Помощь студентам в учебе
Физико-химические основы технологии получения карбидов кремния и вольфрама из отходов воздействием атмосферной электродуговой плазмы
|
Введение 5
Глава 1. Современное положение экспериментальных и теоретических исследований в области утилизации отходов 10
1.1 Отходы, которые могут быть утилизированы под действием потоков энергии
высокой плотности 11
1.1.1 Золошлаковые отходы: образование, накопление, проблемы утилизации 11
1.1.2 Стеклянные отходы: образование, накопление, проблемы утилизации 16
1.1.3 Проблема снижения углеродного следа энергетических технологий и
процессов химической технологии синтеза материалов 20
1.2 Экспериментальные установки и методики утилизации отходов 22
1.2.1 Дуговые методы переработки 24
1.2.2 Каталитические способы утилизации отходов. Конверсия метана 27
1.3 Выводы по главе 1 37
Глава 2. Модернизация методики и экспериментального атмосферного электродугового плазменного реактора как основа процессов химической технологии и синтеза материалов 39
2.1 Экспериментальный атмосферный электродуговой плазменный реактор 39
для переработки отходов и синтеза материалов 39
2.2 Приготовление исходного сырья для утилизации 45
в атмосферном электродуговом плазменном реакторе 45
2.3 Методика приготовления катализаторов для углекислотной конверсии метана.. 46
2.4 Физико-химические методы определения характеристик синтезированных
материалов 47
2.4.1 Определение фазового состава с помощью рентгеновской дифрактометрии.... 47
2.4.2 Сканирующая электронная микроскопия 47
2.4.3 Просвечивающая электронная микроскопия 48
2.4.4 Синхронный термический анализ 48
2.4.5 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 49
2.4.6 Анализ удельной поверхности 49
2.4.7 Спекание объёмных образцов и анализ твердости 50
2.5 Каталитические эксперименты 50
2.6 Выводы по главе 2 51
Глава 3. Исследование физико-химических свойств карбида кремния, полученного из отходов по результатам синтеза при воздействии атмосферной электродуговой
плазмы 52
3.1 Получение карбида кремния из золошлаковых отходов 52
в условиях воздействия атмосферной электродуговой плазмы 52
3.2 Получение карбида кремния из стеклянных отходов под действием
электродуговой плазмы 61
3.3 Спекание синтезированных порошковых продуктов карбида кремния методом
искрового плазменного спекания 72
3.4 Выводы по главе 3 75
Глава 4. Исследования реакционной способности карбида вольфрама, синтезированного атмосферным электродуговым плазменным методом из продукта
переработки резиновых шин для углекислотной конверсии метана 77
4.1 Переработка резиновой крошки в условиях воздействия дугового разряда 78
4.2 Исследование структурных, электронных и каталитических свойств 81
Ni/Co-содержащих катализаторов, нанесённых на карбид вольфрама, полученного из отходов электродуговым методом 81
4.3 Определение взаимосвязи реакционной способности катализаторов с их
строением и условиями переработки углекислого газа (CO2) 95
Заключение 104
Список литературы 106
Приложение А (информационное) Патенты 128
Глава 1. Современное положение экспериментальных и теоретических исследований в области утилизации отходов 10
1.1 Отходы, которые могут быть утилизированы под действием потоков энергии
высокой плотности 11
1.1.1 Золошлаковые отходы: образование, накопление, проблемы утилизации 11
1.1.2 Стеклянные отходы: образование, накопление, проблемы утилизации 16
1.1.3 Проблема снижения углеродного следа энергетических технологий и
процессов химической технологии синтеза материалов 20
1.2 Экспериментальные установки и методики утилизации отходов 22
1.2.1 Дуговые методы переработки 24
1.2.2 Каталитические способы утилизации отходов. Конверсия метана 27
1.3 Выводы по главе 1 37
Глава 2. Модернизация методики и экспериментального атмосферного электродугового плазменного реактора как основа процессов химической технологии и синтеза материалов 39
2.1 Экспериментальный атмосферный электродуговой плазменный реактор 39
для переработки отходов и синтеза материалов 39
2.2 Приготовление исходного сырья для утилизации 45
в атмосферном электродуговом плазменном реакторе 45
2.3 Методика приготовления катализаторов для углекислотной конверсии метана.. 46
2.4 Физико-химические методы определения характеристик синтезированных
материалов 47
2.4.1 Определение фазового состава с помощью рентгеновской дифрактометрии.... 47
2.4.2 Сканирующая электронная микроскопия 47
2.4.3 Просвечивающая электронная микроскопия 48
2.4.4 Синхронный термический анализ 48
2.4.5 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 49
2.4.6 Анализ удельной поверхности 49
2.4.7 Спекание объёмных образцов и анализ твердости 50
2.5 Каталитические эксперименты 50
2.6 Выводы по главе 2 51
Глава 3. Исследование физико-химических свойств карбида кремния, полученного из отходов по результатам синтеза при воздействии атмосферной электродуговой
плазмы 52
3.1 Получение карбида кремния из золошлаковых отходов 52
в условиях воздействия атмосферной электродуговой плазмы 52
3.2 Получение карбида кремния из стеклянных отходов под действием
электродуговой плазмы 61
3.3 Спекание синтезированных порошковых продуктов карбида кремния методом
искрового плазменного спекания 72
3.4 Выводы по главе 3 75
Глава 4. Исследования реакционной способности карбида вольфрама, синтезированного атмосферным электродуговым плазменным методом из продукта
переработки резиновых шин для углекислотной конверсии метана 77
4.1 Переработка резиновой крошки в условиях воздействия дугового разряда 78
4.2 Исследование структурных, электронных и каталитических свойств 81
Ni/Co-содержащих катализаторов, нанесённых на карбид вольфрама, полученного из отходов электродуговым методом 81
4.3 Определение взаимосвязи реакционной способности катализаторов с их
строением и условиями переработки углекислого газа (CO2) 95
Заключение 104
Список литературы 106
Приложение А (информационное) Патенты 128
Актуальность работы. В 21 веке рост населения, потребительство и линейный подход к индустриализации привели к лавинообразному увеличению всевозможных отходов.
Отходы можно условно разделить на девять типов: промышленные или производственные отходы, отходы сельского и лесного хозяйства, твёрдые бытовые отходы, отходы добычи полезных ископаемых, отходы строительства и сноса, медицинские отходы, опасные отходы, радиоактивные отходы и универсальные отходы [1]. Отходы загрязняют окружающую среду и вызывают обеспокоенность по поводу неустойчивости нынешних моделей экономического роста [2]. Для удаления твёрдых отходов широко используются такие традиционные методы, как захоронение, сжигание и компостирование [3]. Однако потребление значительного количества энергии, выделение углекислого газа, использование невозобновляемых природных ресурсов в качестве сырья и проблема максимизации ценности отходов привели к использованию отходов в качестве сырья [4] для производства полимеров [5], строительных материалов [68] и керамики [9]. Среди основных перерабатываемых отходов используются следующие: золошлаковые отходы, шлак доменной печи, красный шлам, стеклобой, углекислый газ. Несмотря на успехи в ряде отраслей доля перерабатываемых отходов в РФ относительно мала. Следовательно, для рационального и эффективного использования природных и техногенных ресурсов необходимо формировать системный подход к управлению отходами и использованию их в качестве вторичных ресурсов. Для достижения этой цели Правительством РФ были разработаны госпрограммы «Применение вторичных ресурсов и вторичного сырья из отходов в промышленном производстве» (утв. Правительством РФ 17 ноября 2022 г. № 13493п-П11), отраслевые программы «Применение вторичных ресурсов, вторичного сырья из отходов в сфере строительства и жилищно-коммунального хозяйства на 2022-2030 годы» утв. Правительством РФ 10 октября 2022 г. № 11795п-П11). В соответствии с указанными программами рассматриваемые в данной диссертационной работе вопросы переработки и использования отходов как вторичного сырья являются актуальными.
Альтернативным методом утилизации отходов с получением полезных продуктов является атмосферный электродуговой плазменный метод переработки. Процесс реализуется за счёт генерации в реакционной зоне газообразного оксида углерода, в результате чего направление реакции смещается в сторону карбидообразования. Такой подход позволяет существенно упростить устройство дугового реактора, уменьшить стоимость установки за счет отказа от вакуумного насоса, герметичной камеры и сопутствующих элементов, а также повысить производительность электродуговых реакторов постоянного тока [10-12]. Также в безвакуумном реакторе синтезируется карбид вольфрама из продукта переработки резиновой крошки, который можно использовать как носитель для катализаторов углекислотной конверсии метана для утилизации CO2 с получением синтез-газа.
Целями работы являются разработка и модернизация методов переработки отходов. Атмосферный электродуговой плазменный синтез карбидов кремния и вольфрама из отходов. Разработка и исследование никель, кобальт и никель- кобальт, нанесенных на карбид вольфрама катализаторов углекислотной конверсии метана.
В рамках достижения поставленных целей решаются следующие задачи:
1. Проанализировать существующие методы переработки отходов и виды отходов.
2. Разработать оборудование и модернизировать методику атмосферной электродуговой плазменной переработки.
3. Выявить рабочие параметры и условия для атмосферного электродугового плазменного синтеза карбидов кремния и вольфрама.
4. Исследовать физико-химические свойства полученных из отходов карбидов.
5. Подготовить серию никель, кобальт и никель-кобальт, нанесенных на карбид вольфрама катализаторов.
6. Оценить влияние метода приготовления и состава катализаторов на их физико-химические и каталитические свойства в процессе углекислотной конверсии метана.
Научная новизна:
1. Впервые представлены результаты экспериментальных исследований, которые показывают возможность переработки отходов для получения карбидов кремния и вольфрама воздействием атмосферной плазмы дугового разряда постоянного тока с энергоёмкостью процесса до 50 кДж/г.
2. Установлены зависимости исходных параметров атмосферного электродугового плазменного реактора и фазового состава продуктов электродугового плазменного синтеза, обеспечивающие переработку отходов в объеме 100 % исходной шихты.
3. Определены условия выделения целевой фазы карбида кремния с чистотой не менее 95 % из продукта синтеза путём окисления фазы графита в составе продуктов переработки отходов атмосферным электродуговым методом, которая успешно прошла апробацию в качестве сырья для спекания образцов объёмной керамики на основе карбида кремния с твёрдостью до 14,8 ГПа.
4. Впервые показано, что карбид вольфрама синтезированный из продукта переработки резиновой крошки атмосферной электродуговой плазмой, может быть эффективно использован в качестве носителя катализатора УКМ.
Положения, выносимые на защиту:
1. При воздействии атмосферной электродуговой плазмы на шихту, содержащую золошлаковые и стеклоотходы, в открытой воздушной среде при силе тока 220 А и продолжительности поддержания разряда до 25 с достигаются условия формирования карбида кремния, при этом ввиду эрозии анода образуется также примесная фаза графита.
2. Отжиг в воздушной среде продукта синтеза для удаления свободного углерода, позволяет получить порошок, в котором доминирует фаза карбида кремния, пригодная для спекания объёмных керамических образцов с твёрдостью до 14,8 ГПа.
3. Карбид вольфрама, полученный на модернизированной атмосферной электродуговой плазменной установке из продуктов переработки резиновой крошки, может быть использован в качестве эффективного носителя для получения активного и стабильного катализатора УКМ, обеспечивающего конверсию CO2 и СИд до 94 и 96%, соответственно, и демонстрирующего стабильность не менее 200
ч.
Практическая значимость работы
1. Получены объёмные образцы керамики на основе карбида кремния из отходов воздействием атмосферной электродуговой плазмы.
2. Проведённые исследования позволили усовершенствовать методику и оборудование для получения карбидов кремния и вольфрама из промышленных и бытовых отходов.
3. Продемонстрирована возможность использования атмосферного электродугового плазменного метода для синтеза карбида вольфрама из продукта переработки резиновой крошки, пригодного для создания катализаторов, апробированных в процессе углекислотной конверсии метана.
Степень достоверности исследования обеспечена за счёт использования современных методов физико-химического анализа, повторяемостью
экспериментов. В работе использовалось современное научно-аналитическое оборудование, прошедшее аттестацию с использованием эталонных образцов.
Личный вклад автора заключался в сборе и анализе литературных источников, планировании при проведении экспериментов, обработке, анализе и интерпретации результатов исследований, и подготовке результатов к публикации, формулировании основных выводов и положений.
Апробация работы
Результаты диссертационного исследования были представлены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения», г. Томск, 2021 г.; I Всероссийская с международным участием молодежная конференция «Бутаковские чтения», г. Томск, 2021 г.; Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени профессора Л.П. Кулёва, г. Томск, 2021, 2022 гг.; Международная научно-техническая
конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «НАУЧНАЯ СЕССИЯ ТУСУР», г. Томск, 2021, 2022 гг., Международная научно-техническая
конференция «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении 2022», г. Севастополь, 2022 г., Всероссийская научная конференция МФТИ, г. Москва, 2022 г.; Международный конгресс по потокам энергии и радиационным эффектам (EFRE 2022), г. Томск, 2022 г.
Публикации
По результатам диссертационной работы было опубликовано 19 работ, в том числе 6 статей уровня первого-второго квартилей в журналах, индексируемых в базах данных РИНЦ, ВАК, «Сеть науки» (Web of Science), и «Скопус» (Scopus), 4 РИД.
Структура и объём работы
Текст диссертационной работы состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы и приложения. Диссертации изложена на 131 странице, включая 25 рисунков и 17 таблиц. Библиография включает 228 наименований.
Отходы можно условно разделить на девять типов: промышленные или производственные отходы, отходы сельского и лесного хозяйства, твёрдые бытовые отходы, отходы добычи полезных ископаемых, отходы строительства и сноса, медицинские отходы, опасные отходы, радиоактивные отходы и универсальные отходы [1]. Отходы загрязняют окружающую среду и вызывают обеспокоенность по поводу неустойчивости нынешних моделей экономического роста [2]. Для удаления твёрдых отходов широко используются такие традиционные методы, как захоронение, сжигание и компостирование [3]. Однако потребление значительного количества энергии, выделение углекислого газа, использование невозобновляемых природных ресурсов в качестве сырья и проблема максимизации ценности отходов привели к использованию отходов в качестве сырья [4] для производства полимеров [5], строительных материалов [68] и керамики [9]. Среди основных перерабатываемых отходов используются следующие: золошлаковые отходы, шлак доменной печи, красный шлам, стеклобой, углекислый газ. Несмотря на успехи в ряде отраслей доля перерабатываемых отходов в РФ относительно мала. Следовательно, для рационального и эффективного использования природных и техногенных ресурсов необходимо формировать системный подход к управлению отходами и использованию их в качестве вторичных ресурсов. Для достижения этой цели Правительством РФ были разработаны госпрограммы «Применение вторичных ресурсов и вторичного сырья из отходов в промышленном производстве» (утв. Правительством РФ 17 ноября 2022 г. № 13493п-П11), отраслевые программы «Применение вторичных ресурсов, вторичного сырья из отходов в сфере строительства и жилищно-коммунального хозяйства на 2022-2030 годы» утв. Правительством РФ 10 октября 2022 г. № 11795п-П11). В соответствии с указанными программами рассматриваемые в данной диссертационной работе вопросы переработки и использования отходов как вторичного сырья являются актуальными.
Альтернативным методом утилизации отходов с получением полезных продуктов является атмосферный электродуговой плазменный метод переработки. Процесс реализуется за счёт генерации в реакционной зоне газообразного оксида углерода, в результате чего направление реакции смещается в сторону карбидообразования. Такой подход позволяет существенно упростить устройство дугового реактора, уменьшить стоимость установки за счет отказа от вакуумного насоса, герметичной камеры и сопутствующих элементов, а также повысить производительность электродуговых реакторов постоянного тока [10-12]. Также в безвакуумном реакторе синтезируется карбид вольфрама из продукта переработки резиновой крошки, который можно использовать как носитель для катализаторов углекислотной конверсии метана для утилизации CO2 с получением синтез-газа.
Целями работы являются разработка и модернизация методов переработки отходов. Атмосферный электродуговой плазменный синтез карбидов кремния и вольфрама из отходов. Разработка и исследование никель, кобальт и никель- кобальт, нанесенных на карбид вольфрама катализаторов углекислотной конверсии метана.
В рамках достижения поставленных целей решаются следующие задачи:
1. Проанализировать существующие методы переработки отходов и виды отходов.
2. Разработать оборудование и модернизировать методику атмосферной электродуговой плазменной переработки.
3. Выявить рабочие параметры и условия для атмосферного электродугового плазменного синтеза карбидов кремния и вольфрама.
4. Исследовать физико-химические свойства полученных из отходов карбидов.
5. Подготовить серию никель, кобальт и никель-кобальт, нанесенных на карбид вольфрама катализаторов.
6. Оценить влияние метода приготовления и состава катализаторов на их физико-химические и каталитические свойства в процессе углекислотной конверсии метана.
Научная новизна:
1. Впервые представлены результаты экспериментальных исследований, которые показывают возможность переработки отходов для получения карбидов кремния и вольфрама воздействием атмосферной плазмы дугового разряда постоянного тока с энергоёмкостью процесса до 50 кДж/г.
2. Установлены зависимости исходных параметров атмосферного электродугового плазменного реактора и фазового состава продуктов электродугового плазменного синтеза, обеспечивающие переработку отходов в объеме 100 % исходной шихты.
3. Определены условия выделения целевой фазы карбида кремния с чистотой не менее 95 % из продукта синтеза путём окисления фазы графита в составе продуктов переработки отходов атмосферным электродуговым методом, которая успешно прошла апробацию в качестве сырья для спекания образцов объёмной керамики на основе карбида кремния с твёрдостью до 14,8 ГПа.
4. Впервые показано, что карбид вольфрама синтезированный из продукта переработки резиновой крошки атмосферной электродуговой плазмой, может быть эффективно использован в качестве носителя катализатора УКМ.
Положения, выносимые на защиту:
1. При воздействии атмосферной электродуговой плазмы на шихту, содержащую золошлаковые и стеклоотходы, в открытой воздушной среде при силе тока 220 А и продолжительности поддержания разряда до 25 с достигаются условия формирования карбида кремния, при этом ввиду эрозии анода образуется также примесная фаза графита.
2. Отжиг в воздушной среде продукта синтеза для удаления свободного углерода, позволяет получить порошок, в котором доминирует фаза карбида кремния, пригодная для спекания объёмных керамических образцов с твёрдостью до 14,8 ГПа.
3. Карбид вольфрама, полученный на модернизированной атмосферной электродуговой плазменной установке из продуктов переработки резиновой крошки, может быть использован в качестве эффективного носителя для получения активного и стабильного катализатора УКМ, обеспечивающего конверсию CO2 и СИд до 94 и 96%, соответственно, и демонстрирующего стабильность не менее 200
ч.
Практическая значимость работы
1. Получены объёмные образцы керамики на основе карбида кремния из отходов воздействием атмосферной электродуговой плазмы.
2. Проведённые исследования позволили усовершенствовать методику и оборудование для получения карбидов кремния и вольфрама из промышленных и бытовых отходов.
3. Продемонстрирована возможность использования атмосферного электродугового плазменного метода для синтеза карбида вольфрама из продукта переработки резиновой крошки, пригодного для создания катализаторов, апробированных в процессе углекислотной конверсии метана.
Степень достоверности исследования обеспечена за счёт использования современных методов физико-химического анализа, повторяемостью
экспериментов. В работе использовалось современное научно-аналитическое оборудование, прошедшее аттестацию с использованием эталонных образцов.
Личный вклад автора заключался в сборе и анализе литературных источников, планировании при проведении экспериментов, обработке, анализе и интерпретации результатов исследований, и подготовке результатов к публикации, формулировании основных выводов и положений.
Апробация работы
Результаты диссертационного исследования были представлены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения», г. Томск, 2021 г.; I Всероссийская с международным участием молодежная конференция «Бутаковские чтения», г. Томск, 2021 г.; Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени профессора Л.П. Кулёва, г. Томск, 2021, 2022 гг.; Международная научно-техническая
конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «НАУЧНАЯ СЕССИЯ ТУСУР», г. Томск, 2021, 2022 гг., Международная научно-техническая
конференция «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении 2022», г. Севастополь, 2022 г., Всероссийская научная конференция МФТИ, г. Москва, 2022 г.; Международный конгресс по потокам энергии и радиационным эффектам (EFRE 2022), г. Томск, 2022 г.
Публикации
По результатам диссертационной работы было опубликовано 19 работ, в том числе 6 статей уровня первого-второго квартилей в журналах, индексируемых в базах данных РИНЦ, ВАК, «Сеть науки» (Web of Science), и «Скопус» (Scopus), 4 РИД.
Структура и объём работы
Текст диссертационной работы состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы и приложения. Диссертации изложена на 131 странице, включая 25 рисунков и 17 таблиц. Библиография включает 228 наименований.
В заключении подведены основные итоги диссертационного исследования, сформулированы основные результаты и выводы:
1. По результатам экспериментальных данных можно отметить возможность получения порошка на основе карбида кремния из золошлаковых и стеклянных отходов воздействием электродуговой плазмой.
2. Установлено, что порошки карбида кремния, получаемые из золошлаковых и стеклянных отходов, пригодны для консолидации методом искрового плазменного спекания.
3. Произведено усовершенствование атмосферной электродуговой плазменной установки для получения карбидов кремния из отходов и получения большего количества синтезируемого материала заменой однофазного дугового реактора трёхфазным.
4. Полученные объемные керамические образцы на основе карбида кремния характеризуются твёрдостью 10,3 ГПа для синтезированных из шлаковых отходов и приблизительно 14,8 ГПа для синтезированных из стеклянных отходов, что ниже по сравнению с коммерческим карбидом кремния c добавками, но сравнимо.
5. Установлено, что полученный атмосферным электродуговым плазменным методом из продуктов переработки резиновый крошки карбид вольфрама состоит из гексагональных фаз a-WC и 0-W2C.
6. По результатам исследования установлено, что катализаторы, приготовленные методом контролируемого осаждения с NaOH («deposition precipitation» или dp), оказались наиболее эффективными в углекислотной конверсии метана благодаря сочетанию структурных, текстурных и электронных свойств. Однако каталитические характеристики и стабильность этих материалов были чувствительны к изменениям в их составе. Увеличение содержания кобальта при уменьшении количества никеля приводит не только к изменению их электронных свойств, которое прослеживалось еще до углекислотной конверсии метана, но и к изменению их объёмной структуры после реакции.
7. Определено, что наиболее эффективным и стабильным катализатором среди всех исследованных оказался 20%Ni/WC_DP, показавший лучшую стойкость к окислению и закоксованию в ходе УКМ. Отсутствие дезактивации катализатора в процессе УКМ в течение 200 ч.
8. Наиболее эффективный цикл окисление-рекарбонизация,
обеспечивающий стабильность катализатора в процессе УКМ за счет выравнивания скоростей образования и удаления углерода с поверхности катализатора, реализуется при соотношении СН4 к СО2 в исходной газовой смеси 0,67.
Таким образом, показана возможность использования модернизированного безвакуумного метода и дугового реактора для получения карбидов, кремния и вольфрама из отходов. Продемонстрированы приемлемые характеристики полученных продуктов для их практического применения. Работа выполнена при поддержке программы Госзадания «Наука».
1. По результатам экспериментальных данных можно отметить возможность получения порошка на основе карбида кремния из золошлаковых и стеклянных отходов воздействием электродуговой плазмой.
2. Установлено, что порошки карбида кремния, получаемые из золошлаковых и стеклянных отходов, пригодны для консолидации методом искрового плазменного спекания.
3. Произведено усовершенствование атмосферной электродуговой плазменной установки для получения карбидов кремния из отходов и получения большего количества синтезируемого материала заменой однофазного дугового реактора трёхфазным.
4. Полученные объемные керамические образцы на основе карбида кремния характеризуются твёрдостью 10,3 ГПа для синтезированных из шлаковых отходов и приблизительно 14,8 ГПа для синтезированных из стеклянных отходов, что ниже по сравнению с коммерческим карбидом кремния c добавками, но сравнимо.
5. Установлено, что полученный атмосферным электродуговым плазменным методом из продуктов переработки резиновый крошки карбид вольфрама состоит из гексагональных фаз a-WC и 0-W2C.
6. По результатам исследования установлено, что катализаторы, приготовленные методом контролируемого осаждения с NaOH («deposition precipitation» или dp), оказались наиболее эффективными в углекислотной конверсии метана благодаря сочетанию структурных, текстурных и электронных свойств. Однако каталитические характеристики и стабильность этих материалов были чувствительны к изменениям в их составе. Увеличение содержания кобальта при уменьшении количества никеля приводит не только к изменению их электронных свойств, которое прослеживалось еще до углекислотной конверсии метана, но и к изменению их объёмной структуры после реакции.
7. Определено, что наиболее эффективным и стабильным катализатором среди всех исследованных оказался 20%Ni/WC_DP, показавший лучшую стойкость к окислению и закоксованию в ходе УКМ. Отсутствие дезактивации катализатора в процессе УКМ в течение 200 ч.
8. Наиболее эффективный цикл окисление-рекарбонизация,
обеспечивающий стабильность катализатора в процессе УКМ за счет выравнивания скоростей образования и удаления углерода с поверхности катализатора, реализуется при соотношении СН4 к СО2 в исходной газовой смеси 0,67.
Таким образом, показана возможность использования модернизированного безвакуумного метода и дугового реактора для получения карбидов, кремния и вольфрама из отходов. Продемонстрированы приемлемые характеристики полученных продуктов для их практического применения. Работа выполнена при поддержке программы Госзадания «Наука».
