологии горячего прессования при температуре 175 оС и давлении 10 МПа при выдержке в течение 20 мин

Были проведены исследования физико-механических характеристик ПКМ на разрывной машине Autograph AGS-J (Shumadzu Япония) по ГОСТ 11262 при скорости движения подвижных захватов 50 мммин Триботех-нические показатели ПКМ определяли на универсальном трибометре UMT-3 (CETR США) согласно ГОСТ 11629 по схеме трения laquoпалец-дискraquo при нагрузке 150 Н и скорости скольжения 05 мс

Анализ результатов показал что введение ММТ в полимер способствует увеличению показателя прочности при растяжении на 20 модуля упругости на 33 и износостойкости на 20 по сравнению с ненаполненным СВМПЭ

Для объяснения полученных ре-зультатов провели структурные ис-следования композитов используя методы ИК-спектроскопии (Varian 7000 FT-IR США) и сканирующей электронной микроскопии (Jeol JSM-7800F Япония) Установлено что при введении ММТ структура СВМПЭ изменяется от ламеллярной до сферо-литной Известно что сферолитная структура обладает определенной ла-бильностью обеспечивающей пере-стройку структуры при воздействии внешних нагрузок [3] Методом ИК-

спектроскопии показано что происходит ингибирования процессов трибоокисления исходной полимерной матрицы при использовании ММТ что сопровождается ростом интенсивности пиков относящихся к валент-ным колебаниям SindashОndashSi тетраэдров кремнекислородного каркаса слоистого силиката

Таким образом показана эффективность использование природного ММТ как усиливающего агента для СВМПЭ что подтверждается улучшением физико-механических и триботехнических показателей ПКМ

Работа выполнена при финансовой поддержке МНиВО РФ НИР FSRG-2017-0021 и FSRG-2017-0017

Список литературы 1 Нанокомпозитные полимерные материалы на основе органоглин с повышенной огнестойкостью А К Микитаев АА Каладжян ОБ

Леднев МА Микитаев Исследовано в России 2004 Т 7 С 912-922 2 Разработка и исследование полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и слоистых силикатов С А Слепцова Ю В Ки-

риллина Н Н Лазарева М М Макаров Вестник Северо-Восточного федерального университета им М К Аммосова 2015 6 (50) С 95 -104

3 Сутягин В М Бондалетова Л И Химия и физика полимеров Томск ТПУ 2003 С 41-43

Рис 1 Микрофотография надмолекулярной структуры исходного

СВМПЭ (а) и ПКМ наполненного 1 мас ММТ (б)

а б


НИЗКО- И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СВЕРХЭЛАСТИЧНОСТЬ В УПРОЧНЕННЫХ ДИСПЕРСНЫМИ ЧАСТИЦАМИ МОНОКРИСТАЛЛАХ Co35Ni35Al30

АС Ефтифеева1 ЕЮ Панченко

1 ЭИ Янушоните

1 ЮИ Чумляков

1 G Gerstein

2 HJ Maier

2

1Национальный исследовательский Томский государственный университет 2Institut fuumlr Werkstoffkunde (Materials Science) Leibniz Universitaumlt Hannover

LOW- AND HIGH-TEMPERATURE SUPERELASTICITY IN Co35Ni35A30 SINGLE CRYSTALS STRENGTHENED BY DISPERSED PARTICLES

AS Eftifeeva1 EY Panchenko

1 EI Yanushonite

1 YI Chumlyakov

1 G Gerstein

2 HJ Maier

2

1National Research Tomsk State University 2Institut fuumlr Werkstoffkunde (Materials Science) Leibniz Universitaumlt Hannover

E-mail anna_eftifeevaramblerru

Экстремальные условия эксплуатации конструкций применяемых в Арктике требуют разработки и приме-нения новых функциональных материалов устойчивых к воздействию низких температур Ферромагнитные сплавы CoNiAl с памятью формы являются перспективными в этом плане тк устойчивы к коррозионному воздействию среды благодаря наличию алюминия Ранее было показано что пригодным для практического применения является (B2+γ) двухфазное состояние сплава Во-первых наличие γ-фазы (неупорядоченная ГЦК решетка) улучшает пластичность хрупкого интерметаллида Во-вторых монокристаллы Co35Ni35Al30 ориенти-рованные вдоль высокопрочного [001]-направления испытывают термоупругое B2-L10 мартенситное превра-щение (МП) под нагрузкой в широком интервале температур Предел текучести высокотемпературной B2-фазы равен 736 МПа Эффект сверхэластичности (СЭ) при сжатии те обратимое изменение формы при нагруз-керазгрузке с максимальной деформацией 4 наблюдается в интервале температур от +10 degС до +200 degС [1] Однако для применения данных интерметаллидов на основе сплава CoNiAl в условиях пониженных темпера-тур существует необходимость в рас-ширении рабочего интервала темпера-тур и увеличении эксплуатационных нагрузок Известно что управлять функциональными свойствами сплава можно за счет выделения вторичных частиц при старении [2] Поэтому цель данной работы ndash это исследовать влия-ние старения при 673 К 05 ч на осо-бенности развития термоупругих B2-L10 МП под нагрузкой и СЭ в [001]B2-монокристаллах ферромагнитного спла-ва Co35Ni35Al30 (ат )

Электронно-микроскопически уста-новлено что при старении выделяются сферические частицы со сверхструктурой типа A5B3 (орторомбическая решетка размер ~3 нм) и вытянутые частицы ε-Co (ГПУ-решетка размер вдоль длинной оси ~20-30 нм) Созданные нанокомпозиты содержат дис-персные частицы общей объемной долей ~20 Старение приводит к изменению химического состава B2-матрицы увеличению сопротивления движению межфазных границ при МП и накоплению дополнительной упругой энергии при прямом превращении за счет упругой деформации частиц не испытывающих МП

Исследование функциональных свойств показало что выделение наноразмерных частиц приводит к пони-жению температур МП на 80 degС и увеличению температуры начала пластического течения B2-фазы Md на 190 degС и ее упрочнению относительно закаленного (B2+γ)-состояния Следовательно после старения расширятся температурный диапазон развития МП под нагрузкой Показано что температурный интервал СЭ в состарен-ных кристаллах расширяется на 100 degС как в сторону низких так и высоких температур по сравнению с зака-ленными кристаллами Состаренные кристаллы демонстрируют СЭ от -80 degС до +290 degС с механическим гисте-резисом 60 МПа который характеризует рассеяние энергии в цикле нагрузкаразгрузка и не зависит от темпе-ратуры Материал со стабильным гистерезисом послужит отличным средством для гашения колебаний при экс-плуатации в области низких и высоких температур

Экспериментально установлено что закаленные кристаллы и созданные на их основе нанокомпозиты с дис-персными частицами демонстрируют высокую циклическую стабильность СЭ свойств Материал выдерживает 100 циклов нагрузкаразгрузка как при низких так и повышенных температурах без деградации функциональ-ных свойств

Список литературы 1 Eftifeeva A Panchenko E Chumlyakov Y Yanushonite E Gerstein G Maier HJ Compressive response of high-strength [001]-oriented single

crystals of a Co35Ni35Al30 shape memory alloy Journal of Alloys and Compounds 2019 V 787 P 963-971 2 Dadda J Maier HJ Karaman I Chumlyakov YI Cyclic deformation and austenite stabilization Со35Ni35Al30 single crystalline high-temperature

shape memory alloys Acta Materialia 2009 V 57 P 6123-6134

Рис 1 Кривые СЭ при различных температурах испытания для мо-нокристаллов Co35Ni35Al30 с осью сжатия вдоль [001]-направления в

закаленном (а) и состаренном (б) состояниях


ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОГ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

ОВ Казьмина1 АЮ Мисковец1 ВИ Верещагин1 ВВ Козик2 1Национальный исследовательский Томский политехнический университет 2Национальный исследовательский Томский государственный университет

FOAM-GLASS-CRYSTALLINE MATERIALS FOR DEVELOPING ROADS IN THE CONDITIONS OF THE FAR NORTH

O Kazminа1 А Miskovets1 V Veresсhagin1 V Kozik2 1National Research Tomsk Polytechnic University


E-mail kazminatpuru

Анализ современных тенденций развития дорожного строительства свидетельствует о необходимости раз-работки новых технологий и эффективных материалов для строительства автомобильных дорог Применение высококачественных дорожно-строительных материалов позволит не только увеличить сроки эксплуатации и сохранности полотна но и строить качественные дороги в сложных гидрогеологических условиях северных территорий - Сибирского федерального округа и др Применение в дорожной одежде теплоизоляционного слоя обладающего водостойкостью и высокими механическими характеристиками позволяют снизить высоту насы-пи в основании земляного полотна и способствуют повышению модуля упругости дорожной конструкции Не-обходимыми эксплуатационными характеристиками обладают пеностекольные и пеностеклокристаллические материалы (ПСКМ) [1] Пеностекольные материалы получаемые по стандартной технологии из стеклобоя и температурах около 850 оС входят в перечень материалов рекомендованных для устройства дорожных одежд и насыпей на слабых грунтах

В работе представлены результаты по получению ПСКМ по одностадийной технологии на основе трепела и микрокремнезема при температуре вспенивания не превышающей 750 оС Сырьевые материалы предваритель-но перемешивали и далее гранулировали с использованием связующего в виде водного раствора щелочи в ко-личестве 30 мас Полученные сырцовые гранулы высушивали при температуре не более 200 оС до конечной влажности менее 15 и вспенивали при температуре 750 оС

На стадии приготовления и гранулирования шихты наблюдался разогрев увлажненной шихты до 80 оС что обеспечивает образование гидросиликатов натрия и геля кремниевой кислоты в коллоидном состоянии Взаи-модействие щелочного раствора с аморфными кремнеземистыми компонентами шихты протекало по реакции 1 При нагревании гранулированного материала до 200 оС на стадии сушки происходили реакции силикатообра-зования за счет дегидратации кристаллогидратов силиката натрия (реакция 2)

OH SiO + О3Н 2SiO ONaO3Н + 2NaOН + 3SiO 22222С80

22

о

(1)

О3Н + 2SiO ONa О3Н 2SiO ONa 222С200

222

о

(2)

При нагревании гранулированного материала до 750 оС идут процессы стеклообразования по окончании ко-торых готовый пористый материал имеет остеклованную поверхность Процесс протекает постадийно Первый

этап - появление эвтектического расплава за счет плавления тройной эвтектики образующейся между Na2Oꞏ2SiO2 и SiO2 и альбитом при температуре 740 оС и двойной эвтектике между Na2Oꞏ2SiO2 и SiO2 На втором этапе при температурах вспенивания происходит раство-рение в первичном расплаве остаточного кремнезема и при после-дующем охлаждении гранул образование натрий-алюмо-силикатного стекла

Результаты рентгенофазового анализа синтезированного ПСКМ показалиприсутствие максимумов отражения отвечающих кварцу и появление новыхрефлексов соответствующих кристобалиту кото-рые наблюдаются в виде игольчатых кристалла на микроснимке (рис 1) Установлены следующие значения прочности гранулиро-ванного материала при содержании в шихте микрокремнезема до 30 механическая прочность гранул увеличивается до 4 МПа свыше

этого количества прочность снижается до 33 МПа но превышает прочность гранулированного пеностекла без добавок микрокремнезема 15 МПа Повышенная прочность пеностекла объясняется процессами кристаллиза-ции которые протекают на стадии вспенивания Установлено что гранулированный материал с плотностью до 350 кгм3коэффициентом теплопроводности от 007 до 009 ВтмК прочностью при сжатии до 35 МПа водо-поглощением до 5 мас можно использовать при строительстве дорог в качестве теплоизоляционного слоя

Список литературы 1 Казьмина ОВ Семухин Б С Верещагин ВИ Структура и прочность пеностеклокристаллических материалов из низкотемпературно-го стеклогранулятаФизика и химия стекла 2011 Т 37 4 C 501-509

Рис 1СЭМ микрофотография ПСКМ полученного с микрокремнеземом


ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УПРОЧНЁННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ АЛМАЗА СПЛАВА АМГ5

НИ Кахидзе АП Хрусталёв АА Козулин ИА Жуков АБ Ворожцов


INVESTIGATION OF THE PHASE COMPOSITION STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE ALLOY AMG5 REINFORCED BY NANOPARTICLES OF DIAMOND

NI Kakhidze AP Khrustalev AA Kozulin IA Zhukov AB Vorozhtsov


E-mail nick200069yandexru

Замена стали на легкие и сверхлегкие композиционные материалы для снижения веса конструкций ndash актуаль-

ная задача [1] В этом хорошо реализуют себя алюмоматричные композиты упрочнённые дисперсными микро- и наночастицами Введение скандия в сплавы системы алюминий-магний позволяет существенно улучшать ме-ханические свойства Однако применение скандия приводит к значительному росту цены сплавов благодаря чему замена дорогостоящего скандия более доступным модификатором является перспективным направлением [2]

В работе использовался сплав системы алюминий-магний АМг5 (Al (919 ndash 9468 ) Mg (48 ndash 58 )) хорошо зарекомендовавший себя в судоndash и самолётостроении благодаря хорошим конструкционным и эксплуатацион-ным свойствам В качестве дисперсных упрочнителей применялся наноразмерный алмаз полученный методом детонационного синтеза При введении нанопорошка алмаза в расплав наночастицы агломерируются всплы-вают из-за плохой смачиваемости поверхности частиц и увеличивают пористость сплава для решения этой про-блемы наноалмазы вводились в составе лигатур полученных ударно-волновым компактированием с последую-щей ультразвуковой обработкой расплава для деагломерирования и смачиваемости наночастиц и дополнитель-ной дегазации Композиционные материалы с содержанием наночастиц алмаза 01 и 025 масс были получены методом литья в стальной кокиль при температуре расплава 700 degС эталонный сплав был получен в аналогичных условиях Плотность отливок была измерена методом гидростатического взвешивания Микроструктура образ-цов исследовалась с использованием микроскопа Olympus GX71 средний размер зерна был посчитан методом случайных секущих Твёрдость определялась по методу Бринелля с нагрузкой 250 кг на сферический индентор диаметром 5 мм Микротвёрдость определялась по шкале Виккерса с нагрузкой на алмазный индентор 50 г Введение в металлическую матрицу 025 масс наноалмаза поспособ-ствовало образованию дополнительных центров кристаллизации что привело к уменьшению среднего размера зерна сплава АМг5 с 205 до 186 мкм (рис 1 табл 1) При введении 025 масс частиц значения твёрдости увеличиваются с 58 до 60 НВ но значения микротвёрдости уменьшаются с 69 до 66 НV Плотность между дисперсно-упрочнён-ным композиционным материалом и исходным сплавом не изменилась и составляет 263 гсм3 что свидетельствует о введении наночастиц в расплав Введение 01 масс С привело к увеличению среднего раз-мера зерна и к уменьшению показателей твёрдости и микротвёрдости что по всей видимости связано с недостаточной оптимизацией про-цесса который в случае с 01 масс не позволил достаточно распре-делить наночастицы в расплаве

Рис 1 Оптическая фотография микро-структуры АМг5 + 01 С

Таблица 1 ndash Характеристика полученных сплавов Тип образца Средний размер

зерна (мкм)Твёрдость (HB) Микротвёрдость

(HV) Плотность (гсмsup3)

АМг5 205 58 69 263АМг5 + 01 С 225 53 51 263

АМг5 + 025 С 186 60 66 263

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания 111053320181112

Список литературы 1 Данилов П А Хрусталёв А П Ворожцов А Б Жуков И А Промахов ВВ Хмелёва МГ Пикущак ЕВ Кветинская АВ Анализ

влияния внешних физических воздействий на процессы литья легких сплавов Вестник томского государственного университета Мате-матика и механика 2018 55 С 84ndash98

2 Chawla N Chawla KK Metal-matrix composites in ground transportation JOM 2006 V58 P 67-70


ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ДЛЯ СЕНСИБИЛИЗИРОВАННЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА

ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЯХ

Козик ВВ1Борило ЛП1 Кривогина ЕВ

2 Иргашев РА

3 Жидик ЮС

4 Заболотская АВ1

Кузнецова СА 1

Бричков АС 1 Халипова ОС

1

1Национальный исследовательский Томский государственный университет 2Институт общей и неорганической химии им НС Курнакова

3Уральский федеральный университет 4Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

THIN-FILM FUNCTIONAL MATERIALS BASED ON SEMICONDUCTOR OXIDES FOR SENSITIZED SOLAR CELLS BASED ON ORGANIC DYES

Kozik VV1 Borilo LP1 Krivogina ЕV

2 Irgashev RA

3 Zhidik YuS

4 Zabolotskaya AV1 Kuznetsova SA

1

Brichkov AS 1 Khalipova OS

1

1National research Tomsk state university 2Kurnakov institute of general and inorganic chemistry

3Ural federal university 4Tomsk state university of control systems and radioelectronics

E-mail vkozikmailru

Растущие потребности в автономных источниках энергии со стороны различных сфер жизнедеятельности

человека особенно в условиях Арктики проблемы ограниченности традиционных ресурсов и экологической безопасности требуют развития возобновляемых источников энергии одним из которых является солнечная энергия Развитие солнечной энергетики возможно за счет новых прорывных технологий ndash создания сенсибили-зированных солнечных элементов (ССЭ) на базе широкозонных полупроводников сенсибилизированных орга-ническими или металлорганическими красителями Такие ССЭ относительно дешевы и просты в изготовлении в отличии от широко применяемых в настоящее время кремниевых солнечных элементов Ключевыми состав-ляющими конструкции ССЭ которые определяют их эффективность являются электроды (в частности фото-анод отвечающий за перенос электронов) и краситель (поглощающий солнечное излучение Эффективность ССЭ зависит как от работы данных отдельных составляющих так и от их взаимодействия в системе в целом

Для обеспечения высокой эффективности ячейки к материалу фотоанода предъявляется целый ряд требова-ний малый размер частиц (10-20 нм) высокая удельная площадь поверхности (порядка 100 м2г) низкое сопро-тивление высокая проводимость пропускание в видимой области спектра отсутствие в материале аморфных или высокодефектных фаз снижающих перенос носителей зарядов Улучшение качества фотоанодов возможно за счет применения в них прозрачных слоев на основе наноструктурированных полупроводниковых оксидов ZnO In2O3 TiO2 SnO2 Требуется также разработка новых составов и методик получения красителей ndash сенсиби-лизаторов отличающихся высоким светопоглощением в видимой области спектра большой стабильностью свойств при длительном времени использования и невысокой себестоимостью в отличии от широко использу-емых и разрабатываемых комплексных соединениях рутения

В данной работе предложены методики получения тонких пленок на основе TiO2 ZnO SnO2 In2O3 золь гель-методом и методом реактивного ионно-плазменного осаждения Отличительной особенностью разрабаты-ваемых методик золь-гель синтеза тонких оксидных пленок является получение равномерных покрытий без использования в составе используемого пленкообразующего раствора поверхностно-активных веществ Разра-ботаны методики получения низкоомных оптически прозрачных пленок ITO методом реактивного осаждения которые позволяют за счет варьирования парциального давления кислорода в газовой смеси при осаждении и температурой последующего отжига получать покрытия с прозрачностью в видимой области спектра до 80 и сопротивлением 15ꞏ10-4 Омꞏсм Для создания ССЭ на основе полученных тонкопленочных материалов разра-ботаны составы и получена серия новых комплексов иридия(III) с различными циклометаллированными лиган-дами с расширенной сопряженной системой Разработаны составы и методика получения пуш-пульных краси-телей на основе новой синтетической стратегии исключающей катализируемые переходными металлами про-цессы такие как палладий-катализируемое кросс-сочетание по Сузуки Получены новые красители включаю-щие N-алкилтиено[32-b]индол в качестве донорной части и фрагмент 2-цианакриловой кислоты в качестве ак-цепторной части связанные линкером из одного звена тиофена которые характеризуются максимумом погло-щения при 470-505 нм молярным коэффициентом экстинкции от 32856 до 44260 М-1ꞏсм-1 и значениями шири-ны запрещенной зоны от 167 до 192 эВ а солнечные элементы на их основе по своей эффективности превы-шают ССЭ на основе коммерческого красителя цис-диизотиоцианатбис(22-бипиридил-44-дикарбоксилат) рутения (II) (Solaronix)

Работа выполнена при поддержке РФФИ грант 18-29-11037


СИНТЕЗ МИКРОРАЗМЕРНЫХ ВОЛОКОН СОСТАВА MO-C В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЛАЗМЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пак АЯ 1 Кононенко ПН

1 Васильева ЮЗ

1

1Национальный исследовательский Томский политехнический университет

MO-C MIRCOFIBERS DIRECT CURRENT ARC PLASMA SYNTHESIS

Pak A Ya1 Kononenko PN

1 Vasilyeva Yu Z

1

1National Research Tomsk Polytechnic University

E-mail ayapaktpuru

Введение Карбиды молибдена являются известными материалами пригодными для создания катализаторов

реакций генерации водорода из воды [1-2] Водород как известно можно считать экологически чистым топли-вом а также энергоносителем перспективных автономных систем энергоснабжения Экологичные топливные ячейки вероятно могут быть полезными для различных областей науки и техники в том числе и при создании технологий освоения Арктики Одним из возможных подходов к получению карбидов молибдена является ге-нерация электрода углеродной электродуговой плазмы в присутствии молибдена В настоящей работе пред-ставляются результаты экспериментальных исследований демонстрирующих возможность модификации угле-родных волокон в плазме дугового разряда постоянного тока в присутствии молибдена Согласно данным рент-геновской дифрактометрии исходные материалы содержат кубическую фазу молибдена и рентгеноаморфный углерод а продукт синтеза содержит графит кубический молибден а также карбид молибдена Согласно дан-ным растровой электронной микроскопии продукт содержит углеродные волокна в массе которых погружены частицы содержащие молибден

Эксперимент Экспериментальные исследования проводились на авторском электродуговом реакторе по-стоянного тока совмещенного типа В составе экспериментальной установки графитовые электроды подключе-ны к регулируемому источнику постоянного тока В одном из электродов выполнена полость которая заполня-ется смесью углерода (графита или сажи) и порошка молибдена Позиционирование электродов осуществляется электроприводом приводим в движение биполярным шаговым двигателем Дуговой разряд инициируется кратковременным соприкосновением анода и катода внутри цилиндрической полости катода Разряд поддер-живается заданное время за которое в плазме дугового разряда постоянного тока выделяется требуемое для синтеза количество энергии Количество энергии определяется путем вычисления мощности разряда по осцил-лограммам тока и напряжения снятым в разрядном контуре и интегрировании полученной зависимости по времени

Порошковый продукт собирается со стенок полости като-да и анализируется методами рентгеновской дифрактометрии (Shimadzu XRD7000s CuKα) и растровой электронной мик-роскопии (Hitachi TM3000)

Результаты По данным качественного рентгенофазового анализа в составе продукта идентифицируется графитопо-добные углеродные фазы кубическая фаза молибдена а также две фазы карбида молибдена орторомбическая и гек-сагональная Согласно результатам растровой электронной микроскопии (SEM) приведенным на рисунке 1 анализ эле-ментного состава показывает наличие в волокнах одновре-менно углерода и молибдена Видно что поверхность воло-кон модифицирована в результате обработки их электрораз-рядной плазмой в присутствии молибдена Средний размер волокон сохранился после обработки и составил порядка 20-30 мкм при длине больше 100 мкм

Выводы Экспериментально показана возможность получения углеродных волокон модифицированных в плазме дугового разряда постоянного тока в результате чего в теле волокон формируются включения состоя-щие из молибдена и карбида молибдена Распределение молибдена и карбида молибдена по поверхности угле-родного волокна может быть одним из важных аспектов обеспечивающих высокую каталитическую актив-ность получаемых материалов В дальнейшем планируется изучение свойств данных материалов с точки зрения определения возможности создания на основе полученных материалов топливных ячеек для автономных си-стем энергоснабжения

Благодарности Работа выполнена в рамках проекта государственной поддержки молодых российских уче-ных (кандидатов наук) в форме грантов Президента Российской Федерации проект (МК-63320198)

Список литературы 1 Yufei Maa Guoqing Guana Xiaogang Haoc et al Molybdenum carbide as alternative catalyst for hydrogen production ndash A review Renewable

and Sustainable Energy Reviews ndash 2017 ndash Vol 75 ndash P 1101ndash1129 1 Lili Lin Wu Zhou Rui Gao et al Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Ptα-MoC catalysts Nature ndash 2017 ndash

Vol 544(7648) ndash P 80-83

Рис 1 SEM-снимок продукта синтеза


ФОТОКАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ ZNOAL ZNOAL-SIO2

СА Кузнецова1 АГ Мальчик2 ВВ Козик1

1Национальный исследовательский Томский государственный университет 2Национальный исследовательский Томский политехнический университет

PHOTOCATALIZERS BASED ON ZnOAl ZnOAl-SiO2

SA Kuznetsova1 AG Malrsquochik2 VV Kozik1 1National Research Tomsk State University

2National Research Tomsk Polytechnic State University

E-mail onmmailtsuru

Одной из основных причин экологических проблем Арктического региона является его хозяйственное осво-

ение и развитие промышленности Природа и человек проживающий в Арктике страдают не только от нефти но также от стойких органических загрязнителей В последние годы появилось достаточно большое количество публикаций в которых исследователи предлагают использовать оксид цинка в качестве фотокатализатора в процессах очистки природной воды от органических загрязнителей [1 2] Выбор данного оксида объясняется его фотокаталитической активностью нетоксичностью а также относительно низкой стоимостью Однако его использование затрудняется уменьшением фотокаталитической активности во времени большой шириной за-прещенной зоны (337 эВ) и быстрой рекомбинацией электрон - дырочных пар ZnO В литературе предлагаются различные подходы позволяющие устранить эти недостатки легирующие добавки морфология поверхности структура Несмотря на это применение оксида цинка в дисперсном состоянии при фотокаталитической очист-ке воды затруднено агломерацией частиц необходимостью отделения их от реакционной смеси и трудностью использования катализаторов в непрерывном процессе в арктических условиях Это и является мотивацией для проведения исследований по получению оксида цинка в виде тонкопленочного материала на твердотельных прозрачных носителях Еще в 2012 году авторы работы [3] сообщили что пленки ZnO полученные методом пиролиза толщиной 1114 нм проявляют фотокаталитическую активность в реакции фоторазложения метилено-вого оранжевого (МО) при воздействии различных источников света Добавка алюминия 012 ат в пленку ZnO приводит к увеличению ее толщины до 2151 нм росту коэффициента сорбции МО и усиливает фотоката-литическую активность как под воздействием ультрафиолета так и солнечного света Эти выводы подтвер-ждаются и в других работах например пленки ZnO с добавкой 4 ат Al и толщиной 165 нм полученные из пленкообразующих растворов на основе ацетата цинка и хлорида алюминия методом вытягивания при 254 нм показали высокую скорость фотодеградации родамина 6G

Среди методов импульсного лазерного осаждения оксида цинка его химического осаждения из паровой фа-зы и магнетронного распыления зольndashгель методу уделяется большее внимание так как этот метод прост в формировании более развитой поверхности и удобен для легирования оксида цинка Однако большинство не-органических солей цинка в различных растворителях обладают низкой пленкообразующей способностью Для повышения пленкообразующей способности раствора применяют поверхностно-активные вещества (глицерин диэтаноламмин триэтиламмин и тд) что усложняет технологический процесс и приводит к повышению стои-мости продукта Ранее нами показано [4] что этанольный пленкообразующий раствор (ПОР) на основе ком-плексного соединения нитрата салицилата цинка в отсутствии поверхностно-активных веществ обладает плен-кообразующей способностью В настоящей работе представлены результаты исследований по влиянию добавок Аl и SiO2 на фотокаталитическую активность пленок ZnOAl и ZnOAlSiO2 полученных на кварцевых под-ложках золь-гель методом из ПОР на основе нитрата салицилата цинка

Золь-гель методом из ПОР на основе [ZnC6H4OHCOO]NO3 без добавок и с добавками Al(NO3)3∙9H2O и Si(OC2H5)4 на кварцевых подложках получаются высокоомные полупроводниковые пленки составов ZnO ZnOAl и ZnOAlndashSiO2 с толщиной 100ndash190 нм и показателем преломления 145ndash149 имеющие островную структуру Установлено что добавка Аl приводит к росту параметров кристаллической решетки ZnO а добав-ка SiO2 снижает степень кристалличности оксидной системы и уменьшает количество активных центров для адсорбции органического красителя МО Самой низкой фотокаталитической активностью из исследуемых тон-копленочных образцов в реакции фотодеструкции МО обладают пленки ZnOAlndashSiO2 Фотокаталитическая активность пленок ZnO и ZnOAl не уступает пленкам этого же состава полученных более трудоемким мето-дом спрей-пиролиза Плёнки могут подвергаться неоднократному использованию в качестве фотокатализатора с последующим выдерживанием в воде в течение суток

Список литературы 1 Naghmeh A G Mohammad Ri Minoo T Preparation characterization and application of ZnOSiO2 corendashshell structured catalyst for photo-

catalytic degradation of phenol Environ Sci Pollut Res 2017 V 24 P 12655-12663 2 Weilai Y Jinfeng Zh Tianyon P New insight in to the enhanced photocatalytic activity of N- C- and S-doped ZnO photocatalysts Appl Catal-

ysis BEnviron 2016 V 181 P 220-227 3 Prashant P Juan CA Monserrat B Photocatalytic Performance of ZnOAl Films under Different Light Sources International Journal of Photo-

energy 2012 Article ID 780462 7 p 4 Монгуш ЕЭ Кузнецова СА Получение и свойства пленкообразующих растворов на основе нитрата цинка тетраэтоксисилана и сали-

циловой кислоты Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием laquoIII Байкальский материаловедческий форумraquo ndash Улан-Удэ Изд-во БНЦ СО РАН ndash 2018 ndash Ч 2 ndash С 92


ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНВАРНЫХ СПЛАВОВ ПОЛУЧЕННЫХ

СПЕКАНИЕМ ПОРОШКОВ

Цзяцзюнь Чэнь23 СН Кульков123

1Томский государственный университет 2Томский политехнический университет

3Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

E-mail chenj27outlookcom

Инварные сплавы на основе железа являются прецизионными материалами и представляют значительный

практический интерес В области содержания никеля 30-40 они обладают низким коэффициентом теплового

расширения что указывает на перспективность применения в качестве элементов точных инструментов и при-

боров особенно в условиях низких температур

В работе исследовано тепловое расширение Fe - Ni инварных сплавов полученных спеканием порошков

Рентгеновские исследования сплавов Fe ndash хNi (х = 30 32 35 37 40 wt) получали прессованием порошков Ni

и Fe и последующим спеканием Измерение КТР проводились как на дилатометре NETZSCH DIL 420РС прове-

дено в температурном интервале от 23 до 400degС так и рентгеновским методом in situ

Показано что на дифрактограмме присутствовали рефлексы от γ-FeNi фазы с гранецентрированной кубиче-

ской (ГЦК) решеткой В сплавах Fe ndash 30 wt Ni и Fe ndash 32 wt Ni наблюдается остаточная фаза α-Fe с объемно-

центрированной кубической (ОЦК) решеткой

Для определения КТР кристаллической решетки построены зависимости изменения межплоскостных рас-

стояние Δdd0 от температуры При содержании никеля больше 30 все кривые Δdd0 можно разделить на два

участка на первом участке Δdd0 слабо зависит от изменения температуры на втором участке кривые Δdd0 из-

меняются сильнее при этом точки перегиба кривых находятся около 200˚С (plusmn20˚С) Это обусловлено тем что

в сплаве происходит магнитное превращение с температурой Кюри TC

Установлено что КТР кристаллической решетки имеет минимальное значение при 35 содержании никеля

что хорошо согласуется с литературой Проведенные дилатометрическое измерение КТР спеченных сплавов

показали хорошее согласие с рентгеновскими измерениями однако рентгеновские данные свидетельствуют об

анизотропии КТР что возможно проанализировать при использовании монокристаллического образца


ВЛИЯНИЕ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ КОЛЛОИДОВ И ТОНКИХ ПЛЕНОК ГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА В ПОЙМЕННЫХ ОЗЕРАХ ОБИ

ЕС Лютова ЛП Борило ЕА Изосимова ЛГ Колесниченко ЛН Спивакова


INFLUENCE OF SEASONAL CHANGES ON THE FORMATION OF COLLOIDS AND THIN FILMS OF IRON HYDROXIDE IN OB FLOODPLAIN LAKES

ES Lyutova LP Borilo EA Izosimova LG Kolesnichenko LN Spivakova


E-mail lyutovatsumailru

Естественная водная среда - сложная система состоящая из растворенной и коллоидной фракции твердых

частиц Природные водные наноколлоиды обычно определяются как естественные наночастицы с размером от 1 нм до 1 мкм Природные коллоидные материалы играют решающую роль в качестве посредника в биогеохи-мических процессах такие как циклирование C N и P агрегация и седиментация а также судьбы загрязняю-щих веществ тк эти коллоиды имеют большую площадь поверхности высокую концентрацию и плотные участки связывания поверхности способствуя сильным взаимодействия Кроме коллоидов образующихся в толще воды при смешении глубинных или почвенных вод существенная часть железа может переходить в тон-кие пленки на поверхности временных луж и малых водотоков

Целью работы является исследование влияние сезонных факторов на процесс осаждения растворенного ор-ганического углерода (РОУ) с коллоидным и тонкопленочным гидроксидом железа в пойме реки Оби синтез тонких пленок

Летом и осенью 2018 года были изучены пробы на шести пойменных озерах Для установления влияния внешних факторов на образование коллоидов и тонких пленок измеряли рН проводимость температуру CO2 ионов железа(III) и органический растворенный углерод Содержание растворенного CO2 в воде измеряли с помощью регистратора данных с подводным датчиком (ручной измеритель диоксида углерода GM70 Vaisalareg) Проводимость pH и температуру измеряли с помощью WTW Multi 3320 с регистраторами данных pH-электрод Sen Tixreg 41 и WTW Tetra Con 325 Мы проанализировали образцы отфильтрованной воды с по-мощью спектрометра в 1-сантиметровой кварцевой кювете (Eppendorf BioSpectrometerreg) на содержание в об-разцах ионов железа(III) и органического растворенного углерода Для экспериментального (лабораторного) моделирования образования коллоидов и тонких пленок при смешении глубинных восстановленных вод и по-верхностных вод богатых растворенным органическим углеродом по результатам инситного измерения были выбраны соединения железа кремния и гумусовые органические вещества

Изучение устойчивости синтезированных растворов оценивали по изменению оптической плотности рас-твора изменению концентрации коллоидного железа в растворе и размерам частиц

Значения СО2 в два сезона отличаются в 67 раза Растворенный СО2 стабилен в разных пойменных озерах летом и осенью Для всех исследуемых пойменных озер рН в осенний период находится в диапазоне 734-808 а в летний период незначительно меньше но в пределах слабощелочной области от 7 до 74 Как известно [9] в щелочной и слабощелочной области в воде находится большое количество железа(III) связанное в комплексы с гуминовыми кислотами

Концентрация органических кислот в летний-осенний период практически не меняется и колеблется от 01 до 02 мгмл

В работе проводили экспериментальное (лабораторное) моделирование образования коллоидов и тонких пленок при смешении глубинных вод и поверхностных вод богатых растворенным органическим углеродом В модельном растворе (состав 1) концентрация ионов железа(II) составила 25 мгмл Концентрацию растворенно-го органического вещества брали от 002 до 40 мгмл это соответствует содержанию в природных водах По-лученные коллоидные растворы устойчивы к процессу оседания в течение 30 дней Для синтеза раствора (со-став 2) использовали такую же концентрацию ионов железа (II) а концентрацию иона кремния меняли в интер-вале 520 мгл что соответствовало его содержанию в природных водах При низких концентрациях ионов кремния происходит частичная коагуляция соединений железа о чем можно судить по увеличению размеров частиц При низких концентрациях ионов кремния 50 и 100 мгмл средний размер частиц дисперсной фазы составляет 180 нм С увеличением концентрации ионов кремния до 200 мгл размер частиц уменьшается до размеров 70 нм В растворе (состав 3) концентрация растворенного органического вещества 4 мгмл концен-трация ионов железа составляет 25 мгмл Концентрацию кремния варьировали от 5 до 20 мгмл Для образова-ния устойчивой коллоидной системы достаточна концентрации иона кремния 10 мгмл Из модельных раство-ров были получены тонкие пленки При концентрации кремния 5 мгмл толщина пленок составляет 78 нм уве-личении содержания в системе ионов кремния до 20 увеличивает толщину покрытия до 160 нм


КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИТАЛЛОВ МЕТАСИЛИКАТНОГО СОСТАВА

АВ Мананков

Национальный исследовательский Томский государственный университет Томский государственный архитектурно-строительный университет

E-mail mav39mailru

Ситаллы метасиликатного состава (СМС) с нетрадиционным сочетанием физических и химических свойств

появились в 60-е годы ХХ в на основе развития материаловедения особенно достижений в области стеклооб-разного состояния и направленной кристаллизации стекла (SD Stookey R Persson ИИ Китайгородский КТ Бондарев СТ Сулейменов и др) на смену технологий каменного литья XIIX в Ситаллы относятся к перспек-тивным материалам в области инноваций для ракетной авиационной космической техники металлургии всех направлений строительства транспорта теплоэнергетики горного производства и прочих отраслей где требуется увеличение механической абразивной и химической устойчивости и высоких диэлектрических свойств

Для получения СМС используется недефицитное горное сырье и отходы промышленности поэтому их называют петро- шламо- и шлакоситаллами Конечный состав ситаллов представлен синтетическими твердыми растворами моноклинных пироксенов ndash М2∙М1∙ [(Si Al)2O6] В составе формулы М2 - ионы кальция (c изоморф-ными замещениями Na1+ K1+ редко Li1+) в восьмерной координации с атомами кислорода М1 ndashионы Mg2+ способные изоморфно замещаться ионами Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ и Ti4+ в октаэдрической позиции с кислородом Анионный радикал [SiO4]4-c примесью [AlO4] 5- [TiO4]4- формирует одинарные цепочки кремнекислородных тетраэдров что обеспечивает моноклинную сингонию нанодендритный игольчатый облик конечных кристал-лов и основные свойства материала Чаще получаются сложные метасиликаты из 7-8 изоморфных миналов изоструктурных диопсиду и обладающих интервалами взаимной растворимости

В основе технологических разработок лежит созданная нами теория субсолидусной ликвации с образовани-ем когерентных структур в переохлажденных системах что послужило научной базой для открытия нового класса строительных и конструкционных материалов- сикамов существенно отличающихся от известных ми-ровых аналогов по энергетическим и экономическим параметрам СМС являются продуктами сложной техно-логической цепочки выбор сырья и теоретический расчет добавок для получения метасиликатного состава расплавления шихты и последующей направленной кристаллизации

Выбор состава и количества подшихтовок осуществляется по модулю кислотности-основности Mk Он рас-считывается по соотношению оксидов включенных к кристаллохимическую электронейтральную формулу (патент 2687014 Опубл 06052019 Бюл 13)

SiO2+TiO2+ (Al2O3+Fe2O3)-[(Na K)2O+05(CaO-MgO-FeO)] Mk = ----------------------------------------------------------------------------------- = 1 (1) K2O+Na2O+CaO+MgO+FeO + ∆ (Al2O3+Fe2O3)

где ∆(Al2O3+Fe2O3) ndash количество амфотерных оксидов в М1 равное сумме молекулярных количеств (Na K)2O+05[CaO-(MgO+FeO)]

Формула отражает пределы изо- и гетеровалентного изоморфизма в неравновесных условиях фазовых превращений в трех структурных подрешетках М1 М2 и Z метасиликатов изоструктурных диопсиду

Моделирование компонентов шихты с помощью модуля кислотности-основности (формула 1) может обеспе-чивать достижение необходимой степени мономинеральности продукта его структурной однородности и оп-тимальных физико-химических свойств при одновременном упрощении технологического процесса и умень-шении энергопотребления

Для контроля значений Mk осуществляется пересчет состава шихты на кристаллохимическую формулу це-почечных силикатов с шестью атомами кислорода в тетраэдрической подрешетке и на пироксеновые миналы изоструктурные диопсиду в неравновесных условиях

Путём математической обработки многофакторных экспериментальных данных нами получены модели в виде линейных зависимостей от процентного содержания миналов для энергии активации зародышеобразова-ния ndash Ез и энергии активации кристаллизации ndash Екр Эти модели позволяют осуществлять количественный про-гноз структурных особенностей сикамов таких как равномерность абсолютные размеры и тп

По этому же способу построены модели зависимости физико-химических свойств СМС (микротвердости кислотостойкости и др) от соотношения в их составе пироксеновых миналов

Начав реализацию в Арктике имеющихся у нас материалов и технологий можно реанимировать на совре-менном уровне инфраструктуру научных исследований в ТГУ способной на создание программ laquoМегасайенсraquo какой была созданная нами в 1985 г межвузовская НТП laquoПриродокомплексraquo


ПРИОРИТЕТНЫЕ ПРОЕКТЫ РАЗВИТИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ ПОЛЯРНОГО УРАЛА



E-mail mav39mailru

Освоение все более северных площадей и перспектив Арктического шельфа не может быть экономически

эффективным и экологически целесообразным без научных прорывов Благодаря гениальному научному пред-видению основателя сибирской школы геохимиков профессора Ивана Кузьмича Баженова в ТГУ с 1972 г нача-ты широкомасштабные фундаментальные исследования в области физической геохимии силикатных систем Основные цели ndash создание принципиально новых экологически чистых безотходных технологий использова-ния минеральных ресурсов включая влияние химического состава на физико-химические свойства расплавов (вязкость строение тепло-электропроводность и тп) кинетику и механизмы фазовых превращений при направленной кристаллизации с получением заданных нано-микроструктур и свойств На основе этих результа-тов в НИЛ кинетики минералообразования и кристаллофизики (НИЛ КМК) ТГУ за последнее полстолетие со-зданы инновационные материалы и технологии для конструкций существенно отличающиеся по качеству и экономике от традиционных мировых аналогов

Полученные в лаборатории материалы прошли технологические испытания опытно-заводского или про-мышленного масштаба и зарегистрированы в качестве нового класса (СИКАМ) ndash строительных и конструкци-онных материалов (свидетельство 92355) новизна которых отражена в 38 патентах на изобретения Часть патентов оказалась среди победителей конкурсов разного уровня ndash от Администрации Томской области ВДНХ СССР (две серебряные и две бронзовые медали) до Международной выставки где отмечены Золотой медалью Среди созданных материалов наиболее масштабными и востребованными можно выделить четыре инноваци-онных проекта 1) пироксеновые петро- шлакоситаллы из местного горного сырья и промышленных отходов 2) вспененные тепло-звукоизоляционные материалы из суглинков 3) синтетический szlig-волластонит и материалы на его основе используемые все масштабнее от стоматологии костной хирурги до качественных дорожных покрытий и космической техники 4) предварительно извлечение из промышленных отходов пригодных для первых трех проектов цветных редких и других металлов

Более 10 тыс м2 фасонных и плиточных изделий получено для строительства топливной нефтедобываю-щей машиностроительной отраслей и ВПК в Томске Москве (НПО laquoСалютraquo) Ачинском глиноземном комби-нате Красноярском ХМЗ Волгоградском ОАО laquoХимпромraquo Подольске Барнауле Новосибирске Коканде Ир-кутске и др

В настоящее время намечается возрождение интереса к российским разработкам необходимым для базовых отраслей экономики Помимо национальных проектов формируются региональные научно-технические про-граммы и корпорации например laquoУрал Промышленный ndash Урал Полярныйraquo В рамках последней по заданию Автономного учреждения Ямало-Ненецкого автономного округа (АУ ЯНАО) laquoОкружной технологический парк ldquoЯМАЛrdquoraquo нами в НИЛ КМК с 2011 г на хоздоговорных началах проводятся исследования по получению из местного природного сырья (взамен привозимых за тысячи километров традиционных материалов) перспек-тивных искусственных материалов класса сикам необходимых для повышения эффективности технологиче-ских решений добычи углеводородов Например при обустройстве нефтегазовых месторождений и строитель-стве дорог в условиях многолетнемерзлых пород самая затратная часть их стоимости ndash это строительные мате-риалы Так на один километр дороги III категории стоимость материалов составляет 15 млн руб Из них стои-мость металла для свайно-эстакадных дорожных и иных конструкций ndash 4 млн руб Для автомобильных и же-лезнодорожных трасс разработаны свайно-эстакадные плитные конструкции в их основе лежит новейшая раз-работка винтовой сталеситалловой криосваи из петроситалла (из местного сырья) обладающего уникальным сочетанием физико-механических и химических свойств Такие конструкции - готовые мосты через овраги реки и озера а также туннели для прогона скота оленей Другие варианты для петроситаллов в Арктике под-водные купола для сбора метана трубопроводы желоба грузовые морские терминалы порты и пирсы (их срок службы на порядок больше металлических) специальные сборные конструкции ndashцилиндрические и сфериче-ские тюбинги Из плит петроситалла пятиугольной и шестиугольной формы можно собирать сферы и купола архитектора Б Фуллера в форме оксаэдров диаметром 100-300 м Они неуязвимы для льдов на шельфе аркти-ческих морей с глубиной 100-300 м и могут быть использованы для буровых площадок которые намного де-шевле морских буровых платформ

Устойчивое развитие Западной Сибири в контексте ее статуса крупнейшей топливной и нефтехимической базы страны требует реализации наших инноваций в основных национальных проектахndashЭкология Наука Об-разование Демография а также в действующей Стратегии научно-технического развития России до 2035 года А всему начало ndash реанимация НИЛ КМК и создание при ТГУ научно-образовательного центра laquoСИКАМraquo


ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЛЬДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ОПТОВОЛОКОННЫХ СЕНСОРОВ

Махсидов ВВ1 Смирнов ОИ1 Нужный ГА1 Разомасов НД2 Гончарова ГЮ2 Бузник ВМ1 3 1 ФГУП laquoВсероссийский научно-исследовательский институт авиационных материаловraquo ГНЦ РФ

2 Московский Государственный Технический Университет им НЭ Баумана 3 Национальный Исследовательский Томский Государственный Университет

INVESTIGATION OF STRAIN FOR COMPOSITE MATERIAL BASED ON ICE WITH EMBEDDED FIBRE OPTIC SENSORS

Makhsidov VV1 Smirnov OI1 Nuzhnyy GA1 Razomasov ND2 Goncharova GY2 Buznik VM1 3 1 FSUE ldquoAll-Russian Scientific-Research Institute of Aviation Materialsrdquo

2 Bauman Moscow State Technical University 3 National Research Tomsk State University

E-mail makhsidov_vvviamru

Особенностью Арктики является наличие запасов воды и снега которые наряду с холодом можно рассмат-

ривать как сырье и энергию для создания льда и применения его в качестве конструкционного материала в раз-личных сооружениях (ледовые переправы зимние дороги разгрузочные площадки взлетно-посадочные поло-сы ледовые причалы др) Однако лед и материалы на его основе проявляют низкие прочностные свойства что требует обязательным непрерывный мониторинг создаваемых сооружений

В представленной работе предложен способ определения деформации ледовых конструкций с использова-нием внедренных в них оптоволоконных сенсоров на основе волоконной брэгговской решетки (ВБР) Способ апробирован при изучении деформации образцов льда и композитов с ледовой матрицей армированных ба-зальтовыми волокнами в процессе статических и циклических испытаний на 3-х точечный изгиб

Оценена осевая составляющая деформации льда в области ВБР перед разрушением образца неармированно-го льда при циклическом испытании на 3-х точечный изгиб - относительная деформация составила 006 В процессе циклического нагружения образец льда разупрочняется и разрушается при напряжении 4 МПа Пред-лагаемый способ определения деформации с помощью ВБР показал что нагружение образца льда приводит к появлению пластической деформации которая является мерой поврежденности материала интегрально оцени-вающей количество различных дефектов и характеризует предельное состояние испытываемого образца

Армирование льда базальтовым ровингом повышает его прочность так при однонаправленной схеме арми-рования образца использование одного слоя наполнителя повышает прочность материала в два раза с 4 МПа до 8 МПа (толщина образца льда 20 мм) Одновременно увеличивается в три раза осевая составляющая относи-тельной деформации матрицы при разрушении с 006 до 018 В процессе циклического нагружения ар-мированного льда наблюдается его постепенное разрушение в отличие от неармированного льда который раз-рушается хрупко Проведено исследование распределения деформации вдоль продольной оси в матрице и ар-мирующем наполнителе в процессе испытаний на 3-х точечный изгиб образцов армированного а также неар-мированного льда

Проведенные исследования демонстрируют перспективность интегрирования ВБР в ледовые материалы как для исследовательских целей так и для непрерывного мониторинга состояния ледовых конструкций и соору-жений

Исследования проведены при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (проект 18-13-00392)


ВОДОСТОЙКИЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СЛУЖБЫ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ СИБИРИ И АРКТИКИ

НА Митина1 АЮ Ковалевская АО Чернышов ФГ Хуснутдинова ЛП Борило2

1Национальный исследовательский Томский политехнический университет 2Национальный исследовательский Томский государственный университет

WATERPROOF MAGNESIUM COMPOSITION MATERIALS OF DIFFERENT PURPOSE FOR SERVICE IN EXTREME CONDITIONS OF THE FAR NORTH

NA Mitina1 AYu Kovalevskaya AO Chernyshov FG Khusnutdinova LP Borilo2

1National Research Tomsk Polytechnic University 2National research Tomsk state university

E-mail mitinanatpuru

Условия Сибири Крайнего Севера и Арктики предъявляют особые требования к материалам используемым

для освоения данных территорий и добычи полезных ископаемых Это относится не только к суровым услови-ям низких температур но в большей степени к агрессивному воздействию окружающей среды ndash повышенная влажность особый химический и минералогический состав минеральных вод и грунтов воздействие морских вод Такие условия являются причиной коррозии и разрушения конструкционных и ограждающих материалов которые в основном создаются с использованием портландцемента

В качестве альтернативы широко применяемому портландцементу разрабатывается гидравлическое гидро-карбонатное магнезиальное вяжущее Традиционное гидрооксихлоридное (гидрооксисульфатное) магнезиаль-ное вяжущее является воздушным вяжущем и имеет низкий коэффициент водостойкости (до 05) Причина это-му наличие в продуктах твердения водорастворимых кристаллических фаз поэтому ограничивается примене-ние классических магнезиальных материалов в условиях повышенной влажной арктического климата

Нашими исследованиями предлагается водостойкое гидрокарбонатное магнезиальное вяжущее основной кристаллической фазой цементного камня которого является гидроксид магния и гидратгидроксокарбонаты магния Данные соединения практически не растворимы в воде поэтому твердение и эксплуатация композиций на основе таких вяжущих может происходить не только на воздухе но и во влажной среде и даже на в воде

Получение водостойкого магнезиального вяжущего основано на взаимодействии каустического магнезиаль-ного порошка MgO с жидкостью затворения ndash раствором бикарбоната магния Mg(HCO3)2 Данное взаимодей-ствие протекает ступенчато сначала протекает реакция гидратации [16 17]

(1) Образовавшийся гидроксид магния далее взаимодействует с бикарбонатом магния по реакции

(2) с образованием гидрата гидроксокарбоната магния и диоксида углерода который вступая во взаимодействие с избытком гидроксида магния образует вторичный бикарбонат магния

(3) Вторичный бикарбонат магния вновь взаимодействует с гидроксидом магния по реакции (3) с образованием

новой порции гидрата гидроксокарбоната магния Таким образом в результате последовательного и цикличе-ского протекания реакций (1 2 3) в цементном камне образуются две основные кристаллические фазы ndash гид-роксид магния и гидрат гидроксокарбоната магния Образующиеся вещества в цементном камне нерастворимы в воде что определяет повышенный коэффициент гидратационного твердения

На рис 1 представлены результаты электронной микроскопии образцов гидрокарбонатного магнезиального камня твердевшего на воздухе и в воде которые показывают что при твердении в воде (рис 1 б) образующаяся структура более плотная с большим количеством мелкокристаллических фаз гидрокар-бонатов а также частиц гидроксида магния Это свидетельствует о прочной водостойкой структуре магнезиального камня применение которого воз-можно во влажных и агрессивных условиях осо-бенно в минерализованных водах и грунтах а так-же в условиях большой концентрации СО2 в окру-жающем воздухе в связи c возможностью его по-глощения и связывания в гидрокарбонаты

Список литературы 1 Митина НА Лотов ВА Формирование структуры цементного камня при гидратации и твердении гидрокарбонатного магнезиального

вяжущего Строительные материалы 2017 8 C 68-73 2 Mitina N A Revva I B Ditts A A Simonov D V Waterproof Magnesia Binder for Composite Materials Key Engineering Materials 2016

Vol 712 - P 182-187

а) б) Рис 1 Микроструктура образцов магнезиального вяжу-

щего после твердения на воздухе (а) и в воде (б)


ВОДОРОДНОЕ ОХРУПЧИВАНИЕ В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ

НННикитенков1 ЮИ Тюрин1 ВС Сыпченко1 Фанли Цзэн1


HYDROGEN EMBRITTLEMENT IN THE ARCTIC CONDITIONS NN Nikitenkov1 YuI Tyurin1 VS Sypchenko1 Fanli Zeng1

1National Research Polytechnic University E-mail nikitenkovtpuru

Введение Актуальность настоящей работы обусловлена необходимостью защиты конструкционных и

функциональных материалов используемых в условиях Арктики от коррозии и водородного охрупчивания Цель работы состояла в создании условий Арктики на рабочем месте в материковой лаборатории и исследова-ние поглощения водорода в этих условиях конструкционным материалом

Материалы и методы В качестве исследуемого материала выбран титан как один из наиболее предпочти-тельных конструкционных материалов в морских Арктических условиях Условия замерзающего Арктического океана смоделированы с помощью электролитической ячейки в которой в качестве электролита использовался раствор морской соли в концентрации 32 permil Необходимая температура электролита (0 divide ndash4оС) создавалась с помощью жидкого азота В качестве катода электролитической ячейки использовался образец титана ВТ1-0 с размерами 25times5times05 мм анод - платина Для исследования эффективности поглощения водорода применялись метод термостимулированного газо-выделения (ТСГВ) и анализатор водорода RHEN 602

Результаты На рис 1 сравниваются спектры ТСГВ после электролитического насыщения образцов титана в морской воде Видно существенное различие между спектрами на рис 1а и 1б Эти различия указывают на совершенно разные механизмы внедрения водорода а вместе с ним и компонентов электролита в образец тита-на Если на рис 1а водород преимущественно внедряется в металл (характерный пик в области температур 600divide700 оС) то на рис 1б металла laquoвообще нетraquo Опуская здесь подробности интерпретации заметим что рис1 однозначно указывает на формирование в приповерхностном слое образца (толщина образца 05 мм) сложного комплекса химических соединений в состав которого входят элементы из состава морской воды При этом весь водород введенный из электролита оказывается связанным в этих соединениях К такому заключе-нию приводит и сравнение спектра масс остаточных газов в вакуумной камере и газов выходящих из нагретого до 900 оС насыщенного в морской воде титана При этом как указывает анализатор водорода RHEN 602 при сравнении концентрации водорода после насыщения при комнатной температуре и 0 оС количество поглощен-ного водорода не зависит от температуры

Заключение Таким образом соленость морской воды и Арктические температуры в совокупности являют-

ся очень агрессивной средой с точки зрения разрушения титана Помочь в защите конструкционных и функци-ональных материалов в условиях Арктики могут разработанные в Томском политехническом университете ионно-плазменные методы нанесения покрытий (см например [1])

Литература

1 Кашкаров Е Б Формирование градиентных структур TiNTiZrndash1Nb вакуумными ионно-плазменными ме-тодами для защиты от проникновения водорода Дисс канд физ-мат наук Томск 2018 138 c

2 Sypchenko VS Tsailun V Nikitenkov NN и др Influence of a Hydrogen Atmosphere on the Properties of an Aluminum Oxide Film on VT1-0 Titanium Technical Physics 2019 V 64 Is 4 p 518ndash522

Рис 1 Температурные спектры ТСГВ при линейном нагреве образцов титана после катодного насыщени

я при комнатной температуре (а) и при температуре ~0 oC (б) в электролитической ячейке в течении 4 часов при плотности тока 02 А смndash2 Электролит ndash морская вода 32permil

352 ба


БОЛЬШИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ОБРАТИМЫЕ ДЕФОРМАЦИИ В МОНОКРИСТАЛЛАХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СПЛАВОВ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ

Елена Панченко Екатерина Тимофеева Анна Ефтифеева Аида Тохметова Элеонора Янушоните Никита Суриков Юрий Чумляков


GIANT LOW-TEMPERATURE REVERSIBLE STRAINS IN SINGLE CRYSTALS OF FERROMAGNETIC SHAPE MEMORY ALLOYS

Elena Panchenko Ekaterina Timofeeva Anna Eftifeeva Aida Tokhmetova Eleonora Januschonite Nikita Surikov Yury Chumlyakov


E-mail panchenkomailtsuru

Сплавы с термоупругими мартенситными превращениями (МП) могут испытывать сверхэластичность (СЭ) ndash обратимые неупругие деформации в циклах нагрузкаразгрузка за счет развития прямого и обратного МП что является наиболее практически важными особенностями их механического поведения СЭ наблюдается только при температурах выше температур МП (T gt Af) при которых мартенсит напряжений является термодинамиче-ски нестабильным и испытывает обратное превращение в аустенит при снятии нагрузки При более низких температурах ниже температур МП (T lt Ms) наблюдается эффект памяти формы (ЭПФ) и заданная в мартен-ситном состоянии деформация является необратимой при снятии нагрузки В этом случае для реализации об-ратного МП и возврата заданной деформации необходим дополнительный нагрев до T gt Af что затрудняет ис-пользование данных материалов в качестве демпфирующих и звукопоглощающих элементов при пониженных температурах Более того демпферы в основном работают под действием сжимающих нагрузок но максималь-ная обратимая деформация при проявлении ЭПФ и СЭ при сжатии в 2 раза ниже чем при растяжении

Целью настоящих исследований являлось разработать на монокристаллах CoNiAl и NiFeGaCo специаль-ную термомеханическую обработку ndash старение в мартенсите под нагрузкой для наблюдения при пониженных температурах больших обратимых деформаций при сжатии за счет обратимой переориентации предварительно стабилизированного варианта тетрагонального L10-мартенсита Такой эффект называют ферроэластичностью (ФЭ) или rubber-like behavior Явление стабилизации мартенсита напряжений и возможность наведения ФЭ при старении в мартенсите ранее было изучено на сплавах на основе Au и Cu [1] Но в данных материалах эти эф-фекты быстро деградируют при вылеживании даже при комнатной температуре а в сплавах TiNi новые функ-циональные свойства такие как ФЭ за счет старения в мартенсите получить не удалось [1] Исследуемые в ра-боте монокристаллы сплавов Co35Ni35Al30 Ni51Fe18Ga27Co4 и Ni49Fe18Ga27Co6 (ат) испытывают B2(L21)-L10 МП обладают хорошей коррозионной стойкостью низкой стоимостью (особенно CoNiAl) и являются одними из самых перспективных ферромагнитных материалов проявляющих СЭ обычный и магнитный ЭПФ

Впервые установлен эффективный режим старения в мартенсите для стабилизации преимущественного раздвой-никованного варианта L10-мартенсита в монокристаллах CoNiAl и NiFeGaСo который заключается в проведении старения (выдержек) в течение 05-1 часа под нагрузкой 400-700 МПа при Т=125-150 degС в мартенситном состоянии индуцированном сжимающими напряжениями вдоль [110]А||[100]М направлении Старение под нагрузкой в мар-тенсите во всех исследованных кристаллах наводит ФЭ вдоль [001]А-направления с величиной обратимой дефор-мации до 13-15 в широком интервале температур от -70degС до +30-100degС (рис 1) Полученная обратимая дефор-мация при проявлении ФЭ почти в 3 раза превышает вели-чину ЭПФ и СЭ (4-6) в этих образцах до старения в мар-тенсите ФЭ в исследуемых кристаллах характеризуется низкими критическими напряжениями σкр=13-16 МПа и высокой устойчивостью к циклическим испытаниям [2 3]

Таким образом старение в мартенсите под нагрузкой является эффективным способом улучшения низ-котемпературных функциональных свойств сплавов с памятью формы Полученные кристаллы с большими обратимыми сжимающими деформациями до 15 имеют высокий потенциал для практического использова-ния в качестве рабочего тела демпфирующих устройств переключателей зажимов и тд способных работать в широком температурном диапазоне включая пониженные температуры испытания вплоть до -70degС

Список литературы 1 Otsuka K Ren X Mechanism of martensite aging effects and new aspects Materials Science and Engineering A 2001 V312 P 207-218 2 Panchenko E Eftifeeva A Chumlyakov Y Gerstein G Maier HJ Two-way shape memory effect and thermal cycling stability in Co35Ni35Al30

single crystals by low-temperature martensite ageing Scripta Materialia 2018 V 150 P 18-21 3 Panchenko E Timofeeva E Eftifeeva A et al Giant rubber-like behavior induced by martensite aging in Ni51Fe18Ga27Co4 single crystals Scripta

Materialia 2019V 162 P 387-390

Рис 1 Функциональные свойства монокристаллов сплавов CoNiAl и NiFeGaCo ориентированных вдоль [001]А-направления при сжатии в исходном закален-ном состоянии (а) и после старения в мартенситном состоянии под нагрузкой (б) Ms Mf As Af ndash темпера-туры начала и конца прямого и обратного МП


МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПОЛУЧЕННЫЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРЯМОГО

ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

ВВ Промахов1 НА Шульц1 АС Жуков1 СВ Ковальчук1 МХ Зиатдинов1 1Национальный исследовательский Томский государственный университет

METAL MATRIX COMPOSITES OBTAINED BY ADDITIVE TECHNOLOGY OF DIRECT ENERGY DEPOSITION

VV Promakhov1 NA Schulz1 AS Zhukov1 SV Kovalchuk1 MH Ziatdinov1 1National Research Tomsk State University

E-mail vvpromakhovmailru

Основываясь на мировом опыте разработки современных подходов к материаловедению и новых техниче-

ских решений необходимо признать что невозможно изготавливать узлы и детали из новых конструкционных и функциональных материалов без разработки аддитивных технологий (АТ) Полное внедрение аддитивных технологий в производственный процесс обеспечит революционный прорыв в отрасли

В рамках данного исследования целью было изучить возможность использования новых металлокерамиче-ских композиционных материалов в технологии и наплавке методом прямого осаждения металлов (DMD) ос-нованных на принципах гетерофазной лазерной порошковой металлургии

В работе представлены результаты по синтезу новых металлокерамических композиционных порошков NiTi-TB2 и их использованию в качестве добавки для получения металломатричных композиционных материа-лах на основе сплава Inconel 625 Порошки NiTi-TB2 были получены с применением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза Сфероидизацию композиционных частиц NiTi-TiB2 проводили в высокоча-стотном индукционном плазмотроне Композиционные частицы NiTi-TB2 были перемешаны с металлическим порошком Inconel 625 дисперсонстью 50-150 мкм Методом прямого лазерного выращивания из смесей порош-ков были получены образцы с разным содержанием керамики в металлической матрице Проведены исследова-ния процесса прямого лазерного выращивания Определены особенности формирования структуры в металло-матричных композиционных материалах с различным содержанием диборида титана Продемонстрирована возможность использования ПЛВ для получения изделий из металлокерамических материалов Определены перспективные направления дальнейших исследований для получения эффективных металломатричных компо-зиционных материалов с применением аддитивных технологий в том числе в условиях Арктики

Увеличение содержания порошков NiTi-TiB2 в смеси до 30 масс приводит к тому что в процессе прямого лазерного выращивания формируются кластеры частиц TiB2 По-видимому такое кластерное распределение частиц обусловлено параметрами процесса при которых металлокерамические композиционные частицы не успевают качественно распределиться в ванне расплава Однако при тех же параметрах выращивания для со-става 50Inconel 625 + 50 mass NiTi-TiB2 наблюдается иная картина Кластеров частиц не наблюдалось Установлено что для данного состава характерно равномерное распределение частиц керамики в матрице ме-талла При этом повышается и средний размер керамических частиц до 3 мкм Для состава 10Inconel 625 + 90 mass NiTi-TiB2 средний размер частиц керамики определен как 42 мкм Материалы с такой структурой по-лученные прямым лазерным выращиванием характеризуются высокой твердостью и соответственно меньшей степенью пластической деформации

Исследование выполнено при частичной финансовой поддержке РФФИ и Томской области в рамках науч-

ного проекта 19-48-703019 и гранта Президента Российской Федерации СП-72420191 и Научным фондом им ДИ Менделеева Томского государственного университета


ВЛИЯНИЕ ВИДА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НА МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ В ZTP

Саблина ТЮ12 Севостьянова ИН2 Баянов АН1 Кульков СН12

1Томский государственный университет Томск Россия 2Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Томск Россия

THE INFLUENCE OF THE TYPE OF STRESSES STATE ON THE MARTENSITIC TRANSFORMATION IN ZTP

Sablina TYu12 Sevostyanova IN2 Bayanov AN1 Kulkov SN12

1 Tomsk State University Tomsk Russia 2 Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS Tomsk Russia

E-mailSabltatmailru

В настоящее время керамика на основе диоксида циркония (ZTP ndash zirconia tetragonal polycrystalline) за-

нимает особое место в различных областях техники и технологии благодаря своим высоким физико-химическим и механическим свойствам Это особенно актуально для устройств работающих в арктических условиях При эксплуатации керамические материалы подвергаются различного рода внешним воздействиям что определяет их напряженно-деформированное состояние (НДС) Известно что под действием приложенных напряжений в диоксид-циркониевой керамике происходит мартенситное превращение тетрагональной (Т) фазы в моноклинную (М) На склонность к Т-М превращению в циркониевой керамике влияют содержание раство-ренного стабилизатора внутренние напряжения стабилизирующие тетрагональную фазу и размер зерна Со-отношение этих трех факторов влияет на реализацию механизмов упрочнения и механические характеристики керамики

Целью данной работы являлось исследование влияния вида напряженно-деформированного состояния на мартенситное превращение в ZTP

В работе исследовали керамические образцы изготовленные из порошка ZrO2 стабилизированного 55 вес Y2O3 Керамику с разным размером зерна получали изменением технологических параметров спекания (температуры и времени изотермической выдержки) Средний размер зерна керамики изменялся от 05 до 155 мкм Пористость спеченной керамики не превышала 4 Для исследования влияния вида напряженно-деформированного состояния в керамике были проведены механические испытания на осевое сжатие трех-точечный изгиб и растяжение (бразильский тест) Механические испытания керамических образцов осуществ-ляли на испытательной машине Instron-1185 при скорости перемещения подвижной платформы 01 mmmin с автоматической записью диаграммы нагружения в координатах laquoнагрузка ndash перемещениеraquo Рентгенофазовый анализ проводили с полированной поверхности керамики после спекания и с поверхности разрушения после различных видов нагружения

Проведенные механические испытания показали что увеличение среднего размера зерна керамики от 05 до 155 мкм приводит к повышению предела прочности при сжатии от 1650 до 2900 МПа предела прочно-сти при изгибе от 250 до 500 МПа и предела прочности при растяжении от 65 до 120 МПа Максимальные зна-чения прочностных характеристик зафиксированы для керамики с размером зерна 155 мкм

Фазовый состав керамики после спекания независимо от размера зерна представлен тетрагональной и кубической фазами диоксида циркония в соотношении 8020 После испытаний на сжатие изгиб и растяжение в образцах керамики на поверхности разрушения регистрировали образование моноклинной фазы вызванное трансформационным тетрагональноndashмоноклинным превращением Установлено что с увеличением среднего размера зерна содержание моноклинной фазы возрастает после всех видов механических испытаний Для кера-мики с размером зерна 05 мкм независимо от вида нагружения содержание моноклинной фазы на поверхно-сти разрушения составляет asymp 5-7 Максимальное содержание моноклинной фазы (39 ) зафиксировано после механических испытаний на трех-точечный изгиб керамики с размером зерна 155 мкм В то время как после испытаний на осевое сжатие и растяжение количество превращенной фазы составило 27 Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013ndash2020 гг направление III23 и в рамках Программы повышения конкурентоспособности ТГУ


МОРОЗОСТОЙКИЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Н К Скрипникова2 А И Потекаев1 В В Шеховцов2 Г ГВолокитин2 М А Семеновых2 О Г Волокитин2

1Сибирский физико-технический институт Томск 2Томский государственный архитектурно-строительный университет Томск

E-mail nks2003mailru

FROST-RESISTANT CERAMIC BUILDING MATERIALS USING ALUMOSILICATE MATERIALS

NK Skripnikova2 A I Potekaev1 V V Shekhovtsov2 G G Volokitin2 M A Semenovykh2 OG Volokitin2 1Siberian Physycal-Technical Institute Tomsk

2Tomsk State University of Architecture and Building E-mail nks2003mailru

Введение Керамический кирпич является одним из наиболее востребованных материалов в строительной

индустрии Керамические изделия отличаются своими эксплуатационными свойствами и эстетической привлекательностью В настоящее время активно осваиваются северные регионы с экстремальными климатическими условиями Использование кирпича в качестве строительного материала в этом случае является наиболее привлекательным в связи с его низким коэффициентом теплопроводности высокими маркой на морозостойкость и прочностными показателями Эффективным керамическим наполнителем для различных видов материалов являются алюмосиликатные сферы (АС) Данный вид материала представлен полыми шарообразными частицами образующихся при высокотемпературном факельном сжигании угля ТЭС Для строительной индустрии такое сырье интересно в первую очередь в качестве теплоизоляторов Известно множество исследований направленных на использование различного рода вторичного сырья в составах керамических изделий [1 2] Особенно актуально в данном ключе можно говорить о введении в состав сырья для получения керамических материалов алюмосиликатных сфер Эксперименты в этой области свидетельствуют об уменьшенной теплопроводности меньшей плотности изготавливаемых изделий при этом не наблюдается значительных потерь в прочностных характеристиках

Исследование Разработана технология получения полых микросфер на основе зольного остатка ТЭС в потоке термической плазмы [3] На рисунок 1 представлены снимки сканирующей электронной микроскопии полученных микросфер на основе золошлковых отходов с использованием термической плазмы и факельном сжигании угля

а) б)

Рисунок 1 Морфология полых микросфер полученных в а) потоке термической плазмы б) в камерной печи на ТЭС

С целью изучения АС было проведен сравнительный анализ морфологии двух видов сфер1) полученных с использованием плазменной технологии 2) полученных при факельном сжигании угля По результатам исследования установлено что АС полученные с использованием термической плазмы характеризуются высокой степенью сферичности отсутствием дефектов на поверхности в виде кратеров и пор Морфология поверхности полых микросфер полученных при сжигании угля имеет пористую структуру присутствует большое количество пор что сказывается на теплофизических и механических характеристиках полых микросфер Диаметр частиц находится в диапазоне 100divide150 мкм что является наиболее распространенным диапазоном размеров для микросфер применяемых в промышленности

Выводы На основании литературного анализа и проделанной работы можно сделать вывод о том что использование АС полученных плазменным способом в составах керамических материалов позволит улучшить их теплоизоляционные качества а также повысить морозостойкость изделий

Список литературы 1 Возможности использования красного шлама Лангольф АА Нор ПЕ Гаглоева АЕ В сборнике Безопасность городской среды

Материалы V Международной научно-практической конференции Под ред ЕЮ Тюменцевой 2018 С 243-245 2 Экологические и экономические аспекты использования многотоннажных отходов топливно-энергетического комплекса в

производстве керамического кирпича Ильина ЛА Абдрахимов ВЗ Колпаков АВ Кайракбаев АК Рощупкина ИЮ Экология промышленного производства 2018 3 (103) С 7-14

3 Перспективы использования низкотемпературной плазмы в строительстве и архитектуре Волокитин ОГ Шеховцов ВВ Физика и химия стекла 2018 Т 44 3 С 324-327


СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ СТРУКТУРЫ СОВРЕМЕННЫХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Смолин АЮ12

Еремина ГМ12

Коростелев СЮ1

1Институт физики прочности и материаловедения СО РАН 2Национальный исследовательский Томский государственный университет

METHODS FOR DESCRIBING STRUCTURE OF NOVEL POROUS MATERIALS

Smolin AYu12

Eremina GM12

Korostelev SYu1

11Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS 2National Research Tomsk State University

E-mail asmolinispmsru

В связи с существенным влиянием структуры порового пространства на прочностные и упругие свойства

пористых материалов в том числе применяемых в арктических условиях эксплуатации а также широкими воз-можностями современных технологий по формированию сложных многоуровневых поровых структур пред-ставляет интерес изучения современных способов описания и характеристики таких структур Отметим что традиционно структура порового пространства характеризуется следующими параметрами пористость её рас-пределение по объёму вид пор (открытые или закрытые и тд) просвет форма и коэффициент извилистости пор распределение пор по размерам удельная поверхность пор проницаемость и распределение проницаемо-сти по площади фильтрации Анализ современной литературы показывает что в настоящее время для описания структуры различных сложных сред наиболее часто используются три новых подхода Первый основан на ин-тегральной геометрии и использует так называемые функционалы Минковского Второй использует тензоры строения которые могут быть основаны как на геометрическом подходе так и на механике деформируемого тела и морфологии Третьим подходом является использование корреляционных функций

В топологии морфология трёхмерных структур полностью определяется четырьмя значениями функциона-лов Минковского (теорема Хадвигера [1]) V0 ndash объём V1 ndash площадь поверхности V2 ndash интегральная средняя кривизна и V3 ndash интегральная гауссова кривизна Физический смысл значений V2 и V3 не так однозначен но с их помощью можно вычислять значения более понятных параметров называемых shape finders ширину W длину L уплощённость P и нитевидность F Тогда например простейшие структуры характеризуются следующими их значениями линия P = 0 F = 1 плоскость P = 1 F = 0 сфера P = F = 0

В современной научной литературе для описания особенностей структуры различных материалов широко используется понятие fabric tensor которое на русский язык можно перевести как тензор структуры или тензор строения [2] Изначально он стал применяться для описания строения геологических сред затем в медицине для изучения строения костных тканей и наконец в материаловедении для композитов Вообще говоря под fabric tensor понимаются различные тензорные величины которые так или иначе характеризуют структурную чувствительность материала Поэтому в обзоре [2] методы их вычисления подразделяются на механические (простейший ndash тензор жёсткости) морфологические (те же функционалы Минковского) объёмные (тензор инерции) и текстурные (фрактальная размерность частота отклонения текстуры от прямых линий и тд)

В работе [3] отмечается что общее количество информации содержащейся в функционалах Минковского значительно меньше чем необходимо для описания даже относительно простой структуры В то же время су-ществует метод который позволяет количественно описать внутреннее строение какого-либо объекта и осно-ван на расчёте так называемых корреляционных функций Простейший тип корреляционной функции (n-точечная корреляционная функция) показывает вероятность нахождения n точек в одинаковой фазе При этом значение одноточечной корреляционной функции равно объёмной доли бинарной фракции Двухточечная кор-реляционная функция определяется как вероятность одновременного нахождения точек x1 и x2 в одинаковой фазе (поры или твёрдая фаза пористого материала) и является наиболее изученной функцией для описания слу-чайных сред В работе [3] отмечается что для описания и восстановления гетерогенных сред недостаточно двухточечных корреляционных функций и в сложившихся условиях наиболее правильным можно считать направление в повышении точности описания структур с помощью дополнительных функций низкого порядка (nle2) Каждая из них представляет вероятность того что положение точек на концах отрезка или отрезок цели-ком должны удовлетворять некоторым условиям В качестве таких функций были предложены а) кластерная функция (концы отрезка находятся внутри одного кластера) б) линейная функция (весь отрезок находится в одной фазе) в) функция хорды г) различные функции поверхностей д) функция размера пор

Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований Российской академии наук на 2013ndash2020 гг (проект III2323)

Список литературы 1 Klain DA Introduction to geometric probability DA Klain G-C Rota Cambridge Cambridge University Press 1997 2 Moreno R Techniques for computing fabric tensors a review R Moreno M Borga Ouml Smebdy C-F Westin et al (eds) Visualization and

processing of tensors and higher order descriptors for multi-valued data mathematics and visualization Berlin Springer-Verlag 2014 P 271ndash292 3 Карсанина МВ Моделирование и реконструкция структуры и свойств пористых сред с помощью корреляционных функций МВ Кар-

санина дисс канд физ-мат н Институт динамики геосфер Российской академии наук 2016 137 с


ПРОБЛЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ В ОБЛАСТИ АРКТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Соколова МД

ФГБУН Федеральный исследовательский центр laquoЯкутский научный центрraquo Институт проблем нефти и газа СО РАН

PROBLEMS OF EDUCATION IN THE FIELD OF ARCTIC MATERIALS SCIENCE

Sokolova MD

Federal Research Centre Yakut Scientific Centre of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences Institute of Oil and Gas Problems of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

E-mail marsokolmailru

Главные стратегические цели государственной политики Российской Федерации в Арктике определены в

laquoОсновах государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективуraquo (утверждены Президентом РФ 18092008 г) Очевидно что достижение этих целей без надлежащего научно-образовательного обеспечения просто невозможно Для эффективного освоения арктических территорий необходимо четкое понимания проблем которые необходимо будет преодолеть Российский Север занимает 64 всей территории Федерации и представляет собой сгусток сложных природно-климатических социально-экономических и демографических проблем Прежде всего это низкие температуры (до минус 60 degС) при одновременных значительных сезонных и суточных перепадах (достигающих до 100 degС по сезонам и до 30 degС в сутки) сильные ветры (до 40 мс) вечная мерзлота разбросанность поселков на большие расстояния транспортная неосвоенность территорий удаленность осваиваемых объектов от промышленно развитых центров отсутствие единой энергетической сети слабое развитие промышленной и социальной инфраструктуры высокая стоимость обустройства

Известно что эффективность работы оборудования и транспорта в зимнее время в этих районах резко падает Анализ работы автохозяйств арктической зоны показал что в зимнее время срок службы автомобилей обычного типа по сравнению с зоной умеренного климата сокращается в два раза а аварии и поломки связанные с климатическими условиями выводят из строя до 25 парка машин При понижении температуры наблюдаются аварии газо- и трубопроводов мостов резервуаров нефтехранилищ В период зимнего отстоя судов наблюдается возникновение трещин по бортам и днищу а также случаи полного разрушения судов Развитие техногенной сферы в северных регионах приводит к диаметрально противоположным следствиям с одной стороны развитие инфраструктуры с другой стороны реальную опасность для хрупкой северной природы и самого человека стали представлять созданные им промышленные объекты эксплуатация которых связана с повышенным риском техногенных аварий и катастроф Арктика отнесена Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК - IPCC) к одному из четырех регионов мира наиболее уязвимых к изменениям климата

В связи с этим введение в образовательный процесс дисциплин арктического направления является актуальной задачей российского образования И одна из важнейших дисциплин laquoАрктическое материаловедениеraquo позволит готовить кадры которые будут востребованы наукой и всеми секторами промышленности (добывающие предприятия энергетика строительство ЖКХ) Специалист обучающийся по дисциплине laquoАрктическое материаловедениеraquo должен знать в первую очередь особенности поведения материалов в условиях холодного климата Низкие температуры являются причиной разрушения практически всех материалов Металлы становятся хладоломкими особенно уязвимыми местами конструкций при этом являются сварные соединения Макромолекулы полимеров теряют свое главное свойство ndash гибкость переходят в стеклообразное состояние и при совершенно небольших деформациях и нагрузках разрушаются по хрупкому механизму Особенно негативное воздействие низких температур претерпевают резины основной материал для шин гусениц конвейеров уплотнений шлангов Они теряют высокоэластичность при температурах характерных для арктического климата (ниже минус 40 ndash минус 60 degС) Малая морозостойкость бетонов асфальтобетонов приводит к постепенному снижению несущей способности и увеличению поверхностного износа Основная причина разрушения этих строительных материалов под действием низких температур - расширение воды заполняющей поры материала при замерзании

Поэтому в области создания новых материалов кроме технических требований функционирования машин механизмов и конструкций необходимо учитывать экстремальные климатические факторы Это весьма сложная проблема которая может быть решена с помощью самых прогрессивных научных направлений таких как нано- рациональное природопользование (использование минеральных веществ и перевод их в активное состояние) и тд

Таким образом дисциплина laquoАрктическое материаловедениеraquo позволит подготовить инженерные кадры для науки и предприятий важнейших отраслей которые определят успешное промышленное освоение Арктики


СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АРКТИКИ

ОВ Фомина

НИЦ laquoКурчатовский институтraquo ndash ЦНИИ КМ laquoПрометейraquo

E-mail oknircrismru

Одним из актуальных направлений развития РФ является ускорение комплексного развития северных си-

бирских и дальневосточных регионов в связи с обновлением в них промышленного производства связанного с добычей и транспортировкой углеводородов строительством объектов глубокой переработки сырья снижени-ем техногенных рисков в добывающих отраслях и обеспечением экологической безопасности при эксплуатации конструкций в северных и арктических регионах Осуществление этих масштабных проектов связано с необхо-димостью изготовления высоконадежного оборудования средств разведки разработки и обслуживания место-рождений расположенных в районах с крайне низкими климатическими температурами средств обеспечения доставки грузов морским и железнодорожным транспортом и транспортировки добытого сырья к местам пере-работки в том числе по Северному морскому пути а также строительством промышленных зданий и сооруже-ний для его переработки

Для развития малотоннажного флота и развития сопутствующего бизнеса надлежит заняться строитель-ством малых верфей и другой инфраструктуры (причалов ремонтных баз и др) Кроме того эксплуатация су-дов в Арктике связана с множеством рисков поскольку суровые климатические условия (вероятность штормов и низкие температуры в зимний период быстрое охлаждение продолжительный период ледостава) создают повышенную опасность для судоходства Все это необходимо учитывать при выборе конструкционных матери-алов для изготовления различных крупногабаритных конструкций предназначенных для эксплуатации в высо-ких широтах

В настоящее время материалами вызывающими с этой точки зрения интерес у инженеров и строителей яв-ляются конструкционные стали титановые и алюминиевые сплавы полимеры керамика и композиты Они должны обладать высокой прочностью пластичностью коррозионной стойкостью специальными физически-ми свойствами надежностью и хорошей работоспособностью при низких и высоких температурах при воздей-ствии различных агрессивных сред при разнообразных нагрузках ndash статистических динамических цикличе-ских

Проблемами создания хладостойких материалов НИЦ laquoКурчатовский институтraquo ndash ЦНИИ КМ laquoПрометейraquo начал заниматься еще в 50-х годах прошлого века и сегодня можно констатировать что большая часть аркти-ческих конструкций изготовлена из материалов созданных нашим институтом В начале 2000-х годов фактиче-ски были разработаны новые научные принципы и технологические методы получения низколегированных сталей отвечающих условиям применения в Арктике в конструкциях с неограниченной по температуре стойко-стью

В данный момент институтом завершается разработка сталей класса Arc которые будут однозначно востре-бованы для реализации масштабных проектов судостроения Стали наиболее высокой прочности и повышенной коррозионной стойкости понадобятся для создания подводных средств освоения шельфа (подводные станции глубоководные аппараты и др)

Еще одним направлением работ института является разработка материалов для атомной энергетики в том числе радиационно-стойких сталей для корпусов реакторов транспортных АЭУ обеспечивших строительство всех атомных ледоколов России К настоящему моменту завершены работы по серийному производству круп-ногабаритных заготовок реакторов РИТМ-200 для ледоколов laquoСибирьraquo laquoУралraquo laquoАрктикаraquo начаты работы по созданию усовершенствованной реакторной установки РИТМ-400 для атомного ледокола laquoЛидерraquo для кругло-годичной проводки судов по Северному морскому пути

Чрезвычайно обширна область применения в арктических конструкциях и неметаллических материалов конструкционного и функционального назначения в первую очередь как средств защиты от коррозии Специ-фической проблемой для арктических конструкций является борьба с их обледенением В настоящее время ин-ститутом проводятся работы по созданию высокоэффективных антиобледенительных покрытий одновременно выполняющих и функцию защиты от коррозии на длительный межремонтный период Приоритетной задачей здесь является обеспечение эксплуатационной надежности для недокуемых сооружений (стационарных плат-форм) и увеличение срока между докованиями для судов ледового плавания Институтом разработаны практи-чески все средства и системы электрохимической протекторной и катодной защиты применяемые в судострое-нии ледостойкие платино-ниобиевые аноды установлены например на первой стационарной ледостойкой платформе laquoПриразломнаяraquo


АНИЗОТРОПИЯ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

НА Шульц1 ВВ Промахов1 АС Жуков1 СВ Ковальчук1 ОГ Климова-Корсмик2

1Национальный исследовательский Томский государственный университет 2Снккт-Петербургский государственный морской технический университет

ANISOTROPY OF PROPERTIES IN COMPOSITION MATERIALS OBTAINED BY DIRECT ENERGY DEPOSITION

NA Schulz1 VV Promakhov1 AS Zhukov1 SV Kovalchuk1 OG KlimovaKprsmik2

1National Research Tomsk State University 2St Petersburg State Marine Technical University

E-mail schulznikita97gmailcom

Активное освоение Арктики диктует необходимость разработки новых образцов техники способных работать в экстремальных условиях севера В труднодоступных территориях также актуальным становиться быстрое цифровое производство В связи с этим интерес вызывают исследования и разработки направленные на создание технологий новых материалов для аддитивных технологий в интересах Арктики

В настоящей работе с применением технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза были получены композиционные материалы на базе системы NiTi-TiB2 После синтеза проводили сфероидизацию и классификацию порошков В качестве основного подхода по реализации непосредственно послойного выращивания образцов из новых металлокерамических композиционных материалов реализована Российская технология гетерофазного лазерного выращивания которая является частным случаем эффективных и производительных технологий направленного энерговклада (DED - direct energy deposition согласно классификации ASTM) В этом процессе для нанесения порошковых материалов на подложку применяется осаждающая головка которая обеспечивает производительность установки до 2 кгчас Осаждающая головка mdash это интегрированный набор лазерной оптики сопел для подачи порошка и системы подачи инертного газа Нанесение материала осуществляется путем перемещения осаждающей головки относительно подложки с применением роботизированной руки Такая система позволяет выращивать изделия абсолютно любой формы Отличительной особенностью гетерофазного лазерного выращивания является не полное плавление частиц что обеспечивает отсутствие ванны расплава и как следствие меньшие градиенты температур и внутренних напряжений

Была изучена структура и фазовый состав полученных композиционных материалов Показано структура представлена интерметаллидной матрицей с равномерно распределенными частицами диборида титана Изучен вклад анизотропии в механические свойства при испытаниях на растяжение тестовых образцов Установлено что анизотропия существенно влияет на формирование особенностей структуры и механических свойств материалов полученных по аддитивной технологии прямого лазерного выращивания Результаты оценки механических свойств материалов полученных с применением аддитивных технологий свидетельствуют о необходимости глубокого понимания процессов деформации и разрушения и разработки адекватных физико-математических моделей способных предсказать поведение функциональных элементов конструкций из этих типов материалов

Исследование выполнено при частичной финансовой поддержке РФФИ и Томской области в рамках

научного проекта 19-48-703019 и гранта Президента Российской Федерации СП-72420191 и Научным фондом им ДИ Менделеева Томского государственного университета

38 Технологии добычи и транспортировки сырья Арктической и Сибирской зон

ТЕХНОЛОГИИ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ДЛЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АРКТИЧЕСКОЙ И СИБИРСКОЙ ЗОН

ЛК Алтунина1 2

ВА Кувшинов1 ИВ Кувшинов

1 ЛА Стасьева

1

1Институт химии нефти СО РАН 2Национальный исследовательский Томский государственный университет

ENHANCED OIL RECOVERY TECHNOLOGIES FOR THE FIELDS OF THE ARCTIC AND SIBERIAN REGIONS

LK Altunina1 2

VA Kuvshinov1 IV Kuvshinov

1 LA Stasyeva

1

1Institute of Petroleum Chemistry SB RAS 2National Research Tomsk State University

E-mail alkipctscru

В настоящее время освоение природных ресурсов Арктики является первоочередной государственной зада-

чей Ее решение осложняется экстремальными климатическими условиями предъявляющими повышенные требования к используемым технологиям и материалам В ближайшие десятилетия арктический регион России будет основным резервом нефтегазодобывающей промышленности страны Для эффективного освоения нефтя-ных и газовых месторождений Арктики необходимо создание и широкомасштабное применение научно обос-нованных технологий добычи нефти и газа адаптированных к северным условиям разработка новых химиче-ских реагентов для осуществления технологий

В Институте химии нефти СО РАН более 30 лет проводятся фундаментальные и прикладные исследования природных углеводородных систем на базе которых создаются новые технологии извлечения и транспорта нефтей решаются связанные с ними экологические проблемы Для интенсификации разработки и увеличения нефтеотдачи нефтегазовых объектов с трудно извлекаемыми запасами в том числе залежей тяжелых высоко-вязких нефтей разработана перспективная концепция использования энергии пласта или закачиваемого тепло-носителя для генерации непосредственно в пласте химических laquoинтеллектуальныхraquo наноразмерных систем гелей золей растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и буферных систем с регулируемой щелочно-стью сохраняющих самоподдерживающих в пласте длительное время комплекс коллоидно-химических свойств оптимальный для целей нефтевытеснения [1 2] Созданы 11 технологий увеличения нефтеотдачи ко-торые промышленно используются нефтяными компаниями ЛУКОЙЛ РОСНЕФТЬ и др производится обра-ботка 200-300 скважин в год За счет их использования за последние 5 лет дополнительно добыто более 3 млн тонн нефти Организовано промышленное производство ряда композиций

Накопленные знания и научно-технический опыт Институт использовал для адаптации разработанных и со-здания новых технологий для арктического региона Перспективными являются технологии с применением нефтевытесняющих композиций на основе ПАВ с регулируемой вязкостью и щелочностью НИНКАreg загу-щенная НИНКА-З и ГБК а также термотропных гелеобразующих композиций неорганических (ГАЛКАreg) по-лимерных (МЕТКАreg) и композиций с двумя гелеобразующими компонентами ndash полимерным и неорганическим (МЕГА) образующих непосредственно в пласте связнодисперсные наноразмерные структуры типа laquoгель в ге-леraquo с улучшенными реологическими характеристиками и структурно-механическими свойствами [1 2] кото-рые в поверхностных условиях являются маловязкими водными растворами в пластовых условиях под дей-ствием тепловой энергии закачиваемого теплоносителя превращаются в гели Время гелеобразования ndash от не-скольких минут до нескольких суток в интервале температур 30-320 С Технологии применимы в экстремаль-ных климатических условиях эффективны в широком диапазоне геолого-физических условий и стадий разра-ботки месторождений осуществляются с использованием применяемого нефтепромыслового оборудования Химические реагенты для реализации технологий являются экологически безопасными продуктами многотон-нажного промышленного производства имеют твердую товарную форму или низкую температуру замерзания (минус 20 divide минус 60 С) доставляются любыми видами транспорта В 2015-2018 гг на Усинском месторожде-нии по комплексным технологиям обработаны 195 скважин дополнительная добыча нефти составила более 900 тыс тонн Применение гелей при площадном воздействии приводит к увеличению охвата пласта закачкой пара снижению обводненности продукции на 3-45 увеличению дебитов по нефти на 11-33 и уменьшению деби-тов по жидкости на 14-25 При пароциклическом воздействии прирост дебита по нефти составил от 3 до 24 тонн в сутки на скважину дополнительная добыча нефти в среднем 980 тонн на скважино-обработку

Промышленное применение новых технологий позволит осуществлять рентабельную эксплуатацию место-рождений в Арктике будет способствовать развитию в регионе нефтедобывающей промышленности

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках ФЦП Соглашение 14604210176 уникальный идентификатор ndash RFMEFI60417X0176

Список литературы 1 Алтунина ЛК Кувшинов ВА Стасьева ЛА Кувшинов ИВ Тенденции и перспективы развития физико-химических методов увеличе-

ния нефтеотдачи месторождений тяжелой нефти (обзор) Химия в интересах устойчивого развития 2018 Т 26 3 С 261-277 2 Altunina L Kuvshinov V Kuvshinov I Promising Physical-Сhemical IOR Technologies for Arctic Oilfields Society of Petroleum Engi-

neers ndash SPE Arctic and Extreme Environments Conference and Exhibition AEE 2013 2 Pp 1057-1082

Технологии добычи и транспортировки сырья Арктической и Сибирской зон 39

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИТНЫХ АДСОРБЕНТОВ laquoCaCl2Al2O3raquo С ПРОМЫШЛЕННЫМИ

АЛЮМООКСИДНЫМИ АДСОРБЕНТАМИ

Ж Б Будаев И А Курзина Е П Мещеряков А В Ливанова


COMPARATIVE STUDY OF PHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF COMPOSITE ADSORBENTS laquoCaCl2 Al2O3raquo WITH INDUSTRIAL ALUMINUM OXIDES

ADSORBENTS

Zh B Budaev I A Kurzina E P Meshcheryakov A V Livanova

Tomsk State University

E-mail budaev17mailru

Введение В условиях Арктики и Сибири низкие температуры в технологических процессах приводят к конденсации паров воды на холодных поверхностях рабочих сред что ухудшает характеристики теплообмен-ников вызывает закупорки трубопроводов и тд Поэтому перед транспортировкой или использованием газов и газовых смесей в технологических процессах производится их предварительная осушка В данной работе ис-следуются физико-химические свойства адсорбента на основе оксида алюминия модифицированного гигро-скопической солью CaCl2 и проводится его сравнение с промышленными алюмооксидными адсорбентами

Материалы и методы исследования В качестве исходного образца использовался продукт центробежной термической активации гидраргиллита [1] На его основе была приготовлена серия образцов с различным со-держанием CaCl2 (86-155 масс ) методом пропитки из избытка раствора Полученные образцы сравнивались с промышленными алюмооксидными адсорбентами марок Alumac 2-5 и Alusorb 675 Содержание Сa определя-ли на атомно-эмиссионном спектрометре микроволновой плазмы Agilent 4100 Удельную площадь поверхности и пористую структуру изучали на газо-адсорбционном анализаторе 3Flex Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре XRD-6000 Дифференциально-термический анализ проводили на аппарате NETZSCH STA 409 PCPG Эксперименты по изучению кинетики проводились на лабораторной установке с ис-пользованием весов Мак-Бена-Бакра [2]

Результаты Получена серия модифицированных образцов со-став которых приведен в таблице 1 Согласно результатам рентгено-фазового анализа исходный образец представляет собой смесь γ-Al2O3 и байерита Фаза байерита пропадает после пропитки что предположительно связано с тем что CaCl2 взаимодействует с гид-роксильными группами байерита образовывая аморфные алюминаты кальция На кривых ДСК так же пропадают эндотермические пики перехода байерита в γ-Al2O3 после пропитки Текстурные характери-стики исследуемых образцов приведены в таблице 1 По мере увели-чения количества соли удельная поверхность понижается падает суммарный объем пор и увеличивается средний диаметр пор образ-цов На рисунке 1 приведены кинетические кривые адсорбции паров воды величины максимальной сорбционной емкости составили гводыгадс 027-Alumac 2-5 025-Alusorb 675 025-Al2O3исх 034-Al2O3 + 138 CaCl2 040-Al2O3 + 155 CaCl2 Из рисунка видно что ско-рость адсорбции и величина адсорбционной емкости у модифициро-ванных хлоридом кальция образцов выше чем у исходного образца и промышленных адсорбентов

Выводы Изучена текстура фазовый состав и кинетика адсорб-ции паров воды на исследуемых образцах Для них был сделан срав-нительный анализ адсорбционных характеристик по сравнению с промышленными адсорбентами Выявлено что для образца модифи-цированного 155 масс СаСl2 характерна высокая адсорбционная емкость которая выше чем у Alumac 2-5 на 48 чем у Alusorb 675 и Al2O3исх на 60 и чем у образца содержащего 138 масс СаСl2 на 18

Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки Российской Федерации Соглашение 14575210139 идентификатор RFMEFI57517X0139

Список литературы 1 Данилевич ВВ Процесс получения активного гидроксиоксида алюминия быстрой термической обработкой гидраргиллита в центро-

бежном реакторе барабанного типа Автореф дис hellip канд хим наук - Новосибирск 2017г ndash 189с 2 Решетников СИ Ливанова АВ Мещеряков ЕП Курзина ИА Исупова ЛА Кинетические закономерности адсорбции на алюмоок-

сидных осушителях допированных катионами щелочных металлов Журнал прикладной химии ndash 2017 ndash Т 90 ndash 11 ndash С 1451-1457

Образец адсорбента

Sуд м2г Vпор см3г

Dпор нм

Alumac 2-5 306plusmn31 040 52Alusorb 675 372plusmn37 045 49

Al2O3исх 290plusmn29 034 47Al2O3 + 86

CaCl2 225plusmn23 029 51

Al2O3 + 127 CaCl2

182plusmn18 027 59

Al2O3 + 138 CaCl2

144plusmn15 021 59

Al2O3 + 155 CaCl2

96plusmn10 015 64

Табл 1 Текстурные характеристики образцов

Рис 1 Кинетические кривые адсорбции

исследуемых образцов


СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА АНТИТУРБУЛЕНТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

ЕС Кашлач1ЕМБерезина1 АС Смирнова1 ИА Березина1 ВН Манжай12 и МС Фуфаева2 1Национальный исследовательский Томский государственный университет

2Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Россий-ской академии наук

COMPARATIVE EVALUATION OF THE DRUG REDUCTION EFFICIENCY OF POLYMER SOLUTIONS AND SURFACTANTS AT LOW TEMPERATURES

ЕС Кашлач1EM Berezina1 AS Smirnova1 IА Berezina1 VN Manzhai12 and MS Fufaeva2 1National Research Tomsk State University

2Institute of Petroleum Chemistry Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

E-mail maria81ipctscru

При растворении полимеров образуются гомогенные растворы которые обладают некоторыми свойствами

коллоидных систем (невысокие скорости диффузии полимерных макромолекул с иммобилизованным раствори-телем и частиц дисперсной фазы коллоидных систем малые значения осмотического давления и тд) Это объ-ясняется сходством их структурно-механических характеристик и большими размерами полимерных макромо-лекул и мицелл (~ 100ꞏ10-9 м) по сравнению с малыми размерами молекул (~ 1ꞏ10-9 м) дисперсионной среды (растворителя)

Ещё одним признаком которые связывают коллоидные частицы с макромолекулами является их способ-ность снижать гидродинамическое сопротивление Это явление называемое эффектом Томса проявляется в увеличении скорости турбулентного течения полимерных растворов по сравнению со скоростью течения ис-ходных растворителей Также было установлено что снижать гидродинамическое сопротивление способны также коллоидные системы имеющие водную или углеводородную дисперсионную среду

Эффект Томса в настоящее время нашел широкое применение в различных областях практической деятель-ности например в нефтяной промышленности Для интенсификации перекачки нефти и нефтепродуктов по промышленным трубопроводам применяются нефтерастворимые полимеры различной химической природы (полиизопрен полибутадиен полиизобутилен поли-α-олефины и тд) Закономерности турбулентного течения растворов в углеводородных жидкостях представляют не только практический но и теоретический интерес

Целью работы является установление функциональных связей между гидродинамическими параметрами те-чения физико-химическими свойствами растворов их структурой и антитурбулентной эффективностью рас-творов полимеров и поверхностно-активных веществ Перевод описания эффекта Томса на количественный уровень позволит проводить априорную оценку эффективности антитурбулентных добавок

Для сравнительной оценки эффективности различных анти-турбулентных добавок можно использовать графическую зави-симость величины эффекта от концентрации добавок DR=f(С) которая представлена на рисунке 1

Из рисунка видно что при увеличении концентрации до-бавки величина эффекта быстро растет и достигает максималь-ного значения эффекта (DRMAX) при некоторой laquoоптимальнойraquo концентрации (Сopt) При дальнейшем увеличении концентра-ции эффект уменьшается Для достижения максимальной ве-личины эффекта требуется в 10 раз меньше полиизопрена (Сopt1 = 200 gm3) чем нефтерастворимого ПАВ (Сopt2 = 2000 gm3) Чем меньше значения laquoоптимальнойraquo концентрации тем большую эффективность проявляют антитурбулентные добавки По этой причине антитурбулентные добавки на осно-ве полимеров в отличие от ПАВ нашли широкое практическое применение в трубопроводном транспорте нефти

На основе гидродинамического и физико-химического под-ходов установлена функциональная зависимость антитурбу-

лентной эффективности растворов полимеров и поверхностно-активных веществ от гидродинамических пара-метров течения физико-химических свойств растворов и их структуры

Теоретически обоснованы причины разной антитурбулентной эффективности полимеров и поверхностно-активных веществ Высокая антитурбулентная эффективность полимерных растворов является следствием ма-лой упругости макромолекулярных клубков у которых упругость имеет энтропийную природу Значительно меньшая эффективность коллоидных систем обусловлена большой жесткостью мицелл растворов ПАВ упру-гость которых имеет энергетическую природу

Рис 1 Зависимость величины эффекта Томса растворов полиизопрена (1) и ПАВ (2) в бензине от концентрации антитурбу-

лентных добавок


НАУЧНО-ОПЕРАТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОПЕРАЦИЙ ПО ОСУЩЕСТВЛЕНИЮ РАЗГРУЗКИ МОРСКИХ СУДОВ ЧЕРЕЗ ЛЕД БЕРЕГОВОГО ПРИПАЯ

Кубышкин НВ1 Замарин ГА

2 Скутин АА

2 Соботюк ДИ

2

1ООО laquoАрктик Шельф Консалтингraquo

2ФГБУ laquoАрктический и антарктический научно-исследовательский институтraquo

SCIENTIFIC-OPERATIVE SUPPORT AND TECHNICAL TOOLS FOR THE OPERATION ON IMPLEMENTATION OF UNLOADING OF SEA SHIPS VIA FAST ICE

Kubyshkin NV1 Zamarin GA

2 Skutin AA

2 Sobotuk DI

2

1First ldquoArctic Shelf Consultingrdquo LLC 2FSBI ldquoArctic and Antarctic Research Instituterdquo

E-mail kubaarctic-shelfcom

Освоение арктического побережья России и связанный с ним ренессанс Северного Морского пути привел к

расширению пунктов морской доставки грузов в труднодоступные и удаленные районы Освоение новых место-рождений углеводородов строительство портов оборонных объектов в Арктике требует завоза больших партий стройматериалов спецтехники бурового оборудования топлива Ограниченные сроки безледного периода де-лают все более актуальными ледовые навигации с разгрузкой судов непосредственно на припайный лед служа-щий временным причалом в ледовый сезон

Важным звеном таких операций является научно-оперативное обеспечение анализ природных и навигаци-онно-гидрографических условий района проведения операции обработка спутниковой информации прогнозы различной заблаговременности ледовые разведки и исследования мониторинг ледовых условий полевой груп-пой гидрометеорологического обеспечения непосредственно в районе работ

Рассмотрены традиционные и перспективные технические средства используемые для проведения ледовых исследований мониторинга состояния ледяного покрова ледотехнических работ Особое внимание уделено ис-пользованию беспилотных летательных аппаратов для ледовой разведки и их возможностей при решении попут-ных задач а также технологии ослабления льда для облегчения самостоятельной заколки грузового судна в лед предварительно обустроенной грузовой площадки и предотвращения повреждения рабочих участков площадки


ВЛИЯНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ПРИРОДЫ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА ВЯЗКОСТЬ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ

АВ Морозова ГИ Волкова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук

INFLUENCE OF ACOUSTIC TREATMENT AND NATURE OF SOLVENTS ON VISCOSITY OF HEAVY OILS

AV Morozova GI Volkova

Institute of Petroleum Chemistry SB RAS

E-mail galivvolyandexru

Необходимым условием освоения углеводородных ресурсов Сибири и Арктики является обеспечение си-

стемы транспорта добываемых объемов нефти а также продуктов их переработки [1] Осложнения в техноло-гических процессах транспорта углеводородного сырья такие как повышение вязкости потеря ее текучести образование асфальтосмолопарафиновых отложений на поверхности оборудования возникающие при пониже-нии температуры сырьевого потока повышают энергозатраты и снижают эффективность данных процессов Методы используемые для увеличения текучести нефти традиционно включают термическую обработку ме-тоды физического и химического воздействия разбавление легкими фракциями нефти или растворителями раз-личной природы

В данной работе исследовано влияние акустической обработки (АО) и природы растворителей на вязкость нефтей Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТП) и Волго-Уральского нефтегазоносного бассей-на (ВУ) различающихся по составу и физико-химическим характеристикам (табл 1)

Таблица 1 ndash Температура застывания и компонентный состав нефтей

Нефть Эффективная вязкость при

20 оС мПас Тз ˚С

Содержание мас Масла Смолы Асфальтены

ТП 5199 -19 590 311 99 ВУ 1014 -17 653 286 61

В качестве химических реагентов использовали толуол щелочной раствор изобутилового спирта (ИБС) кислотный реагент Нетрол в спиртах и растворитель Р-12 (60 толуола 10 ксилола 30 бутилацетата)

АО нефтяных систем проводили на установке ULTRASONIC TS-4M мощностью 1кВт В реактор вносили 200-300 г нефти и обрабатывали ее в течение заданного времени

Для исследования влияния АО и химических реагентов на реологические характеристики исходных нефтей использовали вискозиметр Brookfield DV-III ULTRA Обработка измерений осуществлялась с помощью про-граммного обеспечения Rheocalc

Нефть ТП характеризуется очень высокой вязкостью значения которой значительно возрастают при пони-жении температуры Исследования показали что реологические свойства этой нефти слабо изменяются после АО Более существенно вязкость нефти ТП снижается после введения ароматических растворителей например внесение в 3 мас толуола приводит к снижению вязкости на 30 АО усиливает депрессорное влияние рас-творителя разбавление 3 толуола и АО в течение 5 мин снижает вязкость в 21 раза Дальнейшее увеличение продолжительности АО приводит к повышению вязкости нефти

Введение ИБС приводит к снижению вязкости нефти ТП на 35 а дополнительная АО в течение 1 мин ndash на 60

Нефть ВУ также характеризуется высоким содержанием смол (286 мас) и асфальтенов (61 мас) Эта нефть после АО в течение 2 мин показывает уменьшение динамической вязкости в среднем на 10 во всем диапазоне скоростей сдвига по сравнению с вязкостью исходной нефти Увеличение времени обработки до 5 мин ведет к повышению значений вязкости

В нефти ВУ содержание кислот мало (концентрация СООН-групп составляет 005 мас) поэтому обработ-ка щелочными химическими реагентами не приведет к снижению вязкости Для снижения вязкости использо-вали растворы кислотного реагента Нетрол в метиловом изопропиловом и изобутиловом спиртах Выяснилось что применение кислотного реагента в метаноле приводит к снижению вязкости однако нефтяная смесь рас-слаивается со временем

Эффективность акустического воздействия возрастает при введении в нефть ВУ растворителя марки Р-12 Например разбавление нефти 3 мас растворителя Р-12 приводит к снижению вязкости в 21 раза а после АО вязкость понижается еще на 22

Таким образом максимальное снижение вязкости тяжелых нефтей может быть достигнуто при использова-нии комплексного воздействия АО и подобранного химического реагента

Список литературы 1 Ященко ИГ Вязкие и тяжелые нефти Российской Арктики проблемы рационального использования Эколог вестн России 2015 8

С 32-36


ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОХРАНЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В УСЛОВИЯХ ОСВОЕНИЯ

СИБИРИ И АРКТИКИ

АВ Азин1 СВ Пономарев

1 СА Пономарев

1 СВ Рикконен

1


PAPER TITLE

Anton V Azin1 Sergey V Ponomarev

1 Sergey A Ponomarev

1 Sergey V Rikkonen

1

1Tomsk State University

E-mail antonazinniipmmtsuru

Введение Молекулы углеводородных топлив имеют свойства образовывать со временем надмолекулярную

структуру которая существенно изменяет реологические свойства топлива При этом существенно изменяется вязкость продукта вплоть до полностью не текучего состояния Сохранение текучести углеводородного топлива с минимальными материальными и ресурсными затратами является актуальной технической задачей

В технике для сохранения текучести топлива применяют следующие методы термический метод химиче-ский метод метод физических воздействий (сдвиговыми и акустическими полями электромагнитными и элек-тростатическими полями и тд) Каждый метод имеет определенные особенности плюсы и недостатки разную стоимость применения и эффективность применения В работе представлены материалы по применению вибро-струйного гидродинамического метода обработки углеводородных топлив позволяющий хранить топлива в жидком состоянии при температуре существенно ниже температуры застывания продукта при экономических затратах в десятки и сотни раз ниже чем при термическом методе подготовки нефтепродуктов к транспорту и сжиганию Использование принципа виброструйного гидродинамического сохранения текучести углеводород-ных топлив позволяет повысить тактико ndash технические характеристики стационарных и подвижных автоном-ных объектов с существенным экономическом эффектом работающих в условиях высоких широт На рис 1 показаны типичные кривые вязкости в зависимости от сдвиговых скоростей движения При этом одних и тех

же значений вязкости можно достичь и нагревом и сдвиговой скоростью С уменьшением температуры значения сдвиговых скоростей для достижения одной и той же вязкости должны быть выше

Этот принцип позволяет за счет высоких сдвиговых ско-ростей сплошной среды разрушать надмолекулярную струк-туру нефтепродуктов тем самым сохранять текучесть при температуре намного ниже температуры застывания продук-та за счет потерь на трение при высоких сдвиговых скоро-стях производить нагрев нефтепродукта нагрев нефтепро-дукта происходит изнутри массы сплошной среды что суще-ственно снижает испарение легких фракций нагрев топлива происходит в 3 - 4 раза быстрее чем при термическом нагре-ве затраты энергии на нагрев сокращаются теоретически в 30 раз по сравнению с термическим методом В работе пред-ставлены примеры применения данной технологии в нефте-добывающей транспортной и нефтеперерабатывающей про-мышленности

Список литературы 1 В Рикконен ЮВ Лоскутова НВ Юдина Результаты физики-химической обработки высокозастывающих нефтей Международная

конференция Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций ИХН СО РАН г Томск 2018г

2 B Yao C Li F Yang Y Zhang Z Xiao G Sun Fuel 184 544ndash554 (2016) 3 G I Volkova R V Anufriev N V Yudina O N Chaykovskaya Russian Physics Journal 59 132ndash136 (2016) 4 Азин Антон Владимирович Богданов Евгений Петрович Пономарев Сергей Владимирович Рикконен Сергей Владимирович Способ

виброструйной гидродинамической технологии сохранения текучести углеводородных топлив и нефтепродуктов в условиях низких тем-ператур Известия томского политехнического университета Инжиниринг георесурсов Том 330 4 (2019) С 41- 48

Рис1 Изменение эффективной вязко-сти мазута марки М-100 в зависимо-сти от температуры при разных сдви-

говых скоростях


ОСЛОЖНЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛЛЕКТОРОВ СО ВТОРИЧНЫМИ ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫМИ СВОЙСТВАМИ

АА Орлов1 АС Русских

1


E-mail anastasiya_russkihbkru

Вследствие истощения запасов углеводородов приуроченных к поровым коллекторам верхнемеловых и юр-

ских отложений ХМАО и ЯНАО возникла необходимость изучения и оценки перспектив разработки коллекто-ров со вторичными фильтрационно-ёмкостными свойствами (трещиновато-кавернозного типа) физические параметры которых как и физические процессы происходящие в них до сих пор не изучены в достаточной степени однако высокая продуктивность которых делает их привлекательными для разработки

В ходе работы авторами был проведен анализ материалов геологического изучения и опытно-промышленной эксплуатации скважин а так же были выделены основные факторы осложняющие разработку коллекторов со вторичными фильтрационно-емкостными свойствами

На основании полученных результатов авторами была создана цифровая геолого-технологическая модель которая максимально точно воспроизвела физические процессы происходящие в ходе разработки и эксплуата-ции коллекторов со вторичными ФЕС

На основании полученных результатов авторами были сформулированы основные положения концепции эффективной разработки коллекторов данного типа


ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОСТВОЛЬНЫХ СКВАЖИН


1



Современная тенденция связанная с истощением и ухудшением структуры запасов на месторождениях За-

падной Сибири требует применения новых технологий и новых подходов к разработке которые бы позволили как увеличить добычи нефти и одновременного сократить экономические издержки

Одной из таких технологий которая все более успешно внедряется в добывающих компаниях является ис-пользование многоствольных скважин Однако использование скважин с конфигурацией подобного типа ставит перед специалистами нефтедобывающей отрасли ряд задач которые связанные как с выбором наиболее эффек-тивной конструкции многоствольной скважины так и с формированием системы разработки (выбором опти-мальной схемы размещения и режимов работы добывающих и нагнетательных скважин)

Для решения поставленной задача наиболее удобными и эффективными способами решения поставленной задачи является разработка аналитической модели притока и использование расчетов на секторной гидродина-мической модели с экономической оценкой полученных вариантов

Результаты полученные авторами в ходе работы позволяют сформулировать общий подход при разработке месторождений многоствольными скважинами


СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ

Саврасова ЕА1 Юдина НВ1 Небогина НА1 Волкова ГИ 12 1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской

академии наук 2Национальный исследовательский Томский государственный университет

STRUCTURAL-MECHANICAL PROPERTIES OF WATER-OIL EMULSIONS OF HIGH-VISCOSITY OILS

Savrasova EA1 Yudina NV

1 Nebogina NA

1 Volkova GI12

1 Institute of Petroleum Chemistry Siberian Branch Russian Academy of Sciences 2 National Research Tomsk State University

E-mailneboginaipctscru

Высоковязкие нефти формируют трудно расслаиваемые эмульсии Устойчивость водонефтяных эмуль-

сий определяется количеством и составом поверхностно-активных веществ называемых эмульгаторами К ним относятся асфальтены смолы соли нафтеновых кислот и тяжелых металлов механические примеси микрокри-сталлы парафинов Существенные различия в количественном и качественном составе основных эмульгирую-щих компонентов в нефтях отражаются на процессе формирования эмульсии ее устойчивости и структурно-механических свойствах Цель работы заключалась в исследовании структурно-механических свойств водоне-фтяных эмульсий 3 скважин высоковязкой нефти Усинского месторождения в зависимости от содержания воды и природных нефтяных эмульгаторов

По результатам реологических измерений рассчитаны энергии активации вязкого течения (Еакт) В таблице приведены значения эффективной вязкости при скорости сдвига 9 с-1 и энергии активации вязкого те-чения для нефтей и эмульсий Наиболее существенно возрастает вязкость эмульсий сформированных нефтью скв 3 При этом эмульсии образованные на основе этой нефти характеризуются каплями меньшего диамет-ром по сравнению с эмульсиями на основе нефти из других скважин Значения Еакт для 3 скважин нефти Усин-ского месторождения составляют 414 - 685 кДжмоль (табл)

Таблица Динамическая вязкость и энергия активации нефтей и эмульсий на их основе Нефть 10 эмульсия 50 эмульсия

η Па∙с Еакт кДжмоль



1 38 414 42 563 101 322 2 43 453 49 615 125 407 3 58 685 75 810 280 649

Максимальной энергией активации характеризуется нефть скв 3 Введение в нефтяную систему во-ды до 10 приводит к росту значений Еакт на 16 - 27 по сравнению с Еакт нефти что свидетельствует об уси-лении межмолекулярных взаимодействий и увеличении степени ассоциативности системы обусловленной формированием адсорбционных (сольватных) оболочек состоящих из смолисто-асфальтеновых компонентов на поверхности раздела фаз нефть-вода При дальнейшем повышении обводненности до 50 снижаются зна-чения Еакт относительно Еакт 10 эмульсии и нефти Это связано с существенным уменьшением доли нефтяной фазы в составе эмульсии и соответственно содержания эмульгирующих компонентов что сопровождается снижением прочности образованных ассоциативных комбинаций

Содержание асфальтенов в нефти Усинского месторождения из различных скважин примерно одинако-вое и составляет 70 - 77 мас Суммарная массовая доля бензольных и спирто-бензольных смол значительно различается в скв 1 - 126 мас в скв 3 - 221 мас Наибольшее количество смолисто-асфальтеновых компонентов обнаружено в нефти скв 3 что объясняет ее высокую плотность и вязкость Показано что в групповом составе промежуточных слоев выделенных из 10 водонефтяных эмульсий наблюдается увеличе-ние содержания смолисто-асфальтеновых компонентов асфальтенов - на 18 - 23 спирто-бензольных и бен-зольных смол - на 20 - 50 Максимальное повышение смолисто-асфальтеновых компонентов достигающее 70 отмечается в промежуточном слое эмульсии нефти скв 1 за счет увеличения доли смол

На примере 3 скважин высоковязкой нефти Усинского месторождения близких по составу и физико-химическим свойствам показано что устойчивость эмульсии и прочность надмолекулярных структур зависят от компонентного состава нефти При этом 10 эмульсии сформированные из этой нефти скв1 характеризу-ются минимальными значениями вязкости и максимальным средним диаметром капель Увеличение доли смол и асфальтенов в нефти скв 3 приводит к формированию эмульсий характеризующих большими значениями энергии активации вязкого течения и вязкости что свидетельствует об образовании более прочных надмолеку-лярных систем в исследуемых объектах При этом высокое содержание смолисто-асфальтеновых компонентов способствует формированию эмульсий с минимальным диаметром капель по сравнению с другими эмульсиями на основе нефти скв1 и 2

Работа выполнена в рамках проекта V4431 по госзаказу


НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ С ДВУМЯ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИМИ КОМПОНЕНТАМИ ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКА И УВЕЛИЧЕНИЯ

НЕФТЕОТДАЧИ

УВ Чернова 1 2 ВВ

Козлов 1 2 ЛК

Алтунина 1 2 ЛА Стасьева 1 ВА Кувшинов 1 МР Шолидодов 2

1ФГБУН Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) 2Национальный исследовательский Томский государственный университет

LOW TEMPERATURE COMPOSITIONS WITH TWO GEL-FORMING COMPONENTS FOR WATER SHUT- OFF PURPOSES AND ENHANCED OIL RECOVERY

UV Chernova12 VV Kozlov12 L K Altunina12 LA Stasyeva1 VA Kuvshinov1 MR Sholidodov2 1Institute of Petroleum Chemistry Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (IPC SB RAS)


E-mail chernova489gmailcom

Обводнение скважин обусловленное не истощением запасов нефти а иными причинами уменьшает конеч-ную нефтеотдачу и вызывает рост эксплуатационных расходов в связи с увеличением затрат на добычу попут-ной воды и подготовку товарной нефти

В Институте химии нефти СО РАН (г Томск) на основании комплекса лабораторных исследований ранее были созданы высокотемпературные (60 ndash 200 оС) гелеобразующие наноструктурированные композиции МЕГА и МЕГА-ПРО с двумя гелеобразующими компонентами ndash полимерным и неорганическим ndash с улучшенными реологическими характеристиками и технологии с их использованием для ограничения водопритока и увеличе-ния нефтеотдачи при паротепловом и пароциклическом воздействии [1] Фактором вызывающим гелеобразо-вание является тепловая энергия пласта или закачиваемого теплоносителя без сшивающего агента Компози-ции МЕГА и МЕГА-ПРО созданы на основе системы laquoсоль алюминия ndash простой эфир целлюлозы ndash карбамид ndash водаraquo состоящей из двух термотропных гелеобразующих систем laquoпростой эфир целлюлозы ndash карбамид ndash во-даraquo термотропных полимерных растворов с нижней критической температурой растворения (НКТР) образую-щих гели за счет обратимого фазового перехода и неорганической системы laquoсоль алюминия ndash карбамид ndash во-даraquo образующей гели за счет реакции гидроксополиконденсации ионов алюминия Они образуют связнодис-персные наноразмерные структуры типа laquoгель в гелеraquo Образующиеся в пласте гели сдерживают прорыв воды или пара из нагнетательных в добывающие скважины перераспределяют фильтрационные потоки пластовых флюидов в нефтяном пласте что приводит к стабилизации либо снижению обводненности продукции окружа-ющих добывающих или пароциклических скважин увеличению добычи нефти

Первые опытно-промышленные работы по технологии с применением гелеобразующей наноструктуриро-ванной композиции МЕГА для ограничения водопритока и увеличения нефтеотдачи были успешно проведены в 2016-2017 гг на 9 добывающих скважинах пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения при паро-циклической обработке и в зоне площадной закачки пара Объем закачиваемой композиции составлял 80-120 м3 на скважину После обработки скважин наблюдалось значительное снижение обводненности на 12-40 и кратное увеличение дебитов по нефти Технология была рекомендована к промышленному применению

Для регулирования фильтрационных потоков увеличения нефтеотдачи и охвата заводнением пластов с тем-пературой 20-70 оС для месторождений вязких нефтей с низкой пластовой температурой разработаны гелеоб-разующие композиции МЕГА-НТ и МЕГА-НТ-ПРО Отличие низкотемпературных гелеобразующих компози-ций от композиций МЕГА и МЕГА-ПРО заключается в наличии терморегулирующего агента позволяющего получать гели гидроксида алюминия в пластах с более низкой пластовой температурой

В настоящей работе представлены результаты лабораторных исследований разработанных низкотемпера-турных гелеобразующих композиций МЕГА-НТ и МЕГА-НТ-ПРО

Созданы низкотемпературные (20-70 degС) гелеобразующие композиции МЕГА-НТ и МЕГА-НТ-ПРО с улуч-шенными структурно-механическими свойствами образующие непосредственно в пласте наноструктурирован-ные гели При этом наблюдается существенное снижение подвижности жидкости и выравнива-ниеперераспределение фильтрационных потоков что приводит к селективному ограничению водопритока (ге-ли способны выдерживать градиенты давления 60-105 атмм) изменению направления фильтрационных пото-ков снижению обводнённости ограничению прорывов закачиваемого рабочего агента в добывающие скважи-ны Ожидаемый результат ndash интенсификация добычи нефти и прирост коэффициента извлечения нефти Со-зданные низкотемпературные композиции МЕГА-НТ и МЕГА-НТ-ПРО с улучшенными структурно-механическими свойствами перспективны для создания отклоняющих экранов в нефтяных пластах перерас-пределения фильтрационных потоков увеличения нефтеотдачи и ограничения водопритока а также для гидро-изоляции подземных выработок и гидротехнических сооружений

Работа выполнена в рамках государственного задания ИХН СО РАН (проект V4623) финансируе-мого Министерством науки и высшего образования Российской Федерации

Литература 1 Алтунина ЛК Кувшинов ВА Стасьева ЛА Кувшинов ИВ Тенденции и перспективы развития физико-химических методов

увеличения нефтеотдачи месторождений тяжелой нефти (обзор)Химия в интересах устойчивого развития 2018 Т26 3 С 261-277

48 Технологии местной переработки арктического сырья

ЦЕОФОРМИНГ ndash ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА БЕНЗИНА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПРЕДПРИЯТИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ АРКТИКИ

АА Алтынов ИА Богданов МВ Киргина


ZEOFORMING ndash A PROMISING PROCESS OF GASOLINE PRODUCTION FOR MEET OF ENTERPRISES OWN NEEDS UNDER THE ARCTIC DEVELOPMENT

AA Altynov IA Bogdanov MV Kirgina


E-mail andrey_altunmailru

Освоение Арктики является одним из важнейших направлений стратегического развития Российской Феде-

рации При этом важно отметить что первостепенной задачей при освоении новых территорий является обес-печение техники качественными топливом В случае освоения Арктики в силу особой отдаленности террито-рии и суровых климатических условий более перспективным является не доставка готового товарного топлива а его производство по месту из доступного углеводородного сырья

Одним из перспективных процессов малотоннажного производства автомобильного бензина и его компо-нентов является процесс Цеоформинг Важным достоинством данного процесса является использование отно-сительно недорогого и стойкого цеолитного катализатора В качестве сырья могут выступать прямогонные бен-зиновые фракции а также стабильные газовые конденсаты получаемые при добыче нефти и газа [1]

В данной работе испытания проводились на лабораторной каталитической установке проточного типа с ис-пользованием цеолитного катализатора марки КН-30 и стабильного газового конденсата в качестве сырья Ис-пытания проводились при следующих технологических параметрах температура 375 degС давление 25 МПа и объемная скорость подачи сырья 2 ч-1 Для расчета свойств полученного продукта и рецептур производства бензина в работе использован программный комплекс laquoCompaundingraquo (разработка Томского политехнического университета) [2]

Октановые числа полученного продукта (цеоформата) по исследовательскому и моторному методам соста-вили 825 и 773 пунктов соответственно Давление насыщенных паров продукта составило 1236 кПа Плот-ность цеоформата при 15 degС ndash 6904 кгм3 Хроматографический анализ цеоформата показал что содержание в нём н-парафинов составило 3325 об изопарафинов ndash 4394 об нафтенов ndash 774 об олефиновых и аро-матических углеводородов ndash 481 и 1026 об соответственно Содержание бензола составило 007 об Сле-дует отметить что получаемый продукт по всем свойствам кроме ДНП соответствует требованиям [3] предъ-являемым к марке бензина АИ-80

Далее были разработаны рецептуры производства бензинов марок АИ-92 и АИ-95 удовлетворяющие требо-ваниям [3] Для создания рецептур автомобильных бензинов марок АИ-92 и АИ-95 в качестве дополнительного смесевого компонента был выбран толуол Выбор толуола обоснован его легкой доступностью и относительно не высокой стоимостью

Рецептура производства автомобильного бензина марки АИ-92 цеоформат ndash 79 мас толуол ndash 21 мас Рецептура производства автомобильного бензина марки АИ-95 цеоформат ndash 72 мас толуол ndash 28 мас

Октановые числа бензина марки АИ-92 полученного по разработанной рецептуре составили по исследова-тельскому методу ndash 920 пункта по моторному методу ndash 844 пункта Плотность составила 7276 кгм3 Давле-ние насыщенных паров ndash 992 кПа что соответствует норме (35-100 кПа) для зимнего и межсезонного периода [3] Содержание нормируемых веществ олефины ndash 409 об ароматические углеводороды ndash 256 об бен-зол ndash 013 об

Октановые числа бензина марки АИ-95 полученного по разработанной рецептуре составили по исследова-тельскому методу ndash 950 пунктов по моторному методу ndash 866 пунктов Плотность составила 7399 кгм3 Дав-ление насыщенных паров также соответствует норме для зимнего и межсезонного топлива и составляет 911 кПа [3] Содержание нормируемых веществ олефины ndash 384 об ароматические углеводороды ndash 305 об бензол ndash 016 об

Таким образом из полученных результатов следует что Цеоформинг является перспективным процессом для производства бензина в условиях Арктики Данный процесс позволяет производить компоненты бензинов из широкого ассортимента сырья а также получать качественный бензин смешением всего двух компонентов

Список литературы 1 Ivanchina ED Kirgina MV Chekantsev NV Sakhnevich BV Sviridova EV Romanovskiy RV Complex modeling system for optimiza-

tion of compounding process in gasoline pool to produce high-octane finished gasoline fuel Chemical Engineering Journal ndash 2015 ndash Vol 282 ndash P 194-205

2 Алтынов АА Богданов И Киргина МВ Исследование возможностей использования стабильного газового конденсата в качестве сырья процесса цеоформинга Химия и химическая технология в XXI веке материалы XIX Международной научно-практической конферен-ции имени профессора ЛП Кулёва студентов и молодых ученых ndash- Томск ТПУ 2018 ndash C 340-341

3 ГОСТ 32513-2013 Топлива моторные Бензин неэтилированный Технические условия ndash М Стандартинформ 2014 ndash 11 с

Технологии местной переработки арктического сырья 49

ПЕРСПЕКТИВЫ МАЛОТОННАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОЗАСТЫВАЮЩИХ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИСАДОК В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ

ИА Богданов ЯП Морозова АА Алтынов


PERSPECTIVES OF LOW-TONNAGE PRODUCTION OF DIESEL FUELS WITH IMPROVED LOW-TEMPERATURE PROPERTIES USING ADDITIVES IN THE ARCTIC

IA Bogdanov YP Morozova AA Altynov


E-mail bogdanov_ilyamailru

Освоение холодных Арктических территорий в первую очередь требует обеспечения техники качественны-

ми топливами Наиболее востребованным в данном случае является дизельное топливо так как именно данный вид топлива используется в рабочей технике а также в генераторах электроэнергии Наиболее важными экс-плуатационными характеристиками дизельного топлива при использовании в условиях низких температур яв-ляются температура помутнения температура застывания и предельная температура фильтруемости (низко-температурные характеристики) Вместе с тем государственными стандартами на территории Российской Фе-дерации строгие требования предъявляется только к предельной температуре фильтруемости (ПТФ) [1]

Существуют различные технологии производства дизельного топлива и улучшения его низкотемпературных характеристик Однако для обеспечения низкозастывающими топливами отдаленных месторождений наиболее перспективным является технология получения дизельного топлива из прямогонных дизельных фракций с ис-пользованием низкотемпературных присадок

В ходе работы были исследованы низкотемпературные свойства образца прямогонного дизельного топлива (ДТ) образца прямогонного дизельного топлива в смеси с низкотемпературной присадкой смесей образца прямогонного дизельного топлива с тяжелой дизельной фракцией (ТДФ) и низкотемпературной присадкой

Для исследования были приготовлены следующие смеси Смесь 1 ndash 99 об ДТ и 1 об ТДФ Смесь 2 ndash 97 об ДТ и 3 об ТДФ Смесь 3 ndash 96 об ДТ и 4 об ТДФ

Определение ПТФ всех образцов в работе проводилось согласно методике представленной в [2] Результа-ты определения ПТФ представлены в Таблице 1

Таблица 1 Результаты определения ПТФ смесей

Смесь ПТФ degС

без присадки с присадкой Δ ДТ -15 -27 12

ТДФ +15 ndash ndash Смесь 1 -14 -37 23 Смесь 2 -13 -28 15 Смесь 3 -13 -20 7

Из результатов представленных в Таблице 1 следует что использование низкотемпературной присадки позволяет понизить ПТФ прямогонного дизельного топлива на 12 degС в тоже время добавление тяжелой ди-зельной фракции к прямогонному дизельному топливу усиливает эффект полученный от использования низко-температурной присадки Так добавление 1 об тяжелой дизельной фракции к смеси прямогонного дизельно-го топлива с присадкой (Смесь 1) позволяет понизить ПТФ на 23 degС (что на 13 degС больше относительно ис-пользования присадки с чистым прямогонным дизельным топливом) добавление 3 об тяжелой дизельной фракции к смеси прямогонного дизельного топлива с присадкой (Смесь 2) позволяет понизить ПТФ на 15 degС (что на 3 degС больше относительно использования присадки с чистым прямогонным дизельным топливом)

Подобный эффект находит объяснение в механизме действия депрессорных присадок ndash присадка начинает действовать останавливать рост кристаллов парафинов только при появлении этих кристаллов Наличие не-большого количества тяжелых н-парафинов запускает действие присадки и тем самым повышает ее эффектив-ность [3] Установленный эффект позволяет вовлекая небольшое количество тяжелых фракций значительно усилить эффект от использования низкотемпературной присадки что особенно актуально при производстве арктических марок топлива

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Томской области в рамках научного проекта

19-48-703025

Список литературы 1 ГОСТ 305-2013 Топливо дизельное Технические условия ndash М Стандартинформ 2014 ndash 10 с 2 ГОСТ EN 116-2013 Топлива дизельные и печные бытовые Метод определения предельной температуры фильтруемости ndash М Стандар-

тинформ 2013 ndash 28 с 3 Богданов ИА Алтынов АА Белинская НС Киргина МВ Исследование влияния состава прямогонных дизельных топлив на эффек-

тивность действия низкотемпературных присадок Нефтепереработка и нефтехимия Научно-технические достижения и передовой опыт 2018 11 С 37-42


ВЛИЯНИЕ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ НА СОСТАВ ПРОДУКТОВ КРЕКИНГА ГУДРОНА

Гончаров АВ1 Кривцов ЕБ

12


INFLUENCE OF CALCIUM CARBONATE ON THE COMPOSITION OF VACUUM RESIDUE CRACKING PRODUCTS

Goncharov AV1 Krivtsov EB

12

1Institute of Petroleum Chemistry SB RAS 2National research Tomsk State University

E-mail johnipctscru

Активизация деятельности по освоению Арктической зоны Российской Федерации в последние годы

определяется значительным сырьевым потенциалом региона привлекающим крупные ресурсодобывающие компании Под покровом льдов и арктических пустынь сосредоточено до 20 нефтяных и более половины га-зовых отечественных запасов Арктическая зона России составляет около 4 млн кв км и всего 20 млн населе-ния 60 территории ndash зона вечной мерзлоты поэтому 95 ежегодного северного завоза составляет топливо Решением этой проблемы является активное развитие нефтепереработки в непосредственной близости от мест потребления нефтепродуктов Учитывая небольшую глубину переработки нефти на отечественных НПЗ необ-ходимо будет решать проблему квалифицированного использования остатков вакуумной перегонки нефти ndash гудронов Вследствие низкой теплотворной способности и высокой вязкости гудроны невозможно использо-вать в качестве топлива для ТЭЦ Относительно простой способ переработки гудронов ndash термический крекинг в присутствии гетерогенных инициирующих добавок что позволяет увеличить выход топливных фракций мазу-тов получать сырье для производства асфальто-битумных смесей и тд Повсеместное распространение и низ-кая себестоимость добычи пород практически полностью состоящих из карбоната кальция (известняк мел мрамор и др) открывает широкие перспективы для их использования в качестве добавок инициирующих про-цессы термического крекинга тяжелого углеводородного сырья [12] Цель работы заключалась в исследовании состава и выявлении основных закономерностей крекинга компонентов гудрона в присутствии карбоната каль-ция

Объектом исследования был выбран высокосернистый гудрон Новокуйбышевского НПЗ с высоким со-держанием смолисто-асфальтеновых компонентов смол ndash 336 асфальтенов 57 мас Крекинг гудрона проводили в реакторах-автоклавах объемом 12 см3 при температуре 500 degC и продолжительности процесса 30-60 мин В качестве инициирующей добавки применялся карбонат кальция (хч) часть экспериментов проводили в присутствии воды (акватермолиз в сверхкритических условиях) Таблица 1 ndash Состав продуктов крекинга гудрона в различных условиях

Условия крекинга Содержание компонентов (серы в них) мас

Газ Жидкость Кокс Масла Смолы Асфальтены

Исх гудрон ndash 100 (304) ndash 607 (139) 336 (137) 57 (028) 500 degС 60 мин

крекинг 136 716 (284) 149 465 (186) 131 (045) 120 (053) акватермолиз 163 631 (270) 206 553 66 12

500 degС 30 мин 95 мас CaCO3

крекинг 69 880 (302) 51 510 (174) 297 (033) 73 акватермолиз 141 809 (251) 50 707 84 18

Установлено что крекинг гудрона приводит к значительному газо- и коксообразованию Деструкция смол приводит к попаданию низкомолекулярных серосодержащих фрагментов в состав масел содержание серы в маслах жидких продуктов крекинга увеличивается Содержание масел в продуктах акватермолиза выше чем в продуктах крекинга что объясняется увеличением глубины деструкции смолисто-асфальтеновых компонентов гудрона Применение карбоната кальция позволяет снизить количество газа и твердых продуктов крекинга бо-лее чем на 15 мас Вероятно на поверхности частиц карбонат кальция значительно ускоряется протекание реакций крекинга смол и полициклических ароматических компонентов что способствует увеличению выхода масел (по сравнению с крекингом) бензиновых и дизельных дистиллятов Акватермолиз гудрона с добавкой карбоната кальция позволяет снизить газо- и коксообразование В оптимальных условиях добавка карбоната кальция (500 ordmС 30 минут 95 мас) способствует увеличению выхода масел содержание бензиновых и ди-зельных дистиллятов превышает 57 мас Степень обессеривания не превышает 19 отн

Список литературы 1 Fadaei H Sennoune M Salvador S Lapene A Debenest G Modelling of non-consolidated oil shale semi-coke forward combustion Influence

of carbon and calcium carbonate contents Fuel 2012 Vol 95 P 197ndash205 2 Wang C Jia L Tan Y Anthony EJ Carbonation of fly ash in oxy-fuel CFB combustion Fuel 2008 Vol 87 P 1108ndash1114


ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТОВЫХ РУД

Медведев РО1 Орлов ВВ

1 Амеличкин ИВ

1


PROCESSING TECHNOLOGY OF PYRITE ORE

Medvedev RO1Orlov VV

1 Amelichkin IV

1


E-mail rodionmedvedev7gmailcom

Введение Во всем мире качество минерального сырья на разрабатываемых и новых месторождениях посто-

янно снижается Это вынуждает золотодобывающие компании обращать внимание на руды с низкими содержа-ниями полезных компонентов (бедные убогие забалансовые) сложным вещественным составом и с тонкодис-персным золотом (труднообогатимые или laquoупорныеraquo) Такое сырье принято называть упорным в связи с труд-ностями связанными с его эффективной переработкой Использование традиционных технологий для перера-ботки таких руд малоэффективно что снижает инвестиционную привлекательность объектов и сдерживает их освоение В доказанных запасах РФ среднее содержание золота снизилось с 43 до 24 гт (в 18 раза) при этом руды крупных месторождений составляют около 70 со средним содержанием Au 17ndash24 гт [1]

Прогресс технологии извлечения золота связан с эффективными химическими в частности гидрометаллур-гическими методами разложения и выщелачивания Достижения современной металлургии цветных и редких металлов связанны с использованием и развитием гидрометаллургических методов извлечения ценных компо-нентов из рудного сырья таких как подземное и кучное выщелачивание Методы гидрометаллургии имеют ряд преимуществ в сравнении с пирометаллургией [2] меньшее загрязнение окружающей среды применимо для бедных руд хвостов и отвалов простота конструкции и оборудования низкие энергозатраты Эти преимуще-ства позволяют внедрять гидрометаллургию в производство почти всех важнейших металлов Разработка эко-номически эффективной и экологически безопасной технологии переработки золотосодержащего пиритового рудного сырья является важной и актуальной научно-технической задачей

Материалы и методы исследования В настоящей работе рассмотрен способ переработки пиритовой руды основанный на выщелачивание золота и серебра растворами содержащими сульфат и сульфит натрия В дан-ной работе изучалась влияние времени выщелачивание на извлечение целевых компонентов Концентрацию сульфата и сульфита натрия изменяли в диапазоне от 5 до 25 гл Время варьировалось в диапазоне от 1 до 122 часов Массы исследуемых образцов составляли 100г Соотношение ТЖ=12 Процесс осуществляли в агитато-рах из полиэтилена объемом 1000 мл при постоянном перемешивании при комнатной температуре Разделение фаз проводилось на нутч-фильтре Содержание целевых компонентов в твердом остатке определяли методом масс- спектрометрии с индуктивноndashсвязанной плазмой на спектрометре ICAP 6200 Duo

Результаты Согласно результатам элементного анализа в пробах пиритовой руды содержание золота и се-ребра составляет соответственно 115 и 136 гт Результаты экспериментов представлены в виде таблице (таб-лица 1)

Таблица 1 ndash Результаты экспериментов по выщелачиванию пиритовой руды

С (Na2SO4) гл C (Na2SO3) гл pH Степень извлече-

ния Au Степень извлече-

ния Aq 1 25 25 8 487 2042 5 15 8 435 1893 5 25 8 409 1304 15 5 9 330 1475 25 5 9 357 126

Анализ экспериментальных данных показал что с увеличением концентрации сульфита и сульфата натрия возрастает степень извлечения золота Наибольшая степень извлечения золота было достигнуто при концентра-ции сульфата и сульфита натрия 25 гл При этом концентрация сульфита натрия влияет на выщелачивание в большей степени чем концентрация сульфата натрия Степень извлечения серебра находится на низком уровне При это зависимость степени извлечения серебра от концентрации схожа на зависимость для золота Заключение Пробы пиритовой руды содержат золота и серебра соответственно 115 и 136 гт Технология основанная на извлечении золота с помощью сульфата и сульфита натрия из пиритовой руды может быть при-менена при оптимизации параметров pH среды интенсификацирующие процесс добавки и помол материала

Список литературы 1 Михайлов Б К Седельникова Г В Беневольский Б И Романчук А И Инновационные технологии переработки упорных и бедных руд

золота как основа рационального недропользования Руды и металлы ndash 2014 ndash 1 ndash С 5ndash8 2 Минеев ГГ Панченко АФ Растворители золота и серебра в гидрометаллургии М Металлургия- 1994 mdash 241 с

















без присадки с присадкой ΔДТ -15 -27 12

ТДФ +15 ndash ndashСмесь 1 -14 -37 23Смесь 2 -13 -28 15Смесь 3 -13 -20 7




19-48-703025





КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ДОБЫЧИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РОССИИ

АИ Николаев СВ Кривовочев

Федеральный исследовательский центр Кольский научный центр РАН

KOLA PENINSULA IN SOLVING PROBLEMS OF NATIONAL ARCTIC MATERIALS SCIENCE

AI Nikolaev SV Krivovichev

Federal Research Centre ldquoKola Science Centre of the Russian Academy of Sciencesrdquo E-mail nikol_aichemykolascnetru

Арктические территории сильно отличаются по климатическим условиям и плотности месторождений полезных ископаемых Первую строчку по климатической привлекательности разнообразию стратегического сырья и его запасам заслуженно занимает Кольский полуостров Это один из наиболее развитых российских и мировых регионов Арктики Его доля в общероссийском производстве апатитового нефелинового лопаритового и бадделеитового концентратов составляет 100 Из медно-никелевых концентратов в регионе производится до 45 никеля 13 меди Источником основной части соединений редкоземельных металлов (РЗМ) ниобия титана производимых в настоящее время из отечественного сырья является лопаритовый концентрат Ловозерского месторождения

Из руд эксплуатируемых месторождений может производиться до 30 различных концентратов Более 100 месторождений и крупных проявлений минерального сырья на Кольском полуострове считаются перспективными для переработки в нынешних экономических условиях Руда данных месторождений способна обеспечить перспективные потребности России в сырье для производства металлов и соединений титана ниобия тантала циркония РЗМ хрома и др Из добываемых руд возможно попутно производить более 10 новых концентратов при минимальном количество трудовых и временных затрат но из-за отсутствия в настоящее время устойчивого спроса на продукцию из них на внутреннем рынке указанные концентраты не выделяются и полезные компоненты сбрасываются в хранилища промышленных отходов

К производимым из сырья Кольского полуострова материалам двойного назначения в том числе и для применения при освоении Арктики можно отнести металлические никель кобальт медь титан тантал ниобий РЗМ сталь герметики сорбенты для утилизации радиоактивных отходов и сточных вод содержащих тяжелые цветные металлы и др загрязнители те материалы для сохранения экологии АЗРФ высокопористые теплоизоляционные и огнестойкие материалы арктического применения цемент бетоны с повышенной морозостойкостью и устойчивостью к морской воде

Вопросами систематического исследования сырьевой базы региона добычи руды разработкой методов обогащения переработки концентратов и получения материалов занимается ФИЦ КНЦ РАН в кооперации с российскими отраслевыми и академическими институтами университетами и действующими предприятиями Мурманской области

Перспективы внедрения новых технологий определяются реальными потребностями отечественной промышленности Организация предприятий по принципу государственно-частных производств могла бы ускорить внедрение данных технологий при наличии государственных заказов на производимые РЗМ в том числе и для государственных запасов стратегических материалов

Важными продуктами для развития арктических регионов являются компоненты покрытий электродов и сварочных флюсов на основе минеральных концентратов из руд месторождений Кольского полуострова Такие материалы обеспечивающие повышение сварочно-технологических свойств в частности повышение хладостойкости свариваемых сталей прошли масштабные испытания на АО laquoСевмашraquo и ряде сварочных производств под патронажем ЦНИИ КМ laquoПрометейraquo Малые объемы потребности сварочной отрасли в минеральных концентратах (от сотен до тысяч тонн в год) являются препятствием для организации выпуска непрофильных малотоннажных продуктов крупными горнопромышленными компаниями доминирующими в регионе Важно заметить что более половины используемых в стране сварочных компонентов являются импортными Без государственной поддержки компаниям производящим импортозамещающую продукции в том числе и для Арктики) эту проблему не решить

Важнейшей первоочередной задачей обеспечения потребности в новых материалах становится создание опытно-промышленной базы для проверки и доработки технологических схем с возможностью получения представительных партий продуктов для испытаний потенциальными потребителями и данных для технологических регламентов проектирования и строительства промышленных предприятий Успех выполнения данной задачи определяется концентрированием усилий ФИЦ КНЦ РАН промышленных предприятий региона в первую очередь АО laquoКГМКraquo и АО laquoАпатитraquo администрации Мурманской области на реализации проекта Кольского химико-технологического кластера (КХТК) Данный кластер должен способствовать переходу промышленности региона от сырьевой экономики к инновационной что многократно повышает экономические показатели использования сырья за счет значительной разницы в стоимости минеральных концентратов и продуктов их глубокой переработки На начальном этапе работы КХТК создается опытно-промышленное производство новых титансодержащих сорбентов для решения экологических проблем - очистки сточных вод цветной металлургии от тяжелых металлов и переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) накопленных в Арктической зоне России


ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВОГО СЫРЬЯ

Орлов ВВ1 Медведев РО


1


PROCESSING TECHNOLOGY OF TITANOMAGNETITE RAW MATERIAL

Orlov VV1 Medvedev RO

1 Amelichkin IV

1


E-mail vvorlov92mailru

Введение Титаномагнетитовые руды ndash важный источник титана ванадия и железа Запасы титаномагнети-

товых руд коренных месторождений значительны и достигают нескольких миллиардов тонн [1] В России су-ществует более 40 разведанных месторождений руд этого типа (Урал Сибирь Дальний Восток Карелия Коль-ский полуостров) [2]

Технология кучного выщелачивания обладает рядом преимуществ перед другими способами bull Простота конструкции и оборудования bull Низкие энергозатраты bull Применимо для бедных руд хвостов и отвалов bull Применение фторидов вынуждает использовать аппараты из дорогостоящей стали в технологии куч-

ного выщелачивания такая проблема несущественна Вскрытие руд бифторидом аммония обладает следующими преимуществами реакции могут протекать при

относительно низких температурах обеспечивается экологическая безопасность производства за счет отсут-ствия фтора в парах воды и аммиака возможность регенерации бифторида аммония и создания замкнутого цикла в процессе производства

Материалы и методы исследования Метод основывается на выщелачивании соединениями содержащи-ми ионы аммония NH4

+ и фтора F- В данной работе использовались бифторид аммония (NH4(HF2)) фтористо-водородная кислота (HF) и водный раствор аммиака (NH4OH) Концентрацию ионов аммония и фтора варьиро-вали в широком диапазоне от 005 до 3 мольл Массы исследуемых образцов составляли 100 г Соотношение ТЖ=13 Процесс осуществляли в агитаторах из полиэтилена объемом 1000 мл при постоянном перемешива-нии при комнатной температуре Разделение фаз проводилось на нутч-фильтре

Содержание элементов в руде и их концентрации в растворах определялись методом масс-спектрометрии с индуктивноndashсвязанной плазмой на спектрометре ELAN модель DRC-e

Результаты Согласно результатам элементного анализа в пробах титаномагнетитовой руды предостав-ленной для исследования содержание железа составило 555 масс содержание титана ndash 78 масс

Результаты экспериментов представлены в виде графика зависимости содержания железа и титана в твердой фазе от концентрации фторида аммония (рис 1)

Анализ экспериментальных данных показал что с увели-чением концентрации бифторида аммония в выщелачиваю-щем растворе возрастает степень извлечения титана из твер-дой фазы в раствор Наименьшее содержание титана в твер-дой фазе достигнуто в образцах руды обработанных раство-ром фторида аммония с концентрацией 3 мольл и составляет 25 масс Содержание железа в твердой фазе увеличивает-ся при концентрации бифторида аммония до 04 моль∕л (рис1) При концентрациях бифторида аммония в выщела-чивающем растворе выше 05 моль∕л железо в большей сте-пени переходит в жидкую фазу а его массовая доля в твер-дой фазе снижается Это связанно с образованием гексафто-роферрата (III) аммония в котором массовая доля железа составляет 25 При концентрации 05 моль∕л наблюдается наиболее селективное извлечение титана и получение желез-ного концентрата с содержанием Fe ndash 628 масс и Ti ndash 46 масс

Заключение Титаномагнетитовая руда с содержанием Fe - 555 масс Ti - 78 масс может быть эффек-тивно обогащена способом основанным на взаимодействии титаномагнетита с раствором содержащим ионы аммония и фтора

Список литературы 1 Быховский ЛЗ и др Минерально сырьевая база и перспективы комплексного использования титаномагнетитовых и ильменитовых маг-

матогенных месторождений России Горный информационно-аналитический бюллетень ndash 2008 ndash Выпуск 1 ndash С 209-215 2 Резниченко ВА Шабалин ЛИ Титаномагнетиты месторождения металлургия химическая технология МНаука 1986 ndash 295 с

Рис 1 Содержание железа и титана в твердой фазе в зависимости от концентрации бифторида

аммония

Особенности технических устройств и сооружений для зон холодного климата 55

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕЗОННО-ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ В РАБОТЕ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВОК

ЛМ Баишева

ФГАОУ ВО Северо-Восточный федеральный университет им МК Аммосова

USING EFFECTIVE TEMPERATURE POTENTIAL OF SEASONALLY COOLING DEVICES IN OPERATION OF HEAT-GENERATING INSTALLATIONS

LM Baisheva

Ammosov North-Eastern Federal University

E-mail lidiyabaishevamailru

В настоящее время районы Крайнего Севера и территории приравненные к ним обладают значительным

потенциалом для внедрения энергосберегающих технологий Это связано с наличием экстремально холодной зимы в сочетании с необходимостью сохранения естественного режима многолетнемерзлых грунтов Согласно действующему своду правил длительность отопительного периода города Якутска составляет 252 суток что составляет около 9 месяцев С учетом особо длинного отопительного периода и высокой энергоемкости уменьшение периода эксплуатации источников теплоты на органических видах топлива путем внедрения энер-госберегающих мероприятий произведет значительный положительный эффект со стороны экономики и со-хранения топливных ресурсов

Строительство зданий по первому принципу в условиях многолетнемерзлых грунтов сопровождается реше-нием задачи сохранения температурного режима грунта Имеются два основных виды строительства первый ndash на сваях второй ndash на подсыпке с использованием охладительной системы В связи со сложной и недостаточно развитой инфраструктурой а также отдаленностью населенных пунктов Якутии строительство здания на сваях получается очень дорогостоящим решением Таким образом для удешевления и доступности строительства рассматриваются другие способы такие как использование подсыпного грунта Но при данном выборе строи-тельства встречаются проблемы сохранения многолетнемерзлого состояния грунта и использования изменения температуры охлаждающего воздуха для предварительного подогрева приточного воздуха что является слож-ной задачей

Практика показывает что теплогенераторы импортного производства не приспособлены для работы в усло-виях низких температур наружного воздуха а большинство отечественных производителей не учитывают кли-матические особенности Анализ работы котельных показал что наибольшее количество перебоев теплообес-печения наблюдается с ноября по февраль в период наиболее низких температур воздуха Так же наблюдается значительный перерасход топлива снижение коэффициента полезного действия газовых котлов и проблемы работы ав-томатизации регулирования Одна из основных причин за-ключается в стадии диффузионного процесса горения По-дача в топку воздуха с отрицательной температурой влияет на КПД теплогенерирующей установки и приводит к повы-шению расхода топлива

Натурные измерения эксплуатации охлаждающих систем в котельных проводились в с Бестях Покровск Хангалас-ского улуса в с Майя Мегино-Кангаласского улуса в с Абый Абыйского улуса в с Батамай Кобяйского улуса в период с декабря по март месяцы 2019 г Горизонтальные трубы диаметром 015-025 м проложены поперек зданий на глубине 1 м примерно через каждые 17-25 м и сообщены с атмосферой вертикальными трубами имеющими превыше-ние над поверхностью грунта с одной стороны примерно 15-36 м с другой стороны ndash 07-16 м

Из 58 обследованных труб не работало 12 в связи с механическими и погодными явлениями (были засыпа-ны снегом и инеем) Натурные измерения показали что охлаждающие системы выполняют свою основную функцию скорости движения воздуха в трубах достигают 1 мс и более при скорости ветра всего 1 мс

Результаты натурного обследования иллюстрирует хорошую работу охлаждающей системы ndash скорость дви-жения воздуха в среднем 05 мс и более при скорости ветра всего 1 мс Также результаты фактических изме-рений показывают обоснованность методики расчета СОУ

Сравнив расчетные значения температур на выходе из СОУ с фактическими данными можно говорить о хо-рошей сходимости фактических и расчетных результатов по разработанной методике (рис1)

Таким образом перепад температур СОУ можно использовать для предварительного бестопливного нагрева воздуха необходимого для горения котла Наружный холодный воздух проходя через СОУ с одной стороны охлаждает грунт основания а с другой ndashсам нагревается

Рис 1 График температур на выходе из СОУ в с

Майя

56 Особенности технических устройств и сооружений для зон холодного климата

МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ОПОР ПРИ СЕЙСМОСТОЙКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ВВ Галишникова1 СП Карнилович

1 ОК Кройтор

1 КП Ловецкий

1

1 Российский университет дружбы народов

E-mail olegkroytorgegmailcom

В работах посвященных детерминированному анализу динамики сооружений те определению характера

изменения во времени перемещений системы под действием сейсмической нагрузки (сильно осциллирующей и нерегулярной) [1] изучаются различные конструкции опор здания (сооружения) направленные на эффективное демпфирование энергии пространственного движения здания вызванного землетрясением Среди них можно выделить наиболее удачные решения Курзанова АМ и Черепинского ЮП [2]

Кинематические опоры Курзанова АМ представляют собой вертикально поставленные цилиндры на кото-рое опирается здание Ни место входа опоры в грунт или бетонную плиту ни контакта с горизонтальной плитой поставленного на такие опоры здания не закрепляются жестко Опоры могут быть изготовлены в виде трубобе-тонных коротких стоек с внешней обоймой из стальной трубы или армирующей обоймой из углекомпозитных или базальтокомпозитных сеток Перспективным является использование в конструкции стойки бетона с дис-персным армированием базальтовой фиброй так как такие бетоны обладают повышенной стойкостью к трещи-нообразованию и прочностью на растяжение при изгибе [6]

В случае воздействия на грунт горизонтальных колебаний опоры приходят в движение и отклоняются на небольшой угол При этом их центр тяжести приподнимается и стремится возвратиться в исходное положение Это позволяет гасить энергию колебаний сейсмических волн при землетрясениях Опоры Курзанова хорошо зарекомендовали себя в экспериментальных исследованиях [3] целью нашей работы является создание матема-тической модели такой опоры [45] и ее сопряжения со зданием

К решению поставленной задачи можно подойти с двух сторон Во-первых можно создать модель упругой опоры в системе Ansys При таком подходе главной трудностью оказывается подбор адекватных граничных условий для того места где опора соприкасается с грунтом и плитой здания Простейшая с точки зрения реали-зации в Ansys модель отличается от опоры Курзанова тем что между грунтом и опорой помещена резиновая прокладка

Второй подход предлагает принять опору абсолютно твердым телом но зато более адекватно описать взаи-модействие опоры с грунтом и плитой здания Вдокладе будут представлены результаты численных экспери-ментов

Список литературы 1 Харланов В Л Детерминированный анализ металлических каркасов на динамические нагрузки высокой интенсивности монография

ВолгГАСУ 2006 134 с 2 Авидон Г Э Карлина Е А Особенности колебаний зданий зданий с сейсмоизолирующими фундаментами АМ Курзанова и ЮД Че-

репинского Сейсмостойкое строительство Безопасность сооружений 2008 1 С 42ndash44 3 Курзанов А М Современное состояние нормированного расчета сооружений на сейсмическую нагрузку Пром и гражд стр-во 2009

11 С 52ndash53 4 Карнилович С П Ловецкий К П Севастьянов Л А Щесняк Е Л О моделировании сейсмоустойчивости строений Вестник РУДН

Серия Математика Информатика Физика No 3 (1) 2010 С 79ndash81 5 Карнилович С П Ловецкий К П Севастьянов Л А Щесняк Е Л Сейсмоизоляция зданий на основе кинематических опор Курзанова

АМ Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети управление вычисление связь (DCCN-2016) материалы Девят-надцатой международной научной конференции (Москва 21-25 нояб 2016 г) в 3 т Т 2 Математическое моделирование и задачи управления М РУДН 2016 С 159-164

6 Свинцов АП Галишникова ВВ Трубобетонная стойка Патент на полезную модель 188990 2019


ВЛИЯНИЕ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА НА УСТОЙЧИВОСТЬ ГОРЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Ю А Тарасенко1


EFFECT OF HEAT RECOVERY ON STABILITY OF GAS MIXTURE COMBUSTION

Yu A Tarasenko1


E-mail yuliannatarasenkomailru

Введение При эксплуатации энергетических устройств основной проблемой являются потери энергии Да-

же в обычных условиях у большинства работающих энергетических устройств с уходящими газами теряется более 50 потенциала тепловой энергии Для повышения эффективности горения газовых смесей в особенно-сти в условиях Арктики могут быть использованы рекуперативные горелки Рекуперативная горелка представ-ляет собой теплообменник обеспечивающий подогрев поступающей газовой смеси за счет тепловой энергии отходящих газов

Целью настоящей работы является разработка физико-математической модели и определение условий установления устойчивого режима горения метано-воздушной смеси (МВС) в рекуперативной горелке с инерт-ной вставкой в зависимости от скорости подачи газа на входе в горелку температуры окружающей среды мас-совой концентрации метана в смеси

Физико-математическая модель Постановка задачи основана на работах [1 2] В отличии от [1] решение выполнено в размерных переменных В цилиндрическую трубку радиуса r длиной L подается холодная метано-воздушная смесь (МВС) с начальной скоростью Ub массовой концентрацией метана aCH4b и начальной темпе-ратурой Tb Внутри трубки расположено инертное тело радиуса r1 протяженностью L разогретое в начале про-цесса до высокой температуры T1b Полагается что давление газа постоянно выполняется уравнение состояния идеального газа Газ при нагреве до температуры воспламенения способен к горению Экзотермическая хими-ческая реакция в метано-воздушной смеси описывается законом Аррениуса со вторым порядком реакции Си-стема уравнений описывающих задачу состоит из уравнений энергии для газа и инертной вставки уравнений баланса массы метана и кислорода уравнений неразрывности и состояния газа Решение задачи реализовано по неявной разностной схеме методом конечных разностей

Результаты расчета Внутренняя инертная вставка способна поддерживать горение газовой смеси за счет передачи тепла от нагретой поверхности внутренней вставки к холодному поступающему газу Прежде чем проводить по составленной программе расчет нормальной скорости горения МВС в трубке с инертной внут-ренней вставкой был проведен расчет по определению нормальной скорости горения МВС в трубке без допол-нений Нормальная скорость горения определялась как предельная скорость подачи газа на вход в горелку ub при которой фронт горения не выносился за пределы горелки а стабилизировался внутри Из расчета по разра-ботанной физико-математической модели нормальная скорость горения МВС составила 03 мс Далее были выполнены расчеты по определению нормальной скорости горения 65 МВС в трубке с инертной внутренней вставкой На рисунке 1 представлены результаты по подбору предельной скорости подачи газа при которой фронт горения не выносится за пределы горелки Согласно рис1 предельной скоростью является ub = 032 мс значение которой превышает нормальную скорость горения МВС полученную по этому же алгоритму расчета

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект 17-79-20011)

(a)

(b)

(c)

Рис1 Профили температуры газа в моменты времени t [с] = 0 (кривая 1) 10 (кривая 2) 20 (кривая 3) Скорость подачи газа ub = 031 мс (а) 032 мс (b) 033 мс (с)

Список литературы 1 Буркина РС Моисеева КМ Моделирование процессов теплообмена и химического реагирования горючей смеси в проточном реакто-

ре ФГВ 2014 Т50 5 C3 ndash 12 2 Крайнов АЮ Моисеева КМ Горение бедных метано-воздушных смесей в щелевой горелке с адиабатическими внешними стенками

ФГВ 2016 Т52 1 C51 ndash 59

58 Испытание материалов и устройств в условиях холодного климата

ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ И ЕЕ ЛАБОРАТОРНАЯ ОЦЕНКА

АМ Емельяненко ЛБ Бойнович

Институт физической химии и электрохимии им АН Фрумкина Российской академии наук

ANTI-ICING COATINGS EXPLOITATION DURABILITY AND ITS LABORATORY EVALUATION

Alexandre M Emelyanenko Ludmila B Boinovich

AN Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry Russian Academy of Sciences

E-mail amephycheacru 9554625mailru

Введение Атмосферное обледенение материалов и конструкций нарушает их нормальную эксплуатацию

является серьезной проблемой не только для Арктики но и для большинства регионов России Поскольку су-пергидрофобные покрытия рассматриваются как одно из перспективных средств пассивной защиты от вредных воздействий обледенения в данном докладе мы сосредоточим внимание на основных требованиях предъявля-емых к таким покрытиям и методах оценки соответствия разработанных покрытий этим требованиям

Требования к антиобеденительным покрытиям Устойчивость к механическим воздействиям и химиче-ская стойкость при эксплуатации на открытом воздухе являются ключевыми проблемами при практическом применении антиобледенительных покрытий Стоит отметить что в то время как для гладких наносимых по-крытий (полимерных пленок покрытий на основе аэрозольных красителей и т д) существует множество стан-дартов для испытания свойств важных для практических применений в случае намеренно ошероховленных поверхностей (напомним здесь что иерархическая шероховатость поверхности является необходимым услови-ем получения супергидрофобных покрытий) большинство стандартизированных процедур испытаний либо во-обще не применимы либо по крайней мере требуют соответствующей адаптации Отсутствие общепринятых процедур тестирования и разнообразие подходов к адаптации затрудняет сравнение результатов полученных в разных лабораториях или научных группах

К сожалению несмотря на большое количество работ в которых заявляется о разработке противообледени-тельных поверхностей покрытий подавляющее большинство этих исследований ограничивает оценку проти-вообледенительной способности измерениями прочности адгезионного контакта со льдом или задержки време-ни кристаллизации капель воды помещенных на испытываемую поверхность Такая оценка не дает информа-ции о функциональной долговечности испытуемых покрытий в условиях обледенения Несколько аспектов долговечности антиобледенительных покрытий заслуживают рассмотрения при оценке потенциала покрытия для практического применения Эти аспекты включают химическую стойкость покрытия в отношении гидроли-за вызванного атмосферными осадками (при длительном контакте с водными средами) стабильность по отно-шению к агрессивным средам (кислотные основные или солевые растворы) и атмосферным воздействиям (аб-разивный износ твердыми частицами в воздухе иили в осадках ультрафиолетовое излучение) Кроме того важное значение для оценки эффективности разработанного покрытия имеет механическая прочность по отно-шению к циклическому образованию и удалению льда (laquoмягкомуraquo когда лед тает из-за естественного или ис-кусственного нагрева или соскальзывает под действием ветра или силы тяжести и laquoжесткомуraquo когда лед меха-нически снимается с поверхности)

Методы оценки антиобледенительных покрытий В докладе будет рассмотрен ряд методик наиболее ча-сто используемых в современной литературе для оценки стойкости разрабатываемых антиобледенительных супергидрофобных покрытий

Поскольку пассивная защита от обледенения для супергидрофобных поверхностей в значительной степени опирается на водоотталкивающие свойства поверхности любой фактор приводящий к ухудшению супергид-рофобного состояния поверхности одновременно снижает ее противообледенительную эффективность По-верхности предназначенные для защиты от обледенения неизбежно будут подвергаться воздействию жидких водных сред (атмосферные осадки конденсация росы и тп) Поэтому в первую очередь будут рассмотрены методы оценки стойкости покрытий к воздействию жидких водных сред Вторая группа методов будет посвя-щена оценке стойкости покрытий к laquoневоднымraquo атмосферным воздействиям (пыльные бури ультрафиолетовое излучение) Наконец будут проанализированы методы испытаний покрытий в условиях периодического обра-зования и удаления различных видов гололедно-изморозевых отложений

Работа выполняется в рамках Программы фундаментальных научных исследований Президиума Российской

академии наук П55 laquoАрктика ndash научные основы новых технологий освоения сохранения и развитияraquo

Испытание материалов и устройств в условиях холодного климата 59

ОСОБЕННОСТИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ СТАЛЕБЕТОННЫХ СТОЕК ПРИ ДЕФОРМАЦИИ СЖАТИЕМ МЕТОД КОРРЕЛЯЦИИ

ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

АИ Потекаев1 АС Пляскин2 АА Клопотов 12 БО Кашко2 АМ Устинов2 1Томский государственный архитектурно-строительный университет


PECULIARITIES OF STRESSED-DEFORMED STATES OF STEEL CONCRETE PILLARS DURING COMPRESSION THE METHOD IMAGE CORRELATION

AI Potekaev1 AS Plyaskin 2 AA Klopotov12 B O Kashko2 AM Ustinov2 1Tomsk State University of Architecture and Building


E-mail plyaskinandreimailru

В настоящее время становятся актуальными исследования по созданию новых комплексных конструкций в которых все компоненты будут работать совместно и более рационально В рамках этого подхода перспектив-ным является сталебетон Это связано с тем что сталебетонные конструкции обладают очень важным свой-ством в предельном состоянии не теряют несущую способность мгновенно а еще длительное время способны выдерживать значительную нагрузку Два фактора которые в основном оказывают существенное влияние на повышенную несущую способность обусловлены наличием бетонного ядра и стальной обшивки У каждого элемента конструкции своя функция Бетонное ядро предохраняет обойму от потери устойчивости Наличие обшивки приводит к эффекту обжатия При использовании сталебетонных колонн в конструкциях зданий необ-ходимы данные об их прочностных свойствах и особенностях их поведения под нагрузкой

Цель данной работы представить результаты исследований in situ на мезо- и макромасштабном уровнях ме-тодом корреляции цифровых изображений эволюцию полей деформаций в сталебетонных стойках

Сталебетонная стойка была изготовлена с использованием стальной обоймы высотой 1 м В качестве обой-мы применялась электросварная прямошовная труба диаметром 102 мм с толщиной стенки 3 мм Труба запол-нялась мелкозернистым тяжёлым бетоном с соотношением компонентов по массе 235155 це-мент песок отсев фракции 5 мм при водоцементном отношении WC = 046 Средняя прочность бетона на мо-мент испытания составила 271 МПа

Испытания проведены при продольном сжатии на гидравлическом прессе UTM-4500 со скоростью дефор-мирования 2 ммс Нагрузка задавалась поэтапно с шагом 60 кН После достижения заданного уровня сжимаю-

щей силы производилась выдержка в течение 5 минут затем стойка нагружалась до следующего заданного значения

Для определения эволюции распределения относительных и абсолютных деформаций использовалась стереоскопическая из-мерительная система VIC-3D [1] В процессе испытаний при по-мощи программы VicSnap проводились синхронные записи спекл-картин с поверхности стоек при помощи двух фотокамер Затем массив изображений покадрово обрабатывался программой Vic-3D В результате были вычислены для каждой анализируе-мой точки геометрические параметры поверхности (координаты X Y и Z) определены относительные деформации (εxx ndash по оси X εyy ndash по оси Y и εzz ndash по оси Z) в локальных местах на поверхности исследуемой стойки Результаты этих исследований представле-ны на рис 1 Видно что в центральной области стойки происхо-дит ее значительный изгиб и в этой же области локальные очаги деформации располагаются слоями

Список литературы

1 Устинов АМ Клопотов АА Потекаев АИ Абзаев ЮА Плевков ВС Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния поверхностных слоев углепластика при осевом растяжении методом корреляции цифровых изображений Известия Алтайского государственного университета 2018 1 С58-69

Рис 1 Трехмерное распределение верти-кальных относительных деформаций на по-

верхности сталебетонной стойки при нагрузке Р = 524 кН


ВОЗДУШНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

СМ Губанов12

АЮ Крайнов2

1ООО laquoAPAKANDraquo 2Национальный исследовательский Томский государственный университет

AIR REFRIGERATING MACHINE FOR TESTING MATERIALS AT LOW TEMPERATURES

SM Gubanov12

AYu Krainov2

1 ООО laquoAPAKANDraquo 2National Research Tomsk State University

E-mail akrainovftftsuru

Прочностные характеристики конструкционных материалов вязкость и другие свойства жидкостей и горю-

че-смазочных материалов зависят от температуры Для использования материалов и изделий из них в условиях низких температур характерных для климатических условий Арктики необходимо испытание материалов и изделий в соответствующих условиях Для создания низких температур в лабораторных условиях необходима разработка специального лабораторного оборудования и устройств

Для охлаждения используемых в технологии разделения изотопов урана емкостей для десублимации гекса-фторида урана была разработана и изготовлена воздушная холодильная машина ВХМ ndash 05406 [1 2] ВХМ ndash 05406 реализована на базе турбодетандерного агрегата мощностью от 45 до 55 кВт с рабочим давлением на входе 07 МПа

Принципиальная технологическая схема воздушно-холодильной машины ВХМ ndash 05406 представлена на рисунке 1 Сжатый воздух осушенный до точки росы 203 K с температурой Т=293 K поступает в рекуператив-

ный теплообменник 1 в котором за счет теплообмена с отходящим от потребителя воздухом охлаждается до температуры Т=233 K и поступает в турбодетан-дер 2 В турбодетандере 2 сжатый воздух расширяет-ся и охлаждается до температуры Т=173 K с отдачей работы после чего поступает на охлаждение потре-бителей и далее на охлаждение прямого потока в теплообменник 1 Работа расширения отводится в масленом тормозе 3 где масло нагревается Нагретое масло охлаждается в теплообменнике 4 и возвраща-ется в маслосистему 5 Характеристики ВХМndash05406 приведены в таблице

Для подготовки воздуха (очистки воздуха от Н2О и CO2) используется специальная установка с опре-деленным соотношением специальных марок цеоли-та и сорбирующего влагу вещества [3]

Воздушная холодильная машина ВХМndash05406 позволяет получить температуру воздуха минус 80оС В форсированном режиме работы ВХМ может быть достигнута температура воздуха минус 140оС

Характеристики ВХМ позволяют обеспечить термостатирование лабораторного бокса для испы-тания материалов и оборудования при сверхнизких температурах с установкой заданной величины тем-пературы

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания

99625201789

Список литературы 1 Губанов СМ Крайнов АЮ Патент на полезную модель 148542 laquoВоздушно холодильная машинаraquo Опубл 10112014г 2 Губанов СМ Удут ВМ Стулов ВЛ Патент 97784 Промышленный образец laquoВоздушная холодильная машинаraquo Регистрация

17062016г 3 Губанов СМ Крайнов АЮ Патент на полезную модель 152946 laquoОчиститель воздуха турбодетандерной холодильной машиныraquo

Регистрация 0106 2015г

Рис 1 Принципиальная технологическая схема воздушно-

холодильной машины ВХМndash05406

Расход м3час 2500Температура воздуха K 190Количество вырабатываемого установкой холода ккалчас

21496

Холодильный коэффициент 089Энергетические затраты кВтчас 281


ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ДЛЯ АРКТИКИ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

ААПак1 РНСухорукова1 АИНиколаев1 1Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им ИВТананаева

Федерального исследовательского центра laquoКольский научный центрraquo Российской академии наук

ENHANCEMENT OF ENERGY EFFICIENCY OF BUILDING ENVELOPES FOR THE ARCTIC AND QUALITY CONTROL OF BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

AA Pak1 RN Sukhorukova1 AI Nikolaev 1 1Tananaev Institute of Chemistry ndash Subdivision

of the Federal Research Center laquoKola Science Center of the Russian Academy of Sciencesraquo

E-mail suhorukovachemykolascnetru

Кольский полуостров располагающийся в Арктической зоне Российской Федерации обладает несметными

богатствами природного минерального и металлургического сырья Действующие горнодобывающие метал-лургические и обогатительные предприятия выпускают важнейшие и необходимые народному хозяйству про-дукты и материалы Производственная деятельность этих предприятий неизбежно сопровождается образовани-ем колоссальных объемов техногенных отходов наносящих огромный экологический ущерб окружающей сре-де Объемы этих отходов с каждым годом все более увеличиваются в связи с расширением производственной деятельности предприятий ухудшением горно-геологической обстановки месторождений природных ископае-мых недостаточным вниманием вопросам утилизации побочных продуктов и промышленных отходов

Российская Федерация все еще отстает от многих ведущих стран в вопросах энергосбережения затрачивае-мых на отопление зданий и сооружений Объясняется такое положение тем что Россия являясь одним из ос-новных поставщиков топливно-энергетических ресурсов в мире все еще относится к их расходованию крайне неэкономно ввиду их изобилия и отсутствия стимулов бережливости В связи с введением действие СНиП 23-03-2003 laquoТепловая защита зданийraquo и ужесточением нормативных требований по теплозащите зданий необхо-димы энергоэффективные материалы с улучшенными теплозащитными свойствами В результате выполненных исследований в ИХТРЭМС КНЦ РАН разработана технология и изучены физико-механические свойства нового композиционного стенового и теплоизоляционного материала на основе газобетона и пенополистирола новиз-на которого подтверждена патентами РФ на изобретение Сущность новой технологии состоит в послойной укладке в форму газобетонной смеси и невспененного или частично вспененного полистирола закрытия формы крышкой установки формы в пропарочную камеру и последующей тепловлажностной обработки бетона мето-дом пропаривания Во время пропаривания происходят в разной последовательности без внешнего воздей-ствия в результате протекающих физико-химических процессов четыре технологические операции вспучива-ние газобетонной смеси вспенивание полистирола окончательное формообразование изделия с бесшовным соединением конструктивных слоев друг с другом ускорение твердение газобетона Испытания показали что по сравнению с традиционным газобетоном у полученного материала в 15-25 раза меньше капиллярный под-сос и водопоглощение в 13-15 раза выше прочностные показатели в 13-17 раза меньше теплопроводжность выше морозостойкость на одну-две марки

В АЗРФ с ее суровыми климатическими условиями предъявляются повышенные требования к надежности безопасности и долговечности строительных материалов зданий и сооружений Необходим регулярный кон-троль качества на всех этапах строительства начиная от исходных сырьевых материалов природного и техно-генного происхождения соблюдения правил выполнения строительно-монтажных работ последующего мони-торинга физического состояния построенных и эксплуатируемых зданий и сооружений Контроль качества строительных материалов и натурные испытания объектов должны производиться специализированными ис-пытательными центрами и лабораториями аккредитованными или аттестованными федеральными органами Созданный в 1997 г в составе ИХТРЭМС КНЦ РАН Кольский испытательный центр строительных материалов и изделий осуществляет постоянный контроль качества строительных материалов и мониторинг состояния кон-струкций зданий и сооружений Мурманской области При обследовании зданий и сооружений большая часть исследований связана с определением прочности бетона в конструкциях неразрушающими методами Выполнен анализ известных методов неразрушающего контроля прочности бетона и сделан вывод что наиболее досто-верные результаты достигаются методом отрыва со скалыванием

62 Экологические факторы освоения Арктики и Сибири

МЕХАНИЗМ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАЖИГАНИЯ ГЕЛЕОБРАЗНЫХ ТОПЛИВ НА ОСНОВЕ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ НЕФТЯНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

ДО Глушков


MECHANISM AND CHARACTERISTICS OF THE IGNITION OF GEL FUELS BASED ON THE COMBUSTIBLE LIQUIDS OF PETROLEUM ORIGIN

DO Glushkov


E-mail dmitriyogtpuru

Перспективы освоения территорий Крайнего Севера связаны с решением группы задач в рамках тематики охраны окружающей среды Наиболее опасное влияние на экологическую обстановку среди большого разнооб-разия источников загрязнения оказывают промышленные отходы Как правило объемы производства таких отходов достаточно высоки поэтому необходима разработка эффективных способов их переработки или сни-жения уровня их опасного воздействия на окружающую среду до предельно допустимых значений

Среди типичных отходов промышленного производства наибольшую опасность для окружающей среды представляют жидкие отходы особенно нефтяного происхождения (отработанные масла отходы нефтедобычи и нефтепереработки) Такие отходы кроме негативного влияния на экосистему характеризуются высокой по-жарной опасностью Лёгкие фракции нефтепродуктов оказывают токсичное действие на живые организмы и растения Следствием загрязнения является деградация растительных покровов возрастает опасность попада-ния токсичных компонентов нефтепродуктов в водоемы в том числе в пласты подземных вод питьевого назна-чения Загрязнения такого рода носят долгосрочный характер а рекультивация и устранение последствий яв-ляются дорогостоящими В настоящее время для утилизации жидких горючих отходов используются техноло-гии тепловой десорбции полного гидрирования приготовления органоводоугольных топлив Реализация таких технологий экономически эффективна на территории крупных промышленных центров с развитой инфраструк-турой а их применение на отдаленных объектах (например месторождениях полезных ископаемых) или при относительно малых объемах производства отходов нецелесообразно В связи с этим актуальной задачей явля-ется разработка методов эффективной утилизации жидких горючих отходов на месте их образования в том числе на территориях с экстремальными климатическими условиями ndash Арктики и Антарктики

Одним из перспективных направлений решения этой проблемы является приготовление гелеобразных топ-лив (рис 1) на основе горючих жидкостей Такие топлива имеют пре-имущества по сравнению с исходными горючими жидкостями из-за меньшей пожарной опасности простоты и удобства их транспорти-ровки и хранения возможности сжигания в стандартных слоевых топ-ках котлов низкой зольности

Как правило для получения гелей в состав исходных жидкостей вводят загуститель В качестве такого компонента при приготовлении гелеобразных топлив на основе горючих жидкостей нефтяного проис-хождения могут быть использованы полимерные композиции напри-мер водные растворы поливинилового спирта [1] Цикл заморажива-

ния оттаивания таких растворов ведет к формированию упругих криогелей температура плавления которых превышает 50 degC Путем введения в исходный водный раствор ПВС горючей жидкости могут быть получены масляные эмульсии которые после замораживания и оттаивания примут гелеобразное состояние и будут яв-ляться маслонаполненными криогелями [1] Мелкодисперсные капли масла удерживаются в полимерной мат-рице В отличие от исходного состояния горючая жидкость не испаряется со свободной поверхности образцов криогелей что снижает ее пожарную и экологическую опасность По сравнению с горючими жидкостями свой-ства и характеристики гелеобразных топлив на их основе закономерности зажигания и горения достаточно су-щественно отличаются Поэтому в рамках данной работы выполнено исследование [2] физико-механических характеристик топливных пеллет на основе маслонаполненных криогелей механизма и характеристик зажига-ния группы топливных составов в неподвижной высокотемпературной среде окислителя в том числе при начальных температурах топливных образцов от минус 85 degC до 25 degC Для гелеобразных топлив в отличие от горючих жидкостей характерны большая длительность индукционного периода вследствие протекания эндо-термического процесса плавления топлива на начальном этапе прогрева образца а также последующее диспер-гирование капель расплавленного топлива при протекании микровзрывов из-за многокомпонентной структуры состава что оказывает положительный эффект на развитие последующего горения


Список литературы 1 Манжай ВН Фуфаева МС Изготовление криогелей на основе поливинилового спирта как способ рациональной утилизации отработан-

ных масел Химия и технология топлив и масел 2015 5 С 38ndash41 2 Vershinina KY Glushkov DO Nigay AG Yanovsky VA Yashutina OS Oil-filled cryogels New approach for storage and utilization of

liquid combustible wastes Industrial and Engineering Chemistry Research 2019 Vol 58 No 16 P 6830ndash6840

Рис 1 Внешний вид образцов

гелеобразного топлива

Экологические факторы освоения Арктики и Сибири 63

ПРОБЛЕМЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ

ЮС Глязнецова ИН Зуева СХ Лифшиц ОН Чалая НИ Попова

Институт проблем нефти и газа СО РАН

PROBLEMS OF REMEDIATION OF OIL-CONTAMINATED AREAS IN THE ARCTIC

Yu S Glyaznetsova I N Zueva S Kh Lifshits O N Chalaya N I Popova

Institute of Oil and Gas Problems Siberian Branch of the RAS

E-mail gchlabipngysnru

Состояние окружающей среды Арктической зоны Российской Федерации до сих пор остается фрагментарно

изученным и вызывает нарастающую озабоченность в связи с образованием laquoгорячих точекraquo в которых мас-штабы деградации естественных экосистем достигли опасных значений а уровни загрязнения существенно превышают допустимые нормы [1] Наиболее опасным источником загрязнения является транспортировка нефти и нефтепродуктов Ликвидация нефтяного разлива на Арктическом шельфе осложнена прежде всего из-за удаленности поисковых и спасательных служб и слабо развитой инфраструктуры Международный опыт мероприятий по ликвидации последствий разливов показывает что в арктических условиях только 10ndash15 нефти удается собрать и утилизировать [1] Как показывает опыт освоение ресурсов арктического шельфа должно сопровождаться опережающим изучением экологического состояния прибрежно-шельфовой зоны вы-явлением laquoгорячих точекraquo с высоким уровнем нефтезагрязнения и разработкой эффективных и экологичных способов восстановления нарушенных земель

В Якутии нефть и нефтепродукты доставляются в арктические районы по рекам по берегам которых распо-ложены нефтебазы относящиеся к категории объектов с высокой техногенной нагрузкой поскольку в резуль-тате их эксплуатации происходит загрязнение объектов окружающей среды Территории нефтебаз как правило характеризуются чрезвычайно высоким уровнем загрязнения и его неравномерностью что обусловлено харак-тером распределения различных (по объемам интенсивности срокам возникновения и продолжительности) хронических и аварийных утечек разнообразных по составу нефтепродуктов Основным факторами трансфор-мации нефтяных углеводородов в условиях Арктики являются температурный режим уровень залегания мно-голетнемерзлых пород содержание органического вещества биологическая активность почв условия аэрации

В рамках настоящей работы проведены геохимические исследования по оценке состояния почв на терри-тории нефтебазы расположенной в Арктической зоне Якутии Эти данные необходимы для разработки оптимальных рекомен-даций по рекультивации нарушенных земель выбора методов очистки Представлены результаты применения метода биоло-гической очистки почв Было установлено что в процессе мик-робиологической деструкции под действием биопрепарата за 3 месяца в почве уменьшилось остаточное содержание нефти сте-пень деструкции составила 57 Установлены изменения в со-ставе алкановых углеводородов что видно по перераспределе-нию их гомологов (рис1) В результате уменьшилось количе-ство н-алканов а в их составе относительно низкомолекулярных гомологов Содержание изопреноидов увеличилось в 13 раза В 2 раза увеличилось соотношение (Pr+Ph)(нС17+ нС18) которое многими исследователями используется как коэффициент мик-робиологической деградации Установленное увеличение данно-го коэффициента в ряду нефть rarr исходное загрязнениеrarr через 3 месяца после биологической очистки свидетельствует о де-струкции наименее устойчивых к биодеградации н-алканов С17 и С18 и относительном накоплении более устойчивых изопренои-дов пристана и фитана (Pr и Ph) Полученный опыт по биологи-ческой очистке нефтезагрязненных почв на территории нефтеба-зы может быть использован при проведении восстановительных работ на других территориях арктической зоны

Работа выполнена в рамках гранта Российского фонда фун-даментальных исследований 18-45-140009 р_а

Список литературы 1 Диагностический анализ состояния окружающей среды арктической зоны Российской Федерации (расширенное резюме) [под ред Мор-

гунова БА] 2011 ndash М Научн Мир 124 с

Рис 1 Масс-хроматограммы насыщенных углеводородов исходной пробы (1) через 3

месяца после биологической очистки (2)


ТРАНСФОРМАЦИЯ АРКТИЧЕСКИХ ЭКОСИСТЕМ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

СБ Селянина ТИ Пономарева ГВ Михайлова ЕЮ Чуракова ИН Зубов ОН Ярыгина ФБГУН Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики

им академика НПЛаверова РАН Архангельск Россия

TRANSFORMATION OF ARCTIC ECOSYSTEMS UNDER IMPACT OF OPEN-PIT EXTRACTION OF MINERAL RESOURCES

SB Selyanina TI Ponomareva GV Mikhailova EYu Churakova IN Zubov ON Yarygina

N Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research Russian Academy of Science (FCIArctic RAS) Arkhangelsk Russia

E-mail guminfciarcticru

В Арктической зоне РФ активно развивается добыча полезных ископаемых В частности в Архангельской алмазоносной провинции ведется промышленная разработка месторождений алмазов открытым карьерным способом ПАО laquoСевералмазraquo в зоне непосредственного воздействия предприятия осуществляет регулярный экологический мониторинг тогда как последствия для нижнего течения реки Зимней Золотицы (нерестовой для семги и другой рыбы а также основного источника воды для местного населения) практически не исследованы

Для понимания возможных путей воздействия ГОКа на природные комплексы вне зоны официального вли-яния были проведены комплексные исследования флоры водно-болотных угодий физико-химических пара-метров торфяных залежей болот водосбора р Зимней Золотицы дополненные лабораторным моделированием поступления сапонит-содержащей суспензии в водоток как непосредственно так и через поля фильтрации (олиготрофные болота) Основным объектом флористических исследований стали настоящие водные растения которые могут служить достоверным индикатором изменений состояния водных объектов В торфяных залежах олиготрофных болот водостбора р Зимняя Золотица исследовали динамику изменения физико-химических по-казателей активной кислотности окислительно-восстановительного потенциала общей минерализации и сте-пени разложения Ретроспективный анализ изменений произошедших за период промышленной разработки карьера выполнен на основе данных социальных опросов местного населения с применением адаптированных методологических подходов и инструментария

В результате исследований зафиксированы изменения в составе настоящих водных сосудистых растений характерных для нижнего течения р Зимней Золотицы Их разнообразие в сравнении с наблюдениями 1969-1970 г увеличилось до 18 видов в 2018 г Впервые отмечены 4 вида настоящих водных сосудистых растений Наибольшие опасения в связи с вселением новых видов вызывает появление Elodea canadensis образующей на отдельных участках плотные заросли и способной вытеснять аборигенные виды водных макрофитов Следует отметить что для Европейской равнины места ее находки в обследованном районе расположены севернее всех ранее упоминаемых

В восприятии местного населения изменения в состоянии природных комплексов р Зимней Золотицы со-стоят прежде всего в обмелении реки и снижении уровня грунтовых вод изменении характера грунтов в ниж-нем течении реки изменении сроков ледостава и ледохода За последние семь лет замечены три случая когда вода приобретала выраженное красно-розовое окрашивание характерное для содержащих сапонит кимберли-товых пород Архангельской алмазоносной провинции при том что деревни Верхняя и Нижняя Золотица уда-лены на 100-120 км по течению от горно-обогатительного комбината

Лабораторное моделирование поступления сапонит-содержащей суспензии как непосредственно в водоток так и через поля фильтрации (через верхний слой торфа верховых сфагновых болот) демонстрирует раскисля-ющее действие сапонитов и высокую буферную способность торфа Полученные данные свидетельствуют с большой долей вероятности об образовании межмолекулярных ассоциатов минерала с гуминовыми вещества-ми что способствует переносу частиц сапонита на большие расстояния от предприятия вплоть до низовий р Зимней Золотицы их аккумуляции в донных отложениях и наилках а также пролонгированому характеру десорбции минеральных веществ Это в свою очередь создает благоприятные условия для интродукции E canadensis

Полученные данные важны как для понимания происходящих изменений так и для планирования рекульти-вационных мероприятий

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках темы АААА-А18-118012390224-1 и РФФИ ( 18-05-60151 laquoВлияние алмазодобывающей деятельности на состояние биогеоце-нозов Арктической зоны РФ (на примере Европейского Севера)raquo)


СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА РАЗЛИЧНЫХ ОБРАЗЦОВ ЛИГНИНОВ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Соколова ИВ1 Чайковская ОН

1 Кудлацкая АА

1 Селянина СБ

2

1Национальный исследовательский Томский государственный университет 2ФГБУН ФИЦКИА РАН

SPECTRAL-LUMINESCENT PROPERTIES OF VARIOUS SAMPLES OF LIGNINS OF THE ARKHANGELSK REGION

Sokolova IV1 Tchaikovskaya ON

1 Kudlatskaia AA

1 Selyanina SB

2

1National Research Tomsk State University 2Federal Scientific Research Centrum for Complex Learning of the Arctic RAS

E-mail sokolovaphystsuru

В настоящее время развиваются исследования в области создания новых технологий переработки расти-

тельного сырья с использованием современных физико-химических методов [1 2] Исследования различных путей превращения лигнина весьма актуальны и важны с практической точки зрения Однако лигнин - один из наиболее сложных для изучения объектов так как является полифункциональным сетчатым полимером нерегу-лярного строения и содержит различные функциональные группы (гидроксильные метоксильные карбониль-ные карбоксильные и др) [3] Обращает на себя внимание высокое содержание метоксильных групп чем объ-ясняется низкая гидрофильность лигнина В свободном состоянии присутствует до 10 гидроксильных групп имеются также карбоксильные группы примерно одна группа на каждые 40 атомов углерода

Сложные и глубоко идущие превращения лигнина сочетающие в себе деструктивные и конденсационные процессы приводят к постепенной трансформации его химической структуры в гуминовые вещества Устойчи-вость части лигноуглеводных связей к гидролитическим воздействиям способствует образованию не только каркасной но и периферической части гуминовых кислот образующейся из полиозных фрагментов В настоя-щее время в литературе отсутствует однозначное определение лигнина как химического соединения [1] что существенно затрудняет изучение его свойств

Методы УФ-спектроскопии и флуоресценции являются перспективными методами для изучения свойств лигнина и его производных

Целью работы являлось изучение спектров поглощения и флуоресценции образцов лигнинов отобранных в Архангельской области образец 1 - лигносульфонат выделенный из производственных щелоков ОАО laquoСо-ликамскбумпромraquo методом упаривания под вакуумом образец 2 - сульфатный лигнин полученный суль-фатной варкой в лабораторных условиях по типовому режиму обессмоленного образца древесины ели образец 3 - щелочной экстракт гидролизного лигнина отобранный на промотвале Онежского гидролизного завода и полученный экстракцией образца гидролизного лигнина 01 н р-ром NaOH с гидромодулем 150 при комнатной температуре в течение 24 часов

Спектры поглощения и флуоресценции регистрировали на спектрофлуориметре СМ2203 (фирма laquoSolarraquo Беларусь) Длина оптического пути кюветы в случае измерения поглощения составляла 10 мм флуоресценции 2 мм Спектры поглощения регистрировали в обычном режиме в интервале 200-500 нм Спектры флуоресцен-ции регистрировали также в обычном режиме в интервале 330-650 нм Ширина щелей монохроматора состав-ляла 5 мм Полученные спектральные данные обрабатывали с помощью пакета программ OriginLab

При изучении образцов было обнаружено что их спектры поглощения лежат в интервале длин волн от 220 до 540 нм а флуоресценции - в интервале длин волн от 300 до 650 нм Наиболее интенсивным поглощением обладает образец 2 Образец 1 - лигносульфонат обнаруживает наиболее интенсивную флуоресценцию по сравнению с другими образцами а флуоресценция образца 2 напротив наиболее слабая

Обнаружена зависимость спектров флуоресценции исследованных образцов от длины волны возбуждения флуоресценции Каждый изученный образец лигнинов имеет свои спектральные характерные особенности обусловленные сложностью строения изучаемых объектов Проведено также сравнение спектров лигнинов со спектрами поглощения и флуоресценции гуминовых кислот полученных из торфа Иласского болотного масси-ва (месторождение Брусовица)

Результаты были получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России проект 46027201789 и при поддержке гранта РФФИ 18-05-60151

Список литературы 1 Худошин АГ Превращения и реакционная способность лигнина при озонировании в водной среде АГ Худошин АН Митрофанова

ВВ Лунин Журн физ химии 2012 Т 86 3 С 429-434 2 Дудкин ДВ Химические превращения лигнина торфа подвергнутого сонолизу в водно-щелочных средах ДВ Дудкин АС Змановская

Химия уст разв 2016 Т 24 С 23-27 3 Физическая химия лигнина Под ред КГ Боголицина и ВВ Лунина М Академкнига 2010 459 с

Научное издание

МАТЕРИАЛЫ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКА ДЛЯ ОСВОЕНИЯ АРКТИКИ И СИБИРИ

Сборник тезисов III международной конференции 25-28 сентября 2019 года г Томск

Издано в авторской редакции

Размещено на сайте httparctic-siberiatsuru

Издательство Томского государственного университета 2019 г

Пустая страница

Титул



ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПОРОШКА НИКЕЛИДА ТИТАНА НА СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ





THE EFFECT OF MECHANICAL TREATMENT OF TiNi POWDER ON STRUCTURE AND PHASE COMPOSITION

EV Abdulmenova23

SN Kulkov123




Создание новых материалов является актуальной задачей для развития техники и технологий применяемых

в Сибири и Арктике Известно что в результате механической активации могут образоваться различные равновесные и неравно-

весные фазы в том числе пересыщенные твердые растворы метастабильные кристаллические квазикристалли-ческие и аморфные фазы наноструктуры Кроме того механическая активация позволяет существенно активи-ровать химические реакции например при создании материалов для хранения водорода Примером такой си-стемы является TiNi который как правило имеет сложное фазовое содержание состоящее из TiNi (B2) (B19rsquo) Ti2Ni (E93) и TiNi3 (D024) и изучение эволюцию структуры фазового состава после механической активации многокомпонентных смесей достаточно актуальный вопрос

Цель работы ndash изучить влияние механической активации порошка Ti-Ni вблизи эквиатомного состава на структуру и фазовый состав

Механическая активация проводилась в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице в течение различного времени (5 - 300 секунд) действующая нагрузка в планетарной мельнице составляла 60g

Показано что средний размер частиц измеренный методом сканирующей электронной микроскопии изме-няется немонотонно происходит уменьшение размера частиц с 111 до 78 мкм после 30 с механической акти-вации затем происходит увеличение размера частиц до 332 мкм после 300 с обработки Средний размер ча-стиц измеренный методом лазерной дифракции уменьшается с 80 до 05 мкм а средний размер частиц изме-ренный методом БЭТ существенно не изменяется (39 мкм - 17 мкм)

Установлено что механическая активация приводит к уменьшению содержания кристаллических фаз со 100 до 45 а содержание квазиаморфной фазы соответственно увеличивается Ширина всех пиков после механической обработки значительно увеличивается что может соответствовать согласно литературным дан-ным увеличению плотности дефектов в кристаллической решетке

Параметры решётки всех фаз изменяются не более чем на 08 в результате обработки Размер области ко-герентного рассеяния (ОКР) частиц уменьшается от 43 нм до 5 нм Поскольку размер ОКР значительно меньше среднего размера частиц измеренного методами лазерной дифракции и БЭТ то частицы порошка состоят из нескольких кристаллитов количество которых увеличивается в среднем от 5times104 до 13times106 с увеличение вре-мени механической обработки

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 19-38-90196 Аспиранты








EV Abdulmenova23

SN Kulkov123

















1




1 Medvedev RO

1













a=6669 Aring b=7059 c=4405 Aring 25000 35587 02150 9622 0186 222 020 32700 27362 02150 7870 0383 400 210 35800 25060 02150 2674 0130 420 222 35800 25060 02150 2674 0130 420 210 42100 21445 02150 2872 0140 521 131 55900 16434 02150 12773 0621 622 131 62400 14869 02150 6124 0298 721 122 82100 11729 02150 9267 0451 781 150 88500 11038 02150 12706 0618 844 250








1 ЕБ Модин

2





1 Evgeny B Modin

2


















1





2 SA Klevtsov

3 SA Ilyichev

1












































АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HV (50 гр)

АМг5

HV (50 гр)








12




1 AA Okhlopkova

12


E-mail gtvapmailru















































E-mail glvplistru
















2 ND Razomasov

2
































1




1 A N Ivanov

1 S A Sleptsova

1


















а б






1 G Gerstein

2 HJ Maier

2




1 EI Yanushonite

1 YI Chumlyakov

1 G Gerstein

2 HJ Maier

2


















E-mail kazminatpuru





22

о

(1)


222

о

(2)






















АМг5 205 58 69 263АМг5 + 01 С 225 53 51 263

АМг5 + 025 С 186 60 66 263










3 Жидик ЮС




1





2 Irgashev RA

3 Zhidik YuS


1


1



E-mail vkozikmailru










1




1 Vasilyeva Yu Z

1


E-mail ayapaktpuru










Vol 544(7648) ndash P 80-83









E-mail onmmailtsuru

























































E-mail mav39mailru


















E-mail mav39mailru










































Vol 712 - P 182-187




















352 ба






































E-mailSabltatmailru


















а) б)










Смолин АЮ12





Smolin AYu12

Eremina GM12

Korostelev SYu1

















Sokolova MD











ОВ Фомина


E-mail oknircrismru



























1



LK Altunina1 2


1 LA Stasyeva

1


E-mail alkipctscru
















ADSORBENTS














Dпор нм




Al2O3 + 127 CaCl2

182plusmn18 027 59

Al2O3 + 138 CaCl2

144plusmn15 021 59

Al2O3 + 155 CaCl2

96plusmn10 015 64



























2 Скутин АА


2





2 Skutin AA

2 Sobotuk DI

2






















ТП 5199 -19 590 311 99 ВУ 1014 -17 653 286 61











С 32-36







1


PAPER TITLE



1 Sergey V Rikkonen

1

















1











1














1 Nebogina NA

1 Volkova GI12










1 38 414 42 563 101 322 2 43 453 49 615 125 407 3 58 685 75 810 280 649




































































19-48-703025







12




12


E-mail johnipctscru

















1




1 Amelichkin IV

1











ния Aq 1 25 25 8 487 2042 5 15 8 435 1893 5 25 8 409 1304 15 5 9 330 1475 25 5 9 357 126

























19-48-703025






















1




1 Amelichkin IV

1


















аммония



ЛМ Баишева



LM Baisheva













Майя






1





















Yu A Tarasenko1









(a)

(b)

(c)




ФГВ 2016 Т52 1 C51 ndash 59










































SM Gubanov12

AYu Krainov2












99625201789







21496
















ДО Глушков



DO Glushkov



















































2




1 Kudlatskaia AA

1 Selyanina SB

2






















Титул

Page 1









EV Abdulmenova23

SN Kulkov123

















1




1 Medvedev RO

1













a=6669 Aring b=7059 c=4405 Aring 25000 35587 02150 9622 0186 222 020 32700 27362 02150 7870 0383 400 210 35800 25060 02150 2674 0130 420 222 35800 25060 02150 2674 0130 420 210 42100 21445 02150 2872 0140 521 131 55900 16434 02150 12773 0621 622 131 62400 14869 02150 6124 0298 721 122 82100 11729 02150 9267 0451 781 150 88500 11038 02150 12706 0618 844 250








1 ЕБ Модин

2





1 Evgeny B Modin

2


















1





2 SA Klevtsov

3 SA Ilyichev

1












































АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HV (50 гр)

АМг5

HV (50 гр)








12




1 AA Okhlopkova

12


E-mail gtvapmailru















































E-mail glvplistru
















2 ND Razomasov

2
































1




1 A N Ivanov

1 S A Sleptsova

1


















а б






1 G Gerstein

2 HJ Maier

2




1 EI Yanushonite

1 YI Chumlyakov

1 G Gerstein

2 HJ Maier

2


















E-mail kazminatpuru





22

о

(1)


222

о

(2)






















АМг5 205 58 69 263АМг5 + 01 С 225 53 51 263

АМг5 + 025 С 186 60 66 263










3 Жидик ЮС




1





2 Irgashev RA

3 Zhidik YuS


1


1



E-mail vkozikmailru










1




1 Vasilyeva Yu Z

1


E-mail ayapaktpuru










Vol 544(7648) ndash P 80-83









E-mail onmmailtsuru

























































E-mail mav39mailru


















E-mail mav39mailru










































Vol 712 - P 182-187




















352 ба






































E-mailSabltatmailru


















а) б)










Смолин АЮ12





Smolin AYu12

Eremina GM12

Korostelev SYu1

















Sokolova MD











ОВ Фомина


E-mail oknircrismru



























1



LK Altunina1 2


1 LA Stasyeva

1


E-mail alkipctscru
















ADSORBENTS














Dпор нм




Al2O3 + 127 CaCl2

182plusmn18 027 59

Al2O3 + 138 CaCl2

144plusmn15 021 59

Al2O3 + 155 CaCl2

96plusmn10 015 64



























2 Скутин АА


2





2 Skutin AA

2 Sobotuk DI

2






















ТП 5199 -19 590 311 99 ВУ 1014 -17 653 286 61











С 32-36







1


PAPER TITLE



1 Sergey V Rikkonen

1

















1











1














1 Nebogina NA

1 Volkova GI12










1 38 414 42 563 101 322 2 43 453 49 615 125 407 3 58 685 75 810 280 649




































































19-48-703025







12




12


E-mail johnipctscru

















1




1 Amelichkin IV

1











ния Aq 1 25 25 8 487 2042 5 15 8 435 1893 5 25 8 409 1304 15 5 9 330 1475 25 5 9 357 126

























19-48-703025






















1




1 Amelichkin IV

1


















аммония



ЛМ Баишева



LM Baisheva













Майя






1





















Yu A Tarasenko1









(a)

(b)

(c)




ФГВ 2016 Т52 1 C51 ndash 59










































SM Gubanov12

AYu Krainov2












99625201789







21496
















ДО Глушков



DO Glushkov



















































2




1 Kudlatskaia AA

1 Selyanina SB

2






















Титул

Page 1






1




1 Medvedev RO

1













a=6669 Aring b=7059 c=4405 Aring 25000 35587 02150 9622 0186 222 020 32700 27362 02150 7870 0383 400 210 35800 25060 02150 2674 0130 420 222 35800 25060 02150 2674 0130 420 210 42100 21445 02150 2872 0140 521 131 55900 16434 02150 12773 0621 622 131 62400 14869 02150 6124 0298 721 122 82100 11729 02150 9267 0451 781 150 88500 11038 02150 12706 0618 844 250








1 ЕБ Модин

2





1 Evgeny B Modin

2


















1





2 SA Klevtsov

3 SA Ilyichev

1












































АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HV (50 гр)

АМг5

HV (50 гр)








12




1 AA Okhlopkova

12


E-mail gtvapmailru















































E-mail glvplistru
















2 ND Razomasov

2
































1




1 A N Ivanov

1 S A Sleptsova

1


















а б






1 G Gerstein

2 HJ Maier

2




1 EI Yanushonite

1 YI Chumlyakov

1 G Gerstein

2 HJ Maier

2


















E-mail kazminatpuru





22

о

(1)


222

о

(2)






















АМг5 205 58 69 263АМг5 + 01 С 225 53 51 263

АМг5 + 025 С 186 60 66 263










3 Жидик ЮС




1





2 Irgashev RA

3 Zhidik YuS


1


1



E-mail vkozikmailru










1




1 Vasilyeva Yu Z

1


E-mail ayapaktpuru










Vol 544(7648) ndash P 80-83









E-mail onmmailtsuru

























































E-mail mav39mailru


















E-mail mav39mailru










































Vol 712 - P 182-187




















352 ба






































E-mailSabltatmailru


















а) б)










Смолин АЮ12





Smolin AYu12

Eremina GM12

Korostelev SYu1

















Sokolova MD











ОВ Фомина


E-mail oknircrismru



























1



LK Altunina1 2


1 LA Stasyeva

1


E-mail alkipctscru
















ADSORBENTS














Dпор нм




Al2O3 + 127 CaCl2

182plusmn18 027 59

Al2O3 + 138 CaCl2

144plusmn15 021 59

Al2O3 + 155 CaCl2

96plusmn10 015 64



























2 Скутин АА


2





2 Skutin AA

2 Sobotuk DI

2






















ТП 5199 -19 590 311 99 ВУ 1014 -17 653 286 61











С 32-36







1


PAPER TITLE



1 Sergey V Rikkonen

1

















1











1














1 Nebogina NA

1 Volkova GI12










1 38 414 42 563 101 322 2 43 453 49 615 125 407 3 58 685 75 810 280 649




































































19-48-703025







12




12


E-mail johnipctscru

















1




1 Amelichkin IV

1











ния Aq 1 25 25 8 487 2042 5 15 8 435 1893 5 25 8 409 1304 15 5 9 330 1475 25 5 9 357 126

























19-48-703025






















1




1 Amelichkin IV

1


















аммония



ЛМ Баишева



LM Baisheva













Майя






1





















Yu A Tarasenko1









(a)

(b)

(c)




ФГВ 2016 Т52 1 C51 ndash 59










































SM Gubanov12

AYu Krainov2












99625201789







21496
















ДО Глушков



DO Glushkov



















































2




1 Kudlatskaia AA

1 Selyanina SB

2






















Титул

Page 1







1 ЕБ Модин

2





1 Evgeny B Modin

2


















1





2 SA Klevtsov

3 SA Ilyichev

1












































АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HB (250 кгс)

АМг5

HV (50 гр)

АМг5

HV (50 гр)








12




1 AA Okhlopkova

12


E-mail gtvapmailru















































E-mail glvplistru
















2 ND Razomasov

2
































1




1 A N Ivanov

1 S A Sleptsova

1


















а б






1 G Gerstein

2 HJ Maier

2




1 EI Yanushonite

1 YI Chumlyakov

1 G Gerstein

2 HJ Maier

2


















E-mail kazminatpuru





22

о

(1)


222

о

(2)






















АМг5 205 58 69 263АМг5 + 01 С 225 53 51 263

АМг5 + 025 С 186 60 66 263










3 Жидик ЮС




1





2 Irgashev RA

3 Zhidik YuS


1


1



E-mail vkozikmailru










1




1 Vasilyeva Yu Z

1


E-mail ayapaktpuru










Vol 544(7648) ndash P 80-83









E-mail onmmailtsuru

























































E-mail mav39mailru


















E-mail mav39mailru










































Vol 712 - P 182-187




















352 ба






































E-mailSabltatmailru


















а) б)










Смолин АЮ12





Smolin AYu12

Eremina GM12

Korostelev SYu1

















Sokolova MD











ОВ Фомина


E-mail oknircrismru



























1



LK Altunina1 2


1 LA Stasyeva

1


E-mail alkipctscru
















ADSORBENTS














Dпор нм




Al2O3 + 127 CaCl2

182plusmn18 027 59

Al2O3 + 138 CaCl2

144plusmn15 021 59

Al2O3 + 155 CaCl2

96plusmn10 015 64



























2 Скутин АА


2





2 Skutin AA

2 Sobotuk DI

2






















ТП 5199 -19 590 311 99 ВУ 1014 -17 653 286 61











С 32-36







1


PAPER TITLE



1 Sergey V Rikkonen

1

















1











1














1 Nebogina NA

1 Volkova GI12










1 38 414 42 563 101 322 2 43 453 49 615 125 407 3 58 685 75 810 280 649




































































19-48-703025







12




12


E-mail johnipctscru

















1




1 Amelichkin IV

1











ния Aq 1 25 25 8 487 2042 5 15 8 435 1893 5 25 8 409 1304 15 5 9 330 1475 25 5 9 357 126

























19-48-703025






















1




1 Amelichkin IV

1


















аммония



ЛМ Баишева



LM Baisheva













Майя






1





















Yu A Tarasenko1









(a)

(b)

(c)




ФГВ 2016 Т52 1 C51 ndash 59










































SM Gubanov12

AYu Krainov2












99625201789







21496
















ДО Глушков



DO Glushkov



















































2




1 Kudlatskaia AA

1 Selyanina SB

2






















Титул

Page 1


New УДК 620.22; 53.096; 538.95; 504.05 ISBN...

Documents

Transcript of New УДК 620.22; 53.096; 538.95; 504.05 ISBN...