Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены результаты исследований по разработке технологий утилизации кремнезолей, образующихся при переработке эвдиалитового концентрата методом сорбционной конверсии. В качестве перспективных направлений предложены и изучены: дополнительное извлечение содержащихся в кремнезолях ценных металлов сорбцией сульфокатионитом; разделение кремнезоля на обогащенный кремнеземом кремнегель и обедненный кремнеземом кислотный раствор последовательным замораживанием и размораживанием исходного кремнезоля; использование содержащегося в кремнезолях кремнезема для получения волластонита. Найдено, что из кремнезолей, полученных при 80 °С - оптимальной температуре разложения эвдиалитового концентрата методом сорбционной конверсии - сульфокатионитом может быть поглощено из содержащихся в кремнезолях, %: 58.6-70.3 Ti, 46-50 Zr, 24.7-29.9 Hf, 23.5-34.7 Nb; при этом натрий остается в кремнезоле. Низкая степень заполнения сорбционной обменной емкости сульфокатионита позволяет его дополнительно насыщать в процессе сорбционной конверсии. Показано, что в кремнегелях, полученных при последовательном замораживании и размораживании кремнезолей, концентрация SiO₂ достигала 33.0 г/л. Удельная эффективная радиоактивность кремнегелей мала, что позволяет их использовать в производстве строительных материалов гражданского назначения. В обедненные кремнеземом кислотные растворы, объем которых составлял 72.5-81.2 % объема исходных кремнезолей, попадает до, %: 78.3 Ti, 56 Zr, 45.1 Hf, 76.4 Nb, 92.2 Na, 100 Th, 100 U и лишь 1.1-3.6 SiO₂. Такие растворы после дополнительного укрепления пригодны для повторного использования для разложения эвдиалитового концентрата. Экспериментально доказана возможность получения волластонита из кремнезоля на основе азотнокислого раствора без использования автоклавного оборудования. Обсуждаются пути регенерации маточного раствора, полученного после осаждения прекурсора волластонита.

Предложен экономичный и экологически безопасный способ переработки методом измельчения с помощью проточной центробежной мельницы ЦЭМ-7-1 отходов после электроэрозионной обрезки заготовок, полученных искровым плазменным спеканием порошковой композиции на основе диборида циркония c добавками карбида кремния, оксидов лантана и иттрия. Исследована микроструктура и фазовый состав спеченных заготовок, изготовленных из исходной порошковой композиции и из порошка, полученного после размола отходов керамики, остающихся после чистовой обработки готовых изделий. Показано, что для увеличения выхода измельченного порошка необходимо предварительное дробление самых крупных частей отходов, которые не поддаются размолу в мельнице. Выявлено отсутствие различий в фазовом составе исходных и переработанных смесей порошков и заготовок из них, что показывает возможность повторного использования отходов для искрового плазменного спекания изделий из керамических порошков на основе диборида циркония с целью сокращения расхода исходных компонентов.

С применением комплекса методов - ИК-спектроскопии, рентгенофазового анализа, кинетики набухания в растворителях и сорбции молекулярного йода - определены особенности молекулярного и надмолекулярного строения бурых и каменных углей ряда метаморфизма. Установлены связи надмолекулярного строения углей с показателями молекулярного состава, рассмотрены эволюция структуры углей в ряду метаморфизма и механизмы транспорта молекул растворителей в объем органической массы различных углей.

Рассмотрены опубликованные данные и выполнен анализ технологических аспектов перспективного промышленного процесса бесхлорного получения алкоксисиланов из диоксида кремния. Особое внимание обращено на ключевые вопросы, до настоящего времени не освещенные в литературе. Показано, что сырьевая база синтеза алкоксисиланов может быть расширена за счет микросилики - отхода производства кремния и ферросилиция. Экспериментально подтверждено, что гидроксид калия, используемый как катализатор синтеза алкоксисиланов, может быть рекуперирован и возвращен в процесс. Установлено, что продукты синтеза тетраметоксисилана (Si(OMe)₄) из диоксида кремния и диметилкарбоната содержат 55 компонентов (из них 45 высококипящих не идентифицировано). Основными примесями в продуктах реакции являются MeOH, CH₂O, MeOMe и (MeO)₃SiOSi(OMe)₃. Рассмотрены технологические перспективы процесса получения Si(OMe)₄ из промышленных отходов.

Изучены закономерности протекания реакции этоксилирования производных бензойной кислоты при взаимодействии с полиэтиленгликолем, осуществляемой методом механохимического твердофазного синтеза в вибрационном аппарате. Проанализированы условия проведения механохимических реакций для увеличения степени превращения исходных реагентов в продукты реакции. Продукты реакции этоксилирования охарактеризованы методами ИК-спектроскопии, кислотно-основного потенциометрического титрования, тензиометрии и дилатационной реологии. Установлено, что степень превращения исходных реагентов в продукты реакции этоксилирования зависит от природы заместителя и его положения в бензольном кольце. Степень превращения в продукты реакции выше в случае орто-замещенных производных бензойной кислоты. Показано, что соли этоксилированных производных бензойной кислоты проявляют выраженные поверхностно-активные свойства на границе раздела "раствор - воздух".

Исследовано распределение загрязняющих веществ 1 класса опасности и микрокомпонентов в природных водах Новосибирской городской агломерации, где немаловажную роль в загрязнении вод играет не только большое количество транспортных средств, но и промышленных предприятий. Показано, что природные воды в основном гидрокарбонатного кальциевого и кальциево-магниевого состава с величиной общей минерализации от 127 до 910 мг/дм³ и концентрацией кремния 0.14-11.61 мг/дм³. Геохимическая обстановка изменяется от восстановительной (Eh -164.3 мВ) до окислительной (Eh 442.1 мВ), pH 6.9-8.8 с содержанием O₂(раств.) 0.48-20.28 мг/дм³. В черте города Новосибирска выявлены превышения фоновых значений по 33 химическим элементам, содержания загрязняющих веществ 1 класса опасности составляют, мг/дм³: для Be (6.4·10^-6)-(1.4·10^-4), As 0.0003-0.26, Hg (8.33·10^-7)-(2.3·10^-4), Tl (6.2·10^-7)-(8.2·10^-5), U (1.3·10^-5)-0.21. Активность радона, установленная в природных водах города Новосибирска, изменяется от 1 до 1570 Бк/дм³. Определено, что активному антропогенному воздействию подвержены в основном речные воды Ини, 2-й Ельцовки, Плющихи, Ельцовки, Камышенки и Оби. В подземных водах выявлены большие несоответствия действующим нормативным документам и превышения предельно допустимых концентраций в скважине пос. Кирова (Mn - в 14 раз, Fe - в 10 раз, As - в 5 раз) и в СНТ "Тополь" (Mn - в 59 раз, Fe - в 94 раза, As - в 27 раз).

Исследовано зажигание фракций микрочастиц каменных углей марок ДГ, Г, Ж и К с узким распределением по размерам в диапазоне 0.25-44 мкм при воздействии лазерных импульсов (1064 нм, 120 мкс, 1.3 Дж). Измерены кинетические характеристики свечения образцов всего размерного ряда для каждой марки угля. Для каждой фракции выделено три стадии зажигания. Длительность первой стадии совпадает с длительностью лазерного импульса. Длительность второй занимает временной интервал 10-15 мс (угли ДГ, Г и Ж) и 3-5 мс (уголь К). Длительность третьей стадии - 60-80 мс (угли ДГ, Г и Ж) и 20 мс (уголь К). Установлено, что пороговые плотности энергии зажигания (порог зажигания) на всех трех стадиях немонотонно зависят от размеров частиц углей. Минимальные значения порогов зажигания на всех трех стадиях достигаются при размерах частиц, равных 2.2 (для угля марки ДГ), 4.0 (для угля марки Г), 0.7 (для угля марки Ж) и 2.0 мкм (для угля марки К). С использованием результатов технического анализа углей дана интерпретация наблюдаемым зависимостям критических плотностей энергии от размеров частиц углей.

Рассмотрены два способа (криотропный и химический) перехода водных растворов поливинилового спирта (ПВС) из жидкого агрегатного состояния в твердообразное. Замораживание водного раствора ПВС при отрицательной температуре и последующее оттаивание при положительной температуре приводит к формированию криогелей каучукоподобной структуры. Другой способ заключается в химической “сшивке” кинетически индивидуальных макромолекул ПВС в пространственные сетки, которые обладают упругими свойствами. Для структурирования водных растворов ПВС использовали тетраборат натрия. Исследованы реологические свойства двухкомпонентного водного раствора ПВС и установлено, что полимерный раствор проявляет свойства, характерные для неньютоновских жидкостей. Изучена кинетика гелеобразования продуктов химического структурирования водных растворов ПВС водным раствором тетрабората натрия. Показано, что вследствие химического взаимодействия с течением времени вязкость увеличивается. Изучены механические свойства углеродсодержащих композитных материалов, полученных разными способами. Установлено, что наиболее прочными являются материалы, сформированные криотропным методом, а также образцы, структурированные химическим способом, после криогенного воздействия. Наличие прочных и влагостойких свойств у композитных углеродсодержащих материалов делает возможным применение их в качестве топливных брикетов с минимальным количеством связующего компонента и получение высокоэнергетического топлива для бытовых и производственных целей. Химический метод структурирования раствора ПВС может применяться для борьбы с угольной пылью на угледобывающих предприятиях.

Разработана и апробирована на бурых углях Канско-Ачинского и Южно-Уральского бассейнов методика получения гуминовых (ГК), гиматомелановых (ГмК) и фульвокислот (ФК), которая позволяет достичь их высокого выхода. Наибольший выход гуминовых веществ достигнут для естественно окисленного бурого угля Тисульского месторождения: ГК - 60.9 %, ГмК - 11.3 %, ФК - 9.6 %. Изучен состав нативных бурых углей и полученных из них ГК, ГмК и ФК с использованием методов технического и элементного анализа, ИК-Фурье и ¹³С ЯМР (CPMAS) спектроскопии. Установлено, что химический и структурно-групповой состав ГК, ГмК и ФК имеет значимые различия. Образцы ГмК и ФК характеризуются относительно высоким содержанием кислородсодержащих алифатических групп с преобладанием карбоновых кислот и сложных эфиров по сравнению с ГК. Для ГК характерно более высокое содержание углерода, водорода и ароматических фрагментов. Образцы ГмК и ФК имеют схожий элементный и структурно-групповой состав, однако у ГмК выше содержание углерода и ароматических фрагментов.

Проведены комплексные исследования полукоксов с привлечением методов рентгеновской дифрактометрии, электронной микроскопии и методов электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Методом ЭПР-спектроскопии показано, что в образцах присутствует два типа радикальных структур: низкомолекулярные ароматические радикалы и сопряженные полиароматические структуры, в которых неспаренный электрон делокализован. Используя методы анализа формы линии ЭПР-спектров, установлено, что в представленной линейке полукоксов имеются различия. Показано, что ЭПР является высокочувствительным методом, позволяющим отслеживать изменения молекулярной структуры в процессе получения полукоксов. Полученные в работе результаты исследований методом ЭПР хорошо согласуются с результатами ЯМР-спектроскопии. Отмечено, что для улучшения состава исходного сырья и технологических операций, получения качественных анизотропных коксов необходима оценка молекулярной структуры промежуточных продуктов коксования.