Некоторые особенности процесса взаимодействия железа с метаном при темпратуре 900°С и давлении 100 МПа

Аранович, Л.Я.; Персиков, Э.С.; Бухтияров, П.Г.; Шапошникова, О.Ю.; Некрасов, А.Н.

Авторы: Аранович Л.Я., Персиков Э.С., Бухтияров П.Г., Шапошникова О.Ю., Некрасов А.Н.
Журнал: Доклады Российской академии наук. Науки о Земле
Том: 512
Номер: 1
Год издания: 2023
Издательство: Российская академия наук
Местоположение издательства: Москва
Первая страница: 66
Последняя страница: 71
DOI: 10.31857/S2686739723600996
Аннотация: ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЗЕМЛЕ, 2023, том 512, № 1, с. 66–71 НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖЕЛЕЗА С МЕТАНОМ ПРИ ТЕМПРАТУРЕ 900°С И ДАВЛЕНИИ 100 МПа © 2023 г. Академик РАН Л. Я. Аранович1,2 , Э. С. Персиков1 , П. Г. Бухтияров1 , О. Ю. Шапошникова1, *, А. Н. Некрасов1 Поступило 05.05.2023 г. После доработки 10.05.2023 г. Принято к публикации 12.05.2023 г. С использованием оригинальной установки высокого газового давления впервые были проведены эксперименты по взаимодействию железа с метаном при температуре 900°C и давлении 100 МПа. Комплексные методы (РСМА, рамановская спектроскопия, хроматография, расчеты баланса масс) используются для тщательного анализа составов флюида и металлических фаз, образующихся в экспериментах. Впервые получены экспериментально-теоретические количественные данные по составу флюида и составу растворенных в металле компонентов флюида. В отличие от ранее изучен- ной системы Fe3 С–H 2 , в опытах, когда Fe реагирует с метаном, происходит активное взаимодей- ствие углерода, образовавшегося за счет пиролиза метана, с железом вплоть до синтеза карбида Fe 3C. Опыты показали, что повышение давления существенно уменьшает выход водорода при кон- версии метана на металлическом железе. Предельное насыщение железа углеродом с образованием Fe 3C при 900°С за время 24 час. не достигается в объеме всего металла. При этом использование мо- либденовых ампул способствует более эффективному разложению СН4. Ключевые слова: железо, метан, давление, высокая температура, взаимодействие DOI: 10.31857/S2686739723600996, EDN: IODSLJ ВВЕДЕНИЕ Роль водорода, самого распространенного элемента нашей Галактики, в природных процес- сах чрезвычайно разнообразна и в последние го- ды привлекает все большее внимание геохимиков и петрологов. Происхождение Земли и ее строе- ние, формирование ядра Земли, зарождение магм на различных уровнях глубинности в разные гео- логические эпохи и их эволюция в литосфере, ме- ханизмы землетрясений, происхождение океанов и атмосферы Земли, дегазация недр Земли, рудо- образование и образование самородных металлов в земной коре - все чаще связываются с активным участием в них водорода [1–4]. А важная пробле- ма возможности совместного вхождения водоро- да и углерода в металлическое железо при высо- ких и сверхвысоких давлениях остается дискусси- онной [5–7]. Недавно нами получены новые экспериментальные данные по взаимодействию карбида железа Fe3 C с чистым водородом в диа- пазоне температур T = 1273–1423 K и давлениях P = 30–100 МПа [8]. Продукты опытов состояли из металла с очень низким содержанием углерода (≤0.3 ат. %) и флюидной фазы, обогащенной ме- таном (CН4 /(CH4 + H2 ) до 0.37). Рамановская спектроскопия выявила пики водорода и неупо- рядоченного углерода в металлическом продукте в одном из опытов, что указывает на возможность для обоих элементов войти в металлическую фазу [8]. Отметим, что процесс науглероживание желе- за с помощью H2 /CH4 газа является эффективным методом получения карбида железа и достаточно хорошо изучен применительно к металлургиче- ским процессам. Науглероживание металлическо- го железа начинается с разложения метана, а оса- жденный углерод является источником углерода карбида железа. Установлено также, что катали- тическое разложение метана при использовании катализаторов на основе сплавов Fe, Ni, Со, Мо, нанесенных на подложку SiO2 или Al2O 3 , является экономичной технологией, так как позволяет по- лучать как водород высокой чистоты, так и неко- торые наноуглеродные материалы [9]. В предлагаемой работе приведены первые ре- зультаты опытов по взаимодействию Fe с мета- ном в открытых сапфировых и молибденовых ам-
Добавил в систему: Бухтияров Павел Гаврилович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ФНКЦ РР
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ФНКЦ РР

Некоторые особенности процесса взаимодействия железа с метаном при темпратуре 900°С и давлении 100 МПастатья

Прикрепленные файлы